设置成光管的半导体光源制造技术

本发明专利技术公开了一种管状光源，该光源具有半导体光源和灯管。灯管包括透明介质，灯管具有灯管侧表面、中心曲线、一个端面、一段长度、以及最大截面尺度。灯管包括使灯管中行进的光倾斜反射的散射中心，使得反射光经过灯管侧表面离开灯管。半导体光源设置成将光在锥角中发射到灯管中，使得在没有散射中心的情况下光不会离开灯管侧表面。散射中心可以散布在透明介质中或位于灯管侧表面上。透明介质可以是刚性的或柔性的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及设置成光管的半导体光源。
技术介绍
发光二极管(LED)的发展已经使由这种器件构成的光源比传统光源(例如荧光灯和白炽灯)更具吸引力。基于LED的光源具有接近或超过这些传统光源的能量转换效率。另外，基于LED的光源具有远远超过这些传统光源的寿命。例如，荧光光源具有约10,000小时的寿命，而LED具有100,000小时的寿命。另外，荧光光源易于在没有警告的情况下完全失效。与之相比，基于LED的光源会随着时间而减弱或发生色彩偏移，因此用户可以在光源完全失效之前获得适当的警告以便对光源进行更换。荧光光源通常是由含有气体(例如汞蒸气)的玻璃管构成的。在管的末端之间施加较高电压时产生的交流电场对气体进行激发，此时气体发射UV波段的光。通过管壁上的荧光物质层将UV光转换成所需波段的光。因此，荧光光源的输出光谱局限在荧光物质以较高效率进行激发所能产生的光谱。与之相比，可以通过使用不同色彩LED的组合，将基于LED的光源构造成可以产生很宽范围的色彩。在必须对失效的荧光管进行更换时，汞蒸气和荧光材料都会造成环境方面的问题。另外，在更换期间，如果灯管意外破损，这些材料还会给人员造成伤害。此外，荧光灯需要变压器将传统的线路电压转换为驱动荧光灯所需的高电压。这些变压器造成了很高成本并会造成火灾问题。荧光灯设备中灯管每单位长度产生光的量是大致恒定的。因此，荧光等通常是长的直管或弯管，以便在较小的总体面积中提供较大长度。例如常常将灯管弯曲形成环形。此外，也难以构成强度可调节的荧光灯设备，因此用户只能通过开启或关闭特定的灯管设备来控制房间中的亮度。假如有荧光灯设备的较大安装基座以及LED和其他半导体光源(例如激光器)本身的优点，则设计出用基于半导体的灯具取代现有荧光灯的系统是非常诱人的。例如，由嵌入塑料管中的多个LED构成的光源是本领域公知的。将LED沿灯管长度方向间隔，以提供可用于替换相同形状荧光管的线状光源。但是，LED本身是点光源，因此这些光源看起来就像是一串明亮的“点”而不是均匀照明的灯管。尽管可以通过在灯管内或其表面上包括散射材料来在某种程度上使这种亮点变得柔和，但是其结果仍然不能很好地代替荧光管。另外，LED是以较窄的锥角发射光的，因此光源的强度或随着视角变化。
技术实现思路
本专利技术包括一种光源，该光源具有半导体光源和灯管。灯管包括透明介质，灯管具有灯管侧表面、中心曲线、一个端面、一段长度、以及最大截面尺度。灯管包括使灯管中行进的光倾斜反射的散射中心，使得反射光经过灯管侧表面离开灯管。半导体光源设置成将光在锥角中发射到灯管中，使得在没有散射中心的情况下光不会离开灯管侧表面。灯管的长度至少比最大截面尺度大10倍。散射中心可以散布在透明介质中或位于灯管侧表面上。透明介质可以是刚性的或柔性的。还可以构成这样的光源该光源由多个彼此缠绕的灯管构成、并由具有不同光谱的光照明。灯管也可以包括磷光材料或荧光材料，所述材料将来自半导体光源的光转换成具有另外光谱的光。附图说明图1是根据本专利技术的一种光源的立体图。图2是图1所示灯管50的截面图。图3、图4和图5是根据本专利技术的光源其他实施例的截面图。图6图示了根据本专利技术另一种实施例的光源。图7图示了根据本专利技术的光源另一种实施例的一部分。图8是根据本专利技术的光源另一种实施例的截面图。图9是光源100沿图8所示9-9线的截面图。具体实施例方式为了讨论目的，术语“灯管”定义为一个平面区域沿中心曲线运动所扫过的体积，其中所述平面区域垂直于中心曲线。平面区域由边界曲线和最大截面尺度来表征，其中边界曲线限定了平面区域在平面中的边缘，最大截面尺度是边界曲线上两点之间的最大距离。灯管还具有灯管侧表面和可选的两个端面这样的特征。