包括发光灯丝的照明设备的制作方法

1.本发明涉及包括基于固态照明技术的发光灯丝的照明设备。


背景技术：

2.基于固态照明技术的发光灯丝用于各种各样的照明应用中。一个示例为cn204554464u中公开的发光二极管(led)灯，该led灯具有安装在柱形或锥形导热机构上的涡旋形led灯丝。虽然cn204554464u中公开的led灯和具有led灯丝的类似照明设备适合于它们的预期用途，但是目前很大的兴趣在于进一步开发发光灯丝在照明应用中的用途。例如，将期望开发用于提供具有不同种类的发射图案的照明设备的新解决方案。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是提供具有基于固态照明技术的一个或多个发光灯丝的改进或备选照明设备。
4.根据本发明的第一方面，提出了一种照明设备，其包括至少一个发光柔性灯丝和细长反射器，该至少一个发光柔性灯丝包括：细长载体；多个固态光源，该多个固态光源安装在载体上，其中每个固态光源被配置为从发光表面发射光；以及封装物，该封装物包括半透明材料，其中封装物至少部分地包围固态光源的发光表面。细长反射器被布置为反射发光灯丝所发射的光，其中反射器被布置为自立式元件并且设有纵向凹槽，发光柔性灯丝被布置在该纵向凹槽中，使得反射器用作发光柔性灯丝的支撑件，并且其中反射器和至少一个发光灯丝沿着共同路径纵向延伸，并且其中所述路径三维弯曲。
5.这里通过“路径”意指几何线，并且通过“三维弯曲”的路径意指路径是弯曲的，以便不会位于平坦的二维平面中。
6.本发明基于以下认识：发光灯丝在三维空间中弯曲并且被布置在反射器的凹槽中，反射器遵循与发光灯丝相同的路径，使用这样的发光灯丝允许发光设备的有成本效益的且简单的制造，该发光设备发射良好符合预先确定的发射图案的光。比如，根据应用要求，这使得能够通过减小发射光在具体方向上的强度来显著减轻眩光。用于实现期望发射图案的常规解决方案(诸如向照明设备提供各种类型的光反射屏或光阻挡屏等)通常在结构上更为复杂，因此制造起来也更为复杂。
7.通过将柔性灯丝与被布置为自立式元件的反射器组合使用，使得灯丝灯便宜，可以具有改进的光分布，并且在灯丝形状的设计和可能性方面具有多功能性。通过选取某个形状的反射器元件，柔性灯丝可以缠绕在反射器的凹槽周围，从而在其纵向长度之上遵循该凹槽的路径。这里，反射器被布置为用作所述反射器中的灯丝的支撑件。这具有的优点如下：照明设备无需用于灯丝的单独支撑结构，灯丝机械连接到反射器。注意，led安装在其上并且形成发光元件的柔性串的灯丝的载体与由反射器形成的用于支撑柔性灯丝的刚性支撑件之间存在区别。
8.细长载体可以是透光的，诸如半透明或透明。因此，发光灯丝可以被配置为围绕发
光灯丝的纵向轴线基本上全向地发射光。
9.在本技术的上下文内，led灯丝被理解为用于提供led灯丝光，并且包括以线性阵列布置的多个发光二极管(led)。优选地，led灯丝具有长度l和宽度w，其中l>5w。led灯丝可以以直线配置或非直线配置(诸如例如，弯曲配置、2d/3d涡旋或螺旋)来布置。优选地，led布置在细长载体(像比如，基板)上，该细长载体可以是刚性的(例如，由聚合物、玻璃、石英、金属或蓝宝石制成)或柔性的(例如，由聚合物或金属制成，例如，膜或箔)。
10.在载体包括第一主表面和相对的第二主表面的情况下，led布置在这些表面中的至少一个表面上。载体可以是反射性或透光性的，诸如半透明以及优选地透明的。
11.led灯丝可以包括封装物，该封装物至少部分地覆盖多个led的至少一部分。封装物还可以至少部分地覆盖第一主表面或第二主表面中的至少一个主表面。封装物可以是聚合物材料，诸如例如，硅酮，该聚合物材料可以是柔性的。进一步地，led可以被布置用于发射例如不同颜色或光谱的led光。封装物可以包括发光材料，该发光材料被配置为将led光至少部分地转换成经转换的光。发光材料可以是磷光体(诸如无机磷光体)和/或量子点或量子棒。
