本發(fā)明涉及一種交通工具燈,其具有至少一個半導體光源和至少一個光輸出體以及設置在至少一個半導體光源和相應的光輸出體之間的聚光器。本發(fā)明尤其能夠應用于用于替代常規(guī)燈的替代燈(改型燈),尤其是用于替代交通工具鹵素白熾燈、尤其h類型、例如h4或h7的交通工具鹵素白熾燈。
背景技術(shù):
wo2012/139880a1公開一種半導體白熾燈改型燈,即用于通過半導體光源、例如led替代常規(guī)的鹵素燈的、尤其交通工具鹵素白熾燈的替代燈。半導體白熾燈改型燈具有至少一個半導體光源和至少一個光散射體,至少一個半導體光源的光能夠耦合輸入到所述光散射體中,其中至少一個光散射體構(gòu)建和設置用于:將由至少一個半導體光源輸送給其的光基本上漫散射。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是:至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點并且尤其提供一種替代燈,所述替代燈能夠尤其簡單地安裝、能夠便宜地制造并且具有光放射特性,所述光放射特性即其類似于常規(guī)燈的光放射特性。
所述目的通過一種燈來實現(xiàn),所述燈尤其用于隨交通工具使用(在下文中,在不限制普遍性的情況下也稱作為“交通工具燈”),所述燈具有至少一個半導體光源、至少一個相應的光輸出體和設置在至少一個半導體光源和相應的光輸出體之間的聚光器,其中聚光器的較大的光入射面通過間隙與至少一個半導體光源分離,聚光器在其較小的光出射面處過渡到光輸出體中,并且光輸出體具有至少一個鋪蓋有部分透光層的區(qū)域。
所述交通工具燈具有的優(yōu)點是:其能夠借助少量耐用的部件便宜地制造并且能夠簡單地安裝。此外,由光輸出體放射的光的光放射特性能夠借助可簡單實現(xiàn)的手段來調(diào)節(jié),使得所述光放射特性極其類似于常規(guī)燈的光放射特性。部分透光層的優(yōu)點在于:借助其能夠尤其精確地調(diào)節(jié)透射度。此外,未透過的光被反射回光輸出體中。此外,透射度能夠與入射到其上的光的入射角相關(guān),使得光放射特性也能夠根據(jù)入射角來調(diào)節(jié)。光輸出體的如下區(qū)域在下文中也能夠稱作為“光輸出面”,光應當穿過所述區(qū)域向外射出,以便用作為交通工具燈的有效光。因此,光輸出體能夠具有鋪蓋有部分透光層的光輸出面。
交通工具燈尤其是用于替代交通工具鹵素白熾燈、尤其h類型、例如h4或h7的交通工具鹵素白熾燈。所述交通工具燈的對此能夠具有配合到相應的燈座中的燈頭。所述交通工具燈也能夠具有類似于常規(guī)燈的外輪廓或外形。交通工具燈能夠設作為用于交通工具探照燈的照明機構(gòu)。
交通工具能夠是機動車(例如汽車、如私人轎車、載重車、公共汽車等,或是摩托車)、火車、船舶(例如艇或船)或飛行器(例如飛機或直升機)。
一個改進形式是:至少一個半導體光源包括或具有至少一個發(fā)光二極管。在設有多個發(fā)光二極管的情況下,所述發(fā)光二極管能夠以相同的顏色或以不同的顏色發(fā)光。顏色能夠是單色的(例如紅色、綠色、藍色等)或是復色的(例如白色)。由至少一個發(fā)光二極管放射的光也能夠是紅外光(ir-led)或紫外光(uv-led)。多個發(fā)光二極管能夠產(chǎn)生混合光;例如白色混合光。
至少一個發(fā)光二極管能以至少一個單獨封裝的發(fā)光二極管的形式或以至少一個led芯片的形式存在。至少一個led芯片能夠是表面發(fā)射的芯片,例如所謂的頂部led。多個led芯片能夠安裝在共同的基底(“submount”)上。例如,led芯片的反射光的表面分別大約為一平方毫米。在一個改進形式中,led芯片的放射光的面平行于聚光器的光入射面設置。
