ПРОВОДНОЙ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ С ТРЕХМЕРНОЙ ТОПОГРАФИЕЙ Российский патент 2017 года по МПК F21S4/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сетчатому осветительному модулю и к способу изготовления такого сетчатого осветительного модуля.

Уровень техники

Для различных применений необходимо обеспечивать равномерное освещение относительно большой площади. Такие применения, например, включают в себя подсветку для телевизоров с плоским жидкокристаллическим экраном и светильники для большой площади для освещения и/или создания атмосферы. Такое равномерное освещение может быть достигнуто с использованием традиционных источников света, таких как флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL). Однако светоизлучающая панель, основанная на CCFL, должна иметь определенную толщину.

Для обеспечения более тонких светоизлучающих панелей хорошо известно использование светоизлучающих диодов (LED). В этом случае матрица LED может быть размещена на плате с печатной схемой (PCB), которая обеспечивает очень компактную (тонкую) светоизлучающую панель, которая может обеспечивать равномерный свет на относительно большой площади.

Однако это становится дорогостоящим решением, в особенности для очень больших панелей, где стоимость PCB может быть значительно выше, чем стоимость LED, установленных на PCB.

WO-2007/122566 обеспечивает альтернативный путь обеспечения матрицы LED без использования дорогостоящей PCB. Вместо этого, согласно WO-2007/122566, LED устанавливают на матрице параллельных электропроводящих проводов. После прикрепления LED к взаимно смежным электропроводящим проводам, матрицу проводов растягивают в направлении ширины для образования сетки матрицы LED.

Несмотря на то что WО-2007/122566 обеспечивает экономичный путь производства матриц LED для больших площадей, будет необходимо дополнительно улучшать характеристику матрицы LED, например, в отношении ее механических свойств.

Сущность изобретения

С учетом выше отмеченных и других недостатков известного уровня техники общей задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенного осветительного модуля для светоизлучающей панели, в частности, осветительного модуля, проявляющего улучшенные механические свойства.

Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен сетчатый осветительный модуль, содержащий: множество электропроводящих проводов, задающих сетку с узлами; и множество твердотельных источников света, каждый из которых размещен в соответствующем одном из узлов и соединен с двумя электропроводящими проводами из множества электропроводящих проводов, причем электропроводящие провода уложены так, что сетчатый осветительный модуль проявляет трехмерную топографию.

Каждый из электропроводящих проводов дополнительно уложен так, чтобы проявлять множество сгибов, каждый из которых размещен между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света.

Для дополнительной надежности при разнесении каждый из электропроводящих проводов уложен так, чтобы проявлять по меньшей мере один сгиб между каждой взаимно смежной парой твердотельных источников света, соединенных с электропроводящим проводом.

«Твердотельные источники света» в контексте настоящего документа следует понимать означающими источники света, в которых свет создается посредством рекомбинации электронов и дырок. Примеры твердотельных источников света включают в себя светоизлучающие диоды (LED) и полупроводниковые лазеры.

Электропроводящие провода, которые предпочтительно могут представлять собой металлические провода, могут быть изогнуты для проявления сгибов. Сгибы могут быть скругленными или иметь более или менее острые углы в зависимости от свойств электропроводящих проводов и/или назначения сетчатого осветительного модуля.

Положения твердотельных источников света, содержащихся в сетчатом осветительном модуле, могут вместе по меньшей мере приблизительно определять поверхность источника света в пространстве, такую как плоскость или изогнутая плоскость, а сгибы могут продолжаться перпендикулярно от поверхности источника света.

Настоящее изобретение основано на понимании того, что механическая прочность проводного сетчатого осветительного модуля может быть улучшена путем изгибания или укладки электропроводящих проводов, и того, что полученная трехмерная топография сетчатого осветительного модуля может быть дополнительно использована для позиционирования твердотельных источников света в отношении других частей светоизлучающего устройства и/или для защиты твердотельных источников света.

В частности, различные варианты выполнения сетчатого осветительного устройства могут увеличивать жесткость осветительной панели, например, при зажатии между отражателем и рассеивателем.

В дополнение, сетчатый осветительный модуль представляет собой открытую конструкцию, которая может считаться «акустически прозрачной». Соответственно, сетчатый осветительный модуль согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения является весьма пригодным для использования в светоизлучающих акустических панелях, так как звукопоглощающий материал может быть размещен за панелью при этом звуковые волны перемещаются свободно сквозь сетчатый осветительный модуль для поглощения звукопоглощающим материалом.

