ИСТОЧНИК СВЕТА СО СВЕТОДИОДАМИ, СВЕТОВОДОМ И ОТРАЖАТЕЛЕМ Российский патент 2014 года по МПК F21V7/00 F21K99/00 G02B27/00 F21Y101/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к области дизайна света. В частности, настоящее изобретение относится к светодиодному (LED) источнику света, который может быть выполнен с возможностью переоснащения светильников, в которых используются источники света с лампами накаливания, как, например, электрические лампочки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционные источники света с нитью накаливания обычно преобразуют электрический ток в свет посредством приложения тока к нити накаливания, типично выполненной из вольфрама, что побуждает нить накаливания светиться. Нить накаливания обычно подвешивается около центра стеклянной колбы, посредством чего обеспечивая радиальное распределение света, что может быть использовано для освещения, например, комнаты. Такие традиционные источники света с нитью накаливания типично используются в люстрах. По причине высокой яркости спирали накаливания (~1 Мкд/м²) кристаллы в люстре демонстрируют декоративные эффекты переливающегося света. Однако срок службы источников света с нитью накаливания обычно является относительно коротким и ограничен сроком службы нити накаливания. В дополнение стеклянная колба обычно становится очень горячей из-за высокой температуры нити накаливания, представляя потенциальную опасность ожога объектов, которые соприкасаются со стеклянной колбой.

Замена источников света с нитью накаливания светодиодными источниками света облегчает или устраняет вышеупомянутые проблемы. В дополнение, такое замещение обеспечивает значительное улучшение эффективности, т.е. отношения светового потока, производимого источником света, к количеству энергии (или электропитания), требуемому для его производства. Однако большинство светодиодов способно излучать свет только в полусфере (пространственный угол 2π радиан), тогда как источники света с нитью накаливания, где используется спираль накаливания, в целом излучают свет равномерно во все стороны (пространственный угол 4π радиан).

В EP1610054A2 раскрыта сборка светодиодной лампы для использования в автомобилях, имеющая центральный оптический световод для вывода света, излученного множеством светодиодных источников света к отражателю для проектирования в стороны под углом к оси световода.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание источника света, который облегчает или устраняет проблемы, описанные выше.

Эти и другие задачи полностью или частично решаются посредством источника света в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения.

Согласно настоящему изобретению предоставлен источник света, включающий в себя, по меньшей мере, один светодиод, отражатель, размещенный так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на отражатель, отражается, и светопередающий световод, имеющий входной конец, выходной конец и центральную область, находящуюся между ними, причем световод продолжается вдоль направления оси. Световая головка размещена, прилегая к входному концу для ввода света в центральную область световода. Световод выполнен так, что его индекс преломления больше, чем индекс преломления внешней среды световода. Более того, отражатель размещен смежно с выходным концом и содержит отражающую поверхность, обращенную к выходному концу и покрывающую, по меньшей мере, участок выходного конца. Отражатель содержит, по меньшей мере, один пропускающий участок, размещенный так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на, по меньшей мере, один пропускающий участок, пропускается через отражатель.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один пропускающий участок может содержать сквозное отверстие, проходящее вдоль оси. Например, ось может быть прямой осью, совпадающей или параллельной оси направления световода.

В такой конфигурации свет в световоде выходит из источника света либо посредством прохождения через пропускающий участок (или сквозное отверстие), либо отражаясь от отражающей поверхности, и впоследствии выводится из световода.

Таким образом, при конфигурации с отражающей поверхностью и/или с пропускающим участком (или со сквозным отверстием) свет от источника света может иметь пространственное распределение интенсивности, т.е. по существу подобное распределению интенсивности света источника света с нитью накаливания. Более того, при помощи пропускающего участка (сквозного отверстия) может быть достигнута независимая от угла обзора интенсивность света (т.е. интенсивность, по существу, независимая от угла обзора, под которым источник света видим пользователю). Результирующее распределение интенсивности света, по существу, подобно распределению интенсивности света источника света с нитью накаливания. Другими словами, источник света способен излучать свет, по существу, равномерно по всей сфере (пространственный угол 4π радиан). Таким образом, при помощи настоящего изобретения может быть изготовлено большое разнообразие источников света, применяющих светодиоды, причем каждый в целом имеет отличные характеристики интенсивности света согласно конкретным потребностям пользователя и/или требованиям оборудования освещения.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения источник света выполнен с возможностью переоснащения светильника, обычно применяющего источник света с нитью накаливания. При такой конфигурации предусмотрен источник света, который облегчает или устраняет недостатки традиционных источников света с нитью накаливания, как ранее описывалось, а также обеспечивает значительное увеличение эффективности.

