Нить для устройства освещения
Изобретение относится к устройству освещения и к способу изготовления такого устройства освещения. Технический результат заключается в обеспечении устройства освещения, содержащего источник света, выполненный в виде нити, содержащей светопропускающий трубчатый элемент, светоизлучающий блок, размещаемый в трубчатом элементе, преобразователь длины волны, размещаемый на поверхности трубчатого элемента и выполненный с возможностью преобразовывать свет из первого диапазона длин волн во второй диапазон длин волн. Результат достигается тем, что светоизлучающий блок содержит множество твердотельных источников (102) света и внутренних соединительных элементов (104), размещаемых попеременно с возможностью формировать гирлянду из соединенных твердотельных источников (102) света и внутренних соединительных элементов (104). Внутренние соединительные элементы представляют собой части выводной рамки (104), и по меньшей мере часть множества твердотельных источников (102) света попеременно размещается на противоположных сторонах выводной рамки (104). 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 20 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нити и к способу изготовления такой нити. Кроме того, изобретение также относится к устройству освещения и к способу изготовления такого устройства освещения.
Уровень техники
Новые и обеспечивающие большее энергосбережение осветительные устройства разрабатываются каждый день. Они зачастую основаны на общеизвестных технологиях с использованием твердотельных источников света, таких как светоизлучающие диоды (светодиоды). Большинство, если не все, предлагаемые на рынке твердотельные источники света, имеющие высокую эффективность, излучают свет с нежелательными длинами волн, например, ультрафиолетовые, синие, фиолетовые и т.д. Следовательно, зачастую предусмотрен преобразователь длины волны, который преобразует свет короткой длины волн в свет с большей длиной волны в высокопрозрачном люминесцентном материале. Преобразователь длины волны затем формирует свет с приятной эстетической длиной волны, аналогичный, например, естественному белому свету.
При замене текущего режима работы ламп накаливания новым видом энергосберегающего устройства освещения, было бы предпочтительным, если бы такое устройство применялось в качестве усовершенствования лампы накаливания. Усовершенствование, например, может иметь аналогичный внешний форм-фактор, который предлагается на рынке сегодня, в котором твердотельные источники света монтируются внутри закрывающей конструкции в форме лампы, за счет этого обеспечивая вид, т.е. эстетику, лампы накаливания. Тем не менее, просто эстетическая характеристика лампы накаливания может не полностью нравиться всем потребителям. Распределение света из усовершенствованной лампы также должно быть равномерным. Доступные на сегодня лампочки замены чаще всего содержат твердотельные источники света, которые размещаются на плоской схемной плате и помещаются в лампу. Таким образом, распределение света, т.е. яркость, этих ламп не является настолько равномерным, как распределение света из обычной лампы накаливания.
Заявка на патент (США) 2004/0008525 пытается исправлять проблему неравномерного распределения света посредством представления цепочки светодиодных ламп, на которой размещаются множество светоизлучающих диодов и которая помещена в лампу, при этом люминесцентный материал может быть включен в материал лампы. Тем не менее, решение не может предоставлять равномерное распределение света с требуемыми длинами волн, и люминесцентный материал может подвергаться неравномерной яркости, и свет из лампы может восприниматься как неоднородный.
US2004/0007980A1 раскрывает светодиодный цепочечный узел, сформированный посредством соединения множества светодиодов через гибкие элементы и который вставляется в прозрачную или полупрозрачную трубку. WO2012/085736A1 раскрывает световод в форме непрерывного оптического элемента, в котором размещается гирлянда множества светодиодов, и в котором светодиоды могут монтироваться на небольшой гибкой PCB с непрерывным оптическим элементом поверх нее или инкапсулирующим ее.
Следовательно, имеется потребность в устройстве освещения, которое заменяет лампу накаливания, преимущественно такое устройство освещения представляет собой усовершенствование современной конструкции и в силу этого может подходить под текущие осветительные установки, используемые сегодня. Дополнительно, такое устройство предпочтительно является простым, дешевым и сконфигурировано таким образом, что современные технологии поточного производства легко применяются для того, чтобы изготавливать его.
Сущность изобретения
Относительно вышеуказанных требуемых свойств устройства освещения, общая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство освещения, которое является простым, дешевым, простым в изготовлении и/или поставленным на поточное производство.
Согласно первому аспекту изобретения, эти и другие цели достигаются через нить для устройства освещения, причем эта нить содержит светопропускающий трубчатый элемент, при этом светоизлучающий блок размещается в трубчатом элементе, и преобразователь длины волны размещается на поверхности трубчатого элемента и выполнен с возможностью преобразовывать свет из первого диапазона длин волн во второй диапазон длин волн. Светоизлучающий блок содержит множество твердотельных источников света и внутренних соединительных элементов, которые размещаются попеременно таким образом, что они формируют гирлянду соединенных твердотельных источников света и внутренних соединительных элементов. Внутренние соединительные элементы представляют собой части выводной рамки, при этом, по меньшей мере, часть множества твердотельных источников света попеременно размещается на противоположных сторонах выводной рамки.
