УНИВЕРСАЛЬНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА
GENERAL-PURPOSE LIGHTING DEVICE WITH SOLID-STATE LIGHT SOURCES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится в целом к осветительным средствам, в которых используются твердотельные источники света, такие как светоизлучающие диоды или лазеры, и, более конкретно, к осветительным устройствам для различных применений, в которых используются секции, формируемые с использованием образующих линий второго порядка, и различные конструктивные варианты для обеспечения экономичных источников света, имеющих продолжительный срок службы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящей части излагается исходная информация, относящаяся к настоящему изобретению, которая необязательно представляет собой предшествующий уровень техники в данной области.
Разработки альтернативных источников света прежде всего направлены на снижение потребления энергии. Альтернативными вариантами для ламп накаливания являются люминесцентные лампы и источники света на светоизлучающих диодах (далее "светодиоды"). Компактные люминесцентные лампы обеспечивают освещение при существенно более низком энергопотреблении. Однако материалы, используемые в компактных люминесцентных лампах, небезопасны для окружающей среды.
Известны различные конструкции источников света на светодиодах. Светодиодные источники света имеют увеличенный срок службы и менее вредны для окружающей среды по сравнению с компактными люминесцентными лампами. Светодиодные источники света потребляют меньше энергии, чем компактные люминесцентные лампы. Однако спектр светового излучения многих компактных люминесцентных ламп и светодиодных источников света отличается от спектра ламп накаливания. Кроме того, они довольно дороги. Для обеспечения максимального срока службы светодиода необходимо отводить тепло из окружающего его пространства. Во многих известных конструкциях светодиодные источники света преждевременно выходят из строя из-за повышенной температуры при повышении светоотдачи.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем разделе рассматриваются лишь общие принципы изобретения без подробного описания полного объема и всех его признаков.
В настоящем изобретении предлагается осветительное устройство, которое используется для излучения света и имеет большой срок службы, то есть является экономичным техническим решением.
В одном из вариантов осветительное устройство содержит цоколь и корпус, соединенный с цоколем. Корпус имеет гиперболоидную часть. Осветительное устройство содержит колбу, соединенную с корпусом. Колба имеет первую эллипсоидную или сферическую часть. Колба имеет центральную точку. Осветительное устройство содержит печатную плату, расположенную внутри корпуса, на которой установлены источники света.
В другом варианте осветительное устройство содержит кожух, имеющий первую часть, представляющую собой первую эллипсоидную или сферическую часть с центральной точкой, вторую эллипсоидную часть, примыкающую к первой части, и гиперболоидную часть, примыкающую к промежуточной эллипсоидной части. Осветительное устройство содержит печатную плату, которая расположена внутри кожуха возле гиперболоидной части и на которой установлены источники света.
В другом варианте осветительное устройство, имеющее ось симметрии, содержит кожух, включающий по меньшей мере цоколь и колбу, соединенную с цоколем. Осветительное устройство также содержит источники света, расположенные на печатной плате внутри кожуха на первой окружности с центральной точкой, которая лежит на оси симметрии.
Осветительное устройство также содержит отражатель, который имеет первую фокальную точку внутри колбы и множество вторых фокальных точек, расположенных на второй окружности, совпадающей с первой окружностью.
В настоящем изобретении также предлагается способ распространения света, который включает: излучение света светодиодами, расположенными по первой окружности на печатной плате; передачу света с большим углом расхождения лучей, излучаемого светодиодами, непосредственно через колбу; отражение отражателем света с малым углом расхождения лучей, излучаемого светодиодами, причем отражатель имеет форму смещенного эллипсоида с общей первой фокальной точкой и со вторыми фокальными точками, расположенными на второй окружности, совпадающей с первой окружностью; и направление отражателем света с малым углом расхождения лучей в первую фокальную точку.
В одном из вариантов осветительное устройство содержит колбу и корпус, соединенный с колбой. Корпус имеет гиперболоидную часть. Внутри корпуса расположена первая печатная плата. На первой печатной плате расположены источники света. С источниками света термически связано теплопоглощающее устройство. Теплопоглощающее устройство содержит разнесенные пластины, имеющие внешние края. Каждый из внешних краев находится в контакте с корпусом.
В другом варианте осветительное устройство содержит кожух, печатную плату, на которой установлены источники света, внутри кожуха и элементы изменения направления света, связанные с каждым источником света. Каждый элемент изменения направления света направляет свет в сторону общей точки внутри кожуха.
В другом варианте осветительное устройство содержит колбу, корпус, соединенный с колбой, и цоколь, соединенный с колбой. Осветительное устройство содержит также первую печатную плату, расположенную внутри корпуса. На первой печатной плате расположены источники света. С источниками света термически связано теплопоглощающее устройство. Теплопоглощающее устройство содержит разнесенные пластины, имеющие внешние края и сквозные отверстия. Каждый из внешних краев находится в контакте с корпусом. Осветительное устройство содержит также удлиненный узел печатной платы схемы управления, электрически соединенный с источниками света первой печатной платы и цоколем. Печатная плата схемы управления проходит через отверстия. На печатной плате схемы управления расположены электрические компоненты для управления источниками света.
В другом варианте осветительное устройство содержит удлиненный корпус, внутри которого имеется отражающая параболическая цилиндрическая поверхность с фокальной линией, и удлиненную колбу, соединенную с удлиненным корпусом. Осветительное устройство также содержит источники света, разнесенные в продольном направлении и излучающие свет в направлении параболической цилиндрической поверхности. Эта параболическая цилиндрическая поверхность отражает свет, излучаемый источниками света, из корпуса наружу через колбу.
В другом варианте осветительное устройство содержит: цоколь: корпус, отходящий от цоколя, поверхность которого имеет в сечении параболическую поверхность; элемент, обеспечивающий изменение характеристик излучаемого света, расположенный внутри корпуса; и источники света, соединенные с корпусом. Источники света излучают свет. Осветительное устройство также содержит угловую часть, отражающую свет, излучаемый источниками света, в направлении параболической поверхности, так что свет, отраженный от параболической поверхности, направляется в сторону элемента, обеспечивающего изменение характеристик излучаемого света, и отраженный от него свет направляется наружу из корпуса после отражения от него.
В другом варианте осветительное устройство содержит цоколь, корпус, соединенный с цоколем, и соединенные с корпусом источники света, расположенные внутри него. Источники света излучают свет. Схема управления электрически соединена с источниками света для управления ими. Схема управления размещена внутри цоколя.
Другие области применения изобретения станут ясными из нижеприведенного описания. Необходимо понимать, что описание и конкретные примеры приведены только с целью иллюстрации и никоим образом не ограничивают объема настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Нижеописанные чертежи приводятся для целей иллюстрации только некоторых выбранных вариантов осуществления настоящего изобретения и никоим образом не ограничивают его объем.
Фигура 1 - вид сечения первого варианта конструкции осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 2А - вид сверху печатной платы осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 2В - вид сверху печатной платы по альтернативному варианту.
Фигура 2В - вид сверху печатной платы по другому альтернативному варианту.
Фигура 3А - вид сечения второго варианта конструкции осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 3В - вид сверху ребра теплопоглощающего радиатора фигуры 3А.
Фигура 4А - вид сбоку эллипса.
Фигура 4В - вид сечения части эллипсоида.
Фигура 5 - вид сечения третьего варианта конструкции осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 6 - вид сечения четвертого варианта конструкции электрической лампочки в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 7 - вид сечения пятого варианта конструкции электрической лампочки в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 8 - вид сечения шестого варианта конструкции осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 8А - увеличенный вид сечения устройства сдвига спектра излучаемого света и фильтра.
Фигура 9 - вид сечения шестого варианта конструкции осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 10 - вид сечения по линии 10-10 фигуры 9.
Фигура 11 - вид сечения другого варианта осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением, включая отражатели, используемые в качестве элементов изменения направления света.
Фигура 12 - вид сечения осветительного устройства с поверхностями, используемыми в качестве элементов изменения направления света, заглубленных в печатной плате.
Фигура 12А - увеличенный вид сечения части фигуры 12, содержащей источник света.