В контексте настоящего изобретения под термином 'переоснащение' подразумевается встраивание в осветительный прибор, обычно использующий источники света с нитью накаливания, как, например, электрические лампочки с нитью накаливания, галогеновые лампы и т.д. Другими словами под переоснащением источником света согласно настоящему изобретению светильника, обычно применяющего источник света с нитью накаливания, подразумевается замещение источника света с нитью накаливания в светильнике посредством источника света согласно настоящему изобретению.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения отражающая поверхность размещена так, что, по меньшей мере, участок отражающей поверхности является либо вогнутым, либо выпуклым. При использовании одной из этих конфигураций свет от источника света может иметь пространственное распределение света, которое по существу подобно распределению интенсивности света источника света с нитью накаливания. Более того, при конкретном выборе выгнутой или выпуклой формы упомянутого, по меньшей мере, участка отражающей поверхности световой поток от источника света будет, например, по существу, симметричным в отношении плоскости, перпендикулярной направлению оси, или асимметричным, в зависимости от требований желаемого осветительного применения. Таким образом, в настоящем варианте осуществления может быть изготовлено большое разнообразие источников света, применяющих светодиоды, причем каждый источник света имеет характеристики интенсивности света, адаптированные для потребностей конкретного пользователя и/или требований оборудования освещения.

Под терминами 'вогнутый' и 'выпуклый' подразумевается вогнутый внутрь и выгнутый из или выдающийся из соответственно.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения световод содержит смешивающий цвета стержень, проходящий вдоль оси, причем смешивающий цвета стержень содержит, по меньшей мере, участок центральной области световода. Смешивающий цвета стержень выполнен с возможностью смешивания света от множества световодов из световой головки и может иметь шестиугольное поперечное сечение. Таким образом, предусмотрен светодиодный источник света, выполненный так, что свет от нескольких многоцветных светодиодов смешивается, когда он достигает выходного конца смешивающего цвета стержня, и, таким образом, удовлетворительно смешанный свет может быть выведен из световода, имеющего распределение интенсивности, подобное источнику света с нитью накаливания.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна отражающая грань размещена на отражающей поверхности так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на грань, отражается. Такая отражающая грань может быть использована для образования существенных изменений интенсивности света в качестве функции угла обзора пользователя. Таким образом, при такой конфигурации может быть предоставлен светодиодный источник света, который демонстрирует строго зависящие от угла обзора эффекты искрения света (т.е. имеющий интенсивность света, которая значительно меняется в зависимости от угла обзора).

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения отражающая поверхность содержит одно или более из следующего: металлическое покрытие, как, например, алюминиевое покрытие, интерференционный фильтр, как, например, множество тонких слоев SiO₂ и ZrO₂, рассеивающее покрытие или люминофорное покрытие. Интерференционный фильтр может быть размещен так, что он преднамеренно пропускает небольшую часть света, падающего на него. При использовании рассеивающих поверхностей яркость источника света может быть значительно уменьшена, что может быть желательным в некоторых применениях для улучшения визуального комфорта. При применении металлического покрытия, как, например, алюминия, получается относительно недорогая поверхность, однако имеющая высокую отражающую способность.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения источник света дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одну просвечивающую оболочку, по меньшей мере, частично окружающую отражатель. При такой конфигурации может быть улучшена оптическая производительность (т.е. распределение интенсивности света) или визуальный комфорт (например, уменьшение яркости). По меньшей мере, одна просвечивающая оболочка может содержать светорассеивающие элементы. Таким образом, яркость источника света может быть уменьшена, и/или распределение интенсивности света источника света может быть сглажено.