至少一個發(fā)光二極管能夠包含波長轉(zhuǎn)換的發(fā)光材料(轉(zhuǎn)換型led)。例如,led芯片的發(fā)射(藍色的)初級光的表面能夠鋪蓋有由陶瓷發(fā)光材料構(gòu)成的薄片。替選地或附加地,發(fā)光材料能夠遠離發(fā)光二極管設置(“遠程熒光(remotephosphor)”),發(fā)光材料適合于:將入射的初級光至少部分地轉(zhuǎn)換或變換成不同波長的(例如黃色的)次級光。在存在多種發(fā)光材料的情況下,所述發(fā)光材料可以產(chǎn)生波長彼此不同的次級光。次級光的波長可以比初級光的波長更長(所謂的“降頻轉(zhuǎn)換(downconversion)”)或更短(所謂的“升頻轉(zhuǎn)換(upconversion)”)。例如,可以借助于發(fā)光材料將藍色的初級光變換成綠色的、黃色的、橙色的或紅色的次級光。在僅部分地進行波長變換或波長轉(zhuǎn)換的情況下,由發(fā)光材料放射由次級光和未變換的初級光構(gòu)成的混合光,所述混合光能夠用作為有效光。例如,可以從由藍色的、未變換的初級光和黃色的次級光構(gòu)成的混合光產(chǎn)生白色的有效光。然而,全轉(zhuǎn)換也是可行的,其中初級光或者不再存在于有效光中或者僅以可忽略的份額存在于有效光中。變換度例如與發(fā)光材料的發(fā)光材料濃度和/或厚度相關(guān)。在存在多種發(fā)光材料的情況下,能夠從初級光中產(chǎn)生不同光譜組成的次級光份額,例如黃色的和紅色的次級光。紅色的次級光例如可以用于:為有效光提供較暖的色調(diào),例如所謂的“暖白色”。在存在多種發(fā)光材料的情況下,至少一種發(fā)光材料可以適合于:對次級光再次進行波長變換,例如將綠色的次級光變換成紅色的次級光。這種由次級光再次進行波長變換的光也可以稱作為“三級光”。
至少一個發(fā)光二極管可以配備至少一個自身的和/或共同的光學裝置,所述光學裝置用于進行射束引導,例如至少一個菲涅爾透鏡、準直儀等。
代替或除了無機發(fā)光二極管之外,例如基于ingan或alingap等的無機發(fā)光二極管,通常也能夠使用有機led(oled,例如聚合物oled)。替選地,至少一個半導體光源例如能夠具有二極管激光器。
光輸出體構(gòu)建用于:將耦合輸入到其中的光向外放射,更確切地說尤其具有與白熾燈絲類似的光放射特性。光放射體尤其也能夠稱作和應用為“虛擬白熾燈絲”。一個改進形式是:將光放射體設置在如下位置處,所述位置對應于要取代常規(guī)白熾燈絲的位置。對于模仿常規(guī)的白熾燈絲有利的改進形式是:光放射體具有圓柱形形狀并且光從聚光器耦合輸入到光放射體的端面中。光優(yōu)選經(jīng)由光放射體的側(cè)表面輸出。由光放射體放射的光的(總)色坐標在此對于汽車探照燈照明應用而言有利地處于對此標準化的ece白場中。
聚光器尤其構(gòu)成為,使得光經(jīng)由其較大的光入射面耦合輸出,并且(盡可能無損失地)在其較小的光出射面處直接或間接(例如經(jīng)由中間元件)過渡到光輸出體中。聚光器尤其能夠是沿光穿射方向漸縮的光導體。光入射面和光出射面尤其彼此相對置。尤其如果在聚光器中通過全反射(tir)實現(xiàn)光引導,那么光從光入射面到光出射面實際上無損失地在聚光器中引導。在此,光在聚光器的側(cè)壁處反射,例如通過設置反射層、通過內(nèi)部的全反射和/或通過菲尼爾反射來反射。將側(cè)壁尤其能夠理解為聚光器的除光入射面和光出射面以外的表面。在光輸出面處射出的光轉(zhuǎn)入光輸出體中,更確切地說是無間隙的。
聚光器的光入射面能夠直接或間接地(例如在存在處于間隙和聚光器之間的導光的適配器的情況下)通過間隙與至少一個半導體光源分離。
聚光器在其光出射面處過渡到光輸出體中尤其包括:其無間隙地進行,即在聚光器和光輸出體之間不存在間隙。聚光器能夠在其光出射面處直接或間接地過渡到光輸出體中,或者所述聚光器能夠間接地、例如經(jīng)由中間元件(但是無間隙地)過渡到光輸出體中。
將間隙尤其能夠理解為兩個實心體之間的空隙??障赌軌蛟谡婵栈蜇搲合滦纬?、用氣體填充(例如用空氣或惰性氣體填充)或者是用液體填充的。在此利用:直接在至少一個光源之前的間隙或區(qū)域的折射率出于光學擴展率的原因(etenduegründen)應盡可能小。氣體具有尤其小的折射率。將氣體也能夠理解為氣體混合物。也能夠應用比空氣導熱性更好的氣體(例如氦氣或與氦氣的混合物)。