12.led灯丝可以包括多个子灯丝。
13.照明设备可以具有纵向轴线，并且照明设备可以适于相对于该纵向轴线旋转对称地发射光。照明设备的纵向轴线是几何轴线。
14.路径可以具有涡旋形状和蜿蜒形状中的至少一项。涡旋的一个示例为螺旋。路径可以具有涡旋形状，该涡旋形状具有沿着所述纵向轴线延伸的中心轴线。应当指出，路径的不同段可以具有不同的形状。例如，路径可以具有涡旋形段和另一蜿蜒形段。涡旋形状可以具有至少三个环、可替代地至少四个环或至少五个环。蜿蜒形状可以具有至少三个转弯处、可替代地至少四个转弯处或至少五个转弯处。增加环或转弯处的数目有助于改善光分布。
15.凹槽可以被布置在反射器的背对纵向轴线的侧面中，由此反射器适于促进远离纵向轴线的光发射。这暗示反射器的至少一部分径向布置在发光灯丝与纵向轴线之间。
16.凹槽可以具有横向横截面，该横向横截面为以下之一：u形、v形、抛物线形、圆形以及其组合，或另一合适形状。横向横截面或凹槽可以沿着反射器的长度而变化。例如，横截面的一些部分可以为u形，并且其他部分可以为v形。通过“横向横截面”意指垂直于反射器的纵向延伸的横截面。横截面的两条腿可以具有不同的长度，由此反射器适于促进在远离较长腿的方向上的光发射。横截面可以朝向不垂直于纵向轴线的方向开口，由此反射器适于促进该方向上的光发射。要指出，腿的长度和/或形状可以沿着反射器的长度而变化，诸如从长到短，或反之亦然。
17.反射器可以具有：第一纵向段，该第一纵向段适于促进第一方向上的光发射；以及第二纵向段，该第二纵向段适于促进与第一方向不同的第二方向上的光发射。例如，第一方向可以平行于纵向轴线，并且第二方向可以垂直于纵向轴线。作为另一示例，第一方向可以平行于纵向轴线，并且第二方向可以与第一方向相反。
18.反射器的面向纵向轴线的侧面可以设有低反射涂层，诸如黑色涂层。
19.照明设备可以包括两个发光灯丝和两个反射器，并且照明设备还可以包括控制器，该控制器被配置为独立地控制两个发光灯丝所发射的光。两个发光灯丝可以被配置为发射相同类型的光。可替代地，两个发光灯丝可以被配置为发射在颜色、色温和/或一些其
他特性方面不同的光。
20.根据本发明的第二方面，提供了一种灯泡，其包括：根据本发明的第一方面的至少一个照明设备；透光外壳，该透光外壳包围该至少一个照明设备；以及连接器，该连接器被配置为将灯泡机械和电连接到灯泡插座。
21.根据本发明的第三方面，提出了一种灯具，其包括：根据本发明的第一方面的至少一个照明设备；以及连接部，该连接部被配置为向该至少一个照明设备供应功率。
22.要指出，本发明的第二方面和第三方面的效果和特征在很大程度上类似于结合本发明的第一方面所描述的那些效果和特征。还要指出，本发明涉及权利要求中所叙述的特征的所有可能组合。
附图说明
23.现在，参考示出了本发明的(一个或多个)实施例的附图，将对本发明的这个和其他方面进行更详细的描述。
24.图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的灯具的透视图。
25.图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的灯泡的侧视图。
26.图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的照明设备的侧视图。
27.图4示意性地示出了反射器的横向横截面视图。
28.图5示意性地示出了处于弄弯前状态的发光灯丝的示意性透视图。
