Модифицированный светодиодный модуль снаружи герметизированной стеклянной трубки

Модифицированный светодиодный модуль снаружи герметизированной стеклянной трубки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству освещения, содержащему модуль генерации света, который включает в себя светоизлучающий диодный элемент, имеющий по меньшей мере один светоизлучающий диод, и светопреобразующий модуль, преобразующий излученный свет и содержащий фосфорный элемент.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны модифицированные технические решения со светодиодами для обычных флуоресцентных ламп, содержащие светоизлучающий диодный элемент (СИД элемент) и фосфорный элемент в герметизированном корпусе, заключающем в себе полость со светодиодным элементом, фосфорным элементом, а также, возможно, другие части, например, в том виде, как это изложено в публикации JP 2005103700. Однако такая структура имеет ограниченную возможность по световой яркости вследствие ограниченной мощности, которая может быть рассеяна внутри этой полости без повреждения светодиодов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства освещения, которое устраняет вышеупомянутые недостатки устройств существующего уровня техники. Эта цель достигается посредством устройства освещения в соответствии с настоящим изобретением в том виде, как оно определено в п. 1 формулы изобретения.

Данное изобретение основано на понимании того, что условия отвода тепла существенно улучшаются в результате отделения светопреобразующего модуля от модуля генерации света и размещения светоизлучающего диодного элемента на теплопроводном материале.

Таким образом, в соответствии с первым объектом настоящего изобретения предложено устройство освещения, содержащее модуль генерации света, который содержит светоизлучающий диодный элемент, имеющий по меньшей мере один светоизлучающий диод, и светопреобразующий модуль. Светопреобразующий модуль содержит цельный корпус, который ограничивает полость, и расположенный внутри этого корпуса органический фосфорный элемент. Модуль генерации света содержит опору светопреобразующего модуля, которая удерживает этот модуль генерации света, а также элемент основания, который содержит теплопроводящий материал, соединенный каналом тепловой связи со светоизлучающим диодным элементом. Свет, испущенный к модулю генерации света, выходит наружу из светоизлучающего диодного устройства через светопреобразующий модуль и тем самым преобразовывается органическим фосфорным элементом. Использование органического фосфорного элемента по сравнению с использованием неорганического фосфорного элемента является предпочтительным. С другой стороны, органический фосфорный элемент требует защиты от кислорода. Поэтому для органического фосфорного элемента необходима герметичная полость с управляемой бескислородной атмосферой. В то же время светодиодный элемент не требует такой управляемой атмосферы. Таким отделением светопреобразующего модуля от модуля генерации света, обеспечением теплопроводящего материала и установкой светодиодного элемента на этот теплопроводящий материал, который действует как средство отвода тепла, можно рассеять значительно большее количество тепла, чем если бы светодиодный элемент был заключен в той же самой полости, что и фосфорный элемент. Кроме того, может быть существенно повышена яркость устройства освещения.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения модуль генерации света и светопреобразующий модуль при сопряжении определяют дополнительную полость, в которой расположен светоизлучающий диодный элемент. Характеристики этой дополнительной полости могут быть подогнаны под соответствие светоизлучающему диодному элементу.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения модуль генерации света содержит светопреобразовательную опору, которая включает в себя стенной участок, имеющий на своей внутренней поверхности светоотражатель для отражения падающего света, испущенного светоизлучающим диодным элементом, в направлении светопреобразующего модуля. Это благоприятно в отношении направления выходящего света.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения это устройство освещения содержит световод, который расположен между светоизлучающим диодным элементом и светопреобразовательной единицей. Это другой благоприятный способ направления выходящего света.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения органический фосфорный элемент представляет собой слой, который был осажден на внутреннюю поверхность цельного корпуса. Этот вариант исполнения обеспечивает относительно простое изготовление светопреобразующего модуля.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения цельный корпус выполнен из стекла.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения светоизлучающий диодный элемент испускает синий свет. Посредством дополнительного органического фосфорного элемента достижим выход, например, белого света высокой яркости.

В соответствии с одним вариантом исполнения устройства освещения модуль генерации света содержит оболочку, которая прикреплена к светопреобразовательной единице и к участку элемента основания, продолжающемуся за светопреобразующий модуль, и которая образует пространство, в котором на элементе основания размещена управляющая электроника. Таким образом, управляющая электроника может быть благоприятно отделена от остальной конструкции.