一個設計方案是:光輸出體鋪蓋有多個部分透光層,所述部分透光層具有不同的透射度。由此能夠精確地設定經(jīng)過其表面的不同區(qū)域進行的光穿透進而也尤其精確地設定其光放射特性。
至少一個部分透光層例如能夠由具有較高折射率和較低折射率的交替的層面構(gòu)成。所述部分透光層尤其能夠是二向色層。二向色層由多個低光學折射率層和高光學折射率層構(gòu)成。由低折射率的材料構(gòu)成的層能夠包括如下材料,所述材料由氧化物或氮化物或氮氧化物和/或其混合物構(gòu)成,所述氧化物或氮化物或氮氧化物由如下元素中的一種構(gòu)成:si、zr、al、sn、zn和/或其混合物。用于由低折射率材料構(gòu)成的層的優(yōu)選材料是sio2。
二向色層系統(tǒng)中的由高折射率材料構(gòu)成的層優(yōu)選包括如下材料,所述材料由氧化物或氮化物或氮氧化物和/或其混合物構(gòu)成,所述氧化物或氮化物或氮氧化物由如下金屬中的一種構(gòu)成:nb、ti、ta、hf。證實為尤其有利的是:在層系統(tǒng)中應用nb2o5。
對于均勻的光放射尤其有利的是至少一個部分透光層,所述部分透光層對于穿透光的每個波長具有相同的透過性或相同的透射度。
至少一個部分透光層能夠是薄的金屬層,例如銀層或鋁。不同的透射度例如能夠通過層厚度來設定。
至少一個部分透光層能夠局部地具有恒定的透射度。替選地或附加地,至少一個部分透光層具有連續(xù)或準連續(xù)(以不顯著的步子)變化的透射度或者在透射度方面為梯度層。
又一設計方案是:部分透光層具有隨距聚光器的光出射面的間距變大而更高的透射度。由此,由光輸出體能夠在光輸出體的長度之上輸出類似于白熾燈絲的均勻的光流。如果光輸出體是圓柱形的,那么部分透光層能夠彼此并排地環(huán)形地設置在側(cè)表面上。圓柱形的光放射體因此能夠具有相應的盤形的部段,所述部段以不同透射度向外放射光。特別地,透射度能夠隨距光輸出體的光入射面間距增加而擴大。
原則上,不同透光區(qū)域能夠逐漸地、即尤其在其透射度方面沒有表現(xiàn)出強烈的跳躍的情況下,或者在跳躍的情況下,彼此融合。特別地,也能夠應用僅一個部分透光的梯度層。部分透光的區(qū)域能夠具有相同的寬度和/或不同的寬度。光輸出體的外側(cè)不需要完全地用部分透光的區(qū)域占據(jù)或者覆層,于是尤其能夠不占據(jù)光輸出面的距聚光器的光出射面最遠的區(qū)域或距光輸出體的光入射面的遠的區(qū)域。
另一設計方案是:距聚光器的光出射面或光輸出體的光入射面最近的部分透光層的第一透射度ta、距聚光器的光出射面較遠的部分透光層的第二透射度tb和距聚光器的光出射面還更遠的部分透光層的第三透射度tb逐步變大,即ta<tb<tc。層尤其環(huán)形地且相鄰地設置。設置三個部分透光層得到均勻的光輸出和簡單的制造之間的尤其有利的平衡。
例如,第一透射度ta能夠為15%和30%之間,尤其20%和30%之間,特別為大約23%。第二透射度tb例如能夠為30%和40%之間、尤其大約為35%。第三透射度tc例如能夠為50%和70%之間、尤其為大約60%。
再一設計方案是:光輸出體是散射體。因此,實現(xiàn)尤其均勻的光放射。例如,散射顆?;驓馀菽軌蚍稚⒃诠廨敵鲶w中。特別地,氣泡能夠以0.1%的體積份額存在于光輸出體中。替選地或附加地,借助于由散射材料構(gòu)成的層能夠進行光耦合輸出,所述散射材料施加在光輸出體的外側(cè)上(尤其在其光輸出面上)。替選地或附加地,能夠借助于光輸出體的光輸出面的(尤其三維的)結(jié)構(gòu)化部和/或粗化部實現(xiàn)光的有效的耦合輸出。
對于避免光損失有利的設計方案是:聚光器在其側(cè)壁處(即除其光入射面和光出射面以外)構(gòu)成為是反射的。對此,側(cè)壁能夠鋪蓋有反射層,尤其鋪蓋有鏡反射層,例如借助反射率為96%或更大的部分透光層來鋪蓋。