Фигура 12В - другой вид сечения части фигуры 12, содержащей источник света.
Фигура 13 - вид сечения осветительного устройства, в котором используется цилиндрическая печатная плата схемы управления.
Фигура 14 - вид сечения печатной платы схемы управления фигуры 13.
Фигура 15 - вид сечения трубчатого осветительного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 16 - вид в перспективе осветительного устройства фигуры 15.
Фигура 17 - продольный вид осветительного устройства фигуры 15.
Фигура 18 - вид сечения альтернативного варианта трубчатого осветительного устройства.
Фигура 19А - вид сечения конструкции осветительного устройства для использования в качестве источника направленного света в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 19В - частичный вид отражающей поверхности отражателя, включая проводники схемы.
Фигура 20 - увеличенный вид части выступающей и угловой частей, используемых в качестве альтернативы варианту фигуры 19.
Фигура 21 - вид сечения выступающей и угловой частей с альтернативным элементом изменения направления света.
Фигура 22 - увеличенный вид сечения части корпуса.
Фигура 23 - вид альтернативного варианта осветительного устройства с другим размещением схемы управления.
Фигура 24 - вид сбоку альтернативного варианта осветительного устройства, которое содержит прямоугольную печатную плату, установленную в цоколе.
Фигура 25 - вид сечения по линии 25-25 фигуры 24, иллюстрирующий часть печатной платы внутри цоколя.
Фигура 26 - вид в плане печатной платы схемы управления относительно печатной платы источников света.
Фигура 27 - вид сбоку цоколя лампы, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 28 - вид сечения теплопоглощающего устройства фигуры 24.
Соответствующие части на разных видах чертежей указываются соответствующими ссылочными номерами.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Нижеприведенное описание по своему характеру представляет лишь иллюстрации настоящего изобретения и никоим образом не ограничивает его объем и применения. Для большей четкости изложения для указания одинаковых элементов на чертежах будут использоваться одинаковые ссылочные номера. Фраза типа "по меньшей мере один из А, В и С", используемая в настоящем описании, должна пониматься как "А, и/или В, и/или С". Необходимо понимать, что стадии способов могут быть выполнены в другом порядке без изменения принципов настоящего изобретения.
Следует иметь в виду, что на прилагаемых фигурах различные компоненты могут быть переставлены. Например, может быть реализовано несколько различных вариантов осуществления печатных плат со схемами управления и печатных плат с источниками света. Кроме того, в настоящем описании раскрываются различные формы элементов изменения направления света и теплопоглощающих устройств. Могут использоваться различные сочетания теплопоглощающих устройств, печатных плат схемы управления, печатных плат источников света и форм осветительных устройств. Также в различных вариантах осуществления осветительного устройства различные типы печатных проводников и материалов могут заменять друг друга.
Осветительное устройство, представленное на прилагаемых фигурах, показано в различных вариантах, которые содержат твердотельные источники света, такие как светодиоды и твердотельные лазеры с различными длинами волн излучения. Для формирования необходимой светоотдачи в зависимости от конечного применения осветительного устройства может использоваться различное количество источников света и различные длины волн. Осветительное устройство представляет собой оптико-термическое решение для осветительного устройства, и оно может иметь различные геометрические формы и размеры для обеспечения этой цели.
На фигуре 1 показан вид сечения осветительного устройства 10. Осветительное устройство 10 может быть симметричным относительно продольной оси 12 вращения. Осветительное устройство 12 содержит цоколь 14 лампы, корпус 16 и колбу 18. Цоколь 14 используется для подсоединения лампы к электрической сети. Цоколь 14 может иметь разные формы в зависимости от применения лампы. Цоколь может иметь обычную форму цоколя стандартной электрической лампочки освещения или же может быть нестандартным. Цоколь 14 может иметь разные конструкции (ввинчиваемый, вставной и т.д.). Цоколь 14 может быть по меньшей мере частично выполнен из металла для обеспечения электрического контакта и также может использоваться для передачи и рассеивания выделяющегося тепла. Цоколь 14 может быть выполнен, например, из керамики, теплопроводной пластмассы, пластмассы с вплавленными электрическими проводниками и т.п.
Корпус 16 прилегает к цоколю 14. Корпус 16 может непосредственно прилегать к цоколю 14, или же между ними может находиться промежуточная часть. Корпус 16 может быть изготовлен из металла или из другого теплопроводного материала. Например, подходящим металлом является алюминий. Корпус 16 может быть сформирован разными способами, включая штамповку. Корпус 16 может быть изготовлен из металла способом литья под давлением (Zylor). Также может использоваться технология литья Thicksoform. Корпус 16 может содержать часть 20, имеющую в сечении форму гиперболы, и другую часть 22 (тело вращения), представляющую собой часть эллипсоида или параболоида. Корпус 16 может также иметь любую произвольную форму.
Колба 18 может представлять собой часть сферы или эллипсоида. Колба 18 может быть сформирована из прозрачного или полупрозрачного материала, такого как стекло или пластмасса. Колба 18 может быть выполнена таким образом, чтобы она рассеивала свет и минимизировала отражение света внутрь осветительного устройства. Колба 18 может иметь покрытие из различных материалов, обеспечивающее изменение характеристик излучаемого света, таких как длина волны или рассеивание. На внутреннюю поверхность колбы 18 также может быть нанесено просветляющее покрытие (снижающее отражение света внутрь колбы). Также может использоваться светоизлучающий материал, накачка которого осуществляется источниками света. Таким образом, осветительное устройство 10 может быть выполнено таким образом, чтобы оно имело высокий показатель цветопередачи и цветовосприятия в темноте. Корпус 16 и колба 18 формируют кожух, окружающий источники 32 света. Цоколь 14 также может рассматриваться как часть такого кожуха.
В состав осветительного устройства 10 входит пластина (подложка) или печатная плата 30, предназначенная для установки на ней твердотельных источников 32 света. Печатная плата 30 может быть плоской (как показано на фигуре 1) или же криволинейной, как это описано ниже. Печатная плата 30 может быть теплопроводной и может быть изготовлена из теплопоглощающего материала. Ламели источников света могут иметь термическое и/или электрическое соединение с радиально направленными медными секторами или с кольцевыми проводящими элементами, наплавленными на пластмассовое основание для содействия теплопередаче. В любом из рассмотренных ниже вариантов печатная плата 30 может быть частью теплопоглощающего устройства.
Источники 32 света имеют высокую светоотдачу (лм/Вт). Такие источники 32 могут излучать свет одной длины волны, или же они могут излучать свет разных длин волн. В качестве источников 32 света также могут использоваться твердотельные лазеры. Твердотельные лазеры могут генерировать направленный свет. В качестве источников 32 света также могут использоваться светодиоды. Для получения требуемого спектра может использоваться сочетание разных источников света, излучающих свет с разными длинами волн. Подходящие длины волн могут представлять ультрафиолетовый или голубой свет (450-470 нм). Также могут использоваться источники 32, излучающие свет с одной длиной волны. Светодиоды, используемые в качестве источников 32 света, излучают свет 34, лучи которого расходятся под малым углом, или свет 36, лучи которого расходятся под большим углом. Свет 36 с большим углом расхождения лучей направляется наружу сквозь колбу 18.
В обычной электрической лампочке свет с малым углом расхождения лучей не направляется в рабочем направлении. Свет с малым углом расхождения лучей обычно теряется, поскольку он не направляется из арматуры, в которой установлено осветительное устройство.
Свет 34 с малым углом расхождения лучей перенаправляется с помощью отражателя 40, чтобы он выходил наружу сквозь колбу 18. Рефлектор 40 может иметь разные формы, включая форму параболоида, эллипсоида или произвольную форму. Отражателю 40 также может быть придана такая форма, чтобы он направлял свет от источников 32 света в центральную или общую точку 42. Отражатель 40 может иметь покрытие, обеспечивающее сдвиг длины волны или энергии и задания определенного спектрального состава света, выходящего из колбы. Покрытие может наноситься на колбу 18 и/или на отражатель 40. Также может использоваться несколько покрытий. Общая точка 42 может быть в центре сфероида или эллипсоида колбы 18.
