CN108700273A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

照明装置包括载体，载体具有径向地面向外的安装表面和径向地在外安装表面内的内腔。固态照明装置安装在外安装表面上，而驱动器安置在内腔中。环状光学单元限定照明装置的光输出区域，并围绕载体安装。外壳体将来自固态照明装置的布置的光反射至环状光学单元。这提供了紧凑布置，其中驱动器、散热器（由载体实现）和固态照明布置大体上在一平面内。通过提供径向地面向外的光源环与径向地安装在环内的驱动器，这是可能的。通过光学单元，径向光输出被转换为具有期望的方向和光束形状的光输出。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种使用固态照明元件（例如下射灯）的照明装置。

背景技术

存在向着用更节能的替换物替换传统的、相对能效低的灯泡（例如白炽灯泡或荧光灯泡）的明显的趋势。实际上，在许多管辖区域内，白炽灯泡的生产和零售已经被宣布为不合法，从而迫使消费者例如当替换白炽灯泡时购买节能的可选物。

固态照明（SSL）元件提供了一种特别有前景的可选物，其能够以白炽灯泡或荧光灯泡的能量消耗的一小部分产生单元发光输出。这种SSL元件的一示例是发光二极管（LED）。包括这种SSL元件的照明装置现在常在广泛的各种应用领域中找到其应用，例如从家庭应用到汽车应用的范围。

固态照明在下射灯中的使用正越来越普及。下射灯可以表面安装或凹入安装，通常安装在室内空间的天花板处。

图1示意性地描绘了用于安装在天花板或其他表面中的现有技术的下射灯装置1。照明装置1包括壳体2，壳体2中的载体4包括多个固态照明元件5，多个固态照明元件5被布置为引导它们各自的发光输出通过壳体2的光出射部段6。载体4可以经由热界面3热耦合至壳体2，使得热界面3和壳体2可以充当固态照明元件5的散热器。由于SSL元件5被布置为产生直接向着光出射部段6的发光输出的事实，这种照明装置1具有良好的效率，但是这具有照明装置1在操作中的外观可能缺乏均匀性的劣势，这是由于各个SSL元件5能够通过光出射部段6被单独观察到的事实，这是不令人满意的。均匀性可以通过增加SSL元件5的密度来提高，但这可能负面地影响关于照明装置1的温度管理的操作参数。

为了解决此问题，可以提供如图2中示意性描绘的现有技术的照明装置1，其中载体4在壳体2的侧壁上相对于光出射部段6垂直取向，照明装置1也包括例如散热器的热界面构件3。由于SSL元件5的发光输出的大部分不是被引导向光出射部段6，而是替代地例如通过壳体2的反射性内表面反射向光出射部段6的事实，这种布置具有SSL元件5的发光输出的不均匀性不是问题的优势。这显著地混合了许多SSL元件5的发光输出，从而给了照明装置1均匀的外观。然而，这种光出射部段6的非直接光照的效率低于图1中的照明装置应用的直接光照原理，使得为了达到期望的光通量，需要更高密度的SSL元件5，这再次引入如前面所解释的热管理的问题。这种相矛盾的设计需求不限于下射灯。

下射灯通常凹入至表面中。因此，单元的整体高度决定了下射灯可以被多么容易地安装。对于表面安装设计，更小的单元整体高度通常给出更好的美学外观。

在某些设计中，固态照明元件是灯具的一部分，而所需要的驱动器与灯具是分开的。对于凹入的应用，这不是问题，因为驱动器可以分离地置于天花板腔中。对于表面安装的应用，驱动器需要直接地与灯具本身组装。将驱动器集成至灯具本身中的需要通常在光输出分布的控制上和灯具的高度上具有影响。

为了解决控制光分布的问题，已知使用混合室。然而，这增加了组件的数量和设计的复杂度。

目前的凹入下射灯模块例如具有大约100mm至180mm的高度，而表面安装设计理想情况下应当更薄。

表面安装灯具的主要余留问题是缺乏集成驱动器和散热器的空间。在某些已知设计中，驱动器直接与下射灯集成，但单元仍需要部分凹入至洞中使得只有光学部分是可见的。此设计不能用于例如由混凝土制成的天花板上。