Более того, осветительные панели, содержащие сетчатый осветительный модуль, согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения могут быть выполнены тонкими, так как трехмерная топография матрицы сетчатого источника света может быть использована для разнесения твердотельных источников света от отражающей пластины, что будет увеличивать распространение света так, что более тонкая осветительная панель может быть выполнена с возможностью излучения равномерного света.

Дополнительно, может быть обеспечено улучшенное рассеивание тепла, так как для заданной плотности твердотельных источников света площадь теплообмена увеличивается. Рассеивание тепла может быть еще дополнительно улучшено путем прикрепления трехмерной структуры к теплопоглотителю. В общем, трехмерная структура обеспечивает простое прикрепление компонентов к сетчатому осветительному модулю.

Путем размещения сгибов между взаимно смежными твердотельными источниками света сгибы в целях удобства могут быть использованы для разнесения твердотельных источников света в отношении другого конструктивного или оптического элемента, такого, как отражатель и/или рассеиватель. Все сгибы могут иметь по существу одинаковое продолжение от поверхности источника света, определенной твердотельными источниками света, для обеспечения по существу одинакового расстояния между всеми твердотельными источниками света и другим элементом или сгибы могут проявлять различные продолжения от поверхности источника света, если требуется пространственно изменяющееся расстояние.

Более того, согласно различным вариантам выполнения каждый из электропроводящих проводов может проявлять множество сгибов, причем по меньшей мере три сгиба размещены между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света.

Таким образом, сгибы могут быть выполнены так, что надежная функциональность разнесения может быть достигнута и «вверх», и «вниз» от поверхности источника света. В особенности это относится к случаю, где сгибы размещены в виде так называемой гофрировки, то есть как направленные в изменяющихся направлениях.

Разнесение может быть достигнуто без дополнительных компонентов только с использованием электропроводящих проводов. Однако может быть предпочтительным добавление дополнительных прокладочных компонентов для исключения эффекта затенения, где электропроводящие провода контактируют со структурой, от которой сетчатый осветительный модуль должен быть разнесен. Такие дополнительные прокладочные компоненты предпочтительно должны быть оптически прозрачными и могут содержаться в структуре, от которой сетчатый осветительный модуль должен быть разнесен, или могут быть добавлены к сетчатому осветительному модулю во время его производства.

Выражение «оптически прозрачный» следует понимать означающим «позволяющий проходить по меньшей мере фракции падающего света», и оно включает в себя «полностью» прозрачный, а также частично прозрачный (просвечивающий).

Также для других вариантов выполнения может быть предпочтительно и с точки зрения функциональности, и с точки зрения изготовления образование сгибов в виде гофрировки.

Более того, сетчатый осветительный модуль согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения предпочтительно может содержаться в светоизлучающем устройстве, дополнительно содержащем первую оптически прозрачную пластину и вторую пластину, причем сетчатый осветительный модуль зажат между первой и второй пластинами и размещен таким образом, что свет, излучаемый твердотельными источниками света, проходит сквозь первую пластину.

Светоизлучающее устройство может, например, представлять собой осветительную панель большой площади. Такие осветительные панели большой площади могут, например, быть использованы в офисной или домашней средах в качестве, например, замены дневного света.

Согласно различным вариантам выполнения, вторая пластина может иметь отражающую сторону, обращенную к сетчатому осветительному модулю; а сетчатый осветительный модуль может быть размещен таким образом, что твердотельные источники света ориентированы с возможностью излучать свет по направлению к отражающей стороне второй пластины, где он отражается по направлению к первой пластине.

Общим практическим правилом считается, что расстояние между твердотельными источниками света и рассеивающей пластиной должно быть приблизительно равным шагу твердотельных источников света для обеспечения картины равномерного света. Согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения с использованием трехмерной топографии сетчатого осветительного модуля для разнесения твердотельных источников света от отражающей пластины противоположно рассеивающей пластине может быть увеличено оптическое расстояние между источниками света и рассеивающей пластиной, что обеспечивает более тонкую осветительную панель, которая по-прежнему обеспечивает равномерное освещение.

Согласно различным вариантам выполнения светоизлучающее устройство может дополнительно содержать ячеистую прокладочную структуру, зажимаемую между первой пластиной и второй пластиной, причем эта ячеистая прокладочная структура образует множество ячеек между первой пластиной и второй пластиной; а сетчатый осветительный модуль может быть размещен так, что каждый из твердотельных источников света, содержащихся в сетчатом осветительном модуле, обеспечен в соответствующей ячейке.