Следует отметить, что такая просвечивающая оболочка может быть также использована для обеспечения декоративного усовершенствования, поскольку она может быть размещена так, чтобы скрывать другие оптические элементы источника света от взгляда пользователя. Например, при подходящей поверхностной обработке просвечивающая оболочка может быть выполнена так, что будет демонстрировать морозное оформление, или, если требуется, в альтернативном варианте просвечивающая оболочка может быть выполнена так, что она будет немного раскрашена пигментами, рассеянными в материале, из которого произведена просвечивающая оболочка.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения источник света дополнительно включает в себя основание, на котором размещается световая головка, причем основание включает в себя электрический соединитель, выполненный с возможностью образовывать пару с розеточной частью соединителя светильника или осветительного устройства. Основание дополнительно включает в себя электросхему, соединенную с электрическим соединителем, причем электросхема выполнена с возможностью принимать электроэнергию от электрического соединителя и посредством электроэнергии управлять световой головкой. Таким образом, достигается простая установка источника света в осветительный прибор или светильник, обычно применяющий источник света с нитью накаливания. Источник света может дополнительно включать в себя теплоотводящее устройство, размещенное на основании, причем теплоотводящее устройство приспособлено для рассеивания тепла, генерируемого источником света. Таким образом, поверхности источника света могут поддерживаться относительно холодными для избежания ожогов пользователя при контакте с источником света. Более того, срок службы источника света может быть увеличен благодаря меньшему тепловому напряжению и/или напряжению компонентов источника света.

Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из следующего детального раскрытия, из прилагаемой формулы изобретения, а также из чертежей.

В общем, все термины, использованные в формуле изобретения, должны интерпретироваться согласно их обычным значениям в области техники, если только иное не определено явно в материалах настоящей заявки. Все ссылки к 'элементу, устройству, компоненту, блоку, средству, этапу и т.д.' должны быть интерпретированы открыто, как относящиеся к, по меньшей мере, одной единице элемента, устройства, компонента, блока, средства, этапа и т.д., если только иное не определено явно.

Настоящее изобретение относится ко всем возможным сочетаниям признаков, перечисленных в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны из неограничивающего детального описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой к прилагаемым чертежам, на которых одинаковые ссылочные позиции используются для идентичных или подобных элементов, на которых:

фиг.1а изображает схематический вид примерного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.1b изображает схематический вид участка примерного варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг.1а;

фиг.2 изображает часть устройства, показанного на фиг.1b;

фиг.3 изображает схематический вид еще одного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.4а изображает виды еще одного примерного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.4b изображает примерный профиль удаленного углового распределения интенсивности света, излученного источником света согласно варианту осуществления;

фиг.5 изображает схематический вид еще одного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 изображает схематический вид еще одного варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 изображает схематический вид еще одного варианта осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Различные примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны главным образом в отношении источника света, выполненного с возможностью переоснащения светильника, обычно применяющего источник света с нитью накаливания. Однако должно быть понятно, что источники света не ограничены этим примерным вариантом применения и могут быть также источниками света во множестве применений.

Фиг.1а изображает вид в разрезе источника 1 света, иллюстрирующий примерный вариант осуществления настоящего изобретения, причем источник 1 света выполнен с возможностью переоснащения светильника (не показан), обычно применяющего источник света с нитью накаливания, как, например, электрической лампочки с нитью накаливания. Такой светильник также может быть галогеновой лампой или тому подобным. Должно быть понятно, что в контексте настоящего изобретения под термином 'переоснащение' подразумевается встраивание в осветительное устройство, в котором обычно используется источник света с нитью накаливания (т.е. замена источника света с нитью накаливания, обычно использующегося в светильнике, источником света согласно настоящему изобретению).