29.图6示意性地示出了光分布示意图。
30.图7示意性地示出了反射器的横向横截面视图。
31.图8示意性地示出了光分布示意图。
32.图9示意性地示出了光分布示意图。
33.图10示意性地示出了光分布示意图。
34.图11示意性地示出了根据本发明的一个实施例的照明设备的侧视图。
35.图12示意性地示出了图9中的照明设备的顶视图。
36.如图所示，为了说明的目的而夸大了层和区域的尺寸，因此提供这些尺寸是为了说明本发明的实施例的一般结构。同样的附图标记始终指代同样的元件。
具体实施方式
37.现在，将在下文中参考附图对本发明进行更充分的描述，在附图中，示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例；相反，这些实施例为了透彻性和完整性而被提供，并且向技术人员充分传达本发明的范围。
38.图1示出了灯具1的一个示例。图1所示的灯具1为台灯。在不同的示例中，灯具1可以具有不同类型，诸如安装在墙上的或安装在天花板上的灯具，并且灯具可以旨在用于室外照明，而非像图1中的台灯那样用于室内照明。这里，灯具1包括底座2、屏3以及连接部4，在这种情况下，连接部4为灯泡插座。灯具1还包括安装到连接部4的灯泡5，该连接部4被连接以向灯泡5供应功率，这里为来自市电的电力。
39.图2更详细地示出了灯泡5。在这种情况下，灯泡5为改型灯泡，即，被设计为改型到
传统类型的灯泡插座中的灯泡。灯泡5包括连接器6，连接器6被配置为将灯泡5机械和电连接到灯泡插座。在这种情况下，连接器6包括爱迪生螺纹底座，但是在不同的示例中，连接器6可以具有不同类型，诸如卡口连接器。灯泡5还包括透光外壳7。外壳7可以例如由塑料材料或玻璃制成。外壳7具有梨形形状，尽管在不同的示例中它可以具有不同的形状。照明设备8由外壳7包围，并且现在将在下面对照明设备8进行更详细的描述。
40.如图3所示，照明设备8这里包括纵向轴线a和细长反射器9。在这种情况下，照明设备8安装到灯具1，使得纵向轴线a与竖直的上下方向平行，但是在不同示例中，纵向轴线a可以以不同方式布置。图3所示的照明设备8还包括支撑件10，该支撑件10附接到反射器9并且可附接到灯泡5的连接器6。支撑件10在这种情况下具有直线形状并且沿着纵向轴线a延伸。
41.反射器9沿着三维弯曲的路径纵向延伸。因而，反射器9由一种或多种材料制成，该一种或多种材料允许其形成为在三维空间中弯曲的形状，该一种或多种材料包括许多金属和塑料材料。在这种情况下，该路径具有螺旋的形状。螺旋的中心轴线与照明设备8的纵向轴线a重合。在不同的示例中，螺旋当然可以以不同方式布置。比如，螺旋的中心轴线可以垂直于纵向轴线a。也就是说，螺旋可以相对于图2和图3所示的定向转动90度。应当指出，反射器9沿着其延伸的路径可以具有不同形状。例如，该路径可以形成除螺旋之外的某种其他类型的涡旋，或该路径可以具有蜿蜒形状，该蜿蜒形状具有例如至少三个转弯处。
42.这里，反射器9具有长度lr、宽度wr和高度hr。长度lr例如可以为至少10cm，可替代地至少15cm或至少20cm。长度lr、宽度wr和高度hr可以例如使得lr>20wr且lr>20hr，可替代地lr>25wr且lr>25hr，或lr>30wr且lr>30hr。
43.在该实施例中，反射器被布置为自立式元件，并且用作所述反射器中的灯丝的支撑件。这具有的优点如下：照明设备无需用于灯丝的单独支撑结构，灯丝机械连接到反射器。