因此仍存在对于紧凑的、以给出小高度的照明装置的设计的需要，其包含驱动器使得它能够被表面安装，并且具有简单的且因此低成本的设计。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一方面的示例提供了具有与照明装置面向的大体方向对应的轴线的照明装置，包括：

载体，具有围绕轴线延伸且径向地面向外的外安装表面，和径向地在外安装表面内的内腔；

固态照明装置的布置，安装在外安装表面上；

驱动器，安装在内腔中；

环状光学单元，限定照明装置的光输出区域，围绕载体安装；和

外壳体，具有反射内表面，用于将来自固态照明装置的布置的光反射至环状光学单元，

其中环状单元具有基本上依照圆形的截面形状，使得光学单元包括环面透镜。

这提供了紧凑的布置，其中驱动器、散热器（由载体实现）和固态照明布置大体上在一平面内。通过提供径向地面向外的光源环与径向地安装在环内的驱动器，这是可能的。通过接收来自照明装置的光并将光提供至光学单元的输出部分的光学单元，径向光输出被转换为沿着期望的方向的光输出。

固态照明装置的布置可以包括安装在一个或多个柔性载体上的一个或多个LED阵列。例如，照明单元可以是用于围绕外安装表面安装的带子上的LED环，且可以存在一个或多个这种单元。

光学单元可以包括在垂直于环方向的平面中具有恒定截面形状的环。因此环在不同角度位置处具有相同的光学功能，使得整体光输出分布是旋转对称的。然而，环可以替代地设计为提供随着围绕大体光输出方向的角度而变化的光学输出。因此，光学单元的设计可以用于调整光输出分布。

环可以是圆形，使得获得圆形的光输出分布图案。截面形状是基本上依照圆形的，使得光学单元包括环面透镜。在这方面，基本上依照圆形的意思是，截面形状是依照实体圆形的，其可以包括向光学单元提供就位功能的相对小的凹陷或突起。环面透镜的这种球形表面使得光在一点/圆线处汇聚，并提供从所述点/圆线炸开的光图案的高度令人欣赏、期望的效果的优势。

载体例如包括热量耗散翅片，其从外安装表面的后方径向地向内延伸。因此载体实现散热器功能。

装置还可以包括在固态照明装置的布置和光学单元之间安装的反射器环。这用于防止光从不期望的角度进入光学单元。反射器环起照明布置之下（即靠近输出）的较低的反射器的作用，而外壳体起照明布置之上（即远离输出）的较高的反射器的作用并且还径向围绕照明布置的外部。

照明装置可以具有小于50mm的高度，例如小于40mm或甚至小于35mm。

照明装置可以包括用于表面安装于表面上的下射灯或用于凹入安装至表面内的下射灯。然而，设计可以用作其他类型的紧凑照明单元，且不限于下射灯。

附图说明

通过参考附图，以非限制性示例的方式，更详细地描述了本发明的实施例，其中：

图1示意性地描绘了一现有技术的下射灯装置；

图2示意性地描绘了另一现有技术的下射灯装置；

图3示意性地描绘了根据实施例的照明装置的分解图；

图4示出了用于图3的装置的尺寸的示例设置；

图5更清楚地示出了驱动器是如何安装的；

图6示出了图3的照明装置的底侧；

图7示出了图3的照明装置的前侧；及

图8用于解释在图3的照明装置中使用的光学环的光学功能。

具体实施方式

应当理解的是，附图仅仅是示意性的且不是按比例绘制的。还应当理解的是，贯穿附图使用相同的附图标记以指示相同或相似的部分。

本发明提供照明装置，其包括具有径向地面向外的安装表面和径向地在外安装表面内的内腔的载体。固态照明装置被安装在外安装表面上，而驱动器被安置在内腔中。环状光学单元限定了照明装置的光输出区域，且围绕载体安装。外壳体将来自固态照明装置的布置的光反射至环状光学单元。