Ячеистая прокладочная структура, которая может представлять собой сотообразную структуру, может увеличивать структурную прочность светоизлучающего устройства и может дополнительно обеспечивать опору для сетчатого осветительного модуля. В дополнение, стенки ячеистой прокладочной структуры могут уменьшать блескость светоизлучающего устройства.

В частности, сетчатый осветительный модуль может быть выполнен так, что каждый электропроводящий провод проявляет по меньшей мере один сгиб между каждой взаимно смежной парой твердотельных источников света, таких как LED. Разнесение сгибов может быть адаптировано к разнесению ячеистых стенок сотообразной структуры так, что сгибы могут быть использованы для расположения твердотельных источников света в ячейках сотообразной структуры.

Согласно дополнительному варианту выполнения каждый из электропроводящих проводов сетчатого осветительного модуля может проявлять множество сгибов, причем по меньшей мере три сгиба размещены между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света; а сетчатый осветительный модуль может быть зажат между первой пластиной и второй пластиной таким образом, что по меньшей мере один из сгибов создает контакт с одной из первой и второй пластин, и по меньшей мере два сгиба создают контакт с другой из первой и второй пластин.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления сетчатого осветительного модуля, имеющего трехмерную топографию, содержащий этапы, на которых: размещают множество электропроводящих проводов параллельно для создания матрицы проводов, имеющей ширину, продолжающуюся в направлении ширины, перпендикулярном направлению длины проводов, причем направление ширины и направление длины определяют поверхность исходной матрицы; размещают множество твердотельных источников света на матрице проводов так, что каждый из твердотельных источников света электрически соединяют с по меньшей мере двумя взаимно смежными проводами; укладывают матрицу проводов для образования сгибов, продолжающихся в направлении, перпендикулярном поверхности исходной матрицы; и растягивают матрицу проводов так, что увеличивается ширина матрицы проводов.

Этот способ обеспечивает удобный и рациональный путь изготовления матрицы сетчатых твердотельных источников света, имеющей трехмерную топографию.

Дополнительные технические результаты и изменения способа согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения являются главным образом аналогичными тем, которые обеспечены выше в отношении первого аспекта настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты настоящего изобретения далее будут описаны более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, показывающие в настоящее время предпочтительные варианты выполнения изобретения, на которых:

Фиг. 1 схематически показывает примерное применение светоизлучающей панели согласно различным вариантам выполнения настоящего изобретения в форме светоизлучающей панели для освещения комнаты;

Фиг. 2 представляет собой схематический и с местным разрезом вид в перспективе светоизлучающей панели согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 3 представляет собой схематический и с местным разрезом вид в перспективе светоизлучающей панели согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения;

Фиг. 4 представляет собой блок-схему способа изготовления согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения; и

Фиг. 5a-c схематически иллюстрируют результат соответствующих этапов способа на фиг. 4.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 схематически иллюстрирует примерное применение для вариантов выполнения сетчатого осветительного модуля согласно вариантам выполнения настоящего изобретения в форме светоизлучающей панели 1, размещенной в потолке 2 комнаты 3. Светоизлучающая панель может быть предназначена для замены дневного света и в этом случае должна излучать равномерный белый свет.

На фиг. 2, которая представляет собой схематический вид в перспективе с местным разрезом светоизлучающей панели на фиг. 1, светоизлучающая панель 1 согласно первому примерному варианту выполнения содержит первую пластину в форме рассеивающей фольги 10 (или удаленной люминесцентной пленки), вторую пластину в форме отражающей фольги 11, сотообразную опорную структуру 12 и сетчатый осветительный модуль 13. Сотообразная опорная структура 12 и сетчатый осветительный модуль 13 зажаты между рассеивающей фольгой 10 и отражающей фольгой, как показано на фиг. 2.

Как также указано на фиг. 2, сетчатый осветительный модуль 13 содержит множество электропроводящих проводов, причем здесь металлические провода 15a-b (только двум проводам были присвоены ссылочные позиции для исключения загромождения чертежа) определяют сетку с узлами 16a-c, и множество твердотельных источников света, причем здесь каждый из LED 17a-c размещен в соответствующем узле 16a-c и электрически и механически соединен со взаимно смежными металлическими проводами в узлах 16a-c. Как также может быть видно на фиг. 2, металлические провода 15a-b изогнуты так, чтобы проявлять сгибы 18a-b (сгибам только на одном из металлических проводов были присвоены ссылочные позиции) между взаимно смежными LED 17a-c, соединенными с металлическими проводами.