為了相同的目的,例如光輸出體的與光輸入面相對置的面例如也能夠構(gòu)成為是反射的,尤其構(gòu)成為是漫反射的。光輸出體的光輸出面于是尤其能夠?qū)谄涑馊肷涿婧头瓷涿嬷獾谋砻?。如果光輸出體是圓柱形的,那么例如如下圓形的端面能夠構(gòu)成為是反射的,所述端面與用作為光入射面的端面相對置。
此外,一個設計方案是:將引導光的適配器連接在聚光器(相對于光傳播方向)的上游,所述適配器在其光輸入面處通過間隙與至少一個半導體光源分離或間隔開,并且在其光出射面處過渡到激光器的光入射面中。由此實現(xiàn)如下優(yōu)點:光由至少一個半導體光源以僅少量的光損失能夠引導至聚光器,更確切地說,當由至少一個半導體光源的發(fā)射面或放射光的表面占用的“光源面”的形狀與聚光器的光入射面有偏差時也如此。例如,光源面的形狀能夠是方形的,而聚光器的光入射面的形狀是圓形的。也能夠通過適配器的長度來精確地設定光輸出體的位置,尤其是其具距至少一個半導體光源的間距。光源面也能夠包括位于多個半導體光源的入射面或放射光的表面之間的中間空間。
在一個改進形式中,半導體光源、尤其led芯片的光放射面平行于適配器的扁平的光入射面設置。適配器的光入射面能夠給半導體光源、尤其led芯片加拱頂,但是也圓頂式地加拱頂。半導體光源于是尤其能夠容納在適配器的圓頂式的回縮部中。led芯片也能夠鋪蓋上透明層,例如鋪蓋上保護層。因此,間隙通常能夠存在于led芯片和聚光器之間的任意部位處。
對于尤其有效地避免光損失的一個改進形式是:聚光器的折射率和光輸出體的折射率分別具有足夠大的數(shù)值。有利的是:對于聚光器的折射率n2和對于光輸出體的折射率n3使用的是:所述折射率大于光源面積a1和聚光器的光出射面或光輸出體的光入射面積a2之比的平方根。該有的條件也能夠描述為
n2,n3>(a1/a2)^0.5。
該折射率n2和/或n3例如能夠為至少1.7、尤其至少1.76。
此外,一個設計方案是:光輸出體具有比聚光器更高的折射率n3,因為因此能夠改進光輸出體中的光分布,例如折射率n3為至少1.8、尤其1.83。
此外,一個設計方案是:聚光器是cpc(“復合拋物面聚光器(compoundparabolicconcentrator)”)類型的聚光器或具有這種cpc類型的聚光器。這種聚光器是幾乎理想的聚光器、即所述聚光器僅不顯著地稀薄化(擴大)光學擴展量。此外,所屬的光出射面是平坦的圓形的面,這尤其簡單地構(gòu)成到例如圓柱形的光輸出體的過渡部。
cpc類型的聚光器例如能是具有縱截面為拋物線輪廓的“純”cpc聚光器或所謂的角變換器(“angletransformer”)。在也能夠稱作為“θi/θo聚光器”的角變換器的情況下,連接到具有拋物線輪廓的部段上或具有截錐形輪廓的部段上。純cpc聚光器在其光出射面處放射到整個半空間中,而角變換器僅在相對于光出射面成一定角度的情況下放射光,例如截錐形地放射。在應用角變換器的情況下,尤其當光輸出體是圓柱形的光輸出體時,由光輸出體能夠尤其均勻地放射光,所述光輸出體的端面與角變換器的光出射面一致。“純”cpc聚光器詳細地例如在r.winston,j.c.minano,p.benitez:"nonimagingoptics(非成像光學)",elsevieracademicpress,4.6章:thecompoundparabolicconcentrator(復合拋物面聚光器)中描述。角變換器在那里例如詳細在5.3章:thecpcwithexitanglelessthanπ/2(具有小于π/2的出射角的cpc)中描述。5.4章描述用于具有限定間距的光源的聚光器。
聚光器能夠在光輸入側(cè)和/或在光輸出側(cè)具有不聚光的光引導部段。
還有一個設計方案是:適配器與聚光器和與光輸出體形成一件式的、自支撐的(“光分配”)體部,尤其是具有共同縱軸線的長形的體部。光分配體能夠由一個件支承,例如借助于單組分或多組分注塑方法制成。尤其對于該情況而言,光分配體有利地構(gòu)成為沒有底切(hinterschnitt)。替選地,至少兩個所屬的部件能夠分開地制造,并且隨后固定地彼此連接,例如通過粘貼或激光焊接。適配器、聚光器和光輸出體能夠在存在一件式的光分配體的情況下也能夠視作和稱作為其相應的部段。
