專利名稱：有縱向取向的發(fā)光二極管的熒光管替代品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于替代熒光燈架中常用的熒光管的基于LED的燈。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)有許多優(yōu)于熒光燈的優(yōu)點。LED效率更高、壽命更長，且對振動 和低溫更不敏感。為利用LED的優(yōu)點，在常用的熒光管形狀中的燈已經(jīng)被構(gòu)造成包含LED。 與熒光管的均勻非定向光輸出相反，已知的使用LED的熒光管形狀的燈受LED的定向光輸 出的約束。

發(fā)明內(nèi)容
已知的包含LED的燈提供定向的光輸出，該定向光輸出導(dǎo)致燈上出現(xiàn)亮斑。因此， 已知的包含LED的燈顯得與熒光燈不同，熒光燈的特征在于它們的均勻光分布。按照本發(fā) 明的基于LED的燈能夠提供比一些已知的包含LED的燈更為均勻的光輸出，以便更緊密地 匹配熒光燈的光分布。一般地說，用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈包含限定 孔的細長光透射桿。至少一個LED被定位在該桿的一端或兩端上并被取向以便產(chǎn)生沿縱向 進入該桿的一部分徑向從該孔出射的光。至少一個連接器被物理地耦聯(lián)到該桿的一端和電 學(xué)地耦聯(lián)到該至少一個LED，且該至少一個連接器適合于物理和電連接到燈架。在另一個實施例中，描述一種用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈。細 長光透射桿限定孔。多個LED被定位在該桿的一端或兩端上并被取向以便產(chǎn)生沿縱向進入 該桿的一部分徑向射出該孔的光。一對兩針端帽被耦聯(lián)到該桿的相反端，且該兩針端帽中 的至少一個與該多個LED電連通。在又一個實施例中，描述一種形成用于替代燈架中的常用熒光燈的基于LED的燈 的方法包含提供限定孔的細長光透射桿；定位至少一個LED以便產(chǎn)生沿縱向進入該桿的 一部分徑向從該孔射出的光；以及附結(jié)一對兩針端帽到該桿的相反端，該端帽中的至少一 個與該至少一個LED電連通。


本文的描述是參照附圖進行的，其中該數(shù)個視圖全部用相同的參考數(shù)字指相同的 零件，而附圖中圖1是按照本發(fā)明的基于LED的燈的透視圖；圖2是圖1基于LED的燈的桿的透視圖；圖3是包含有孔桿的基于LED的燈的透視圖，該有孔桿在它的內(nèi)圓周上有不平整 的光折射紋理；圖4是包含有孔桿和被定位在該孔中的反射器的基于LED的燈的透視圖；圖5是包含有孔桿和在孔中的光漫射材料的基于LED的燈的透視圖；和圖6是包含具有外紋理表面的有孔桿的基于LED的燈的透視圖。
圖7是包含具有呈字樣“LOGO”形狀的外紋理表面的有孔桿的基于LED的燈的透 視圖。
具體實施例方式用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈的實施例，被示出在圖1-7中。圖 1示出基于LED的燈10，用在被設(shè)計成接納常用熒光管的燈架12中。燈10包含細長光透 射桿14、兩針端帽16和放置在桿14與端帽16之一之間的LED 18。如在圖2中所示，桿14定義縱向軸15、外表面17、內(nèi)表面19和在外表面17和內(nèi) 表面19之間沿徑向伸延的兩個端面21。實心體部分22是外表面17和內(nèi)表面19之間的 物質(zhì)。雖然不是按比例示出，該桿14能夠是約48”長有0. 625”、1. 0”或1. 5”的直徑，以便 與熒光燈架12嚙合。桿12能夠由聚碳酸酯、丙烯酸衍生物、玻璃或其他光透射材料制成。 就是說，桿14能夠是透明的或半透明的，例如，半透明的桿14能夠由復(fù)合物，諸如有光折射 材料顆粒散布在聚碳酸酯中的聚碳酸酯制成。雖然被示出的桿14是圓柱形的，但該桿14 能夠代之以四方形、三角形、多邊形或其他截面形狀。類似地，雖然被示出的桿14是直線型 的，但桿14能夠有另外的形狀，如U形。