Следует отметить, что при указании различных секций, формируемых с использованием линий второго порядка, таких как эллипсоид, параболоид или гиперболоид, только часть такой секции, которая вращается вокруг оси, может использоваться для определенной поверхности. Аналогичным образом могут использоваться части сфероида.
Печатная плата 30 может находиться в непосредственном контакте с теплопоглощающим устройством 50 или с другой печатной платой, как это указано ниже. Теплопоглощающее устройство 50 может содержать ребра 52, представляющие собой пластины, которые проходят перпендикулярно продольной оси 12 осветительного устройства 10. Ребра 52 могут отстоять на некотором расстоянии друг от друга, чтобы поглощаемое ими тепло могло рассеиваться. Теплопоглощающее устройство 50 может также содержать центральную часть 54. Центральная часть 54 может находиться в контакте с печатной платой 30 или с центральной платой схемы управления, как это будет описано ниже. Центральная часть 54 может иметь в целом цилиндрическую форму с проходящим через нее каналом 114 и отходящими от нее ребрами 52. В сквозном канале 114 может проходить установленный в нем теплопроводящий столбик 56. Этот столбик 56 может находиться в контакте с печатной платой 30 и проводит тепло к центральной части 54 и, в конечном счете, к ребрам 52. Теплопроводный столбик 56 может также проводить тепло к цоколю 14. Теплопроводный столбик 56 также может воспринимать тепло от ребер 52.
Ребра 52 могут иметь плоскую форму. Плоскости ребер 52 могут быть перпендикулярны к продольной оси и могут находиться в контакте с корпусом 16. В зависимости от различных конструктивных факторов непосредственный контакт между ребрами 52 и корпусом 16 может отсутствовать. Однако внешние края ребер 52 теплопоглощающего устройства 50 могут находиться в контакте с корпусом 16.
Таким образом, корпус 16 может отводить тепло от источников 32 света на печатной плате для рассеивания тепла в пространство, окружающее осветительное устройство.
Могут использоваться дополнительные ребра 58, расположенные выше печатной платы 30. Дополнительные ребра 58 также могут быть термически связаны с печатной платой 30. Ребра 58 могут также поддерживать отражатели 40. Ребра 58 также могут находиться в непосредственном или в тепловом контакте с корпусом 16.
В состав осветительного устройства 10 также может входить печатная плата 70 схемы управления. На фигуре 1 показана плоская плата 70 схемы управления, имеющая круглую форму. Могут использоваться различные варианты печатной платы 70, такие как цилиндрическая плата или плата, проходящая в продольном направлении. Печатная плата 70 может иметь самые разные формы.
Печатная плата 70 схемы управления может включать различные микросхемы 72, которые могут использоваться для управления различными функциями источников 32 света. Микросхемы 72 платы управления могут содержать преобразователь переменного тока в постоянный, схему управления силой света, схему дистанционного управления, различные дискретные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы, а также цепь питания. Для выполнения различных функций может использоваться специализированная интегральная схема. Хотя на фигуре 1 показана только одна печатная плата 70 схемы управления, однако в осветительном устройстве 10 может использоваться несколько таких плат. Печатная плата 70 также может находиться в тепловом контакте с теплопоглощающим столбиком 56. Таким образом, теплопроводный столбик 56 может отводить тепло от печатной платы 70, направляя его к цоколю 14 лампы, или же в центральную часть 54 и далее к ребрам 52.
На фигуре 2А представлен один из вариантов печатной платы 30. На печатной плате 30 расположены источники 32 света. Печатная плата 30 содержит радиальную дорожку 110, отводящую тепло наружу, и радиальную дорожку 112, отводящую тепло внутрь. Сквозное отверстие 114 может проходить сквозь печатную плату 30. Через это отверстие 114, как можно видеть на фигуре 1, может проходить теплопроводный столбик 56. Отверстие 114 также может оставаться открытым для обеспечения циркуляции воздуха внутри осветительного устройства 10. Может использоваться не одно, а несколько отверстий 114. Отверстия могут иметь такие размеры, чтобы сквозь них могли проходить проводники печатной платы 30 для обеспечения ее электрических соединений. Такие варианты будут рассмотрены ниже.
Хотя на фигурах 2 показаны только источники 32 света, однако на печатной плате 30 могут быть размещены также другие электрические компоненты для обеспечения работы источников света. На печатной плате 30 могут быть размещены теплопроводные перемычки 116 для обеспечения передачи тепла к теплопоглощающему устройству 50. Как показано на фигуре 2А, теплопроводные перемычки 116 проложены таким образом, что формируют треугольную конфигурацию (кусок пирога), но при этом не создают помех для теплопроводных дорожек 110 и 112. Теплопроводные перемычки 116 могут быть расположены непосредственно под источниками света.
Печатная плата 30 может быть изготовлена из различных материалов, обеспечивающих формирование теплопроводной подложки. Ламели источников света могут быть соединены с радиально направленными медными секторами или с кольцевыми проводящими элементами, которые наплавляются на пластмассовое основание для отвода тепла от источников света. За счет отвода тепла из зоны источников света срок службы осветительного устройства 10 может быть увеличен. Печатная плата 30 может быть сформирована из двухстороннего материала FR4, теплопоглощающего материала или из других им подобных материалов. Если для изготовления печатной платы используется электропроводный материал, то электрические проводники могут быть сформированы на непроводящем слое, который наносится на электропроводную поверхность печатной платы.
На фигуре 2В представлен альтернативный вариант печатной платы 30'. На печатной плате 30' могут быть размещены печатные проводники 130 и 132, имеющие форму секторов, которые присоединяются к источнику переменного тока для обеспечения электропитания источников 32 света. Секторы разделены канавками 134, в результате чего они электрически изолированы друг от друга. Источники 32 света могут быть соединены электрически с чередующимися секторами 130, 132. Каждый источник 32 света может быть электрически соединен с двумя секторами 130, 132 с использованием пайки или иного способа соединения.
Каждый сектор 130, 132 может быть размещен на непроводящей печатной плате 30'. Как уже указывалось, печатная плата 30' также может быть изготовлена из теплопоглощающего материала. Если теплопоглощающий материал является электропроводным, то между секторами 130, 132 и печатной платой 30' может быть нанесен слой электроизоляционного материала.
Как показано на фигурах 2А, 2В, 2С, отверстие 114 имеет круглую форму. Вместо одного отверстия 114 могут использоваться два отверстия меньшего размера для прохождения проводников от печатной платы схемы управления. Такой вариант будет рассмотрен ниже.
На фигуре 2С представлен другой вариант печатной платы 30”. На печатной плате 30” расположены источники 32 света, которые отстоят на некотором расстоянии друг от друга по линии печатных проводников 140 и 142. На печатные проводники 140 и 142 могут подаваться разные напряжения для активации или включения источников 32 света. Печатные проводники 140, 142 могут быть напечатаны на подложке, такой как теплопоглощающая пластина. Могут обеспечиваться электрические соединения с печатной платой схемы управления.
На фигурах 3А и 3В иллюстрируется второй вариант осветительного устройства 10'. В этом варианте продольная ось 12 и цоколь 14 такие же элементы, как и в предыдущем варианте. Корпус 16' может содержать гиперболоидную часть 20, как показано на фигуре 1, и эллипсоидную часть 22'. Эллипсоидная часть 22' может использоваться в качестве отражателя для изменения направления лучей света 34 с малым углом расхождения, излучаемого светоизлучающими источниками 32. Внутренняя поверхность корпуса 16' может использоваться в качестве отражателя. Внутренняя поверхность корпуса 16' может быть выполнена из анодированного алюминия или из другого отражающего материала. Свет 36 с большим углом расхождения лучей проходит наружу непосредственно через колбу 18. Общая точка 42 может быть одной фокальной точкой эллипсоида, в то время как кольцо источников 32 света может формировать вторую фокальную точку эллипсоида. Поскольку для определения второй фокальной точки эллипсоида используется кольцо источников света, то эллипсоид может указываться как смещенный эллипсоид. Конструкция эллипсоидной части будет рассмотрена ниже.