Цель нити состоит в том, чтобы предоставлять освещение, и твердотельные источники света, которые могут представлять собой светоизлучающие диоды (светодиоды) или другие твердотельные источники света, являются основными компонентами, предоставляющими эту функцию. Светоизлучающие диоды должны пониматься как светодиодные кристаллы, светодиодные субблоки или светодиоды в корпусе. Преобразователь длины волны выполнен с возможностью преобразовывать свет из первого диапазона длин волн во второй диапазон длин волн. Следует отметить, что это преобразование обычно выполняется из короткой длины волн в большую длину волны. Кроме того, преобразователь длины волны типично предоставляется в форме люминесцентной конструкции, содержащей люминофор.
Следует понимать, что внутренние соединительные элементы являются электропроводящими, чтобы позволять источникам света излучать свет. Дополнительно, внутренние соединительные элементы предоставляют расстояние между каждым источником света, чтобы излучать равномерную яркость вдоль нити.
Светопропускающий трубчатый элемент, при использовании, должен выступать в качестве световода и за счет этого предоставлять равномерное распределение света из трубчатого элемента. Источники света в силу этого могут возбуждаться при высокой мощности, в то время как температурная нагрузка на преобразователь длины волны является равномерной в результате направления света посредством светопропускающего трубчатого элемента в преобразователь длины волны. В силу этого, свет, излучаемый из нити, имеет равномерную яркость, и воспринимаемая неоднородность нити уменьшается. Следует понимать, что светопропускающий трубчатый элемент является полым и содержит отверстие на каждом конце.
"Нить" здесь обычно должна истолковываться как нитевидный или удлиненный объект для светоизлучающего устройства, которое излучает свет, когда электричество проходит через его.
Настоящее изобретение основано на реализации, в которой посредством предоставления новой нити, которая является простой в сборке и которая эстетически является аналогичной и, следовательно, воспринимается в качестве нити лампы накаливания, может изготавливаться энергосберегающая замена или усовершенствование для лампы накаливания. Таким образом, нить обеспечивает усовершенствованные устройства освещения при низких затратах, которые также являются эстетически приятными и признаются потребителями, которые привыкли использовать лампы накаливания. Посредством попеременного размещения части множества твердотельных источников света на противоположных сторонах выводной рамки, энергия может экономиться в ходе использования при одновременном предоставлении равномерной, хоть и более низкой яркости.
В одном варианте осуществления, светопропускающий трубчатый элемент может формироваться посредством стекла. Формирование светопропускающего трубчатого элемента в стекле преимущественно должно обеспечивать возможность использования стандартных технологий изготовления, связанных со стеклом. Кроме того оптические свойства стекла известны, за счет этого обеспечивая возможность настраивать количество света, направляемое, и количество света, непосредственно пропускаемое через полый светопропускающий трубчатый элемент, т.е. количество отраженного или преломленного света на поверхностях раздела между полым светопропускающим трубчатым элементом и другими компонентами нити.
В другом варианте осуществления, полый светопропускающий трубчатый элемент может формироваться посредством силикона. Формирование полого светопропускающего трубчатого элемента из силикона упрощает обращение с нитью, и поскольку силикон является мягким материалом, он позволяет нити изгибаться. Сгибаемая нить обеспечивает возможность придания различных форм и конструкций, которые увеличивают количество света в определенном направлении, т.е. предоставляет направленность света, либо возможны конструкции, которые являются просто эстетически приятными. Эти конструкции затем также могут быть реализованы после изготовления посредством изгиба нити, в которой трубчатый элемент формируется с использованием силикона.
Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, светопропускающий полый трубчатый элемент может иметь внешний диаметр меньше 3,3 мм, предпочтительно, меньше 2,4 мм, и наиболее предпочтительно, меньше 1,5 мм. Достаточно небольшой светопропускающий трубчатый элемент должен еще более улучшать эстетический вид и похожесть настоящей нити на нить лампы накаливания. Кроме того, меньший светопропускающий трубчатый элемент должен требовать меньшего количества материала и в силу этого сокращать затраты и/или экономить энергию во время изготовления. Еще дополнительно, параллельные процессы для сборки нити согласно настоящему изобретению могут становиться более эффективными по мере того, как светопропускающий трубчатый элемента становится меньшим, т.е. в том, что большее количество нитей может формироваться параллельно.
В одном варианте осуществления, преобразователь длины волны может помещаться за пределами трубчатого элемента.
В одном варианте осуществления, нить может быть заполнена силиконом. Силикон, заполняющий пространство в трубчатом элементе, не занимаемое посредством внутренних соединительных элементов или источников света, должен улучшать световыделение. Силикон может находиться в жидком состоянии либо отверждаться до определенной вязкости или гибкости.
В другом варианте осуществления, нить дополнительно может содержать первый герметизирующий колпачок, размещаемый на одном конце трубчатого элемента, и второй герметизирующий колпачок, размещаемый на противоположном конце трубчатого элемента для герметизации внутренней части трубчатого элемента, при этом преобразователь длины волны размещается внутри герметизированного светопропускающего трубчатого элемента. Герметизирующие колпачки должны герметизировать и защищать внутреннюю часть светопропускающего полого трубчатого элемента и обеспечивать отсутствие мусора, и/или то, что загрязнение источников света и/или внутренних соединительных элементов не возникает. Герметизирующие колпачки также преимущественно должны отражать свет, который в противном случае будет излучаться через отверстия на конце светопропускающего полого трубчатого элемента. Свет, который нормально выходит, в силу этого может отражаться и направляться через светопропускающий полый трубчатый элемент, а затем длина волны может преобразовываться в требуемую длину волны посредством преобразователя длины волны. В этом варианте осуществления, преобразователь длины волны может представлять собой органический люминофор. Герметизирующие колпачки также обеспечивают то, что органический люминофор не выходит за пределы нити.