還有，每一燈10能夠包含被一端接一端地排列的 多根桿14，在該情形下，LED 18能夠被放置在桿14之間。如在圖2中所示，桿14還限定孔20。如所示的孔20是圓柱形并與桿14共軸。另 一方面，孔20能夠有不同的橫截面形狀，諸如四方形、三角形、多邊形或其他形狀?？?4的 橫截面形狀能夠在桿14的長度上變化。例如，孔20的直徑能夠在LED 18附近是小的，而 順著桿14的長度往下則越來越大。此外，孔20能夠只在桿14長度的一部分伸延，且孔20 能夠是偏心的，即不與桿14的縱向軸15對準?；仡^參考圖1，基于LED的燈10在它的兩端21的每一端上包含兩針端帽16之一， 以便把燈10物理地和電學(xué)地連接到燈架12。兩針端帽16能夠含有物理連接和電學(xué)連接到 LED 18的元件。例如，端帽16能夠含有反射器、散熱片、和/或包含電路板的電路。供與 LED18物理連接和電學(xué)連接的替換的裝置能夠被使用，諸如金屬芯電路板或物理地把LED 18直接附結(jié)于桿14并用導(dǎo)線把LED 18連接在一起。每一端帽16包含兩根針16a和16b， 總共是四根針。然而，四根針中只有兩根必須提供燈架12和LED 18之間的電連接；另外兩 根針能夠是“假針”。同樣，雖然端帽16被畫成包含杯形體16c，通過在桿14的端部21上 滑動端帽16與桿14嚙合，但端帽能夠有不同形狀的體16c。例如，端帽16能夠包含用于連 接到桿14的通過壓配合進入孔20的凸臺，或端帽16能夠用螺絲擰緊到桿14。此外，有別 的連接器類型的，如單針連接器的端帽也能夠被使用，取決于燈架12的設(shè)計。如圖1所示的LED 18被定位在桿14兩端21之一上并被取向，使面對平行于它的 縱向軸15。作為LED 18的定位的結(jié)果，LED 18能夠產(chǎn)生通過桿14兩端21之一進入桿14 的實心體部分22沿縱向傳播的光。然而，LED 18能夠按相對于縱向軸15的各種角度取向， 而仍然產(chǎn)生縱向傳播進入桿14的光。LED 18能夠相對于縱向軸15被取向的角度，能夠是 LED 18的視角、光需要傳播的縱向距離、以及桿14的光引導(dǎo)性質(zhì)的函數(shù)。此外，LED 18能 夠被定位在桿14的兩端而不是如圖1所示只在一端。LED 18的數(shù)量能夠是燈10需要的功率和LED 18的功率的函數(shù)，且LED 18能夠在 環(huán)繞孔20的圓形圖形中被均勻地隔開，如圖1中所示。然而，LED 18能夠代之以按其他間隔被隔開，諸如成群地在燈10的一側(cè)面向要照明的空間取向。LED 18此外能夠沿桿12的 長度被定位在各種位置上。例如，LED 18能夠被附結(jié)于桿14的相反兩端用于產(chǎn)生從兩端 進入桿14的光。如果燈10包含多根桿14，LED18能夠被定位在桿14的接合點。LED 18能夠是可從Nichia購到的類型的表面安裝器件，盡管能夠代之以使用其 他類型的LED。例如，雖然表面安裝LED 18被示出，但代之以或除此之外能夠使用一個或多 個有機LED。LED 18能夠如上所述被附結(jié)到端帽16之一中的電路板上，且包含在該LED燈 組件14中的LED 18發(fā)射白光。然而，發(fā)射藍光、紫外光或其他波長光的LED能夠被使用， 取代發(fā)射白光的LED 18。由于有孔桿14的形狀和LED 18的位置及取向，由LED 18產(chǎn)生的光如圖1中光線 24所示進入桿14的實心體部分22。圖1中所示光線以及包含在圖3-7中的任何光線24， 只為示意目的而不企圖精確地描繪來自LED的光的實際分散。每一 LED 18按一般圓錐圖 形產(chǎn)生光；不是所有光都平行于桿14的縱向軸15傳播。作為結(jié)果，光進入桿14之后，一部 分光以大于折射要求的入射角的角度碰到外表面17并被向表面19反射回來。另一部分光 在進入桿之后很快通過外表面17折射。類似地，一部分光在進入桿14之后被反射離開內(nèi) 表面19。如果光以小于該入射角的角度遇到表面17，或該光能夠被向內(nèi)表面19反射回來， 那么這樣的光能夠通過外表面17離開。作為在表面17和19之間的光反射的結(jié)果，光的不 同部分在離開桿之前通過桿14傳播不同的距離。