CN103791272A - 具有大视角的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种LED灯，其中具有大于180°的侧向横截面的扩大球体、具有大视角的LED和LED在印制电路板的周界处靠近球体的放置的组合产生了LED灯的大于180°的视角。此外，通过LED灯照明的方法包括通过灯座给多个LED提供电功率；通过多个LED产生光，其中LED具有大于120度的视角并且在印制电路板的周界边缘呈圆形安装；通过耦接至印制电路板的散热器散逸LED产生的热；以及通过球体从LED传输光，球体具有从其垂直中心线延伸大于90度的基本上球形的壁。

Description

具有大视角的照明装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年9月25日提交的美国系列号14/036,341的优先权和权益，其通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及发光二极管（LED）灯的视角的改进。更具体地，LED灯泡通过球体或扩散器、使用具有扩大视角的LED和沿着印制电路板放置LED的组合提供了大于180°视角，在球体或扩散器中，在与LED灯泡外罩耦合之前曲率半径超过180°。
本申请引用产品和公开物，两者通过引用并入本文。
背景技术
LED是高能效的光源，其使它们比其他类型的光源（例如，白炽灯或荧光灯）更理想。此外，LED灯泡具有占据相对小的体积、具有低能耗、具有长寿命以及产生高光输出的优点。因为这些原因，LED灯泡现在正在很多情况下取代传统的灯泡。
LED灯泡达到很多不同的配置，其由于LED安装和控制的要求而倾向于受到限制。典型地，LED安装在印制电路（PC）板上，该印制电路板包含用于给LED供能和/或控制LED的电连接。LED灯泡通常还具有用于散逸由LED产生的热的散热器和用于包含元件并连接至灯头或连接器的外罩。PC板、散热器和外罩被配置，从而使得包含LED的PC板典型地与球体连接至外罩一样的高度安装。在这样的配置中，PC板和外罩阻碍了LED的视角。此外，LED发出的光还倾向于完全定向，即，发出的光倾向于主要沿着LED的中心垂直轴线发射，所述中心垂直轴线典型地是LED灯泡的不对称轴。偏离垂直轴线，LED的光强度经常非常显著地降低。这些配置的结果是大部分LED灯泡只能提供180°总视角。因此，具有增加视角的LED灯泡将会是有益的。
因此，本发明相对于这些考虑和其他考虑而进行。
发明内容
根据上述，存在对于进一步改进现有技术的需要。
在本发明的一个方面，一种LED灯，其包括：灯座；耦接至灯座的外罩；耦接至外罩的印制电路板，其中印制电路板具有圆形周界边缘；多个LED，其接近于印制电路板的圆形周界边缘安装在印制电路上，其中所述多个LED具有超过120度的视角；耦合至印制电路板的散热器，其用于散逸多个LED产生的热；以及耦接至外罩的球体，其中该球体具有超过180度的侧向截面发光表面。
在本发明的另一方面，灯座具有用于提供电功率给LED灯的通电触点和中性触点。
在本发明的另一方面，球体可以由塑料或者玻璃制成。
在本发明的另一方面，多个LED距印制电路板的圆形周界边缘大约3毫米。多个LED能够具有140度的典型视角。
在本发明的另一方面，多个LED设置成两个中心环，其中外环靠近印制电路板的圆形周界边缘，内环自外环向内设置并靠近于外环。
在本发明的再一方面，一种通过LED灯照明的方法，其具有以下步骤：通过灯座给多个LED提供电功率；通过多个LED产生光，其中LED具有大于120度的视角并且在印制电路板的周界边缘呈圆形安装；通过耦接至印制电路板的散热器散逸LED产生的热；以及通过球体从LED传输光，所述球体具有从其垂直中心线延伸大于90度的基本上球形的壁。
附图说明
附图仅出于图示的目的，并且未必按照比例绘制。但是，可以通过参照下面结合附图的详细描述而更好理解本发明本身，其中：
图1是本发明的第一示例性实施例的透视图；
图2是本发明的第一示例性实施例的俯视图；
图3示出了本发明的第一示例性实施例的侧视图；
图4示出了第一示例性实施例的图解的侧视图，示出了LED增加的视角；以及
图5是第一示例性实施例的光强度分布作为视角的函数的图解。
具体实施方式
现在，将参照附图描述各种实施例，附图形成说明书的一部分，并且其通过图示示出了特定实施例。但是，本发明可以以很多不同形式体现，并且应该解释为受限于本文所述的特定实施例。更确切地说，提供这些实施例，从而使得本公开内容是彻底且完整的，以及完全地将本发明的范围表达给所属领域技术人员。如下所述，在不背离本发明的范围或精神的情况下，可以容易地组合本发明的各种实施例。
如图1中所示，LED灯100由螺纹灯头102、外罩104和球体106组成。螺纹灯头102可以由例如爱迪生（例如，E27或E26）螺纹配置组成，该配置具有连接按钮，所述连接按钮将灯头102的底部与电源（即，灯插座）的触点耦接。虽然灯头102如图中所示，但是本发明并不限于所公开的实施例，灯头102可以具有任何已知配置的连接器的形式成形，例如双卡扣型固定件、流线构形的连接器等，以便连接至任意数量的已知的墙壁或天花板插座。外罩104附接至灯头102并且包封给LED灯100内的LED提供功率所需要的电连接。此外，球体106通过由透明、毛面的或其他光传输/扩散材料制成而执行光扩散功能。球体106可以由玻璃、塑料或者其他合适的材料制成。典型地，球体106的下部向内变窄以与外罩104的上部配合。
接近外罩104与球体106交会处设置LED PC板108。在一个实施例中，LED PC板108安装在散热器110上，散热器110可以依次热连接至外罩104或球体106中的一个或两者上。优选地，散热器110由合适的导热材料制成，例如铜、铝、铜或铝的合金、钢、铸铁、塑料、热塑性塑料和/或其组合。LED产生的热可以由散热器110通过外罩104散逸至周围环境中。提供内部散热器的一个优点在于其使得灯看上去和触摸起来更像传统白织灯泡。
如图2中所示，LED112安装在LED PC板108上。LED112典型地由围绕LED PC板108的周界等边安装的一组阵列组成。在一个实施例中，LED112距LED板108的边缘大约2至3mm安装。在另一实施例中，第二组LED阵列可以安装在第一组阵列的紧内侧并且偏置，从而使得第一和第二组的LED阵列具有相同的中心点，其中第二组阵列安装在第一组LED之间的间距中。在一个优选实施例中，LED112具有140°的视角。这种LED的一个例子是可以从Cree商业购买的Cree XLamp XQ-B LED（参见http://www.cree.com/led-components-and-modules/products/xlamp/discrete-directional/xlamp-xqb）。相对发光强度（以百分比计）在垂直中心线的大约30°内接近100%。之后，相对发光强度在与垂直中心线成大约90°角度处减少至大约15%。
图3示出了LED112相对于球体106和外罩104之间的连接点的位置。球体中心线A示出了球体106的曲率半径的近似中心线直径。显然，球体-外罩接口302位于球体中心线A下的距离d处。对于低于球体中心线A的球体106的这个部分，球体106向内弯曲。LED112大约位于球体-外罩接口302处。
在距离d上组合球体106的向内弯曲、沿着LED PC板108的周界边缘放置LED112以及使用具有大视角的LED的益处在于LED灯100的视角大于180°。在图4中示出了增加的视角的图解说明。LED100的垂直中心线C设置在LED灯的纵轴线上。球体中心线A被示为距垂直中心线C90°。在该实施例中增加的视角被示为27°。
在图5中针对LED灯100的两个代表性实施例将作为视角函数的相对发光强度示为曲线502和504。在与垂直中心线C对应的0°处，相对发光强度为大约90%。当与垂直中心线C的角度增加时，相对发光强度降低，直到其在90°达到大约65%。经过90°，具有显著的发光强度，直到其在117°达到小于大约50%。
虽然在本文中已经描述了特定实施例，但是所属领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种替换或等效实施方式可以替代所示和所描述的特定实施例。例如，虽然已经图示了球形灯，但是本发明也可以应用于LED发光设备的其他配置的结构。本发明可以用于任何LED灯配置中，其中通过球体尺寸增加、具有大视角的LED和LED接近于LEDPC板的周界边缘的放置的组合使用，产生增加的视角。
虽然所属领域技术人员可以建议其他修改和变化，但是发明人的目的在于将合理并正确落在对现有技术贡献范围内的所有变化和修改包括在本文保证的专利内。