Как проиллюстрировано на фиг.1а, источник 1 света может содержать прозрачную стеклянную оболочку или оболочку 2, внутри которой расположен так называемый удаленный излучатель 3, который способен излучать свет, имеющий пространственное распределение интенсивности, подобное источнику света с нитью накаливания, как, например, спирали накаливания, как будет дополнительно описано в последующем описании. Дополнительно, под термином 'удаленный излучатель' подразумевается светоизлучающее устройство, содержащее один или более светодиодов, световод и отражатель. Светоизлучающая область одного или более светодиодов по существу сдвигается или перемещается в конец световода, на котором расположен отражатель. Источник 1 света может дополнительно содержать основание 4, на которое размещается удаленный излучатель 3 или с которым удаленный излучатель 3 соединен. Основание 4 может содержать электрический соединитель 5, предпочтительно снабженный резьбой, которая размещена с возможностью парного соединения с розеточной частью соединителя (не показана), предпочтительно снабженной резьбой, светильника (не показанного), применяющего источник света с нитью накаливания, как, например электрическую лампочку с нитью накаливания.

Фиг.1b изображает схематичный вид в разрезе удаленного излучателя 3, раскрывающий сущность настоящего изобретения посредством варианта осуществления. Как показано на фиг.1b, удаленный излучатель 3 содержит световую головку 6, содержащую, по меньшей мере, один светодиод, в этом варианте содержащую два светодиода, размещенных в полости 7, предпочтительно имеющей зеркально отражающие стенки. Согласно одному примеру впадина имеет цилиндрическую форму, хотя должно быть понятно, что форма впадины не ограничена этим выбором. Должно быть понятно, что настоящее изобретение охватывает варианты осуществления, имеющие световые головки 6, содержащие любое количество светодиодов. Например, световая головка 6 может содержать одиночный светодиод большого размера, такой как светодиод Acriche от Seoul Semiconductors или массив светодиодов, как, например, LUXEON Rebel от Philips Lumileds.

Удаленный излучатель 3 дополнительно содержит светопередающий световод 8, имеющий входной конец 8а, выходной конец 8b и центральную область 8с, находящуюся между ними. Как проиллюстрировано на фиг.1b, световая головка 6 размещена, прилегая к входному концу 8а для введения света в центральную область 8с. Как дополнительно проиллюстрировано на фиг.1b, световод 8 может быть сконфигурирован так, что он в целом продолжается вдоль направления оси.

Также предполагается, что световод 8 может быть немного сужен по направлению к входному концу 8а, т.е. размеры световода 8 в плоскости, образованной направлением оси и поперечным направлением, перпендикулярным направлению оси, могут становиться постепенно большими вдоль направления оси по направлению к выходному концу 8b. В примерном варианте световода 8, имеющего цилиндрическую форму, это будет означать, что диаметр световода 8 становится постепенно большим вдоль расстояния направления оси к выходному концу 8b.

Удаленный излучатель 3 дополнительно содержит отражатель 9, размещенный смежным с выходным концом 8b, причем отражатель выполнен так, что, по меньшей мере, часть света, которая падает на отражатель 9, отражается. Доля света, отраженного от отражателя 9, зависит от отражающей способности отражателя 9. Отражатель 9 дополнительно размещен так, что он имеет отражающую поверхность 10, которая обращена к выходному концу 8b и покрывает, по меньшей мере, участок выходного конца 8b. Например, между 80% и 90% поверхности выходного конца 8b может быть покрыто отражающей поверхностью 10. В качестве альтернативы отражающая поверхность 10 может полностью покрывать поверхность выходного конца 8b. Отражающая поверхность 10 может, например, содержать одно или более из следующего: металлическое покрытие, как, например, алюминий с высокой отражающей способностью, интерференционный фильтр, как, например, множество тонких слоев SiO₂ и ZrO₂, белое рассеивающее покрытие или люминофорное покрытие. Интерференционный фильтр или покрытие могут быть выполнены так, что они преднамеренно смогут пропускать небольшую часть света, падающего на них. Например, интерференционное покрытие может быть выполнено с возможностью пропускать около 4% света, падающего на него, и (зеркально) отражать оставшуюся часть света, падающего на него. При использовании рассеивающих покрытий яркость источника 1 света может быть значительно уменьшена, что может быть желательным в некоторых применениях для улучшения визуального комфорта. Такие рассеивающие покрытия могут также выполняться пропускающими и отражающими.