適配器、聚光器和/或光輸出體能夠分別由玻璃、塑料和/或透光陶瓷構(gòu)成。特別地,適配器和聚光器能夠由玻璃或塑料一件式地制造,并且光輸出體能夠作為陶瓷體與所述適配器和聚光器分開地制造,并且這兩個工件于是后續(xù)地彼此連接,例如彼此粘貼。陶瓷體例如能夠是陶瓷發(fā)光材料或具有陶瓷發(fā)光材料。
為了尤其簡單的制造,適配器、聚光器和光輸出體能夠構(gòu)成為是旋轉(zhuǎn)對稱的。替選地,適配器、聚光器和/或光輸出體的側(cè)面能夠通過切小面的面來近似,例如通過橫截面中垂直于縱軸線l的多邊形狀的外輪廓、例如八邊形或更多邊的外輪廓來近似。因此,能夠通過具有八邊形基本面的直棱柱來近似圓柱形的光輸出體。
一個改進形式是:交通工具等具有至少三個led芯片作為半導體光源,尤其是四個led芯片。其中一個設計方案是:四個半導體光源以2×2矩陣布置設置。由此,實現(xiàn)方形的光源面。這種布置是尤其緊湊的并且充分接近圓形形狀,使得在過渡至適配器的光出射面的圓形形狀的情況下能夠?qū)⒐鈸p失保持得小。這類似地適用于九個led芯片的3×3布置,十六個led芯片的4×4布置等。
對于方向的光源面的尤其有利的設計方案是:適配器具有方形的光入射面和圓形的光出射面。然而,光入射面也能夠具有任意其他形狀,以便接近原則上任意成形的所屬的光源面的形狀。
還有一設計方案是:至少一個半導體光源引入(例如嵌入)漫反射框架的加深部中,適配器能夠也引入所述加深部中??蚣苣軌蚪档凸鈧?cè)向地從間隙中泄漏,還有能夠降低光在多個半導體光源之間的空隙中吸收。框架能夠施加在熱沉上,以便支持從至少一個半導體光源有效地散熱。熱沉能夠是燈頭或燈頭的一部分,由此經(jīng)由燈座可以尤其有效地導熱。
光分配體能夠由至少一個局部透光的覆蓋件加拱頂。覆蓋件能夠具有側(cè)向包圍光分配體(包括聚光器、光輸出體和必要時適配器)的區(qū)域,例如空心柱形區(qū)域。側(cè)向區(qū)域能夠由玻璃或塑料構(gòu)成。所述區(qū)域能夠是透明或半透明的。側(cè)向區(qū)域能夠在端側(cè)過渡到不透光的翻蓋中,所述翻蓋例如給光分配體向前加拱頂。翻蓋可以是黑色的或者在內(nèi)側(cè)鏡面化的。翻蓋能夠構(gòu)成為是球殼形的,使得所述翻蓋例如當其內(nèi)側(cè)被鏡面化時將由光放射體射出的光再次投回到所述光放射體上。尤其當翻蓋構(gòu)成為是吸收的、例如染成黑色時,其替選地例如能夠構(gòu)成為平坦的盤。
覆蓋件能夠在一側(cè)上或在兩側(cè)上構(gòu)成為是抗反射的,尤其鋪蓋有抗反射層。
(半導體)交通工具燈能夠具有光分配體,例如用于取代常規(guī)的具有白熾燈絲的、例如h7類型的交通工具燈。(半導體)交通工具燈也能夠具有多個光分配體,例如用于取代具有多個白熾燈絲、例如h4類型的常規(guī)的交通工具燈。
附圖說明
結(jié)合實施例的下述示意描述,本發(fā)明的上文所描述的特性、特征和優(yōu)點以及如何實現(xiàn)這些的方式和方法變得更加清楚且顯而易見,其中所述實施例結(jié)合附圖詳細闡述。在此,為了概覽,相同的或起相同作用的元件能夠設有相同的附圖標記。
圖1以側(cè)視圖示出用于取代常規(guī)的交通工具鹵素白熾燈的交通工具燈的部件的剖面圖;
圖2以斜視圖示出圖1中的部件的剖面圖;
圖3示出交通工具燈的多個半導體光源的斜視圖;
圖4示出圖1的一部分;
圖5示出圖4的一部分;和
圖6示出圖2的一部分。
具體實施方式
圖1以側(cè)視圖示出交通工具燈1的部件的剖面圖,所述交通工具燈構(gòu)成用于取代常規(guī)的交通工具鹵素白熾燈,例如h7型的交通工具鹵素白熾燈。圖2以斜視圖示出圖1的部件的剖面圖。
交通工具燈1具有l(wèi)ed芯片2形式的多個半導體光源。led芯片2構(gòu)成為轉(zhuǎn)換型led并且對此分別具有放射(例如藍色)初級光的芯片(未示出)和光學連接在其下游的發(fā)光材料體積部,例如陶瓷發(fā)光材料薄片。借助發(fā)光材料體積部能夠以原理已知的方式將初級光至少部分地變換成更大波長的次級光(例如黃色的初級光),使得由led芯片2能夠放射藍黃色或白色的混合光。led芯片2例如能夠共同地產(chǎn)生1200至1800流明之間的、例如1600流明的光流。