44.如图4中最佳所见的，反射器9这里包括第一壁9a、与第一壁9a相对的第二壁9b、以及连接第一壁9a和第二壁9b的连接壁9c。第一壁9a和第二壁9b从连接壁9c远离纵向轴线a而延伸。照明设备8的定向在这种情况下使得第一壁9a位于第二壁9b上方。反射器9还具有内表面9d和外表面9e。内表面9d的在连接壁9c上的部分背对纵向轴线a，并且外表面9e的在连接壁9c上的部分面向纵向轴线a。内表面9d设有反射涂层。然而，如果制成反射器9的材料足够好地反射光，则可以省略反射涂层。
45.反射器9还包括纵向凹槽11。在这种情况下，纵向凹槽11布置在反射器9的背对纵向轴线a的侧面中。在这种情况下，凹槽11的表面由反射器9的内表面9d形成。因此，凹槽11的表面是反射性的。凹槽11具有u形横向横截面。“u”的开口这里指向不垂直于纵向轴线a的方向。更具体地，“u”的开口远离纵向轴线a并且稍微向下而指向。这种布置促进远离纵向轴线a的光发射，或更具体地，朝向照明设备5的侧面并且稍微向下的光发射。这里通过“朝向侧面”或“径直朝向侧面”意指垂直于纵向轴线a。应当指出，在不同的示例中，凹槽11的横截面可以具有除u形之外的某种其他形状，诸如v形。而且，凹槽11的开口侧可以指向与“朝向侧面并且稍微向下”不同的方向，以便促进不同方向(诸如径直朝向侧面或者朝向侧面并且稍微向上)上的光发射。进一步地，应当指出，反射器9的不同纵向段可以适于促进不同方向上的光。例如，反射器9可以具有：底部段，该底部段适于促进向下的光发射；中间部分，该中间部分适于促进朝向侧面的光发射；以及顶部段，该顶部段适于促进向上的光发射。
46.照明设备8还包括发光灯丝12，为了简洁起见，下文中被称为“灯丝”。灯丝12布置在凹槽11中，使得灯丝12所发射的光被反射器9反射。灯丝12沿着与反射器9相同的路径纵向延伸。
47.柔性灯丝可以缠绕在反射器的凹槽周围，从而在其纵向长度之上遵循该凹槽的路径。
48.因此，在这种情况下，灯丝12具有螺旋的形状。在这种情况下，灯丝12具有本领域已知的常规类型，并且将参考图5进行更详细地描述，出于更清楚的目的，图5示意性地示出了处于弄弯前状态的灯丝12。在制造照明设备5期间，灯丝12被弄弯以形成期望形状，在这种情况下，该期望形状是螺旋形状。
49.反射器9被布置为支撑所述反射器9中的灯丝12。这具有的优点如下：照明设备8无需用于灯丝的单独支撑结构。
50.灯丝12具有长度l、宽度w和高度h(图5中未示出)。长度l例如可以为至少10cm，可替代地至少15cm或至少20cm。长度l、宽度w和高度h可以例如使得l>20w且l>20h，可替代地l>25w且l>25h或l>30w且l>30h。
51.灯丝12包括载体13，该载体13在这种情况下是透明的。载体13包括电路装置(未示出)，诸如印刷导电轨道。
52.多个固态光源14(为了简洁起见，下文中被称为“光源”)安装在载体13上。在这种情况下，光源14形成单个直线行，尽管在不同的示例中光源14可以以某种其他方式布置，诸如以之字形图案布置。光源14电连接到载体13的电路装置。光源14中的每个光源14被配置为从发光表面15发射光。光源14的数目依赖于例如灯丝12的长度l而变化。光源14的数目例如可以为至少20、可替代地至少25、至少30、或至少40。出于更清楚的目的，图4中仅图示了四个光源14。在该示例中，光源14为发光二极管(led)，因此灯丝12可以被称为led灯丝。led例如可以为半导体led、有机led或聚合物led。所有光源14通常被配置为发射相同颜色的光，尽管在一些应用中，不同的光源14可以被配置为发射不同颜色的光。
53.灯丝12还包括封装物16。封装物16通常包括聚合物，诸如硅酮类型的材料。封装物16覆盖发光表面15。在不同的示例中，封装物16可以仅覆盖发光表面15的一部分。进一步地，在这种情况下，封装物16完全包围载体13。因此，封装物16设置在载体13的布置有光源14的侧面上，并且设置在载体13的没有光源14的侧面上。可以注意到，如果载体13不是透明的，则封装物16通常仅设置在载体13的布置有光源14的侧面上，尽管这当然也可以为载体13透明时的情况。