这提供了紧凑的布置，其中驱动器、散热器（由载体实现）和固态照明布置大体上在一平面内。通过提供径向地面向外的光源环与径向地安装在环内的驱动器，这是可能的。通过光学单元，径向光输出被转换为具有期望的方向和光束形状的光输出。

图3示意性地描绘了根据实施例的照明装置10的分解图。装置具有轴线11，其与光从装置输出所在的大体方向相对应。光输出一般以此轴线11为中心，且它是装置所面向的方向。轴线垂直于照明装置将被安装到其上或照明装置将被凹入到其中的表面延伸。

装置包括载体12，具有围绕轴线11延伸的外安装表面14且径向地面向外。外表面是光滑的，然而外安装表面的后面具有一组热量耗散翅片15使得载体12起散热器及LED的支撑的作用。内腔16径向地限定在外安装表面内（即外安装表面后）。

由于是分解图，固态照明装置20的布置18（例如LED安装在外安装表面14上）没有在图3中示出。固态照明装置的布置作为两个LED环示出，每个环安装在柔性载体上。每个LED环围绕外安装表面安装。可以存在一个环或超过两个环。

驱动器22安装在内腔16中，同样由于是分解图而未在图3中示出。

环状光学单元24限定照明装置的光输出区域。它围绕载体12安装。在示出的示例中，光学单元24具有内唇沿25，其相对载体12的边缘26提供光学单元24的位置。光学单元由例如塑料（例如PMMA或PC）或玻璃的透明材料制成，具有大于1（通常在1.4到1.6的范围内）的折射率以提供与环境空气的折射率差异，并从而提供透镜功能。

外壳体28具有反射内表面,用于将来自固态照明装置的布置18的光反射至环状光学单元24。外壳体28的径向外表面将径向引导的光向下地向光学单元24反射，且为了此目的，径向外表面如示出的那样具有锥度。来自LED的向上发射的光被外壳体28的顶壁反射。

位于一个或多个LED环下的是内反射器环30。这确保向下引导的光只进入光学单元24的期望区域。反射表面提供光循环，直到光冲击到光学单元24的期望部分上，以随后将光传输至输出。

这提供了紧凑的布置，其中驱动器22、散热器（由载体12实现）和固态照明布置18大体上在一平面内。通过提供径向地面向外的光源环与径向地安装在环内的驱动器，这是可能的。

本设计具有很少的组件，例如只具有用于LED阵列的一个传输光学器件、由壳体实现的一个顶反射器和一个内反射器，这在某些设计中是可以避免的。

为了保持整体高度尽可能低，可以选择低高度的现成驱动器。以示例的方式，图4示出了为目前低高度驱动器设计的实现方式，其中整体高度保持在35mm，具有198mm的整体直径。由于高度低，本设计能够安装在需要分离的灯具的应用中。照明装置可以更一般地具有小于50mm的高度，例如小于40mm。相同的原理可以适用于定制驱动器PCB，定制驱动PCB可直接固定至外壳体28上，允许甚至更低的灯具整体高度，例如小于30mm。

图4示出了光学单元24的底部限定照明装置的光学输出表面。光输出是以环的形式。

本设计的优势是，它能够表面安装或凹入安装。对于表面安装应用，不需要在天花板中钻洞以配合灯具。单元能够简单地用螺钉固定至天花板（或墙）。它也能够被设计为配合至目前标准尺寸（200mm）的凹入式洞中。

因此，利用小尺寸特别是低高度、但驱动器直接集成至装置中，本设计提供了简易性。

环面透镜的特别示例产生美学的、圆形的下射灯输出，并且用于调整或准直光达到期望的光分布。在图4的实施例中，透镜部分凹入在壳体28之中，然而，一般而言，对于根据本发明的照明装置的大体上所有类型的实施例，透镜可以在完全凹入壳体和完全在壳体外（以沿着轴线的方向观看）之间采取任何位置。此位置的变化可以用于通过透镜改变/控制期望的光的准直/光束整形，并因此通过照明装置发出期望的光分布。优选地，消除在壳体的较低端和透镜之间的光学间隙以避免或最小化通过所述间隙的（各个）LED的直接观看或未调整的光（例如未准直光）的泄露。