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из описанных далее вариантов исполнения и разъяснены со ссылками на них.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылками на сопроводительные иллюстрации, в которых

фиг. 1 представляет собой вид поперечного сечения варианта исполнения устройства освещения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 представляет собой вид продольного сечения устройства освещения по фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой вид поперечного сечения варианта исполнения устройства освещения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4 представляет собой вид поперечного сечения варианта исполнения устройства освещения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 представляет собой вид продольного сечения устройства освещения по фиг. 4;

фиг. 6-9 представляют собой виды поперечного сечения вариантов исполнения устройства освещения в соответствии с настоящим изобретением.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ

Первый вариант исполнения устройства освещения 100 в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг. 1 и 2, содержит модуль генерации света 102 и светопреобразующий модуль 104, прикрепленный к модулю генерации света 102. Модуль генерации света 102 содержит светоизлучающий диодный (светодиодный) элемент 105, который имеет несколько светоизлучающих диодов (светодиодов) 103. Светопреобразующий модуль 104 содержит цельный корпус 110, состоящий из замкнутой стеклянной трубки, ограничивающей полость 130, и органический фосфорный элемент 112, расположенный внутри полости 130 и состоящий из слоя, который был осажден на внутреннюю поверхность стеклянной трубки 110. Органический фосфорный элемент 112 покрывает по меньшей мере часть внутренней поверхности, предпочтительно ее переднюю половину, образуя конечную выходную световую поверхность стеклянной трубки 110.

Модуль генерации света 102 содержит часть 114 основания, имеющую форму пластины, и опору 116 светопреобразующего модуля, которая может быть выполнена воедино с частью 114 основания и которая составляет стенной элемент 116. Этот стенной элемент 116 продолжается перпендикулярно части 114 основания вдоль имеющего форму полоски периферийного участка 118 его края по передний поверхности 120 части 114 основания, к которой прикреплен также и стенной элемент 116. Таким образом, стенной элемент 116 прикреплен к части 114 основания по заднему краю 122 стенного элемента 116 и в соединении с частью 114 основания образует прямоугольную коробку. Светопреобразующий модуль 104 поддерживается этим стенным элементом 116. Более конкретно стеклянная трубка 110 расположена в коробке 114, 116, при этом ее продольная центральная ось идет вдоль оси этой коробки 114 и 116 таким образом, что стеклянная трубка 110 поддерживается стенным элементом 116 и продолжается в коробку 114, 116 почти на половину ширины стеклянной трубки 110. Стеклянная трубка 110 прикреплена к переднему краю 124 стенного элемента 116 вдоль имеющего форму продольной полоски участка 12 6 его внешней поверхности и(или) по концевым участкам 128 стеклянной трубки, при этом концевые участки 128 касаются внутренней поверхности стенного элемента 116. Органический фосфорный элемент 112 покрывает часть стеклянной трубки 110, которая выступает из коробки 114, 116. Часть 114 основания включает в себя теплопроводный материал, а более конкретно в этом варианте исполнения вся часть 114 основания выполнена из теплопроводного материала, что означает, что он имеет значительную теплопроводность. Например, значительная теплопроводность получается изготовлением элемента основания из теплопроводящего материала, такого как алюминий, медь, керамика и т.д.

Благодаря высокой теплопроводной способности, установке светодиодного элемента 105 непосредственно на теплопроводящий материал и отдельной светопреобразовательной единице 104, которая расположена на расстоянии от светодиодного элемента 105, возможно использование более мощных светодиодов 103, не вызывая тепловых повреждений.

Модуль генерации света 102 и светопреобразующий модуль 104 образуют между собой дополнительную полость 138. В этой дополнительной полости расположен светодиодный элемент 105.

Внутреннее пространство закрытой стеклянной трубки 110 либо вакуумировано, либо заполнено инертным газом, для того чтобы защитить органический фосфорный элемент 112 от разрушения во времени под воздействием кислорода, что специалистам в данной области техники понятно.

Лучше, если светодиоды 103 являются неорганическими светодиодами, испускающими синий свет, а для преобразования синего света в белый введен органический фосфорный элемент 112.

Стенные участки стенного элемента 116 оснащены внутренней отражающей поверхностью 117 и тем самым отражают свет, испускающийся светодиодным элементом 105.

В соответствии с модификацией первого варианта исполнения, как показано позицией 900 на фиг. 9, введен световод 909, содержащий оптический участок, закрывающий светодиодный элемент 906, и отражающие боковые участки, расположенные друг напротив друга по обеим сторонам от светодиодного элемента 906 и продолжающиеся наклонно вперед до касания со светопреобразовательной единицей 904. Таким образом световод 909 направляет свет, испущенный светодиодным элементом 906, в сторону светопреобразующего модуля 904.