Внутренние соединительные элементы могут быть выбраны из группы, состоящей из следующего: прижимные контакты, шариковые выводы из припоя, клей и части выводной рамки и комбинации вышеозначенного. Все вышеуказанные внутренние соединительные элементы предоставляют преимущества либо при использовании, либо при изготовлении нити. Например, прижимные контакты должны обеспечивать легкую сборку устройства, а также предоставлять защищенный контакт, даже когда нить изгибается, например, в случае формирования светопропускающего полого трубчатого элемента в силиконе или использования изгибающейся стеклянной трубки в качестве полого светопропускающего трубчатого элемента. Шариковые выводы из припоя должны обеспечивать быстрое прикрепление посредством нагрева всей нити после размещения чередующейся гирлянды твердотельных источников света и шариковых выводов из припоя. Шариковые выводы из припоя могут представлять собой шариковые выводы из припоя, имеющие пластмассовый сердечник, чтобы дополнительно обеспечивать возможность использовать их вместе с прижимными контактами или в качестве самих прижимных контактов. Чтобы прикладывать давление к прижимному контакту или шариковым выводам из припоя, может использоваться внешняя пружина, либо дополнительная механическая пружина может помещаться в нить. Альтернативно, коэффициент теплового расширения (CTE) трубчатого элемента и CTE светоизлучающего блока сконфигурированы таким образом, что они, при использовании, предоставляют давление во внутренние соединительные элементы. Выводная рамка и/или клей должен предоставлять для нити жесткость и/или теплопроводность, что обеспечивает возможность нити иметь более длительный срок службы вследствие уменьшенной рабочей температуры. Дополнительно, если припой не используется, то рабочая температура источников света обычно должна определяться или ограничиваться только температурой p-n-перехода.
Согласно варианту осуществления, твердотельные источники света размещаются в парах, противостоящих друг другу, в частях выводной рамки. Посредством предоставления, по меньшей мере, двух источников света на противоположных сторонах выводной рамки, яркость из нити в этих противоположных направлениях должна быть более равномерной. За счет этого улучшается внешний вид нити.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, устройство освещения может содержать корпус устройства освещения, который содержит часть лампы и часть цоколя, причем часть цоколя может электрически подключаться к электросети. Нить согласно первому аспекту электрически и механически соединяется с частью цоколя посредством соединительной конструкции в части лампы, и корпус устройства освещения герметизируется. Размещение нити в корпусе устройства освещения в форме лампы предоставляет усовершенствование для лампы накаливания, которое аппроксимирует эстетику и яркость, т.е. оформление и функциональность лампы накаливания, вследствие похожести между нитью и нитью лампы накаливания. Следует отметить, что возможность электрического подключения к электросети означает то, что часть цоколя может иметь форму обычного винтового цоколя Эдисона или байонетного соединения либо любую другую подходящую форму для того, чтобы иметь возможность закрепления в осветительных установках, которые используются сегодня. Кроме того, в силу возможности электрического подключения, часть цоколя также может содержать электронные схемы для преобразования электричества из электросети в форму, подходящую для того, чтобы возбуждать источник света, т.е. возбуждающие электронные схемы. Следует понимать, что опорная конструкция, соединяющая часть цоколя и нить, также подключает электричество из части цоколя в нить. Следовательно, опорная конструкция представляет собой электропроводящую опорную конструкцию. Устройство освещения герметизируется, чтобы защищать нить и внутреннюю часть устройства освещения от загрязнения и т.п. Часть лампы является светопропускающей, чтобы увеличивать количество света, предоставляемое из устройства освещения.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, часть лампы корпуса устройства освещения может быть заполнена гелием. Гелий имеет теплопроводность, которая выше теплопроводности воздуха. Посредством проведения тепла в направлении от нити, гелий предоставляет более низкую температуру для нити и за счет этого увеличивает срок службы источников света. Кроме того, источники света могут поддерживаться при температуре, которая предоставляет длительный срок службы при одновременном возбуждении с высокой выходной мощностью.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, цели также достигаются посредством способа для изготовления нити. Способ содержит этапы предоставления внутренних соединительных элементов и твердотельных источников света, попеременного размещения упомянутых внутренних соединительных элементов и твердотельных источников света с формированием гирлянды. Способ дополнительно содержит помещение гирлянды в трубчатый элемент и размещение преобразователя длины волны на поверхности упомянутого полого трубчатого элемента. Посредством попеременного формирования гирлянды внутренних соединительных элементов и твердотельных источников света и помещения гирлянды в трубку и размещения преобразователя длины волны на поверхности трубки, предоставляется подходящая замена для нити лампы накаливания. Кроме того, поскольку нить является простой в изготовлении, она также должна быть дешевой и приводить к экономически эффективной и энергосберегающей нити. Этап предоставления внутренних соединительных элементов и источников света содержит вырезание с помощью лазерной резки выводной рамки, применение клейкого потока к выводной рамке и размещение твердотельных источников света на выводной рамке, припаивание оплавлением припоя выводной рамки и источников света, с тем чтобы прикреплять твердотельные источники света к выводной рамке, и отделение выводной рамки от опорных или смежных выводных рамок. Использование тонкой выводной рамки, например, с толщиной приблизительно в 100 микрометров, предоставляет возможность вырезания с помощью лазерной резки выводной рамки и одновременного изготовления большого числа нитей параллельным способом. Подходящие типы припоя для припаивания оплавлением припоя могут представлять собой припой из SAC или Au/Sn. Припой из Au/Sn имеет точку плавления, которая выше припоев из SAC.