В рассматриваемом варианте конструкция теплопоглощающего устройства 210 может отличаться от конструкции теплопоглощающего устройства 50, показанного на фигуре 1. Однако следует понимать, что в оптической схеме конструкции, показанной на фигуре 3, также может быть использована конструкция теплопоглощающего устройства 50 фигуры 1. В рассматриваемом варианте внутри осветительного устройства 10' расположены теплопоглощающие ребра 212. Теплопоглощающее устройство 210 может содержать диски со сквозными отверстиями 220, как это лучше всего показано на фигуре 3В. Каждое теплопоглощающее ребро 212 может иметь форму шайбы. Теплопоглощающие ребра 212 могут находиться в термическом контакте с теплопроводным столбиком 56 и с параболоидной или гиперболоидной частью 20 корпуса 16'. Каждое теплопоглощающее ребро 212 может передавать тепло изотропно при использовании таких материалов, как алюминий или медь. Теплопоглощающие ребра 212 могут также передавать тепло анизотропно при использовании таких материалов, как графит, алюминий и магний. Внешний диаметр теплопоглощающего устройства 210 изменяется в соответствии с формой гиперболоидной части 20. Внешние края 213 ребер 212 теплопоглощающего устройства 210 могут находиться в контакте с корпусом 16'. Внешний контур диска имеет гиперболоидную форму. Через отверстие 220 может проходить теплопроводный столбик 56, или же столбик не используется, как это будет описано ниже.
Световые источники 32 могут быть расположены на теплопоглощающем ребре 212. На теплопоглощающем ребре 212 могут быть выполнены печатные проводники для формирования электрических соединений с использованием части теплопоглощающего устройства для размещения и соединения источников света. Такое устройство может использоваться в любом из вариантов, рассмотренных в настоящем описании.
Теплопоглощающие ребра 212 могут устанавливаться внутри корпуса с защелкиванием с помощью зубцов 240 и 242. Чтобы не загромождать чертеж, на фигуре 3А изображен только один нижний зубец 240 и один верхний зубец 242. Однако каждое теплопоглощающее ребро 212 и печатная плата 30 могут фиксироваться в корпусе аналогичным образом. Поскольку теплопоглощающие ребра 212 и печатная плата 30 могут быть выполнены из гибкого материала, то их можно устанавливать по месту с защелкиванием. Могут использоваться также и другие способы фиксации в корпусе теплопоглощающих ребер 212 и печатной платы 30. Например, печатная плата и теплопоглощающие ребра могут прикрепляться к теплопроводному столбику 56, который может прикрепляться к цоколю 14 лампы с использованием механических крепежных средств или клеящих материалов.
На фигуре 4А иллюстрируется способ формирования вышеупомянутого сдвинутого или смещенного эллипсоида. Эллипсоид имеет две фокальные точки: F1 и F2. Эллипсоид имеет центральную точку С. Большая ось 310 эллипса 308 представляет собой линию, которая проходит через F1 и F2. Малая ось 312 эллипсоида перпендикулярна большой оси 310 и пересекается с ней в точке С. Для формирования смещенного эллипсоида фокальные точки, соответствующие источникам 32 света, смещаются с большой оси 310 и смещаются или поворачиваются относительной фокальной точки F1. Затем эллипсоид поворачивают, и часть его поверхности используется в качестве отражателя. Угол 312 может иметь разные величины в зависимости от требуемой общей геометрии устройства. Свет, излучаемый в точке F2, будет отражаться в эллипсе от отражателя на внешней поверхности 314 эллипса и проходить через точку F1.
На фигуре 4В сдвинутые или смещенные эллипсоиды будут отражать свет от фокальных точек F2' и F2” для пересечения их в фокальной точке F1. Фокальные точки F2' и F2” находятся на кольце источников 32 света, свет которых с малым углом расхождения лучей отражается от поверхности смещенного эллипсоида, и свет направляется в фокальную точку F1. Схему эллипсоида можно видеть на фигуре 4В, поскольку фокальная точка F2 теперь становится кольцом, которое содержит фокальные точки F2' и F2”. Печатная плата 30 может быть соединена с эллиптической частью 22'.
Может использоваться теплопоглощающее устройство 210 осветительного устройства, соответствующее устройствам, показанным на фигуре 1 или 3А.
На фигуре 5 представлен вариант, аналогичный варианту, показанному на фигуре 4В. В этом варианте используется одна или несколько опор 410 для удерживания элемента 412, обеспечивающего сдвиг спектра излучения. Свет 34 с малым углом расхождения лучей от источников 32 света направляется в общую точку 42. Как уже указывалось, общая точка 42 может быть центром колбы 18 и фокальной точкой эллипсоидной части 22'. Элемент 412, обеспечивающий сдвиг спектра излучаемого света, может быть покрыт соответствующим материалом, изменяющим характеристики падающего света с малым углом расхождения лучей, так что спектр частот света, выходящего из осветительного устройства 10”, изменяется нужным образом. Например, элемент 412, обеспечивающий сдвиг спектра, может быть покрыт фосфором, нанофосфором или люминесцентной краской для получения требуемого спектрального распределения. В одном из примеров используются источники синего света, и когда этот свет падает на материал, обеспечивающий сдвиг спектра, то осветительное устройство может излучать свет другого цвета. Материал, обеспечивающий сдвиг спектра, может поглощать энергию падающего на него света и переизлучать ее в различных направлениях, как показано стрелками 414. Один световой луч может рассеиваться в различных направлениях с длиной волны, отличной от длины волны света, излучаемого источниками 32. Элемент 412, обеспечивающий сдвиг спектра, может быть изготовлен из твердого материала, такого как металл, так что свет будет отражаться от него. Элемент 412, обеспечивающий сдвиг спектра излучаемого света, может иметь сферическую форму или другие формы.
На фигуре 6 представлен вариант осветительного устройства 10'”, аналогичного устройству, показанному на фигуре 3А, за исключением того, что в нем отсутствует теплопроводный столбик 56, проходящий через отверстия 114 в теплопоглощающих ребрах 212. Поскольку теплопроводный столбик 56, показанный на фигуре 3А, в данном варианте отсутствует, то отверстия 114 теплопоглощающих ребер 212 остаются открытыми и воздух может свободно циркулировать внутри осветительного устройства 10. Отверстия 114 могут также быть выровнены с отверстием 220 в печатной плате 70, так чтобы обеспечивалась циркуляция воздуха для рассеивания тепла внутри осветительного устройства 10.
На фигуре 7 представлен еще один вариант осветительного устройства 10”', аналогичный варианту, показанному на фигуре 3А, и элементы, указанные одинаковыми ссылочными номерами, далее не будут описываться. В этом варианте используется элемент, обеспечивающий сдвиг спектра излучаемого света, который представляет собой купол 510. Купол 510 может содержать материал, который обеспечивает сдвиг спектра, или рассеивающий материал. На купол 510 может быть нанесено покрытие или нанесена пленка для обеспечения сдвига спектра или рассеивания излучаемого света.
Любой из вариантов, рассмотренных в настоящем описании, может содержать элемент, изменяющий характеристики излучаемого света, такой как купол 510. Купол 510 может быть изготовлен из различных материалов, включая фильтрующий слой 512 и слой 514, обеспечивающий изменение характеристик света. Фильтрующий слой 512 может использоваться для пропускания света определенных длин волн. Длина волны пропускаемого света может соответствовать длине волны света, излучаемого источником 32 света. Например, если источник 32 света является лазером или светодиодом, излучающим свет синего цвета, то фильтр 512 может пропускать свет голубого цвета. Слой 514 сдвига спектра может сдвигать длину волны света в другую часть спектра. Например, синий свет может активировать слой 514 сдвига спектра для излучения им белого света. Белый свет может излучаться в определенном направлении или же может быть рассеянным. Лучи рассеянного света указаны стрелками 516. Свет может также рассеиваться назад, в сторону источников 32 света. Однако граница раздела между фильтрующим слоем 512 и слоем 514 сдвига спектра может отражать назад свет всех цветов, кроме синего. Свет, отраженный на границе раздела между фильтрующим слоем 512 и слоем 514 сдвига спектра, в конечном счете, может выходить сквозь колбу 18.