Во втором варианте исполнения устройства освещения 300, как показано на фиг. 3, модуль генерации света 302 содержит имеющий форму пластины элемент 314 основания, установленный на внутренней поверхности 320 элемента 314 основания светодиодный элемент 306 и световод 305, который прикреплен к элементу 314 основания. Световод 305, который закрывает светодиодный элемент 306 и таким образом осуществляет направление испущенного света, имеет, в основном, форму выступающей стойки, которая продолжается таким образом, что ее продольная ось перпендикулярна внутренней поверхности 320 элемента 314 основания.

Светопреобразующий модуль 304 содержит цельный корпус 310, состоящий из замкнутой двустенной стеклянной колбы и органического фосфорного элемента 312. Две стенки стеклянной колбы 310 являются цельными и расположены таким образом, что одна заключает в себе другую, так что внешняя стенка 311 имеет колбообразную форму, а форма внутренней стенки 313 соответствует форме световода 305. Таким образом, внутренняя стенка 313 образует углубление, в которое вставлен световод 305. Внешняя и внутренняя стенки 311, 313 ограничивают полость 330, а модуль генерации света 302, а более конкретно его элементом 314 основания и светопреобразовательной единицей 304, а более конкретно ее внутренней стенкой 313 определена дополнительная полость 338. Таким образом, светодиодный элемент 306, а также световод 305 расположены в этой дополнительной полости 338, которая не имеет никаких особых ограничений относительно состава газа. Обычно это воздух. Органический фосфорный элемент 112 состоит из слоя органического фосфора, который был осажден на внутреннюю поверхность внешней стенки 311 стеклянной колбы 310. Стеклянная колба 310 имеет основание колбы, которое прикреплено к элементу 314 основания модуля генерации света 302. Как и в первом варианте исполнения, элемент 314 основания выполнен из теплопроводящего материала.

С целью определения терминов следует заметить, что определение "двойная стенка" выбрано исходя из общей идеи при рассмотрении стеклянной колбы. С другой стороны, при взгляде изнутри полости эта стеклянная колба также может рассматриваться как имеющая одну стенку, поскольку стенки 311, 313 образуют цельный корпус 310. Аналогичным же образом стеклянная трубка первого варианта исполнения при взгляде со стороны светодиодного элемента может рассматриваться как двустенная, поскольку испущенный свет на своем пути наружу проходит два участка стенки, при том что с точки зрения общей концепции эта стеклянная трубка считается одностенной.

В третьем варианте исполнения устройства освещения 400, как показано на фиг. 4 и 5, это устройство освещения 400, подобное устройству освещения второго варианта исполнения, содержит модуль генерации света 402, имеющий элемент 414 основания в форме пластины, которая выполнена из теплопроводящего материала, и светодиод, расположенный на элементе 414 основания. Далее устройство освещения 400 содержит светопреобразующий модуль 404, имеющий цельный корпус 410, ограничивающую полость 430. Цельный корпус 410 имеет поперечное сечение в форме радуги и содержит внешнюю, обычно полуцилиндрическую стенку 411 и внутреннюю стенку 413, имеющую центральный, обычно полуцилиндрический участок стенки меньшего диаметра, чем диаметр внешней стенки, и расположенную коаксиально с ней, и плоские боковые участки 415 стенки, продолжающиеся между центральным полуцилиндрическим участком стенки и внешней полуцилиндрической стенкой 411. Концы цельного корпуса 410 изогнуты таким образом, что она образует удлиненную чашу, край которой опирается на элемент 414 основания таким образом, что светодиодный элемент 406 оказывается расположенным в дополнительной полости 438, образованной между цельным корпусом 410 и элементом 414 основания.

Органический фосфорный элемент образован слоем 412 органического фосфора, осажденного на внутреннюю поверхность внешней полуцилиндрической стенки 411.

В этом варианте исполнения модуль генерации света 402 дополнительно содержит оболочку 434, которая прикреплена к светопреобразовательной единице 404 и к внешней полуцилиндрической стенке 411 и которая продолжается за цельный корпус 410. Оболочка 434 закрывает концевой участок элемента 414 основания подобно тому, как цельный корпус закрывает остальную часть элемента 414 основания, и образует третью полость 436, в которой на упомянутом концевом участке элемента 414 основания размещена управляющая электроника 432.