Дополнительные преимущества и признаки этого третьего аспекта настоящего изобретения в основном являются аналогичными преимуществам и признакам, описанным выше в связи с первым и вторым аспектами изобретения.
В примере, этап предоставления внутренних соединительных элементов и источников света может содержать предоставление первой встряхиваемой формы, которая содержит отверстия, выполненные с возможностью принимать источники света, и предоставление второй встряхиваемой формы, которая содержит отверстия, выполненные с возможностью принимать внутренние соединительные элементы. Этап дополнительно может содержать подачу твердотельных источников света и внутренних соединительных элементов во встряхиваемые формы. Помещение гирлянды в светопропускающий трубчатый элемент может содержать возможность попеременно размещать первую и вторую встряхиваемую форму в матрице, удерживающей трубчатые элементы, чтобы подавать твердотельные источники света и внутренние соединительные элементы из встряхиваемых форм в трубчатые элементы. Нити, имеющие диаметр меньше 3,3 мм, обеспечивают изготовление сотен или даже тысяч нитей в каждой партии или производственном цикле с использованием встряхиваемых форм. Нити, сформированные таким образом, по сути, являются дешевыми в производстве вследствие большого количества нитей.
Согласно четвертому аспекту изобретения, предусмотрен способ для изготовления устройства освещения, причем этот способ содержит предоставление корпуса устройства освещения, содержащего часть лампы и часть цоколя, причем часть цоколя может электрически подключаться к электросети. Размещение и соединение нити, изготовленной согласно третьему аспекту, в корпусе устройства освещения посредством соединительной конструкции, которая механически и электрически соединяет нить с частью цоколя, и герметизацию корпуса устройства освещения.
Согласно варианту осуществления, способ может содержать этап заполнения части лампы корпуса устройства освещения гелием до герметизации корпуса устройства освещения.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения должны становиться очевидными при изучении прилагаемой формулы изобретения и нижеприведенного описания. Специалисты в данной области техники понимают, что различные признаки настоящего изобретения могут комбинироваться, чтобы создавать варианты осуществления, отличные от вариантов осуществления, описанных ниже, без отступления от объема настоящего изобретения. Например, источник света может представлять собой различный генератор света, такой как, например, лазерные диоды, лазеры, импульсные лампы, ксеноновые лампы или даже источники рентгеновского излучения. Специалисты в данной области техники понимают, что различные признаки настоящего изобретения могут комбинироваться, чтобы создавать варианты осуществления, отличные от вариантов осуществления, описанных ниже, без отступления от объема настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее подробнее описываются эти и другие аспекты настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, показывающие вариант осуществления изобретения.
Фиг. 1A-1D являются схематичными видами сбоку компонентов нити;
Фиг. 2 является видом в перспективе устройства освещения согласно другому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 3A-3H являются схематичными видами различных вариантов осуществления нитей согласно вариантам осуществления изобретения;
Фиг. 4A-4C являются схематичными видами различных вариантов осуществления осветительных блоков согласно вариантам осуществления изобретения;
Фиг. 5 является схематичным видом сбоку осветительного блока; и
Фиг. 6A-6C является схематичным видом в перспективе способа для изготовления нити.
Подробное описание чертежей
В настоящем подробном описании, варианты осуществления светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению в основном поясняются в отношении нити, содержащей множество светодиодных источников света. Следует отметить, что это никоим образом не ограничивает объем изобретения, которое также является применимым в других ситуациях, например, для использования с другими типами источников света. Кроме того, количество светодиодов, показанных в прилагаемых чертежах, является только схематичным представлением. При использовании, число, концентрация и другие такие подробности должны определяться посредством каждого варианта применения. В общем, число светодиодов в расчете на нить должно определяться посредством требуемой длины нити. Светодиоды должны быть широко интерпретированы в качестве светодиодных кристаллов, светодиодных субблоков, светодиодов в корпусе и т.п.
Далее изобретение описывается со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых основное внимание привлекается к конструкции, и во-вторых, описываются функции нити и устройства освещения.
Фиг. 1A-1D показывают схематичные виды сбоку компонентов нити 100. Самый нижний вид, т.е. фиг. 1D, показывает всю нить 100, в то время как другие виды показывают нить 100 и компоненты во время различных стадий сборки. Нить 100 содержит источники 102 света, которые обычно представляют собой светодиоды, включающие в себя светодиодную интегральную микросхему или кристаллы или другой тип твердотельного источника света. Источники 102 света размещаются попеременно с внутренними соединительными элементами 104, показанными как штырьковые выводы 104 на фиг. 1A. Светодиоды 102 и штырьковые выводы 104 должны формировать светоизлучающий блок 106, который электрически подключен на каждом конце посредством соединительных конструкций на фиг. 1A-1D, показанных как провода 108. Светоизлучающий блок 106 должен размещаться в светопропускающем трубчатом элементе 110, показанном как стеклянная трубка 110 на фиг. 1B. Преобразователь 112 длины волны в форме слоя 112 материала для преобразования длины волны размещается на наружной поверхности за пределами стеклянной трубки 110, как показано на фиг. 1C. Слой 112 преимущественно должен подстраиваться к типам светодиодов 102, используемых для каждой нити 100. Следует отметить, что слой 112 в некоторых вариантах применения может размещаться внутри стеклянной трубки 110. Внутренняя часть стеклянной трубки 110 также может быть заполнена силиконом (не показан), который улучшает световыделение из источников света в стеклянную трубку 110. Силикон (не показан) может находиться в жидком состоянии либо отверждаться до определенной вязкости/гибкости, с тем чтобы упрощать изгиб нити 100.