Вариант, показанный на фигуре 7, также содержит отверстия 520, проходящие внутри корпуса 16' или сквозь него. Отверстия 520 могут быть расположены рядом с ребрами 52 для обеспечения внешнего проводящего канала для рассеивания тепла, излучаемого внутри осветительного устройства 10'”. Отверстия 520 могут быть выполнены с использованием штамповки и другого способа обработки при изготовлении корпуса 16'. Для осветительного устройства 10”' не требуется вакуум, используемый в обычных лампах накаливания. Отверстия 520 могут использоваться в любых вариантах, рассматриваемых в настоящем описании.
v
На фигуре 8 представлен вариант осветительного устройства 10 аналогичный варианту, показанному на фигуре 3А. В этом варианте элемент изменения характеристик излучаемого света представляет собой пленку 600, расположенную поперек колбы 18. Большая часть света, если не весь излучаемый свет, может проходить сквозь элемент 600 изменения характеристик излучаемого света. Необходимо отметить, что количество материала, обеспечивающего изменение характеристик излучаемого света, который находится на пленке 600 или внутри нее, может изменяться по ее длине в зависимости от степени изменения. Изменение характеристик излучаемого света может уменьшаться от центра 602 пленки к ее краям, в направлении колбы 18. Таким образом, степень изменения характеристик излучаемого света может иметь первую величину возле стенок колбы и вторую величину, превышающую первую величину, возле центра колбы.
Положение пленки относительно печатной платы 30 может изменяться вдоль оси 12 в зависимости от количества света, характеристики которого должны быть изменены. Если необходимо изменять характеристики большего количества света, то пленка может быть установлена ближе к вершине колбы 18, дальше от цоколя 14. Если необходимо изменять характеристики всего излучаемого света, то пленка 600 может быть установлена поперек колбы 18 или корпуса 16' возле точки 604 соединения корпуса 16” и колбы 18.
Как показано на фигуре 8А, устройство 600 изменения характеристик излучаемого света может быть сформировано на фильтре 606 для определенной длины волны света, например, соответствующей синему цвету. Устройство 600 изменения характеристик излучаемого света (или, более точно, частицы или элементы внутри этого устройства) может рассеивать свет в различных направлениях, включая направление на источник света. Если характеристики фильтра соответствуют характеристикам источника света, то свет, излучаемый источником, будет проходить через фильтр. Свет, излучаемый назад в направлении источника света, будет отражаться на элементе 600/фильтре 606, границе 607 раздела и направляться в сторону от источника света. Синий свет (длина волны пропускания фильтра) будет проходить назад через фильтр в направлении источника света. Как можно видеть на фигуре 8А, свет 608 от источника света рассеивается, как показано стрелками 609. Часть света рассеивается в направлении, показанном стрелкой 609', и может быть отражена на границе 607 раздела, как показано стрелкой 609”. Свет, поступающий в фильтр 606 после рассеивания устройством 600 изменения характеристик излучаемого света, имеет длину волны, излучаемую источниками 32 света. Свет, отраженный на границе 607 раздела, может иметь длины волн, отличные от длины волны пропускания материала или полосового фильтра 606. Фильтр 606 может быть полосовым фильтром, через который проходит свет, излучаемый источником 32, рассеиваемый устройством 600 изменения характеристик излучаемого света. То есть картина аналогична той, которая была уже описана в отношении фигуры 7. Комбинация устройства 600 изменения характеристик излучаемого света и фильтра 606 может быть названа насосом, и в рассматриваемом примере это будет "синий" насос.
На фигурах 9 и 10 представлен другой вариант осветительного устройства 10”'. В этом варианте печатная плата 610 может иметь криволинейную или сферическую форму (часть сферы). Печатная плата 610 может быть обычной печатной платой с пластиной из стекловолокна или из металла с нанесенным на него слоем изоляции. Печатные проводники схем могут быть сформированы на слое изоляции и затем изолированы. Например, может использоваться анодированная алюминиевая пластина, по которой прокладываются печатные проводники. На печатные проводники может быть нанесен слой изоляции. Печатная плата 610 может быть плоской пластиной, которой после нагрева может быть придана любая нужная форма.
vi
На печатной плате 610 расположены источники 612 света. Источники 612 света могут быть расположены по линии окружности 613, как показано на фигуре 10 и на некоторых других фигурах. Окружность 613 может пересекать каждый источник 612 света. Окружность 613 может быть расположена на плоскости, перпендикулярной продольной оси 12 осветительного устройства 10. Колба 18, как уже указывалось, может иметь форму сферы (часть сферы). Радиусы R1 сферы колбы 18 и R2 кривизны печатной платы 610 могут быть одинаковыми. Величины радиусов R1 и R2 могут быть одинаковыми. Колба 18 может также иметь форму эллипсоида. Центр эллипсоида может соответствовать центру 616 колбы 18. Устройство 614 изменения характеристик излучаемого света может быть расположено в центре 616 сфероида печатной платы 610. Устройство 614 изменения характеристик излучаемого света может быть аналогично устройству, показанному на фигуре 5. То есть устройство 614 может иметь покрытие или пленку 617, обеспечивающую сдвиг спектра излучения, которая сдвигает спектр по меньшей мере части света, который проходит через устройство 614 и затем выходит наружу из осветительного устройства сквозь колбу 18.
Схема осветительного устройства фигуры 9 может быть сформирована как на фигуре 4А с фокальной точкой F1, соответствующей 616, и с фокальными точками F2' и F2”, соответствующими источникам 612 света.
Каждый источник 612 света может содержать элемент изменения направления лучей света, такой как линза 620, расположенная на пути света для его фокусировки в центре 616. В качестве линзы 620 может использоваться собирающая линза. Источники света 612 могут быть параллельны линии 618, проходящей тангенциально к поверхности сфероида печатной платы 610. Свет, излучаемый вдоль центральной оси 624 источника света, пересекает точку 616 и устройство 614 изменения характеристик излучаемого света. Центральная ось перпендикулярна тангенциальной линии 618. Таким образом, любой луч света, излучаемого источником 612, будет сходиться в центральной точке 616. Устройство 614 осуществляет изменение характеристик излучаемого света. Каждая линза может также иметь покрытие, обеспечивающее изменение характеристик излучаемого света. Таким образом, синий или ультрафиолетовый свет, излучаемый источниками света, может быть преобразован в свет с разными длинами волн для получения белого света.
Устройство 614 изменения характеристик излучаемого света может опираться на печатную плату 610 с помощью стойки 630. Такая стойка 630 также может быть установлена на теплопроводном столбике 56 или непосредственно на печатной плате 610, как показано на фигуре 9.
На фигуре 11 представлен вариант, аналогичный варианту, представленному на фигурах 9 и 10. В этом варианте в качестве элементов, изменяющих направление излучаемого света, вместо линз 620 используются отражатели 640. Поверхность отражателей 640 может иметь форму части эллипсоида или части параболоида. Часть эллипсоида может окружать часть каждого источника 612 света. Источник 612 света может быть помещен в одной фокальной точке сфероида, и второй фокальной точкой сфероида для отражателя 640 может быть точка 616. Эта схема аналогична схеме устройства фигуры 4А, в которой фокальная точка F1 соответствует точке 616, и фокальная точка F2' соответствует одному из источников 612 света. Каждый источник света может иметь отдельный отражатель 640.
На фигурах 12, 12А и 12В представлен вариант, аналогичный вариантам, представленным на фигурах 9-11. Как показано на фигуре 12, отражатели 640, показанные на фигуре 11, заменены углублением 650 в печатной плате 610. Углубление 650 в печатной плате может быть сквозным или глухим отверстием 650 в плате 610, как показано на фигуре 12В. Отверстие 650 может иметь поверхность 652, к которой прилегает отражатель 654. Отражатель может быть отдельным компонентом или металлизированным краем отверстия 650. Рефлектор 654 может быть металлизированной поверхностью печатной платы, которая в поперечном сечении имеет форму эллипса или параболы. Металлизированная поверхность 614 может быть расположена на краю 652 печатной платы 610.