Сетчатый осветительный модуль 13 поддерживается стенками сотообразной опорной структуры 12 в сгибах 18a-b так, что LED 17a-c разнесены между рассеивающей фольгой 10 и отражающей фольгой 11 и направлены к отражающей фольге 11. Таким образом, свет, излучаемый LED 17a-c, будет проходить от LED 17a-c к отражающей фольге 11 и далее от отражающей фольги 11 к рассеивающей фольге 10, что означает, что светоизлучающая панель 1 может быть выполнена относительно тонкой и все равно может обеспечивать равномерное освещение.

Следует отметить, что фиг. 2 (а также фиг. 3 ниже) представляет собой упрощенную иллюстрацию светоизлучающей панели 1 на фиг. 1, и что различные конструкции, такие как драйвер и электрический(е) соединитель(и) для сетчатого осветительного модуля и конструкции для установки светоизлучающей панели 1 в потолке 2, особо не указаны. Однако, такие конструкции могут быть обеспечены многими различными путями, ясными специалисту в области техники. Светоизлучающая панель также может предпочтительно содержать звукопоглощающий материал.

Фиг. 3 схематически показывает светоизлучающую панель 1 согласно второму примерному варианту выполнения, который отличается от первого варианта выполнения, описанного выше со ссылкой на фиг. 2 тем, что он не имеет ячеистую опорную структуру и тем, что конфигурация сетчатого осветительного модуля является другой. В сетчатом осветительном модуле 23 на фиг. 3 металлические провода 15a-b изогнуты для проявления трех сгибов 28a-c между взаимно смежными LED 17a-c. Сгибы 28a-c, как и в варианте выполнения на фиг. 2, представляют собой гофрировку и содержат центральный сгиб 28b, направленный к отражающей фольге 11, и два боковых сгиба 28a,с, направленных к рассеивающей фольге 10. В проиллюстрированном здесь примерном варианте выполнения абсолютные амплитуды боковых сгибов 28a,с равны и меньше амплитуды центрального сгиба 28b. Таким образом, LED 17a-c могут быть надежно разнесены и от отражающей фольги 11, и от рассеивающей фольги 10 без необходимости дополнительного прокладочного средства. Однако может быть целесообразным добавление оптически чистой прокладочной структуры или «расстояния» между боковыми сгибами 28a,с и рассеивающей фольгой 10 для исключения эффектов затенения от металлических проводов 15a-b.

Наконец, примерный способ изготовления сетчатого осветительного модуля 13 на фиг. 2 будет описан ниже со ссылкой на блок-схему на фиг. 4 и фиг. 5a-c. Сетчатый осветительный модуль 23 на фиг. 3 изготовлен с использованием этого же способа, причем единственная разница заключается в количестве и конфигурации сгибов 28a-c.

На первом этапе 100 обеспечивают исходную матрицу 30 электропроводящих проводов, здесь металлических проводов 15a-b, твердотельными источниками света, здесь LED 17a-c, механически и электрически соединенными со взаимно смежными металлическими проводами. LED 17a-c могут, например, припаивать к проводам 15a-b. Способы обеспечения исходной матрицы 30 описаны подробно в WO-2007/122566, которая включена здесь путем ссылки во всей ее полноте.

На следующем этапе 101 провода 15a-b исходной матрицы 30 изгибают для образования сгибов 18a-b между взаимно смежными LED 17a-c.

Наконец, на этапе 102 исходную матрицу 30 растягивают в направлении ширины, перпендикулярном направлению продолжения длины металлических проводов 15a-b в исходной матрице 30. В результате образуют сетчатый осветительный модуль 13 на фиг. 2.

Дополнительно, изменения раскрытых вариантов выполнения могут быть поняты и выполнены специалистом в области техники при осуществлении заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. Например, сетчатый осветительный модуль может быть уложен в других конфигурациях.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы. Сам по себе тот факт, что некоторые признаки перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что совокупность этих признаков не может быть использована с выгодой.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение механической прочности осветительного модуля. Сетчатый осветительный модуль (13; 23) содержит: множество электропроводящих проводов (15a-b), задающих сетку с узлами (16a-c); множество твердотельных источников (17a-c) света, каждый из которых размещен в соответствующем одном из узлов и соединен с двумя электропроводящими проводами из множества электропроводящих проводов. Электропроводящие провода (15a-b) уложены так, что сетчатый осветительный модуль (13, 23) имеет трехмерную топографию. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Сетчатый осветительный модуль (13; 23), содержащий:

- множество электропроводящих проводов (15a-b), задающих сетку с узлами (16а-с); и

- множество твердотельных источников (17a-c) света, каждый из которых размещен в соответствующем одном из узлов и соединен с двумя электропроводящими проводами из множества электропроводящих проводов,

при этом электропроводящие провода (15a-b) уложены так, что сетчатый осветительный модуль (13; 23) проявляет трехмерную топографию, и

каждый из электропроводящих проводов (15a-b) уложен так, чтобы проявлять множество сгибов (18a-b; 28a-c), каждый из которых размещен между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света, и по меньшей мере один сгиб (18a-b; 28a-c) размещен между каждой взаимно смежной парой твердотельных источников света, соединенных с электропроводящим проводом.