54.封装物16包括半透明材料17。半透明材料17例如可以是聚合物，诸如硅酮材料。硅酮耐受热和曝光的能力使其适合用于led灯丝。在这种情况下，封装物16还包括可选的发光材料。发光材料可以是无机磷光体、有机磷光体、量子点和/或量子棒。磷光体例如可以是蓝色磷光体、黄色/绿色磷光体、和/或橙色/红色磷光体。蓝色磷光体可以用于将uv光转换成蓝色光，绿色/黄色磷光体可以用于将uv和/或蓝色光转换成绿色/黄色光，并且橙色/红色磷光体可以用于将uv光、绿色/黄色光和/或蓝色光转换成橙色/红色光。发光材料被配置为将光源14所发射的光至少部分地转换为经转换的光。经转换的光具有与光源14所发射的光不同的波长。在许多应用中，经转换的光具有比未经转换的光长的波长。未经转换的光可以例如是蓝色光和/或紫色光，并且经转换的光可以例如是绿色光、黄色光、橙色光和/或红色
光。
55.要指出，在不同的示例中，附加于或代替发光材料，封装物16可以包括光散射材料。合适光散射材料的示例包括：baso4、tio2、al2o3、硅酮颗粒和硅酮泡。
56.光源14所发射的光的颜色和发光材料的类型依赖于应用。例如，发光材料可以是磷光体，并且光源14可以发射“泵浦”磷光体的蓝色光和/或uv光。被配置为发射红色光的光源14也用于一些应用中。因此，在这种情况下，灯丝12所发射的光包括通过发光材料转换的光和光源14所发射的非转换光的混合。换言之，灯丝12这里被配置为发射led灯丝光，该led灯丝光是led光和经转换led光的混合。经转换光与非转换光之间的比率依赖于光源14所发射的光被发光材料1转换了多少。在一些应用中，选取发光材料和光源14所发射的光的颜色，使得灯丝12发射的光类似于白炽灯丝发射的光，即，黄色光。可替代地，灯丝12可以被配置为发射白色光。白色光可以是在距黑体轨迹16sdcm内的光。这样的白色光的色温可以例如在2000k至6000k的范围内、可替代地在2300k至5000k的范围内、或在2500k至4000k的范围内。这样的白色光的显色指数cri例如可以为至少70、可替代地至少80、或至少85，诸如90或92。
57.要指出，一般而言，光源14可以包括uv led、蓝色led、和/或白色led，诸如经磷光体转换led、rgb led、冷白色led以及暖白色led。
58.回到图3，可以看出，照明设备8还包括电连接到灯丝12的控制器18。控制器18可以例如被配置为打开或关闭灯丝12，以使灯丝12所发射的光的强度变化，和/或控制灯丝12所发射的光的颜色。在这种情况下，控制器18允许用户以无线方式(诸如经由移动电话或某种其他移动设备)控制灯丝12。要指出，控制器18可以在灯泡5中具有各种位置，只要它可以从外部设备接收无线信号。因此，该位置应当使得控制器18未被连接器6或灯泡5的某个其他部件屏蔽。要指出，控制器18是可选特征，在照明设备8的其他示例中，可以包括或可以不包括控制器18。
59.在操作期间，来自市电的功率经由灯泡5的连接器6和灯具1的连接部4供应给照明设备8。灯丝12发射光，该光被反射器9反射并且透射穿过外壳7，以照射灯具1的周围环境。
60.图6示意性地图示了图4和图5中的照明设备8所发射的光的分布，或换言之，照明设备8的发射图案。照明设备8位于中心点p处，在中心点p处，垂直线l1和l2相交。线l1与照明设备8的纵向轴线a重合。图中形成两个波瓣的曲线i表示所发射的光在包含纵向轴线a的平面(即，切穿照明设备8的截面)中的强度。照明设备8所发射的光的分布这里围绕纵向轴线a基本上旋转对称。从中心点p到曲线i上的点的距离对应于给定方向上的光强度值(比如，如以坎德拉测量的)。径直向下和径直向上分别对应于0度和180度，径直朝向照明设备8的侧面对应于角度