灯管侧表面定义为在平面区域垂直于边界曲线运动时，边界曲线所扫过的点的轨迹。应当明白，平面区域可以随着沿中心曲线的位置而改变。大体上，灯管长度(即曲线上两点之间沿该曲线的最大距离)是最大截面尺度的至少10倍。参考图1和图2可以更容易地理解本专利技术实现其优点的方式，图1和图2图示了根据本专利技术一种实施例的光源。图1是光源50的立体图，图2是光源50的截面图。光源50包括LED光源51和灯管52。灯管52由透明介质构成，透明介质含有散射颗粒54。来自光源51的光以角度53进入灯管52，使得大部分光以大于临界角的角度R入射到灯管52的壁上，并因此发生全内反射。在没有散射颗粒54的情况下，这些光直到在末端57处射出灯管52之前都会保持为陷在灯管52中，其中末端52是与光源50发出的光入射那端相反的末端。散射颗粒散布在灯管中的密度使得一些光由这些颗粒散射并以小于临界角的角度照射到灯管52的壁上。这样的光如标号55所示逸出灯管52。为了使亮度随着沿灯管的距离x变化而保持基本均匀，散射颗粒的密度必须随着x的变化而增大，或者颗粒密度必须足够低，以确保沿灯管长度行进时损失的光量在进入灯管的光中只占较小的比例。下面考虑灯管中散射颗粒采用均匀密度的情况。在沿灯管任意距离处射出的光量与该位置处的光强度成比例。沿灯管的侧表面，随着光由于射出灯管而损失掉，其强度会下降。如果颗粒的密度较低，则由于强度降低对于人类观察者而言并不明显，强度看起来是均匀的。但是在此情况下，大部分光会射出灯管末端，因此在将电能转换为由观察者看到的光这个方面，灯管的效率较低。可以通过对本来会从末端处射出灯管的光进行重复利用来提高灯管的效率。例如，可以在灯管的末端57涂敷反射材料，将本来会射出末端57的光导向回灯管中。但是，单一的反射涂层只能部分地解决效率/均匀性问题。此外还可以将第二光源设在灯管的末端57处。现在参考图3，图3是根据本专利技术的灯管另一种实施例的截面图。光源60包括灯管62，灯管62中具有散射颗粒，并以与上述灯管52类似的方式工作。光源60使用两个基于LED的光源63和64来照明灯管内部。在本实施例中，LED光源63和64嵌入构成灯管60的材料中。另外，末端65和66是平的，并覆盖有反射材料，使得到达这些末端的光反射回灯管62中。如果LED 63和64覆盖的末端灯管区域占据的是末端65和66的一小部分表面积，则可以对在经过灯管62指定次数中未被反射出灯管62的大部分光进行重复利用。因此，这种实施例在不降低照明均匀性的情况下具有较高的效率。在上述实施例中，散射颗粒均匀地分布在灯管的材料内。但是，也可以构造出散射中心位于灯管表面上的实施例。现在参考图4，图4是根据本专利技术的光源另一种实施例的截面图。光源70与光源60的不同之处在于散射中心73位于灯管72的壁上而不是散布在构成灯管的材料中。可以通过将缺陷模制到灯管72的壁中来提供这些散射中心。由于散射中心的分布是由模子或其他表面处理来确定的，所以可以将散射中心的密度控制成随着离灯管72一端的距离而变化。现在考虑散射中心密度均匀的灯管。如果该灯管表现出不均匀的光分布，则可以通过使发射光不足的区域中散射中心的密度增大来校正该问题。在上述实施例中，LED嵌入灯管的末端。但是，LED也可以位于灯管末端附近或与灯管末端接触。表面65和表面66仍然可以构造成具有反射特性。上述光源所发射光的色彩是由其中所用LED光源所发射光的色彩来决定的。这些光源可以由具有不同发射谱的多个单独LED构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：　　　　半导体光源；以及　　　　包括透明介质的灯管，所述灯管具有灯管侧表面、中心曲线、一个端面、一段长度、以及最大截面尺度，所述灯管具有使所述灯管中行进的光倾斜反射的散射中心，使得所述经过反射的光经过所述灯管侧表面离开所述灯管，　　　　所述半导体光源设置成将光在锥角中发射到所述灯管中，使得在没有所述散射中心的情况下所述光不会离开所述灯管侧表面，其中，所述长度大于所述最大截面尺度的１０倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄基延，李璇达，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]