換句話說，在沿桿14的縱向軸15的不同 距離上，光從桿14被發(fā)射。這樣，燈10能夠提供相當均勻的模仿熒光管的光的分布。圖3示出除桿14的內(nèi)表面19包含不平整的光反射紋理28外與圖1的燈10類似 的燈26。紋理28改變光線24相對于內(nèi)表面19的入射角度。結(jié)果是，光反射紋理28能夠通 過降低折射進入孔20的光量，增加燈26的效率。紋理28由光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，諸如脊、點、凸起、 凹痕和/或其他不平整表面構(gòu)成。光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠在跨越桿14的長度上改變密度，該結(jié)構(gòu) 在LED 18附近不太密而隨沿縱向和/或沿周邊越離開LED 18越密。光引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的變化的 密度允許光量高的地方(即LED 18附近)有更低百分比的光被分散，而光量低的地方(即 沿縱向離開LED 14)有更高百分比的光被分散。更多的光分散增加離開桿14的光量，從而 獲得光沿桿14的整個長度上基本上均勻的分布。類似地，紋理28能夠包含LED 18附近的 相對于縱向軸15略為傾斜的表面和離開LED 18的相對于縱向軸15更大傾斜的表面。構(gòu)成 光引導(dǎo)紋理28的結(jié)構(gòu)的布局能夠由軟件確定，諸如公開在Michael Zollers,"Integrated Optimization Capabilities Provide a Robust Tool forLED Backlight Design,，，LEDs Magazine (Oct. 2006), pp. 27-29的軟件，該軟件在此被引用供參考，盡管該布局能夠代之由 手工計算或?qū)嶒灤_定。圖4示出除燈30包含被定位在孔20中的反射器32外與燈10類似的燈30。反射 器32能夠是由在它的背面有金屬涂層的玻璃或塑料制成的反射鏡，并且如果需要，能夠包 含漫射表面(沒有出示)。如上所述，LED 18環(huán)繞孔20被隔開并沿縱向發(fā)射光進入桿14。 一部分光與內(nèi)表面19接觸，而該光的一些通過表面19折射進入孔20。進入孔20的光能夠 被反射器20反射回去進入桿14，然后在那里它能夠傳輸通過外表面17并照射要照射的空 間。結(jié)果是，反射器32增加燈30的效率。圖5示出除燈34的孔20包含光漫射材料36外與燈10類似的燈34。光漫射材料 36能夠是，例如硅酮、環(huán)氧樹脂或透明的聚氨基甲酸酯。材料36漫射進入孔20的光。被漫射的光通過孔20傳播，直到它以一定角度接觸內(nèi)表面19，使光返回折射進桿14。通過把光 分散進入孔20，光漫射材料36能夠有助于使來自桿14的光更均勻分布。此外，諸如當硅酮 被用作材料36時，光漫射材料36可以有比桿14更高的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果是，材料36能夠通 過消散LED 18產(chǎn)生的熱而起散熱片的作用。圖6示出除外表面17包含與以前描述的紋理28類似的不平整光反射紋理40外 與燈10類似的燈38。例如，通過改變構(gòu)成如上面參照紋理28所描述的紋理40的結(jié)構(gòu)的 密度或幾何形狀，紋理40能夠在桿14的長度上變化。此外，紋理40能夠被成形以形成字 母數(shù)字字符、圖畫或其他形狀。例如，如圖7中所示，字樣“L0G0”42由紋理40形成。通過 按字母數(shù)字字符和/或圖畫形狀形成光反射紋理40，有比表面17其他區(qū)域更多的光量通 過“L0G0”42離開桿14。因此，字母數(shù)字字符和/或圖畫表現(xiàn)得比桿14的外表面17的其 余部分更亮。外表面17不包含字樣“L0G0”42的部分也能夠被紋理化用于控制光通過外表 面17其余部分的通路，盡管有不同于形成“LOGO” 42紋理的紋理。圖1和3-7每一個中示出的燈能夠包含另外沒有示出的特性。例如，漫射層能夠 被環(huán)繞桿14的外部包裹或被定位成與孔20排齊。