Световод 8 может иметь цилиндрическую форму, хотя настоящее изобретение не ограничено к этому конкретному случаю. И наоборот, любая геометрическая форма световода 8, подходящая для обеспечения функций и возможностей источника 1 света, подразумевается как находящаяся в пределах объема настоящего изобретения. Световод 8 может быть выполнен из материала, выбранного из группы прозрачных полимеров, полимерных соединений, стекла, поликарбоната, полиметилметакрилата, акриловой смолы, других типов пластмассы или их комбинаций.

Также, как проиллюстрировано на фиг.1b, отражатель 9 дополнительно содержит пропускающий участок 11, выполненный так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на пропускающий участок 11, пропускается через отражатель 9 так, что свет от световода 8 может покидать источник 1 света, либо проходя через пропускающий участок 11, либо отражаясь на отражающей поверхности 10 и впоследствии выводясь из световода 8. При такой конфигурации может быть получена просматриваемая под всеми углами, независимая интенсивность света. Например, пропускающий участок 11 может быть участком отражателя 9, который не покрыт отражающим материалом. Пропускающий участок 11 может также содержать сквозное отверстие 11 вдоль направления оси (оси Z). Должно быть также понятно, что такое сквозное отверстие 11 может также продолжаться вдоль оси, которая находится под углом к направлению оси. Ось, вдоль которой продолжается сквозное отверстие 11, предпочтительно является прямой, хотя могут быть предложены сквозные отверстия, которые изогнуты под некоторым углом.

Работа удаленного излучателя описана ниже.

Свет, излученный от светодиодов в световой головке 6, вводится (пропускается) в центральную область 8с световода 8. В целом не существует потребности коллимирования света, перед тем как он войдет в световод 8. Должно быть понятно, что небольшая часть света от светодиодов отражается у границ световода у входного конца 8а, типично около 4%, причем оставшаяся часть света вводится в центральную область 8с световода 8. Свет в световоде 8 затем передается вдоль удлинения световода 8 по направлению к выходному концу 8b.

Световод 8 предпочтительно сконфигурирован так, что показатель преломления световода 8 является более высоким, чем показатель преломления внешней среды световода 8, причем внешняя среда типично является воздухом, имеющим показатель преломления около 1. Другими словами, световод 8 предпочтительно выполнен так, что он имеет более высокую оптическую плотность (показатель преломления), чем внешняя среда световода 8. Типично световод 8 выполнен так, что он имеет показатель преломления около 1,5 или больше, хотя он не ограничен этим конкретным примером. Перемещение света в световоде 8 основано на общем внутреннем отражении. Свет в световоде 8 в общем не выходит из световода 8, когда он достигает границы между световодом 8 и внешней средой световода 8, а отражается назад в световод 8, причем эта среда имеет меньшую оптическую плотность, чем световод 8. С другой стороны, когда угол падения света, падающего на упомянутую границу 8d, является большим, чем критический уровень (т.е. угол падения, при котором свет преломляется так, что он перемещается вдоль поверхности 8d границы), свет отражается назад без потерь. С другой стороны, для уменьшающихся углов падения все большие доли падающего света будут пропускаться через поверхность 8d границы наружу из световода 8.

В контексте настоящего изобретения под термином 'поверхность границы внутренней части' подразумевается поверхность границы между световодом 8 и ближайшей окрестностью удаленного излучателя 3, причем поверхность имеет нормаль, направленную внутрь световода 8.

В контексте настоящего изобретения под термином 'угол падения' подразумевается угол между лучом света, падающим на поверхность, и нормалью к поверхности в точке падения, пока иное не будет оговорено.

Когда свет от световой головки 6, таким образом, перемещающийся в световоде 8, попадает на отражающую поверхность 10 отражателя 9, доля света отражается в зависимости от отражающей способности отражающей поверхности 10. Например, отражающая поверхность 10 может быть выполнена так, что она имеет коэффициент отражения, близкий к 1 или, по существу, равный 1. При помощи формы отражающей поверхности 10 большинство света, отраженного от отражающей поверхности 10, преломляется на границе между световодом 8 и внешней средой световода 8, а именно на поверхности 8d границы внутренней части, и впоследствии покидает световод 8. При конкретной форме отражающей поверхности 10 интенсивность света, который покидает световод 8, после отражения отражающей поверхностью 10 по существу подобна интенсивности света источника света с нитью накаливания.