В соответствии со своим четвертым вариантом исполнения, как показано на фиг. 6, устройство освещения 600 содержит модуль генерации света 602, содержащий комбинацию элемента 614 основания в форме пластины и стенной элемент 616, которые в сопряжении образуют коробку, подобную коробке первого варианта исполнения. Стенной элемент 616 составляет опору светопреобразующего модуля, удерживающую эту светопреобразующий модуль 604 на расстоянии от элемента 614 основания. В коробке в дополнительной полости 638, образованной коробкой 614, 616 совместно со светопреобразовательной единицей 604, расположен и прикреплен к внутренней поверхности 620 элемента 614 основания светодиодный элемент 606. Элемент 614 основания включает в себя, а более точно - выполнен из теплопроводящего материала. Светодиодный элемент включает в себя два светодиода 608, а светопреобразующий модуль 604 содержит две цилиндрические замкнутые стеклянные трубки 610, каждая из которых расположена перед одним из соответствующих светодиодов 608, направленная своей концевой поверхностью 628 в сторону светодиода 608. То есть стеклянная трубка 610 направлена своей центральной продольной осью перпендикулярно внутренней поверхности 620 элемента 614 основания. Тем самым устройство освещения 600 образует конструкцию световодной лампы. Каждая стеклянная трубка 610 ограничивает полость 630, в которой образован органический фосфорный элемент 612 в виде слоя, осажденного на внутреннюю поверхность стенки стеклянной трубки 610 по меньшей мере на внутреннюю поверхность цилиндрической стенки и на ее внешний конец.

Альтернативно органический фосфорный элемент, как показано на фиг. 7 и 8, представлен как отдельная часть. Таким образом, в соответствии со своим пятым вариантом исполнения устройство освещения 700 имеет модуль генерации света 702 и куполообразный светопреобразующий модуль 704, расположенный в виде чашки на модуле генерации света 702. Модуль генерации света 702 содержит элемент 714 основания, включающий в себя теплопроводящий материал. Светопреобразующий модуль 704 содержит стеклянную конструкцию с двойной стенкой, имеющей внутреннюю куполообразную стенку 713 и внешнюю куполообразную стенку 711, имеющую больший диаметр, чем внутренняя стенка 713, и соединенную с внутренней стенкой посредством кольцеобразного участка 715 стенки, тем самым образуя цельный корпус 710, ограничивающую полость 730. В этой полости 730 нанесен органический фосфорный элемент 712, но в этом варианте исполнения он представляет собой закрепленную внутри полости отдельную часть, а не поверхностное покрытие на стеклянной стенке 710. Содержащий несколько светодиодов 798 светодиодный элемент 706 установлен на элементе 714 основания в дополнительной полости 738, которая определена между внутренней стенкой 713 стеклянной конструкции 710 и внутренней поверхностью элемента 714 основания. На фиг. 7 дополнительно показан пример электрических выводов 742, прикрепленных к элементу 714 основания.

Обратимся к фиг. 8 - шестой вариант исполнения устройства освещения 800 также имеет отдельный органический фосфорный элемент 812. Этот фосфорный элемент 812 расположен внутри выполненного в виде кирпичика стеклянного корпуса, содержащегося в светопреобразующем модуле 804. Цельный стеклянный корпус удерживается опорой 816 светопреобразующего модуля, содержащейся в модуле генерации света 802 и имеющей стенные участки, которые связаны с квадратным стенным элементом 816. Модуль генерации света 802 дополнительно содержит имеющий форму пластины элемент 814 основания, который вместе со стенным элементом 816 образует коробку, похожую на коробку вышеописанного первого варианта исполнения. Светопреобразующий модуль, а более конкретно, стеклянный корпус 810 прикреплен к поверхности 818 края стенного элемента 816, а эта поверхность 818 края параллельна внутренней поверхности 820 элемента 814 основания. Следовательно, стеклянный корпус 810 образует крышку для коробки 814, 816. Кроме того, стеклянный корпус 810, стенной элемент 816 и элемент 814 основания определяют дополнительную полость, внутри которой на внутренней поверхности элемента 814 основания расположен светодиодный элемент 806. Стенные участки стенного элемента 816 оснащены внутренней отражающей поверхностью 822 и тем самым отражают свет, испускающийся светодиодным элементом 806.

Выше были описаны варианты исполнения устройства освещения в соответствии с настоящим изобретением в том виде, как оно определено приложенными пунктами формулы изобретения. Эти описания следует рассматривать лишь в качестве неограничивающих примеров. Специалисты в данной области техники поймут, что в объеме настоящего изобретения возможны также многочисленные модификации и альтернативные варианты исполнения.

Например, хотя вышеописанные варианты исполнения показаны с частью основания, выполненного из теплопроводящего материала, следует заметить, что участок элемента основания может быть образован из материала, не проводящего тепло, то есть такого, который является чистым тепловым проводником лишь до тех пор, пока сохраняется общий заданный уровень теплопроводности.