上述實施例已經(jīng)被描述，為的是允許易于理解本發(fā)明而不是對本發(fā)明的限制。相 反，本發(fā)明力圖覆蓋被包含在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的各種修改和等效的布置，該范圍應(yīng) 當按照最廣泛的解釋以便涵蓋按法律所允許的所有這類修改及等效結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈，該基于LED的燈包括 限定孔的細長光透射桿；至少一個LED，被定位在該桿的一端或兩端上并被取向以便產(chǎn)生沿縱向進入該桿的一 部分徑向從該孔出射的光；和至少一個連接器，被物理地耦聯(lián)到該桿的一端和電耦聯(lián)到該至少一個LED，該至少一個 連接器適合物理和電連接到燈架。
2.權(quán)利要求1的基于LED的燈，其中該桿包含不平整的光折射紋理。
3.權(quán)利要求2的基于LED的燈，其中該紋理在該孔的長度上變化。
4.權(quán)利要求2的基于LED的燈，其中該紋理在該至少一個LED附近不太密而越遠離該 至少一個LED越密。
5.權(quán)利要求2的基于LED的燈，其中該光折射紋理被成形為字母數(shù)字字符和圖畫之一 的形式。
6.權(quán)利要求1的基于LED的燈，其中該孔包圍反射器。
7.權(quán)利要求1的基于LED的燈，其中該孔包圍光漫射材料。
8.權(quán)利要求7的基于LED的燈，其中該光漫射材料包含硅酮。
9.一種用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈，該基于LED的燈包括 限定孔的細長光透射桿；多個LED，被定位在該桿的一端或兩端上并被取向以產(chǎn)生沿縱向進入該桿的一部分徑 向從該孔射出的光；和一對兩針端帽，被耦聯(lián)到該桿的相反端，該兩針端帽中的至少一個與該多個LED電連ο
10.權(quán)利要求9的基于LED的燈，其中該桿包含不平整的光折射紋理。
11.權(quán)利要求10的基于LED的燈，其中該紋理在該孔的長度上變化。
12.權(quán)利要求10的基于LED的燈，其中該紋理在該LED附近不太密而越遠離該LED越 密。
13.權(quán)利要求10的基于LED的燈，其中該光折射紋理被成形為字母數(shù)字字符和圖畫之 一的形式。
14.權(quán)利要求9的基于LED的燈，其中該孔包圍反射器。
15.權(quán)利要求9的基于LED的燈，其中該孔包圍光漫射材料。
16.權(quán)利要求15的基于LED的燈，其中該光漫射材料包含硅酮。
17.一種形成用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈的方法，該方法包括 提供限定孔的細長光透射桿；定位至少一個LED，以便產(chǎn)生沿縱向進入該桿的一部分徑向從該孔射出的光；和 附結(jié)一對兩針端帽到該桿的相反端，該端帽中的至少一個與該至少一個LED電連通。
18.權(quán)利要求17的方法，還包括在該桿上形成不平整的光反射紋理。
19.權(quán)利要求17的方法，還包括把反射器放在該孔中。
20.權(quán)利要求17的方法，還以硅酮填充該孔。
全文摘要
提供一種用于替代燈架中常用的熒光管的基于LED的燈。該基于LED的燈包含限定孔的細長光透射桿和至少一個LED，該至少一個LED被定位在該桿的一端或兩端上并被取向以便產(chǎn)生沿縱向進入該桿的一部分徑向從該孔射出的光。至少一個連接器被物理地耦聯(lián)到該桿的一端和電學(xué)地耦聯(lián)到該至少一個LED。該至少一個連接器適合物理和電連接到燈架。工作中，由該至少一個LED產(chǎn)生的有向的光借助反射、折射和/或漫射被分散，同時沿縱向通過該桿傳播以減少亮斑的出現(xiàn)。
文檔編號F21V7/04GK102105742SQ200980129068
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者D·L·西蒙, J·艾維 申請人:澳汰爾工程公司