Фиг.2 изображает схематичный вид в разрезе сбоку примерного варианта осуществления изобретения, показывающий участок световода 8 и отражатель 9, в котором указана примерная форма отражающей поверхности 10. Вариант осуществления изобретения, проиллюстрированный на фиг.2, содержащий световод 8 в форме цилиндрического стержня, целесообразно описывается, используя координаты (x, z), указанные на фиг.2, где r ₀ является радиусом основания цилиндрического стержня вдоль оси X, а L является длиной протяжения отражателя вдоль оси z. В этом примерном варианте ось Z совпадает с направлением оси, вдоль которого продолжается световод 8.

Фиг.3 и 4а изображают два примерных варианта осуществления настоящего изобретения.

Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.3, отражатель 9 имеет отражающую поверхность 10, обращенную к выходному концу световода 8. Отражающая поверхность 10, следовательно, имеет нормаль n, направленную к выходному концу световода 8, как проиллюстрировано на фиг.3 и 4а. Согласно примеру, проиллюстрированному на фиг.3, отражающая поверхность 10 выполнена так, что, по меньшей мере, участок отражающей поверхности является вогнутым, таким образом выдаваясь наружу (по направлению к поверхности границы внутренней части световода 8).

Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.4а, отражающая поверхность 10 выполнена так, что, по меньшей мере, участок отражающей поверхности 10 является выпуклым, таким образом выдаваясь внутрь (от поверхности границы внутренней части световода 8).

При конфигурациях, проиллюстрированных на фиг.3 и 4а, свет, излученный от источника света, имеет пространственное распределение интенсивности, которое по существу подобно распределению интенсивности света источника света с нитью накаливания. При конкретном выборе вогнутой или выпуклой формы упомянутой, по меньшей мере, части отражающей поверхности световой поток от источника света может быть, например, по существу симметричным в отношении плоскости, перпендикулярной направлению оси, или асимметричным в зависимости от потребностей желаемого светового применения. Это является причиной того, что источник света согласно проиллюстрированным вариантам осуществления становится весьма универсальным. Другими словами, может быть изготовлено большое разнообразие светодиодных источников света, причем каждый источник света будет иметь характеристики, приспособленные для конкретных потребностей пользователя и/или для требований оборудования освещения.

Фиг.4b изображает профиль удаленного углового распределения интенсивности света I(θ,φ), покидающего световод, ассоциированный с вариантом осуществления, описанным, ссылаясь на фиг.4а, где θ - полярный угол от оси Z, и φ - азимутальные координаты в плоскости xy от оси X. Полная трехмерная интенсивность является поверхностью вращения вокруг оси Z. Профиль интенсивности света, показанный на фиг.4b, произведен посредством моделирования источника света, описанного, ссылаясь на фиг.4а, используя продукт программного приложения освещения LightTools®, версии 6.1.0.

Фиг.5 изображает еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором отражающая поверхность 10 снабжена отражающей гранью 12, размещенной так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на грань 12, отражается. Любые из источников света, описанных в вышеприведенных или последующих вариантах осуществления, могут содержать такую отражающую грань 12. Более того, должно быть понятно, что другие варианты осуществления, описывающие источники света, содержащие любое подходящее количество граней, также находятся в пределах объема настоящего изобретения. Такая грань 12 может быть использована для выполнения модификаций интенсивности света в качестве функции угла обзора пользователя. При такой конфигурации, допускающей осуществление существенных пространственных модификаций, источник света может быть сконструирован с улучшенными, зависимыми от угла обзора, эффектами искрения в светильниках (например, в люстре).