Источник 612 света может быть прикреплен к нижней поверхности отверстия 650 печатной платы 610, если отверстие 650 не проходит насквозь в печатной плате 610. Как показано на фигуре 12В, источники света 612 могут быть прикреплены к печатной плате 610 или к отражающей поверхности 654, если отверстие 650 проходит насквозь печатную плату 610. Лучи света от источников 612 отражаются от отражающей поверхности 654 в направлении точки 616. Свет, идущий в направлении точки 616, отражается устройством 614 изменения характеристик излучаемого света.
На фигуре 13 представлен вариант миниатюрной печатной платы 70' схемы управления. Печатная плата 70” может заменить теплопроводный столбик 56 внутри осветительного устройства, однако отверстия 708, проходящие через теплопоглощающие ребра, в этом случае могут быть расширены. Печатная плата 70' схемы управления может содержать различные компоненты, состав которых зависит от применения. Одним из компонентов может быть преобразователь 710 переменного тока в постоянный. На печатной плате 70' схемы управления также могут быть размещены и другие дискретные элементы, такие как резисторы 712 и конденсаторы 714. Печатная плата 70' схемы управления может также содержать проводники 716 и 718 питания, которые могут быть подсоединены к цепи переменного тока. Проводники 720 и 722 могут быть подсоединены к цепи постоянного тока. Проводники 716, 718 могут быть подсоединены через металлический цоколь 14 печатной платы 70' и обеспечивают подачу в устройство переменного напряжения. Проводники 720, 722 могут быть, в конечном счете, подсоединены к печатной плате 30 и к источникам 32 света.
Проем 708 между печатной платой 70” схемы управления и теплопоглощающими ребрами 212 может иметь постоянный размер. От теплопоглощающих ребер 212 отходят небольшие штифты 720, поддерживающие печатную плату 70'. Штифты 720 могут иметь достаточные размеры для обеспечения опоры в продольном направлении, однако они должны быть достаточно малыми, чтобы обеспечивать поток воздуха между печатной платой 70' и ребрами 212.
На фигуре 14 приведен вид сечения печатной платы 70' схемы управления, выполненного перпендикулярно к продольной оси 12 осветительного устройства. Как можно видеть, компоненты 710, 712 и 714 могут быть расположены на печатной плате 730, которая имеет в целом цилиндрическую форму. В качестве печатной платы 730 могут использоваться разные типы плат, включая плату с подложкой из стекловолокна или из металла, как это уже указывалось в настоящем описании.
Печатная плата 730 после ее изготовления может быть заполнена эпоксидной смолой 732. На печатной плате 70' могут быть установлены необходимые компоненты, и ей придают цилиндрическую форму. Однако цилиндрическая форма может быть придана плате и до того, как на ней устанавливаются компоненты схемы. Практически вся длина цилиндра печатной платы может быть заполнена эпоксидной смолой.
Печатная плата 730 формирует внутреннюю и внешнюю части печатной платы 70' схемы управления. Электрические компоненты 710-714 размещаются во внутреннем пространстве цилиндрической стенки, формируемой печатной платой 70' схемы управления. Внутренняя часть заполнена эпоксидной смолой 732.
На фигуре 14 показан проем или пространство между печатной платой 70” схемы управления и теплопоглощающими ребрами 212. Также показаны штифты 720 для удерживания печатной платы 70' схемы управления в продольном направлении.
Необходимо отметить, что в состав осветительного устройства, показанного на фигурах 13 и 14, также может быть включен элемент, обеспечивающий изменение характеристик излучаемого света, который размещен на колбе 18 или в других местах, как это указано на фигурах 5, 7, 8 и 9.
На фигурах 15, 16 и 17 представлен вариант трубчатого осветительного устройства 810. Трубчатое осветительное устройство 810 содержит отражающую поверхность 812. Отражающая поверхность 812 может иметь параболическую форму. То есть отражающая поверхность 812 может быть параболическим цилиндром.
Осветительное устройство 810 имеет продольную ось 814. Источники 820 света могут быть расположены вдоль продольной оси 814. Свет от источников 820 света направляется в сторону отражающей поверхности 812.
Отражающая поверхность 812 может иметь параболическую форму. Параболоид может иметь фокальную линию, совпадающую с продольной оси 814 осветительного устройства 810. Лучи 830 света, отраженные отражающей поверхностью 812, сводятся в параллельный пучок. В продольном направлении лучи 830 света рассеиваются.
Внутри осветительного устройства 810 может быть также установлен элемент 832 изменения характеристик излучаемого света. Как показано на фигурах 15, 16 и 17, элемент 832 может содержать пленку, которая уложена от одного края отражающей поверхности 812 до другого ее края, поперек осветительного устройства 810. Элемент 832 изменения характеристик излучаемого света может быть соединен с отражающей поверхностью или с корпусом 834. Элемент 832 также может быть соединен с колбой 842.
Элемент 832 может содержать пленку 833, представляющую собой дихроичный или полосовой фильтр. То есть материал пленки 833 может пропускать свет с определенной длиной волны, излучаемый источником света (например, синий или ультрафиолетовый свет). Граница раздела между элементом 832 изменения характеристик излучаемого света и пленкой 833 может отражать волны, кроме заданной длины волны, как это было описано выше со ссылками на фигуры 7 и 8.
Корпус 834 может иметь цилиндрическую форму. Корпус 834 может быть отдельным компонентом, как показано на фигуре 15, или же может быть единой конструкцией, которая имеет внешнюю поверхность и внутреннюю отражающую поверхность 812, как показано на фигуре 18. Используемые материалы включают металл, пластмассу, металл на пластмассе и их комбинации.
Как это лучше всего показано на фигуре 17, для управления питанием источников 820 света может использоваться схема 838 управления. Внутри трубчатого осветительного устройства 810 может быть размещено несколько схем 838 управления. Например, на каждом продольном конце трубчатого осветительного устройства 810 может быть расположена схема 838 управления. Схема 838 управления может содержать печатные проводники 840, проходящие по ней для обеспечения питания источников 820 света. Печатные проводники 840 могут быть сформированы на поверхности элемента 832 изменения характеристик излучаемого света. Проводники 850 могут быть отдельными проводами, проходящими к источникам света от схемы 838 управления.
Как лучше всего показано на фигуре 15, элемент 832 изменения характеристик излучаемого света может быть расположен поперек осветительного устройства 810. Источники 820 света могут быть расположены в центральной точке осветительного устройства, которая находится на продольной оси 814. Таким образом, элемент 832 изменения характеристик излучаемого света может формировать плоскость, которая проходит по длине осветительного устройства 810.
Элемент 832 также может быть расположен на поверхности колбы 842. Колба 842 также может иметь цилиндрическую форму. Колба 842 также может иметь покрытие, обеспечивающее рассеивание света в различных направлениях.
На фигуре 18 показан вариант, представляющий собой альтернативу вариантам фигур 15-17. В этом варианте источники 820 света не располагаются на продольной оси 814 осветительного устройства 810'. Источники 820 света могут быть подвешены над отражающей поверхностью 812 с помощью опор или ножек 846. Ножки 846 могут отходить от корпуса 834 или от отражающей поверхности 812.
Отражающая поверхность 812 также может форму параболы в поперечном сечении или параболического цилиндра в трехмерном пространстве. Параболический цилиндр 812 может иметь фокальную линию 850, которая проходит через источники 820 света. Таким образом, свет, излучаемый источниками 820, направляется в сторону параболической поверхности 812 и собирается в пучок параллельных лучей.
Для подвешивания источника света может использоваться разное количество ножек 846. Каждый источник света может быть подвешен или позиционирован с использованием одной или нескольких ножек 846. Осветительное устройство 810' также может содержать колбу 842, уже рассмотренную в настоящем описании.
Осветительное устройство 810' также может содержать отдельный корпус 834 и отдельную параболическую поверхность 812. Необходимо отметить, что источник света на ножках, как показано в осветительном устройстве 810', также может использоваться и в осветительном устройстве 810, показанном на фигурах 15, 16 и 17.