±
90度。图6示出了照明设备8主要朝向侧面和向下发射光。
61.图7示出了与上文所描述的照明设备8的反射器9相似的反射器9'的横截面视图，不同之处在于第一壁9a'比第二壁9b'长。因此，凹槽11的u形横截面的两条腿具有不同的长度。反射器9'适于促进向下的光发射，即，远离较长壁9a'的方向上的光发射，或换言之，远离u形横截面的较长腿的方向上的光发射。
62.图8示出了使用图7中的反射器9代替图4中的反射器9而产生的光分布图。图8示出了几乎没有在向上方向上发射的光。
63.图9示出了使用与图3中的照明设备8的反射器9相似的反射器而产生的光分布，不
同之处在于内侧面9d已经设有漫射涂层，诸如白色涂层，以代替镜面反射涂层。图9示出了获得了不太陡峭的截止。
64.图10示出了使用与图3中的照明设备8的反射器9相似的反射器而产生的光分布，不同之处在于外侧面9e已经设有低反射涂层，诸如黑色涂层。这样的涂层有助于增加径直朝向照明设备的侧面发射的光的量，如图10所示。
65.可以注意到，镜面反射器使得可以将来自灯丝的光向下瞄准，而不在外表面上的较低位置处撞击反射器(该外表面将向上反射光)。当使用漫反射器时，难以避免一些反射光将撞击外表面的较低位置部分，并且该光大部分被向上和侧向引导。通过使外表面具有低反射性，可以至少部分地避免这种情况，如图10所示。
66.图11和图12示出了与图3中的照明设备8相似的照明设备8'。然而，图9中的照明设备8'包括两个灯丝12、12'和两个反射器9、9'，每个反射器9、9'被布置为反射灯丝12、12'中的一个灯丝所发射的光。每个反射器9、9'与图3中的照明设备8的反射器相似。反射器9、9'被布置为形成两个交织螺旋。在这种情况下，反射器9、9'通过连接构件19而连接在照明设备8'的顶部处。使用形成两个交织螺旋的两个反射器9、9'有助于增加从照明设备8'发射的光的均匀性。连接构件19可以例如具有扭转u形。这样的形状使得可以依赖于u形的定向而向下或向上引导光。
67.在这种情况下，灯丝12、12'适于发射不同色温的光。在不同的示例中，灯丝12、12'可以适于发射不同颜色的光，或具有相同颜色或色温的光。控制器18通常被配置为彼此独立地控制灯丝12、12'，并且可以例如用于控制照明设备8'所发射的光的色温。
68.要指出，诸如图中的照明设备8'之类的照明设备还可以被配置为提供两种不同的光分布，使得例如存在朝向侧面或背面的更多的光。进一步地，诸如图中的照明设备8'之类的照明设备可以被配置为提供具有从顶部到底部变化的梯度的光分布。本领域技术人员认识到，本发明决不限于上文所描述的优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。例如：照明设备可以包括三个或更多个反射器，每个反射器适于反射来自灯丝的光；照明设备可以具有布置在反射器的凹槽中的两个或更多个灯丝；灯丝可以完全凹陷或半凹陷于反射器中；灯丝的一个或两个其他端部可以不被反射器覆盖；照明设备可以被配置为发射具有第一色温和第一空间分布的光、以及具有第二色温和第二空间光分布的光。
69.此外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解并实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的简单事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。