Фиг.6 изображает еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором источник света содержит смешивающий цвета стержень 13, продолжающийся вдоль направления оси (в проиллюстрированном примере вдоль оси Z), для смешивания света от множества источников света (LED) в световой головке, заключенной в полости 7, излучающей свет, обычно имеющий отличные друг от друга цвета (например, светодиод холодного белого цвета и светодиод янтарного цвета). Согласно примерному варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.7, смешивающий цвета стержень 13 имеет шестиугольное поперечное сечение, когда просматривается в плоскости xy. Также предусмотрено, что смешивающий цвета стержень 16 может иметь квадратное поперечное сечение, когда просматривается в плоскости, перпендикулярной направлению оси (например, плоскости xy). Оба этих так называемых шестиугольных и квадратных смешивающих цвета стержня являются эффективными для смешивания света различных цветов. Предпочтительно величина длины смешивающего цвета стержня 13 вдоль направления оси является такой, что свет от источников множества цветов лучше смешивается, когда он достигает выходного конца смешивающего цвета стержня 13 так, что хорошо смешанный свет может быть выведен из световода после того, как будет отражен отражателем 9. Должно быть понятно, что любой из ранее описанных вариантов осуществления и вариантов осуществления, описываемых в последующем, может быть скомбинирован с таким шестигранным смешивающим цвета стержнем 13.

Фиг.7 изображает еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором любой из источников света, описанных в упомянутых выше вариантах осуществления, может быть скомбинирован с одной или более просвечивающими оболочками 14, по меньшей мере, частично окружающими отражатель 9. Например, просвечивающая оболочка 14 может образовывать полую сферу, как, например, проиллюстрировано на фиг.7. В качестве альтернативы или если требуется, источник 1 света может содержать прозрачную стеклянную оболочку или колбу, внутри которой размещается удаленный излучатель, как, например, показано на фиг.1а. Полая сфера, как, например, на фиг.7, также как любая другая просвечивающая оболочка 14, может быть традиционно использована для улучшения оптической производительности (т.е. распределения интенсивности света) или визуального комфорта (например, уменьшения яркости). Если требуется, просвечивающая оболочка 14 может быть снабжена светорассеивающими элементами для того, чтобы, например, уменьшить яркость и смягчить распределение интенсивности света. Просвечивающая оболочка 14 может также быть использована для предоставления декоративного улучшения в том, что она может быть размещена так, что она скроет оптические элементы, чтобы они не были видны пользователю. Например, при подходящей поверхностной обработке просвечивающая оболочка 14 может быть такой, что она будет демонстрировать морозные узоры, или, если требуется или в качестве альтернативы, просвечивающая оболочка 14 может быть выполнена так, что она будет немного окрашена пигментами, распределенными в материале, из которого выполнена просвечивающаяся оболочка 14, например из прозрачного полимера.

Варианты осуществления, описанные выше, могут быть выполнены так, что кроме соответствующих преимуществ, ассоциированных вместе с ними, каждый вариант осуществления может дать возможность большой оптической эффективности (т.е. отношения светового потока, выведенного из источника света, и исходного значения произведенного светового потока). Например, при предположении, что каждая отражающая поверхность 10 имеет коэффициент отражения 1, и что поверхность, на которой размещена световая головка, имеет коэффициент отражения 0, результирующая оптическая эффективность η для варианта осуществления, отображенного на фиг.4а, станет такой, как указано на фиг.4b. При таких предположениях по существу все потери относятся к оптическим потерям у входного конца 8а световода 8.

В заключение, настоящее изобретение относится к светодиодному источнику света, который может быть выполнен с возможностью переоснащения светильника, применяющего источник света с нитью накаливания. Источник света содержит световод, в который вводится свет от одного или более светодиодов, расположенных на одном конце световода, и отражателя, имеющего отражающую поверхность, размещенного на другом конце световода и направленного к световоду, допуская отражение света, падающего на отражающую поверхность. Согласно настоящему изобретению отражатель содержит, по меньшей мере, один пропускающий участок, размещенный так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на, по меньшей мере, один пропускающий участок, пропускается через отражатель, например через сквозное отверстие, удлиняющееся вдоль оси, предусматривая почти независимую от угла обзора интенсивность света источника света.