Хотя в осветительном устройстве 810 показан элемент 832 изменения характеристик излучаемого света, который проходит поперек этого устройства, однако элемент 832 может быть сформирован на внутренней поверхности 854 или на внешней поверхности 856 колбы 842. В коммерческом варианте осветительного устройства элемент изменения характеристик излучаемого света скорее всего будет располагаться на внутренней поверхности 854 колбы 842.
На фигуре 19А представлен другой вариант осветительного устройства 910. В этом варианте осветительное устройство представляет собой источник направленного света. Осветительное устройство 910 содержит цоколь 912 и корпус 914. Цоколь 912 может ввинчиваться или вставляться в электрический патрон. Корпус 914 используется для отражения света, как это будет описано ниже. Осветительное устройство 910 может также содержать линзу 916. Линза 916 может содержать рассеиватели света или же имеет гладкую поверхность. На линзе 916 может быть расположена пленка.
К корпусу 914 могут быть прикреплены источники 920 света. Они могут быть распределены по осветительному устройству 910 напротив цоколя 912. Источники 920 света могут излучать свет с разной длиной волны, включая синий свет. Некоторые или все источники света могут излучать свет с одной длиной волны. В рассматриваемом примере каждый из источников 920 света излучает синий свет.
Корпус 914 может иметь выступающую часть 926 для присоединения к нему источников 920 света. Угол между выступающей частью 926 и угловой частью 924 может составлять, например, 45 градусов. Угол между выступающей частью 926 и угловой частью 924 должен быть таким, чтобы свет отражался от угловой части, как это описано ниже.
Корпус 914 может иметь параболическую форму. Конструкция корпуса 914 будет рассмотрена ниже. Внутренняя поверхность 930 корпуса 914 осветительного устройства 910 может быть отражающей. Отражающая поверхность 930 имеет фокальную точку 934. Источники 920 света могут излучать параллельные пучки лучей света или же могут содержать элементы, изменяющие направление лучей, для формирования параллельного пучка лучей света, как это будет описано со ссылками на фигуры 20 и 21. Параллельный пучок лучей света направляется на угловую часть 924. Когда угол между угловой частью 924 и падающими лучами света составляет 45 градусов, то отраженные лучи света будут параллельны продольной оси 936 осветительного устройства 910. Свет, отраженный в направлении, параллельном продольной оси 936, отражается от отражающей поверхности 930 в направлении фокальной точки 934.
Внутри осветительного устройства 910 установлен элемент 940 изменения характеристик излучаемого света. В рассматриваемом варианте элемент 940 изменения характеристик излучаемого света жестко прикреплен к цоколю 912. Однако элемент 940 также может быть прикреплен к корпусу 914. Элемент 940 изменения характеристик излучаемого света содержит первую цилиндрическую часть 942, вторую цилиндрическую часть 944 и сферическую часть 946. Первая цилиндрическая часть 942 прилегает к цоколю или к корпусу 914. Центральная точка сферической части 946 совпадает с фокальной точкой 934. Продольная ось 936 осветительного устройства 936 совпадает с продольной осью первой 942 и второй 944 цилиндрических частей и пересекает центр 934 сферы 946. Некоторая или большая часть элемента 940 изменения характеристик излучаемого света может быть покрыта материалом, обеспечивающим сдвиг длины волны света или преобразование энергии. Например, этот материал может синий свет преобразовывать в белый свет. Направленный свет, отраженный от угловой части 924, отражается от элемента 940 изменения характеристик излучаемого света с изменением его длины волны. Свет, отраженный от элемента 940, направляется на отражающую поверхность 930 корпуса 914, которая направляет свет через линзу 916.
Угловая часть 924 может быть выполнена из металла или из другого материала, не пропускающего свет. Угловая часть 924 также может иметь селективно отражающую поверхность. Подходящим материалом с такой селективно отражающей поверхностью может быть стекло или пластмасса. Свет с одной длиной волны может отражаться от такой поверхности, а свет с другой длиной волны может проходить сквозь нее. Селективно отражающая поверхность может быть сформирована путем нанесения слоев разных материалов. Угловая часть 924 может быть сформирована из такого материала (стекло или пластмасса), который отражает свет, излучаемый источниками 920 света, и в то же время пропускает свет, отражаемый элементом 940, изменяющим характеристики излучаемого света. В рассматриваемом примере источники 920 света излучают синий свет. Элемент 940 преобразует синий свет в белый свет, который может проходить через угловую часть 942 и выходить наружу из осветительного устройства 910.
На фигуре 19В иллюстрируется один из вариантов подачи электропитания на источники 920 света. Как уже указывалось, корпус 914 может быть изготовлен из пластмассы, покрытой электропроводным и отражающим материалом. Если используется электропроводный материал, обладающий отражающими свойствами, то вся поверхность корпуса 914 может быть покрыта таким материалом и его части могут быть удалены для формирования зазоров 947. Зазоры 947 могут формировать печатные проводники 948, на которые схема управления 944 может подавать разные напряжения для обеспечения разности напряжений, необходимой для работы источников 920 света. Источники 920 света могут быть разнесены по периферии осветительного устройства 910. Таким образом, для каждого источника 920 света могут быть обеспечены два проводника 948. Размеры проводников, прежде всего их ширина, могут изменяться в зависимости от различных требований. Предпочтительно ширину зазоров 947 уменьшают для минимизации удаления отражающего материала. Минимизация количества удаляемого отражающего материала обеспечивает максимальное отражение света и, соответственно, повышенную светоотдачу осветительного устройства.
На фигуре 20 приведен увеличенный вид выступающей части 926 и угловой части 924. В рассматриваемом варианте в качестве элемента, изменяющего направление лучей излучаемого света, используется линза 950. Эта линза формирует пучок параллельных лучей в направлении, перпендикулярном продольной оси 936 осветительного устройства 910, показанного на фигуре 19. Далее, свет, отраженный от угловой части 924, направляется параллельно продольной оси 936.
На фигуре 21 показано, что элемент, который изменяет направление лучей излучаемого света и расположен возле источника 920 света, представляет собой отражатель 952. Он может иметь параболическую или параболоидную форму и окружает, полностью или практически полностью, источник 920 света. Далее, свет, отраженный параболическим отражателем 952, направляется перпендикулярно продольной оси 936. Свет, отраженный угловой частью 924, направляется перпендикулярно продольной оси 936.
На фигуре 22 показана часть корпуса 914. Корпус 914 может быть изготовлен из различных материалов, и в нем имеется печатный проводник 960. Печатный проводник 960 может быть заключен внутри стенки корпуса 914. То есть корпус 914 может быть изготовлен из пластмассы, и проводник 960 может быть заключен внутри пластмассовой стенки. Проводник 960 соединяет схему управления 944 с источниками 920 света. Два проводника, соединяющих схему 944 управления с каждым из источников 920 света, могут быть заключены внутри стенки корпуса. Конечно могут использоваться и другие способы обеспечения электропитания источников света.
На фигуре 23 приведен вид осветительного устройства 1010 со схемой 1012 управления. Осветительное устройство 1010 имеет цоколь 1014. Цоколь 1014 отходит на некоторое расстояние от нижней части 1016 осветительного устройства. Может использоваться цоколь 1014, аналогичный цоколю обычных электрических лампочек. Цоколь 1014 может иметь резьбу или другие механические средства для фиксации осветительного устройства 1010 внутри патрона (не показан). Цоколь 1014 содержит некоторое внутреннее пространство.
Схема 1012 управления может быть расположена на одной из печатных плат, которые содержат задающие схемы для управления источниками света. Схема управления 1012 может быть соединена с печатной платой 30, на которой расположены источники 32 света, с помощью проводников, которые могут проходить внутри стенки корпуса осветительного устройства 1010 или внутри теплопроводного столбика 56, или же они могут проходить напрямую к плате 30. Схема 1012 управления может также содержать преобразователь переменного тока в постоянный ток и некоторые другие компоненты.
Схема 1012 управления может частично находиться внутри цоколя осветительного устройства. Схема 1012 управления также может быть полностью расположена во внутреннем пространстве цоколя 1014. Схема 1012 управления также может быть залита смолой внутри цоколя 1014.