圖2示出作為總共四個led芯片2的矩陣狀的2×2布置的led芯片2。led芯片2安置在薄片狀的框架4的矩形的(“容納”)加深部3中。led芯片2的放射光的表面分別為大約1mm2,并且圍繞每個led芯片2的所屬的邊緣為大約0.05mm。因此,整個“光源面積”a1大約為4·1.21mm2=4.84mm2。由此得到光學擴展量e1=π·a1·n12=15.21mm2·n12,其中n1對應于包圍led芯片2的材料的折射率,即在此為具有n1=1的空氣。
再參考圖1,交通工具燈1還具有引導光的適配器5,所述適配器繼續(xù)引導由led芯片2放射的混合光。適配器5具有長形的基本形狀,并且例如能夠是銷或柱狀的。
適配器5具有朝向led芯片2的光入射面6,如其在圖4中更精確地示出。光入射面6通過間隙7間隔開地與led芯片2相對置。由led芯片2放射的且穿過間隙7的光經(jīng)由光入射面6耦合輸入到適配器5中并且在適配器5之內(nèi)引導至相對置的光出射面8。在光入射面6和光出射面8之間,光在適配器5中必要時在其側(cè)壁5a處在內(nèi)部反射,例如通過菲涅爾反射或通過內(nèi)部的全反射來實現(xiàn)。替選地或附加地,側(cè)壁5a能夠構(gòu)成為是反射性的。適配器5因此尤其也能夠用作為光導體。
適配器5的光入射面6在其形狀和大小方面匹配于led芯片2或由其產(chǎn)生的光源面積a1(例如矩形地-尤其正方形地-具有面積a1)。所述光入射面具有與光出射面8不同的基本形狀,所述光出射面例如具有圓形的基本形狀。然而,所述面6和8能夠至少大致具有相同的大小或橫向擴展。適配器5在光出射面8處過渡到光學的聚光器9中,其光入射面10對應于適配器5的光出射面8,進而尤其對應于圓形平面。在圖5中更準確示出的聚光器9將入射的光朝其光出射面11聚集。光出射面11因此具有比光入射面10顯著更小的面積。聚光器9因此從光入射面10朝光出射面11漸縮。聚光器9尤其具有旋轉(zhuǎn)對稱的基本形狀。聚光器9能夠在其整個長度上或分部段地構(gòu)成為聚光器。
為了將由led芯片2放射的光能夠尤其低損失地射入細長的聚光器9中,有利的是:led芯片2緊湊地設置,并且還盡可能良好地接近圓形的光入射面10的光源面積a1。這通過圖3中示出的2×2形的布置而尤其良好地實現(xiàn),該布置為四個led芯片2的最緊湊的布置。
聚光器9例如能夠構(gòu)成為(cpc:復合拋物面聚光器)型聚光器。這產(chǎn)生的優(yōu)點是:這種聚光器幾乎不或僅僅非顯著地提高(薄化)光學擴展量,并且所述聚光器具有扁平的圓形的光出射面11。代替“純”cpc聚光器,例如也能夠有利地使用其變型,例如(如所示出那樣)所謂的角變換器(“angletransformer”),所述角變換器能夠稱作為“θi/θo聚光器”9,或者類似的聚光器。在θi/θo聚光器9的情況下,將具有截錐形輪廓的部段9k連接到具有拋物線輪廓的部段9p上。
在θi/θo聚光器9中,將全部以預設角度θi(未示出)平行地入射到光入射面10中的光束反射到光出射面11的邊緣上的相同的一點上,所述光束到達拋物線部段9p的側(cè)面。全部以預設的角度θi(未示出)平行地入射到光入射面10中的光束以角度θo平行地穿過該聚光器的光出射面11離開θi/θo聚光器9,所述光束到達截錐形部段9k的側(cè)面。
聚光器9的光出射面11與光輸出體13的光入射面12重合或與其相對應。聚光器9的光出射面11因此在此對應于光輸出體13的光入射面12,并且是平面的圓形的面。在光入射面12處入射的光由光輸出體13輸出。光輸出體13在此具有旋轉(zhuǎn)對稱的、尤其圓柱形的基本形狀,并且基本上通過所屬的側(cè)表面14進行光輸出。因此,側(cè)表面14對應于光出射面。