Настоящее изобретение главным образом было описано выше, ссылаясь на несколько вариантов осуществления. Однако, как легко принимается во внимание специалистами в данной области техники, другие варианты осуществления, отличные от тех, которые были раскрыты выше, равным образом возможны в пределах объема настоящего изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к светодиодному источнику света, выполненному с возможностью переоснащения светильника, в котором используется источник света с нитью накаливания. Технический результат заключается в повышении эффективности освещения. Источник света содержит световод, в который вводится свет от одного или более светодиодов из световой головки, расположенной у одного конца световода, и отражателя, имеющего отражающую поверхность, расположенного на другом конце световода и обращенного к световоду, допуская отражение света, падающего на отражающую поверхность. Согласно настоящему изобретению отражатель содержит, по меньшей мере, один пропускающий участок, размещенный так, что, по меньшей мере, часть света, падающего, по меньшей мере, на один пропускающий участок, пропускается через отражатель, например, через сквозное отверстие, проходящее вдоль оси, обеспечивая почти независимую от угла обзора интенсивность света источника света. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Источник света, содержащий:
световую головку (6), включающую в себя, по меньшей мере, один светодиод (LED);
отражатель (9), размещенный так, что, по меньшей мере, часть падающего на отражатель света отражается; и
светопередающий световод (8), имеющий входной конец (8а), выходной конец (8b) и центральную область (8с), размещенную между ними, причем световод проходит вдоль направления оси;
при этом
световая головка размещена смежно с входным концом для ввода света в центральную область;
световод выполнен так, что его показатель преломления больше, чем показатель преломления внешней среды световода;
отражатель размещен смежно с выходным концом и содержит отражающую поверхность (10), обращенную к выходному концу и покрывающую, по меньшей мере, участок выходного конца; и при этом
отражатель содержит, по меньшей мере, один пропускающий участок (11), размещенный так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на пропускающий участок, проходит через отражатель;
при этом, по меньшей мере, один пропускающий участок содержит сквозное отверстие (15), вытянутое вдоль аксиального направления (оси z) или вдоль оси, которая расположена под углом к аксиальному направлению.

2. Источник света по п.1, в котором источник света выполнен с возможностью переоснащения светильника, в котором используется источник света с нитью накаливания.

3. Источник света по п.1, в котором ось сквозного отверстия (15) является прямой осью, параллельной аксиальному направлению z-z световода.

4. Источник света по п.1, в котором отражающая поверхность выполнена так, что, по меньшей мере, участок отражающей поверхности является или вогнутым, или выпуклым.

5. Источник света по п.1, в котором источник света содержит смешивающий цвета стержень (13), проходящий вдоль оси, при этом смешивающий цвета стержень содержит, по меньшей мере, участок центральной области, причем смешивающий цвета стержень имеет шестиугольное поперечное сечение и выполнен с возможностью смешивания света от множества светодиодов световой головки.

6. Источник света по п.1, в котором, по меньшей мере, одна отражающая грань (12) размещена на отражающей поверхности так, что, по меньшей мере, часть света, падающего на грань, отражается.

7. Источник света по п.1, в котором отражающая поверхность содержит одно или более из следующего:
металлическое покрытие;
интерференционный фильтр;
рассеивающее покрытие и
люминофорное покрытие.

8. Источник света по п.1, дополнительно включающий в себя, по меньшей мере, одну просвечивающую оболочку (14), по меньшей мере, частично окружающую отражатель.

9. Источник света по п.8, в котором, по меньшей мере, одна просвечивающая оболочка содержит светорассеивающие элементы.

10. Источник света по п.1, в котором световод содержит материал, выбранный из группы прозрачных полимеров, полимерных соединений, стекла, поликарбоната, полиметилметакрилата, акриловой смолы, пластмассы или их сочетаний.

11. Источник света по п.1, дополнительно включающий в себя основание (4), на котором размещена световая головка (6), причем основание включает в себя электрический соединитель (5), выполненный с возможностью парного соединения с розеточной частью соединителя светильника, причем основание дополнительно включает в себя электросхему, соединенную с электрическим соединителем, причем электрическая схема выполнена с возможностью приема электроэнергии от электрического соединителя и управления посредством электроэнергии световой головкой (6).

12. Источник света по п.11, в котором основание дополнительно включает в себя теплоотводящее устройство для рассеяния тепла, генерируемого световой головкой.