Следует отметить, что, хотя на фигуре 23 показана конфигурация осветительного устройства, аналогичного конструкции, показанной на фигуре 1, однако также могут использоваться и конфигурации, показанные на других фигурах. То есть схема 1012 управления, расположенная внутри цоколя, может использоваться в любом из рассмотренных вариантов.
На фигурах 24, 25 и 26 представлен другой вариант осветительного устройства 1100. Этот вариант аналогичен варианту, показанному на фигуре 13, и общие компоненты указаны одними и теми же ссылочными номерами. В рассматриваемом варианте осветительного устройства 1100 показан другой вариант платы 1110 схемы управления. Плата 1110 схемы управления может содержать различные электрические компоненты, формирующие схемы управление осветительным устройством. Электрические компоненты 1112 могут быть закреплены на одной или на нескольких сторонах печатной платы 1110. На плате 1110 могут быть расположены различные вышеуказанные компоненты, такие как преобразователь переменного тока в постоянный ток, резисторы, микросхемы, конденсаторы и др.
Как лучше всего показано на фигуре 25, печатная плата 1110 может быть размещена внутри цоколя 14. Печатная плата 1110 может устанавливаться внутри цоколя 14 с использованием посадки с натягом. Более конкретно, внутри цоколя 14 могут быть сформированы два паза 1114, расположенных напротив друг друга, так что в них может быть вдвинута печатная плата 1110.
Как лучше всего показано на фигуре 26, печатная плата 1110 может содержать краевые соединители 1116, 1118 для электрического соединения с противоположными полярностями внутри цоколя 14. Посадка с натягом в пазах 1114 может использоваться для обеспечения электрического соединения между краевыми соединителями 1116, 1118 и контактами 1120, расположенными внутри пазов 1114.
Цоколь 14 может быть цоколем стандартной электрической лампочки, которым вместе с другими элементами формирует осветительное устройство, независимое от его формы. То есть цоколь 14 и печатная плата 1110 могут использоваться с различными конфигурациями источников света и оптическими схемами осветительных устройств.
Как лучше всего показано на фигуре 26, печатная плата 1110 может содержать отходящие от нее проводники ИЗО. Эти проводники ИЗО могут использоваться для обеспечения электропитания источников 32 света на печатной плате 30. Для соединения проводников ИЗО с печатными проводниками 1134, расположенными на печатной плате 30, может использоваться припой 1132. Специалистам в данной области техники может быть понятно, что вместо припоя 1132 для соединения проводников ИЗО с печатными проводниками 1134 могут использоваться и другие материалы. Например, могут использоваться проводящие пасты или проводящие клеящие материалы. Другим способом соединения проводников ИЗО с печатными проводниками 1134 является проводной монтаж.
Достоинством варианта, представленного на фигурах 24-26, является то, что он хорошо подходит для промышленного производства в широких масштабах. Осуществляется формирование цоколя 14 и печатной платы, на которой могут быть установлены электронные и электрические компоненты. Затем печатная плата 1110 может быть введена в пазы 1114, так что будет осуществляться электрическое соединение контактов 1120 с краевыми соединителями 1116 и 1118. Могут использоваться различные конфигурации электрических контактов. Главная задача этих контактов - это передача электричества от цоколя 14 на печатную плату 1110 схемы управления.
Теплопоглощающие ребра 1140 могут иметь центральную часть 1142, которая соединяет вместе все ребра 1140. Центральная часть 1142 может также проходить вверх к печатной плате 30, так что эта плата будет также участвовать в процессе поглощения и отвода тепла. Теплопоглощающее устройство 210 может быть изготовлено путем его сборки из отдельных компонентов или путем их сплавления. Источники 32 света могут быть электрически соединены с печатной платой 30 перед введением внутрь осветительного устройства 1100. Узел, состоящий из печатной платы 30 и теплопоглощающих ребер 1140, может быть установлен на печатную плату, так чтобы провода ИЗО проходили через отверстия 1172 в печатной плате 30. Затем провода ИЗО могут быть электрически соединены с печатными проводниками 1134 на печатной плате 30. Затем на осветительное устройства может быть установлена сверху колба 18 и прикреплена к корпусу 16'.
На фигуре 27 более подробно показано устройство одного из вариантов цоколя 14. Цоколь 14 может быть снабжен электрическим контактом 1160. Этот контакт обеспечивает электрическое соединение с патроном, в которое устанавливают осветительное устройство (лампочку). Другой электрический контакт (не показан) может быть соединен с нижней частью или с нижним контактом 1162. Электрический контакт 1160 и контакт (не показан), соединенный с нижней частью 1162, могут иметь противоположные полярности сети переменного тока. Противоположные полярности контактов 1160 и 1162 могут обеспечивать подачу электропитания на печатную плату 1110. Цоколь 14 может иметь резьбу 1164 для ввинчивания в стандартный патрон. Однако могут использоваться цоколи и других типов. Контакт 1160 соединен электрически с одним из контактов 1120. Провод или проводник, соединенный электрически с контактом 1162, соединяется с противолежащим контактом 1120.
На фигуре 28 показан пример литого модуля, который содержит печатную плату 30, отлитую как одно целое с теплопоглощающим устройством 210. Как показано на фигуре 28, теплопоглощающее устройство 210 содержит ребра 1140 и центральную часть 1142. В этом варианте печатная плата 30 сформирована из того же материала, что и теплопоглощающие ребра. Печатные проводники 1134 на печатной плате используются для подачи питания на источники 32 света. Как уже указывалось, печатная плата 30 может быть отдельным компонентом или же отливается как одно целое с теплопоглощающими ребрами. Отверстие 1170 может иметь такие размеры, чтобы в него можно было ввести печатную плату. Отверстие 1172 в печатной плате 30 может использоваться для пропускания через него проводов ИЗО, отходящих от печатной платы 30. Печатная плата 30 может быть выполнена с использованием различных способов, как было описано выше со ссылками на фигуры 2А-2С, и содержит непроводящие части, по которым проходят печатные проводники. На фигуре 28 показана только одна половина теплопоглощающего устройства, и на другой половине может быть выполнено другое отверстие для пропускания проводов ИЗО с противоположной полярностью.
Следует отметить, что различные компоненты, используемые в рассмотренных выше вариантах, могут быть взаимозаменяемыми. Например, для изменения длины волны излучаемого света могут использоваться различные физические механизмы. Также могут использоваться различные формы корпуса и колбы осветительного устройства. Аналогичным образом, могут использоваться разные конструкции цоколей. Могут использоваться различные варианты схемы управления для обеспечения управления светодиодами или другими источниками света. В каждом из вариантов могут использоваться разные типы и формы схемы управления. Теплопоглощающие устройства и светодиоды также могут иметь разные конфигурации, как это было описано выше. Теплопоглощающие устройства могут представлять собой набор элементов, имеющих форму шайбы, или же может быть одной частью, как показано на фигуре 28. Теплопоглощающее устройство может быть также выполнено как одно целое с печатной платой 30, на которой расположены источники света, как показано на фигуре 28. Печатная плата 30 с источниками света может быть выполнена в разных вариантах, включая варианты, показанные на фигурах 2А-2В. Такие конфигурации могут быть также включены в модуль вместе с теплопоглощающим устройством, как показано на фигуре 28. В различных вариантах осветительного устройства могут использоваться разные способы рассеивания тепла, такие как в варианте, показанном на фигуре 3А, в котором используется теплопроводный столбик, а также другие варианты (без такого столбика). Вышеупомянутые отверстия 520 также могут быть использованы в любом из вышеописанных вариантов.
Вышеприведенное описание вариантов осуществления изобретения служит целям его иллюстрации и описания. Они никоим образом не ограничивают объем изобретения. Отдельные элементы или признаки некоторого конкретного варианта могут использоваться не только в этом варианте, но, где это возможно, они могут быть взаимозаменяемыми и могут использоваться в другом варианте, даже если это специально не оговорено или не указано. Рассмотренные варианты могут модифицироваться различным образом. Такие модификации не должны рассматриваться как выходящие за пределы объема изобретения, и все такие модификации охватываются объемом изобретения.