光輸出體13在此具有1.41毫米的直徑和四毫米的長度。因此,光輸出體13的光入射面12具有π·d2/4=1.56mm2的面積a2,從中得到π·a2·n22的光學擴展量e2,其中n2表示在光輸出體13的光入射面12之前的折射率,即對應于聚光器9的折射率n2。
為了能夠盡可能精確地模仿常規(guī)的交通工具白熾燈的白熾燈絲的光放射特性(“虛擬白熾燈絲”或英文“virtualfilament”),在光輸出體13的長度之上近似均勻的、尤其相同亮度的光放射特性(相對于相對特定的光放射)是優(yōu)選的。光放射體13對此沿著其縱向延伸或沿著縱軸線l鋪蓋有以串聯(lián)環(huán)形施加的部分透光層15a、15b和15c。更確切地說,第一環(huán)形的部分透光層15a安置在光入射面12上,并且沿朝自由端面16的方向延伸預設的寬度b1。第二環(huán)形的部分透光層15b以寬度b2連接于所述第一環(huán)形的部分透光層,并且第三環(huán)形的部分透光層15c以寬度b3連接于所述第二環(huán)形的部分透光層。在第三環(huán)形的部分透光層15c和自由的端面15之間,側(cè)表面14的環(huán)形的部段17保持未被覆層。層15a、15b或15c的所屬的透射度ta、tb和tc隨著沿縱軸線l的縱向間距增加而擴大,即ta<tb<tc。例如,能夠適用的是ta=23%、tb=35%和tc=60%。為了避免光損失,聚光器9的側(cè)壁9a和自由端面16能夠被鏡面化,例如鋪蓋有反射率為96%或更高的實際鏡反射的層18。全部層的吸收度應盡可能小,使得光的未透射的部分實際上完全被反射。
自由端面16也能夠具有與所示出的扁平的圓盤形狀不同的形狀。所述自由端面例如能夠是彎曲的,例如球形、尤其半球形彎曲。所述自由端面例如也能夠錐形地突出或回縮地成形。自由端面16能夠構(gòu)成為是鏡反射的或漫反射的。
為了實現(xiàn)由光輸出體13還更有效地進行光輸出(如通過光束r表明),光輸出體13能夠構(gòu)成為散射體。對此,所述光輸出體例如能夠具有氣泡,例如具有0.1%的體積份額。在氣泡處能夠散射光,以便從側(cè)表面16中更強地耦合輸出。
因為e1應小于或等于e2,所以小的折射率n1是有利的。對此,led芯片2在此有利地由折射率n1=1的空氣包圍,即(空氣)間隙7包圍。從e2≥e1中得出,在此應當n2≥1.7、優(yōu)選n2≥1.76。如果折射率n2更小,那么由此得到光損失。尤其有利的是:適配器5的折射率和光輸出體13的折射率n3大于1.7,尤其大于1.76。為了在入射到虛擬燈絲中時有利地影響通過光折射在虛擬燈絲中的光強度分配,光輸出體13的折射率n3還能夠大于1.76,例如為1.83。為了進一步避免光損失,適配器5還有聚光器9由透明材料構(gòu)成。
通常,有利的是:聚光器9(和必要時適配器5)的折射率n2和光輸出體13的n3大于(a1/a2)的平方根。
因此,交通工具燈1具有多個led芯片2和光輸出體13,其中在led芯片2和光輸出體13之間設置有聚光器9,所述聚光器的光入射面9(越過適配器5)通過間隙7與led芯片2分離。
適配器5、聚光器9和光輸出體13構(gòu)成為具有縱軸線l的一件式的、自支撐的(“光分配”)體部。光分配體4、9、13能夠由一個工件制成,例如借助于單組份或多組分注塑法制成。尤其對于該情況而言,光分配體4、9、13有利地構(gòu)成為沒有底切。替選地,所屬的部件中的至少兩個能夠分開地制成并且隨后固定地彼此連接,例如通過粘貼或激光焊接。適配器5、聚光器9和光輸出體13在存在光分配體4、9、13的情況下也能夠視作和稱作為其相應的部段。
適配器5、聚光器9和/或光輸出體13能夠分別由玻璃、塑料和/或由透光陶瓷構(gòu)成。
為了尤其簡單地制造,適配器5能夠構(gòu)成為是旋轉(zhuǎn)對稱的。如果光源面積a1的光學擴展量近似光輸出體13的光入射面12的光學擴展量,那么旋轉(zhuǎn)對稱的適配器5引起與具有正方形的光入射面6的適配器5相比更高一些的光損失。
適配器5的、聚光器9的和/或光輸出體13的側(cè)面能夠通過切小面的面來接近,例如通過橫截面中垂直于縱軸線l的多邊形狀的外輪廓、例如八邊形或更多邊的外輪廓來近似。因此,能夠通過具有八邊形基本面的直棱柱來近似圓柱形的光輸出體13。