环面是当半径为r的圆形围绕与圆形位于相同平面内、距离圆心R处的轴线转动形成的空间体。如果在这个示例中R>r，那么产生环环面。

环面透镜的使用不是必须的。光学单元的不同设计可以用于产生用于各种应用（包括室外照明）的期望的光束整形。

更一般地，光学单元可以包括环状透镜装置的任何合适的设计。在一组示例中，在垂直于局部环方向（即围绕环形的局部切线方向）的平面中，环具有恒定截面形状。因此，环在不同角度位置处具有相同的光学功能，使得整体光输出分布是旋转对称的。然而，环可以替代地设计为提供随着围绕光输出方向的角度而变化的光学输出。

在圆形装置的情况中，环是圆形，使得获得圆形光输出分布图案。当截面形状也是圆形时，光学单元包括环面透镜。然而，由于对于不同应用将期望不同美学外观，环可以是椭圆形或甚至多边形。

如上所述，照明装置可以包括用于表面安装于表面上的下射灯或用于凹入安装至表面内的下射灯。然而，本设计可以用作其他类型的紧凑照明单元，且不限于下射灯。

图5更清楚地示出了驱动器22是如何安装在腔16中的。它以组装时的相对取向示出了载体12、反射器环30、光学单元24和LED布置18。

图6示出了图3的照明装置的下侧。外壳体28具有平顶，平顶具有用于表面安装的安装洞40，或者相同设计可以凹入安装。

图7示出了图3的照明装置的前侧，但省略了光学单元24。

光学地，环面透镜的球形表面使得光汇聚至如图8中所示的一点。这给出从该点炸开的光图案的效果。

照明装置可以用于室内或室外。室外灯具是暴露于室外环境的，所以它必须被密封。一个或多个密封环可以集成至设计中，以提供用于室外使用的密封。一个密封可以提供在载体12和光学单元24之间，而另一个可以提供在光学单元24的径向地最外面的部分和壳体28之间。

应当注意的是，上述实施例说明而非限制本发明，且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求范围的情况下设计出许多可替换的实施例。在权利要求中，任何置于括号之间的附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除除了在权利要求中所列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前的词语“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以借助于包括几个不同元件的硬件的方式实现。在装置权利要求中列举了几种方式，这些方式中的几种能够由同一硬件项体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实不指示不能使用这些措施的组合以获取优势。

Claims (10)

1.一种照明装置（10），具有与所述照明装置面向的大体方向相对应的轴线（11），该照明装置（10）包括：

载体（12），具有围绕所述轴线延伸且径向地面向外的外安装表面（14），和径向地在所述外安装表面内的内腔（16）；

固态照明装置的布置（18），安装在所述外安装表面（14）上；

驱动器（22），安装在所述内腔中；

环状光学单元（24），限定所述照明装置的光输出区域，围绕所述载体（12）安装；和

外壳体（28），具有反射内表面，用于将来自所述固态照明装置的布置的光反射至所述环状光学单元，

其中所述环状单元具有基本上依照圆形的截面形状，使得光学单元包括环面透镜。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述固态照明装置的布置（18）包括安装在一个或多个柔性载体上的一个或多个LED阵列（20）。

3.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其中所述环状光学单元（24）包括环，所述环在垂直于所述环方向的平面中具有恒定的截面形状。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中所述环是圆形。

5.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其中所述光学单元包括内唇沿（25）。

6.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，其中所述载体（14）包括从所述外安装表面（14）的背面径向地向内延伸的热量耗散翅片（15）。

7.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，还包括反射器环（30），安装在所述固态照明装置的布置与所述光学单元之间。

8. 根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，具有小于50 mm的高度，例如小于40mm的高度，例如小于35 mm的高度。

9.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，包括用于表面安装于表面上的下射灯。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，包括用于凹入安装至表面内的下射灯。