2. Сетчатый осветительный модуль (23) по п. 1, в котором по меньшей мере три сгиба (28a-c) размещены между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света.

3. Сетчатый осветительный модуль по любому одному из предыдущих пунктов, в котором каждый из электропроводящих проводов уложен так, чтобы проявлять гофрировку.

4. Сетчатый осветительный модуль (13; 23) по п. 1, в котором каждый из твердотельных источников (17a-c) света представляет собой LED.

5. Светоизлучающее устройство (1), содержащее:

- первую пластину (10), причем эта первая пластина является оптически прозрачной;

- вторую пластину (11); и

- сетчатый осветительный модуль (13; 23) по любому одному из предыдущих пунктов, размещенный между первой пластиной (10) и второй пластиной (11) и размещенный таким образом, что свет, излучаемый твердотельными источниками света, проходит сквозь первую пластину.

6. Светоизлучающее устройство (1) по п. 5,

в котором вторая пластина (11) имеет отражающую сторону, обращенную к сетчатому осветительному модулю (13; 23); и

при этом сетчатый осветительный модуль размещен таким образом, что твердотельные источники света ориентированы с возможностью излучать свет по направлению к отражающей стороне второй пластины (11), где он отражается по направлению к первой пластине (10).

7. Светоизлучающее устройство (1) по п. 5 или 6, в котором первая пластина (10) выполнена с возможностью рассеянно передавать свет.

8. Светоизлучающее устройство (1) по п. 5, причем светоизлучающее устройство дополнительно содержит ячеистую прокладочную структуру (12), размещенную между первой пластиной (10) и второй пластиной (11), причем эта ячеистая прокладочная структура образует множество ячеек между первой пластиной и второй пластиной; и

причем сетчатый осветительный модуль (13) размещен так, что

каждый из твердотельных источников света, содержащихся в сетчатом осветительном модуле, обеспечен в соответствующей одной из ячеек.

9. Светоизлучающее устройство (1) по п. 8,

в котором ячеистая прокладочная структура (12) представляет собой сотообразную структуру;

причем каждый из электропроводящих проводов сетчатого осветительного модуля (13) уложен так, чтобы проявлять по меньшей мере один сгиб между каждой взаимно смежной парой твердотельных источников света, соединенных с электропроводящим проводом; и

причем каждый из сгибов поддерживается стенкой сотообразной структуры.

10. Светоизлучающее устройство (1) по п. 5, в котором каждый из электропроводящих проводов сетчатого осветительного модуля (23) проявляет множество сгибов, причем по меньшей мере три сгиба размещены между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света; и

при этом сетчатый осветительный модуль расположен между первой пластиной (10) и второй пластиной (11) таким образом, что по меньшей мере один из сгибов создает контакт с одной из первой и второй пластин, и по меньшей мере два сгиба создают контакт с другой из первой и второй пластин.

11. Способ изготовления сетчатого осветительного модуля, имеющего трехмерную топографию, содержащий этапы, на которых:

- размещают (100) множество электропроводящих проводов параллельно для создания матрицы проводов, имеющей ширину,

продолжающуюся в направлении ширины, перпендикулярном направлению длины проводов, причем направление ширины и направление длины определяют поверхность исходной матрицы;

- размещают множество твердотельных источников света на матрице проводов так, что каждый из твердотельных источников света электрически соединен с по меньшей мере двумя смежными проводами;

- укладывают (101) матрицу проводов для образования сгибов, продолжающихся в направлении, перпендикулярном поверхности исходной матрицы; причем каждый из электропроводящих проводов (15a-b) уложен так, чтобы проявлять множество сгибов (18a-b; 28a-c), каждый из которых размещен между двумя взаимно смежными твердотельными источниками света, и по меньшей мере один сгиб (18a-b; 28a-c) размещен между каждой взаимно смежной парой твердотельных источников света, соединенных с электропроводящим проводом, и

- растягивают (102) матрицу проводов так, что ширина матрицы проводов увеличивается.