При использовании, электричество предоставляется в светоизлучающий блок 106 через провода 108, и источники 102 света излучают свет внутрь стеклянной трубки 110. Свет должен преломляться на поверхности раздела со стеклянной трубкой 110 и должен направляться через стеклянную трубку 110 в слой 112, и как результат преломления, иметь более равномерное распределение при падении на слой 112. Люминесцентный слой 112 для преобразования длины волны преобразует свет в требуемую вторую длину волны или спектр длины волны, и за счет этого, эстетическое оформление и функциональность провода накаливания обеспечивается посредством нити 100. Следует отметить, что преобразуется только часть полного света, излучаемого посредством светодиодов 102, например, синий свет, зачастую излучаемый посредством высокоэффективных светодиодов, смешиваемый с желтым светом из преобразователя 112 длины волны, предоставляет белый свет.
Фиг. 2 является видом в перспективе устройства 200 освещения согласно настоящему изобретению, осуществленного в форме лампочки. Устройство 200 освещения содержит часть 202 лампы и часть 204 цоколя. Через часть 204 цоколя, устройство 200 освещения может вставляться в обычную осветительную установку, например, в винтовой цоколь Эдисона E14 или E27 для лампочек. Часть 204 цоколя подключается к возбуждающим электронным схемам (не показаны) устройства освещения, если они присутствуют, и в силу этого имеет возможность подключать устройство 200 освещения к источнику питания, такому как электрическая сеть. Провода 108 механически и электрически соединяют нить 100 и часть 204 цоколя, и нить подвешивается в части 202 лампы посредством проводов 108. Часть 204 цоколя по фиг. 2 имеет форму винтового цоколя, тем не менее, любая форма или конфигурация, за счет которой устройство 200 освещения может подключаться к источнику питания, находится в пределах объема изобретения, к примеру, байонетное крепление с помощью одного или нескольких контактных штырьков. Часть 204 цоколя закрывается, но обычно имеется пространство в части цоколя, так что возбуждающие электронные схемы, например, обычно преобразователи напряжения и/или преобразователи переменного тока в постоянный должны преобразовывать переменный ток электрической сети в напряжение и частоту, которая подходит для светодиодов. Устройство 200 освещения на фиг. 2 дополнительно содержит герметизирующие колпачки 210, размещаемые на каждом конце нити 100. Герметизирующие колпачки 210 выполнены с возможностью отражать свет, что обеспечивает то, что свет, который не преобразован посредством преобразователя длины волны, не выходит из нити и не искажает требуемые длины волн и в силу этого цвета, излучаемые из нити. Дополнительно, герметизирующие колпачки 210 выполнены с возможностью герметизировать внутреннюю часть нити 100 извне в варианте осуществления, показанном на фиг. 2. Герметизирующие колпачки 210 за счет этого отделяют окружение в нити 100 от окружения в части 202 лампы. С помощью герметизирующих колпачков 210, преобразователь длины волны, такой как органическое люминофорное соединение, может помещаться внутри части трубки 110. Герметизирующие колпачки 210 обеспечивают то, что органическое люминофорное соединение не выходит за пределы нити 100. Часть 202 лампы также может быть заполнена гелием (не показан). Гелий имеет более высокую удельную теплопроводность по сравнению с воздухом, и следовательно, тепло, вырабатываемое, при использовании, посредством нити, должно более эффективно рассеиваться в части лампы. Гелий предложен вследствие высокой удельной теплопроводности, тем не менее, вследствие цены или других факторов, может быть подходящим использовать гелий, смешиваемый с воздухом или другим газом, который также имеет относительно высокую удельную теплопроводность.