適配器5能夠具有如下長度,所述長度設定成,使得光輸出體13處于在常規(guī)的燈中白熾燈絲所處于的位置處。
圖6示出圖2中在框架4的區(qū)域中的部分??蚣?由漫反射材料構(gòu)成,以便進一步改進光產(chǎn)量??蚣?有利地是由染成白色的硅樹脂構(gòu)成的注塑件。染成白色例如通過氧化鈦顏料實現(xiàn)。適配器5在其正方形光入射面6的區(qū)域中壓入到框架4的加深部3中。框架4降低光側(cè)向地從間隙7泄漏還有降低光在led芯片2之間的空隙中的吸收。
還參考圖1和圖2,光分配體4、9、13由覆蓋件19加拱頂,所述覆蓋件在此側(cè)向地由透光的、例如透明的圓柱形的區(qū)域20包圍。圓柱形的區(qū)域20能夠由玻璃構(gòu)成。圓柱形的區(qū)域20在端側(cè)過渡到不透光的翻蓋21中,所述翻蓋對光分配體4、9、13向前加拱頂。翻蓋21例如能夠是黑色的或在內(nèi)側(cè)鏡面化。翻蓋21在此構(gòu)成為是球殼形的,使得所述翻蓋例如當其內(nèi)側(cè)被鏡面化時將由光放射體射出的光再次投回到所述光放射體中。尤其當翻蓋構(gòu)成為是吸收的、例如染成黑色時,其替選地例如能夠構(gòu)成為平坦的盤。透明的、圓柱形的區(qū)域20能夠抗反射地構(gòu)成在一側(cè)上或兩側(cè)上,尤其鋪蓋有抗反射層。
框架4和圓柱形區(qū)域20的另一端面能夠安置在熱沉22上,所述熱沉也能夠形成交通工具燈1的燈光分配體4、9、13頭或能夠過渡到燈頭中。
用于光分配體4、9、13的通過熱沉22和覆蓋件形成的停留空間例如能夠是氣密的。所述停留空間于是例如在負壓下形成或用于環(huán)境不同的氣體(包括氣體混合物)填充,例如用稀有氣體填充。
適配器5的光入射面6也能夠鋪蓋有抗反射層。
光分配體4、9、13能夠由載體(未示出)保持。載體例如能夠安置在熱沉22上。載體例如能夠安置在鏡面化的聚光器8上或光輸出體13的自由端面2上。
盡管詳細地通過優(yōu)選的實施例詳細闡明和描述本發(fā)明,那么本發(fā)明不通過所公開的實例來限制并且能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導出其他的變型形式,而沒有偏離本發(fā)明的保護范圍。
因此,波長轉(zhuǎn)換的發(fā)光材料不需要存在于led芯片處,而是例如能夠存在于光輸出體13中和/或其上。這也能夠稱作為“遠程熒光”。例如,發(fā)光材料能夠施加到(尤其圓柱形的)側(cè)表面14上,例如作為薄層施加。光放射體替選地或附加地能夠具有由陶瓷發(fā)光材料構(gòu)成的顆粒或者甚至完全由陶瓷材料構(gòu)成。
通常,將“一”、“一個”等能夠理解為單數(shù)或復數(shù),尤其只要沒有明確地例如通過表述“剛好一個”等排除,就將“至少一個”或“一個或多個”等而言能夠理解為單數(shù)或復數(shù)。
數(shù)量規(guī)定也能夠剛好包括所規(guī)定的數(shù)量還有通常的公差范圍,只要這沒有明確地被排除。
附圖標記列表
1交通工具燈
2led芯片
3加深部
4框架
5適配器
5a適配器的側(cè)壁
6適配器的光入射面
7間隙
8適配器的光出射面
9聚光器
9a聚光器的側(cè)壁
9k具有截錐形輪廓的部段
9p具有拋物線輪廓的部段
10聚光器的光入射面
11聚光器的光出射面
12光輸出體的光入射面
13光輸出體
14側(cè)表面
15a第一部分透光層
15b第二部分透光層
15c第三部分透光層
16端面
17光輸出體的環(huán)形部段
18鏡反射的部分透光層
19覆蓋件
20覆蓋件的圓柱形區(qū)域
21覆蓋件的翻蓋
22熱沉
a1光源面積
a2聚光器的光入射面的面積
b1第一部分透光層的寬度
b2第二部分透光層的寬度
b3第三部分透光層的寬度
n1包圍led芯片的材料的折射率
n2聚光器的折射率
n3光輸出體的折射率
l縱軸
r光束
ta第一部分透光層的透射度
tb第二部分透光層的透射度
tc第三部分透光層的透射度。