Следует заметить, что в целях данной патентной заявки и, в частности, в соответствии с приложенными пунктами формулы изобретения слово "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, а признаки единственного числа не исключают множественности, что само по себе очевидно специалистам в данной области техники.

1. Устройство освещения, содержащее модуль генерации света, который содержитсветоизлучающий диодный элемент, имеющий по меньшей мере один светоизлучающий диод, исветопреобразующий модуль,упомянутый модуль генерации света дополнительно содержит часть основания, которая содержит теплопроводящий материал, термически соединенный со светоизлучающим диодным элементом, причем светопреобразующий модуль отделен от модуля генерации света и содержит отдельный и герметизированный цельный корпус, который закрывает полость, и расположенный внутри герметизированного цельного корпуса полости органический фосфорный элемент,упомянутая герметизированная полость снабжена управляемой бескислородной атмосферой для защиты органического фосфорного элемента от разрушения со временем под воздействием кислорода;при этом свет, генерируемый светоизлучающим диодным элементом модуля генерации света, выводится через светопреобразующий модуль и тем самым преобразовывается органическим фосфорным элементом;причем модуль генерации света содержит оболочку, которая прикреплена к светопреобразующему модулю и к участку части основания, продолжающемуся за светопреобразующий модуль, и которая образует пространство, при этом на части основания размещена управляющая электроника.

2. Устройство освещения по п. 1, в котором модуль генерации света и светопреобразующий модуль при соединении определяют дополнительную полость, в которой расположен светоизлучающий диодный элемент.

3. Устройство освещения по п. 1, в котором модуль генерации света содержит светопреобразующую опору, которая включает в себя участок стенки, имеющий на своей внутренней поверхности светоотражатель для отражения падающего света, генерируемого светоизлучающим диодным элементом, в направлении светопреобразующего модуля.

4. Устройство освещения по п. 1, причем устройство освещения содержит световод, который расположен между светоизлучающим диодным элементом и светопреобразующим модулем.

5. Устройство освещения по п. 1, в котором органический фосфорный элемент представляет собой слой, который был осажден на внутреннюю поверхность цельного корпуса.

6. Устройство освещения по п. 1, в котором органический фосфорный элемент представляет собой отдельный элемент.

7. Устройство освещения по п. 1, в котором цельный корпус выполнен из стекла.

8. Устройство освещения по п. 1, в котором светоизлучающий диодный элемент генерирует синий свет.

9. Устройство освещения, содержащее:модуль генерации света, имеющий по меньшей мере один светоизлучающий диодный элемент и путь светового выхода;светопреобразующий модуль;причем упомянутый модуль генерации света дополнительно содержит оболочку, присоединенную к части основания, которая содержит теплопроводящий материал, термически соединенный со светоизлучающим диодным элементом;полость управляющей электроники, определяемую частью основания и оболочкой, формирующую пространство, причем управляющая электроника расположена на части основания;причем светопреобразующий модуль отделен от модуля генерации света и содержит цельный корпус, определяющий герметизированную полость, и органический фосфорный элемент, расположенный внутри полости;причем светопреобразующий модуль на пути светового выхода модуля генерации света;причем герметизированная полость, определяемая светопреобразующим модулем, имеет управляемую атмосферу для защиты органического фосфорного элемента от разрушения со временем под воздействием кислорода;причем свет, генерируемый светоизлучающим диодным элементом модуля генерации света, выводится через светопреобразующий модуль и тем самым преобразовывается органическим фосфорным элементом.

10. Устройство освещения, содержащее:модуль генерации света, имеющий светоизлучающий диодный элемент и часть основания, причем модуль генерации света дополнительно имеет оболочку, примыкающую к светопреобразующему модулю и части основания, формирующую пространство, в котором расположена управляющая электроника;причем светопреобразующий модуль находится в оптической связи с модулем генерации света;упомянутый модуль генерации света имеет часть основания, которая включает в себя теплопроводящий материал, термически соединенный со светоизлучающим диодным элементом;причем светопреобразующий модуль формирует отдельную герметизированную структуру из модуля генерации света и имеет герметизированный цельный корпус, который закрывает полость, и органический фосфорный элемент, расположенный вдоль по меньшей мере части внутренней стенки полости;упомянутая полость светопреобразующего модуля снабжена управляемой атмосферой посредством герметизированного цельного корпуса, который защищает органический фосфорный элемент от разрушения со временем;причем свет, генерируемый светоизлучающим диодным элементом модуля генерации света, выводится через светопреобразующий модуль, находящийся в оптической связи с ним, и тем самым преобразовывается органическим фосфорным элементом в герметизированном цельном корпусе.