Claims (15)

1.一种发光二极管（LED）灯，其包括：
灯座，其具有用于将电功率提供给LED灯的中性触点和通电触点；
外罩，其耦接至灯座；
印制电路板，其耦接至外罩，其中印制电路板具有圆形周界边缘；
多个LED，其接近于印制电路板的圆形周界边缘安装在印制电路上，所述多个LED具有超过120度的视角；
散热器，其耦合至印制电路板，用于散逸多个LED产生的热；以及
球体，其耦接至外罩，所述球体具有超过180度的侧向截面发光表面。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，球体由塑料或者玻璃制成。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，多个LED距印制电路板的圆形周界边缘大约3毫米。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中，多个LED具有140度的典型视角。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，多个LED设置成两个中心环，其中外环靠近印制电路板的圆形周界边缘，内环自外环向内设置并靠近于外环。
6.一种通过LED灯照明的方法，其包括：
通过具有通电触点和中性触点的灯座给多个LED提供电功率；
通过多个LED产生光，其中LED具有大于120度的视角并且在印制电路板的周界边缘呈圆形安装；
通过耦接至印制电路板的散热器散逸LED产生的热；以及
通过球体从LED传输光，所述球体具有从其垂直中心线延伸大于90度的基本上球形的壁。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述球体由塑料或者玻璃制成。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，多个LED距印制电路板的圆形周界边缘大约3毫米。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，多个LED具有140度的典型视角。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，多个LED设置成两个中心环，其中外环靠近印制电路板的圆形周界边缘，内环自外环向内设置并靠近于外环。
11.一种LED灯，其包括：
外罩，其具有座，所述座具有用于将功率提供给LED灯的中性触点和通电触点；
球体，其在圆形接口处耦接至外罩，所述球体具有连续的基本上球形壁，所述球体具有垂直中心线，其中基本上球形壁在圆形接口之前从垂直中心线延伸大于90度；以及
具有大于120度的视角的LED阵列，其靠近外罩和球体的圆形接口安装。
12.根据权利要求11所述的LED灯，其中，球体由塑料或者玻璃制成。
13.根据权利要求11所述的LED灯，其中，多个LED安装在印制电路板的周界边缘。
14.根据权利要求11所述的LED灯，其中，多个LED具有140度的典型视角。
15.根据权利要求11所述的LED灯，其中，多个LED设置成两个中心环。
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