Другой материал для преобразования длины волны, который возможно использовать для преобразователя длины волны, представляет собой квантовые точки, которые являются небольшими кристаллами из полупроводникового материала, в общем, имеющего ширину или диаметр только в несколько нанометров. Такие квантовые точки могут быть включены в матричный материал, такой как полимер (силикон, PMMA, PET), или в керамический/стеклянный тип материала. При возбуждении посредством падающего света, квантовая точка излучает свет цвета, определенного посредством размера и материала кристалла. Свет конкретного цвета, следовательно, может формироваться посредством адаптации размера точек. Большинство известных квантовых точек с излучением в видимом диапазоне основаны на селениде кадмия (CdSe) с оболочкой, такой как сульфид кадмия (CdS) и сульфид цинка (ZnS). Также могут использоваться квантовые точки без кадмия, такие как фосфод индия (InP) и сульфид индия и меди (CuInS2) и/или сульфид индия и серебра (AgInS2). Квантовые точки показывают очень узкую полосу излучения, и в силу этого они показывают насыщенные цвета. Кроме того, цвет излучения может легко подстраиваться посредством адаптации размера квантовых точек. Любой тип квантовой точки, известной в данной области техники, может использоваться в настоящем изобретении. Тем не менее, может быть предпочтительным по причинам экологической безопасности и заботы об окружающей среде использовать квантовые точки без кадмия или, по меньшей мере, квантовые точки, имеющие очень низкое содержание кадмия. Органические люминофоры также являются применимыми для преобразователя 112 длины волны. Органические люминофоры могут на молекулярном уровне растворяться/рассеиваться в матричном материале, таком как полимер (например, силикон, PMMA, PET). Примеры подходящих органических люминофорных материалов представляют собой органические люминесцентные материалы на основе производных периленовых соединений, например, соединения, реализуемые под маркой Lumogen® компанией BASF. Примеры подходящих соединений включают в себя, но не только, Lumogen® Red F305, Lumogen® Orange F240, Lumogen® Yellow F083 и Lumogen® F170.
Ссылаясь теперь на фиг. 3A-3H, показаны разновидности нити 100 и разновидности размещения одной или более нитей 100 в части 202 лампы устройства освещения. Безотносительно релевантности следует отметить, что настоящее изобретение предоставляет возможность искривленной или прямой нити 100 в различных компоновках, петлевой нити 100 или прямых нитей 100. Дополнительно, следует отметить, что в вариантах осуществления, показанных на фиг. 3A и 3B, предусмотрено множество нитей 100. Наличие более чем одной нити 100 естественно должно обеспечивать возможность излучения большего количества света и в силу этого предоставления более высокой яркости посредством устройства 200 освещения. Посредством изгиба нити 100 внутри части лампы, свет, излучаемый из устройства 200 освещения, может быть направлен таким образом, чтобы он имеет более высокую яркость в предварительно определенном направлении. Искривленный внешний вид также может рассматриваться в качестве более интересной конструкции для потенциального клиента. Равномерная яркость может достигаться как с искривленными нитями 100, так и с прямыми нитями 100.
Фиг. 4A-4C показывают три разновидности светоизлучающего блока 106 с источниками 102 света и внутренними соединительными элементами 104, показанными как светодиодные кристаллы 102 и фрагменты выводной рамки 104. В первом блоке 401, показанном на фиг. 4A, светодиодные кристаллы размещаются в парах, противостоящих друг другу, т.е. напротив друг друга, в фрагментах выводной рамки 104. Первый светоизлучающий блок 401 должен помещаться в первую стеклянную трубку 402, на которой размещается преобразователь длины волны. Компоновка светодиодных кристаллов, противостоящих друг другу, обеспечивает высокую и равномерную яркость. Во втором блоке 403, показанном на фиг. 4B, светодиодные кристаллы, которые крупнее светодиодных кристаллов в первом блоке, попеременно размещаются один за другим на каждой из боковых или противоположных сторон фрагментов выводной рамки 104, т.е. светодиодные кристаллы размещаются таким образом, что соседние или смежные светодиодные кристаллы излучают свет в практически противоположных направлениях. Например, первый светодиодный кристалл при работе излучает свет вверх, а второй светодиодный кристалл, который является следующим или смежным светодиодным кристаллом, размещаемым на фрагменте выводной рамки 104, при работе излучает свет вниз. Попеременное размещение светодиодных кристаллов на каждой из боковых или противоположных сторон фрагментов выводной рамки 104 по-прежнему предоставляет равномерную яркость, тем не менее, по мере того как шаг удлиняется, блок 403 должен требовать меньшего количества энергии для того, чтобы излучать свет из светодиодов 102. Второй светоизлучающий блок 403 должен помещаться во вторую стеклянную трубку 404. В третьем блоке 405, показанном на фиг. 4C, большие светодиодные кристаллы размещаются аналогично первому блоку. Третий светоизлучающий блок 405 должен помещаться в третью стеклянную трубку 406. Следует отметить увеличивающиеся размеры стеклянных трубок 402, 404 и 406. Первая стеклянная трубка 402 имеет внешний диаметр 1,5 мм и внутренний диаметр приблизительно 0,9 мм, вторая стеклянная трубка имеет внешний диаметр 2,4 мм, и третья стеклянная трубка имеет внешний диаметр 3,3 мм.
Теперь обратимся к фиг. 5, на котором показан подробный вид светоизлучающего блока 500. Светоизлучающий блок 500 содержит светодиоды 102, размещаемые попеременно с внутренними соединительными элементами в форме шариковых выводов 502 из припоя. Шариковые выводы 502 из припоя могут покрываться, например, серебром или золотом, чтобы повышать проводимость. Чередующийся способ, показанный на фиг. 5 содержит два шариковых вывода 502 из припоя рядом друг с другом и затем один светодиод 102. Наличие двух или более шариковых выводов 502 из припоя рядом друг с другом обеспечивает большее расстояние между каждым светодиодом 102 и за счет этого более низкую концентрацию источников света. Следовательно, посредством конфигурирования компоновки относительно числа шариковых выводов 502 из припоя между каждым светодиодом 102, могут подстраиваться яркость и эффективность использования энергии.
Фиг. 6A-6C показывает способ изготовления с использованием самосборки через встряхиваемые формы в управляемом окружении. В этом случае, для источников 102 света предоставляется первая встряхиваемая форма 602, показанная на фиг. 6A, которая имеет сквозные отверстия, ямки, проходы или полости 603 либо аналогичные формоориентированные признаки, которые соответствуют форме источника 102 света. Затем источники 102 света предоставляются в первую встряхиваемую форму 602, и пониженное давление прикладывается на нижней стороне формы 602. Первая форма 602 затем встряхивается, чтобы вынуждать источники 102 света перемещаться в первую форму 602 до тех пор, пока источники 102 света не будут позиционированы таким образом, что они, под действием силы тяжести и прикладываемого пониженного давления, вставляются в отверстия 603 первой формы 602. Таким образом, все отверстия 603 должны быть заполнены источником 102 света после того, как проходит достаточное количество времени. Когда все отверстия 603 заполнены, верхняя сторона первой формы 602 убирается или переворачивается, чтобы извлекать избыточные источники 102 света. Затем первая форма 602 переворачивается, если уже не перевернута, и позиционируется над матрицей или формой 606, удерживающей трубчатые элементы 110, которые показаны на фиг. 6C. Отверстия 603 первой формы 602 совмещаются над матрицей 606 трубчатых элементов 110, и пониженное давление сбрасывается, и альтернативно также сверхдавление прикладывается, за счет этого перенося, т.е. подавая источники 102 света из каждого отверстия 603 в соответствующий трубчатый элемент 110 в матрице 606. Затем предоставляется вторая встряхиваемая форма 604, которая показана на фиг. 6B, в которой предоставляются ямки, отверстия, проходы или полости 605 либо аналогичные признаки определенной формы, которые соответствуют внутренним соединительным элементам 104. После этого внутренние соединительные элементы 104 предоставляются во вторую встряхиваемую форму 604, и пониженное давление прикладывается на нижней стороне формы 604. Вторая форма 604 затем встряхивается, чтобы давать возможность вставки внутренних соединительных элементов 104 в отверстия под действием силы тяжести и прикладываемого пониженного давления. Таким образом, все отверстия 605 должны быть заполнены внутренним соединительным элементом 605 после того, как проходит достаточное количество времени. Когда все отверстия 605 заполнены, верхняя сторона второй формы 604 убирается или переворачивается, чтобы извлекать избыточный внутренний соединительный элемент 605. Затем вторая форма 604 переворачивается, если уже не перевернута, и позиционируется над матрицей или формой 606, удерживающей трубчатые элементы 110. Отверстия 605 второй формы 604 совмещаются над матрицей 606 трубчатых элементов 110, и пониженное давление сбрасывается, и альтернативно также сверхдавление прикладывается, за счет этого перенося внутренние соединительные элементы 104 из каждого отверстия 605 в соответствующий трубчатый элемент 110 в матрице 606. Эти два этапа предоставления первой формы 602 для источников света и второй формы 604 для внутренних соединительных элементов 104 чередуются и повторяются, чтобы формировать светоизлучающий блок 106. Светоизлучающий блок 106 затем содержит множество чередующихся источников 102 света и внутренних соединительных элементов 104, которые подаются в трубчатые элементы 110, удерживаемые в матрице 606. Таким образом, следует понимать, что отверстия 603, 605 первой 602 и второй формы 604 должны совмещаться с трубчатыми элементами 110, размещаемыми в матрице 606. Трубчатый элемент 110 может содержать преобразователь 112 длины волны, либо преобразователь 112 длины волны может размещаться на поверхности после того, как светоизлучающий блок помещается в трубчатый элемент 110. Посредством использования вышеописанного способа для изготовления нити 100 с использованием встряхиваемых форм очень большое число нитей 100 может формироваться одновременно. В качестве примера, использование встряхиваемых форм, которые имеют длину 150 мм и ширину 150 мм, трубчатых элементов, имеющих наружный диаметр в 1,5 мм, предоставляет возможность изготовления всего 10000 нитей в каждом производственном цикле. Следовательно, предоставляются, по сути, дешевые нити 100, что является экономически преимущественным как в ходе производства, так и, в конечном счете, также для потребителя.
В случае преобразователя длины волны, размещаемого внутри трубчатого элемента 110, первый герметизирующий колпачок 210 может размещаться на одном конце трубчатого элемента 110, а второй герметизирующий колпачок 210 может размещаться на противоположном конце трубчатого элемента. Герметизирующие колпачки 210 герметизируют внутреннюю часть трубчатого элемента. Герметизирующие колпачки 210 в силу этого вставляются в трубчатый элемент посредством подходящего соединения, такого как клей, винтовая резьба или плотное прижатие к трубчатому элементу. Герметизирующие колпачки 210 могут быть электропроводящими, чтобы подключать светоизлучающий блок 106 к проводам 108, иначе они могут входить вокруг проводов 108. Герметизирующие колпачки 210 должны также отражать свет, излучаемый из источников 102 света, таким образом, что он проходит через преобразователь 112 длины волны, вместо выхода через отверстия в конце нити.
Даже несмотря на то, что изобретение описано в отношении конкретных иллюстративных вариантов осуществления, множество различных изменений, модификации и т.п. должны быть очевидными для специалистов в данной области техники. Например, источник света предпочтительно представляет собой твердотельный излучатель света. Примеры твердотельных излучателей света представляют собой светоизлучающие диоды (светодиоды), органические светоизлучающие диоды (OLED), или, например, лазерные диоды. Твердотельные излучатели света используются, поскольку они являются относительно экономическими источниками света и, в общем, недорогими, имеют относительно большую эффективность и длительный срок службы. Используемый твердотельный источник света предпочтительно представляет собой ультрафиолетовый, фиолетовый или синий источник света вследствие его высокой эффективности. Дополнительно, вариации в раскрытых вариантах осуществления могут пониматься и выполняться специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия сущности и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и использование элементов в единственном числе не исключает их использование во множественном числе. Простой факт того, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает то, что комбинация не может использоваться с выгодой.
1. Нить (100) для устройства освещения, содержащая:
- светопропускающий трубчатый элемент (110);
- светоизлучающий блок (110), размещаемый в трубчатом элементе (110); и
- преобразователь (112) длины волны, размещаемый на поверхности трубчатого элемента (110) и выполненный с возможностью преобразовывать свет из первого диапазона длин волн во второй диапазон длин волн,
при этом светоизлучающий блок (106) содержит множество твердотельных источников (102) света и частей выводной рамки (104), размещаемых попеременно с возможностью формировать гирлянду соединенных твердотельных источников (102) света и частей выводной рамки (104),
отличающаяся тем, что по меньшей мере часть множества твердотельных источников (102) света попеременно размещаются на противоположных сторонах выводной рамки (104).
2. Нить (100) по п. 1, в которой упомянутый трубчатый элемент (110) формируется из стекла.
3. Нить (100) по п. 1, в которой упомянутый трубчатый элемент (110) формируется из силикона.
4. Нить (100) по любому одному из пп. 1-3, в которой трубчатый элемент (110) имеет внешний диаметр меньше 3,3 мм, предпочтительно меньше 2,4 мм и наиболее предпочтительно меньше 1,5 мм.
5. Нить (100) по любому одному из пп. 1-3, в которой упомянутый трубчатый элемент (110) заполнен силиконом.
6. Нить (100) по любому одному из пп. 1-3, дополнительно содержащая первый герметизирующий колпачок (210), размещаемый на одном конце трубчатого элемента (110), и второй герметизирующий колпачок (210), размещаемый на противоположном конце трубчатого элемента (110) для герметизации внутренней части трубчатого элемента (110), при этом преобразователь (112) длины волны размещается внутри герметизированного светопропускающего трубчатого элемента (110).
7. Нить (100) по п. 6, в которой преобразователь (112) длины волны представляет собой органический люминофор.
8. Нить (100) по любому одному из пп. 1-3, в которой твердотельные источники (102) света попеременно размещаются на противоположных сторонах выводной рамки (104).
9. Нить (100) по любому одному из пп. 1-3, в которой твердотельные источники (102) света размещаются в парах, противостоящих друг другу, в частях выводной рамки (104).
10. Нить (100) по любому одному из пп. 1-3, в которой твердотельные источники (102) света представляют собой светоизлучающие диоды или светодиодные кристаллы.
11. Устройство (200) освещения, содержащее:
- корпус устройства освещения, содержащий часть (202) лампы и часть (204) цоколя, причем часть (204) цоколя может электрически подключаться к электросети; и
- нить (100) по любому из предшествующих пунктов, электрически и механически подключаемую к упомянутой части (204) цоколя посредством соединительной конструкции (108) в упомянутой части (202) лампы, при этом корпус устройства освещения герметизируется.
12. Устройство (200) освещения по п. 11, в котором упомянутая часть (202) лампы заполнена гелием.
13. Способ для изготовления нити (100), причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:
- предоставляют внутренние соединительные элементы (104) и твердотельные источники (102) света;
- попеременно размещают упомянутые внутренние соединительные элементы (104) и твердотельные источники (102) света с формированием гирлянды (106);
- помещают упомянутую гирлянду (106) в светопропускающий трубчатый элемент (110); и
- размещают преобразователь (112) длины волны на поверхности упомянутого трубчатого элемента (110),
отличающийся тем, что упомянутые этапы предоставления внутренних соединительных элементов (104) и твердотельных источников (102) света и попеременного размещения упомянутых внутренних соединительных элементов (104) и твердотельных источников (102) света с формированием гирлянды (106) содержат этапы, на которых вырезают с помощью лазерной резки выводную рамку; применяют клейкий поток к упомянутой выводной рамке; размещают упомянутые твердотельные источники (102) света на упомянутой выводной рамке, припаивают оплавлением припоя выводную рамку и твердотельные источники (102) света, с тем чтобы прикреплять твердотельные источники (102) света к упомянутой выводной рамке; и отделяют выводную рамку от опорных или смежных выводных рамок.
14. Способ для изготовления устройства (200) освещения, причем этот способ содержит этапы, на которых:
- предоставляют корпус устройства освещения, содержащий часть (202) лампы и часть (204) цоколя, причем часть (204) цоколя может электрически подключаться к электросети;
- размещают и подключают нить (100), изготовленную по п. 13, в упомянутой части (202) лампы посредством соединительной конструкции; и
- герметизируют упомянутый корпус устройства освещения.
15. Способ для изготовления устройства (200) освещения по п. 14, дополнительно содержащий этап, на котором заполняют корпус устройства освещения гелием до герметизации.
