具有光导元件的照明装置

技术领域

本发明总体上涉及照明装置。具体而言，该照明装置包括用于引导光的光导元件。

背景技术

随着诸如发光二极管LED的新技术的引入，照明领域得到了快速发展。该领域正在不断转型并持续受到关注。与诸如白炽灯、荧光灯、氖管灯等传统光源相比，包括LED的装置或布置提供了许多优点，诸如增加的灵活性和控制、更紧凑的设计和/或降低的功耗。特别是，传统光源正在迅速被基于LED的照明解决方案所取代。

特别是，与LED相关的成本在过去已大幅降低。现在，成本的主要部分可能与照明装置中除LED之外的其他部件和/或元件相关，例如与LED外壳、印刷电路板(PCB)等相关。因此，希望更进一步降低LED照明装置成本。此外，优选的是，LED照明装置在美学上有吸引力并且提供具有期望特性(例如对观察者而言的低眩光特性、高舒适度的特性等)的光。

现有技术中的光导系统和/或装置通常对于LED的对准具有有限的容差能力。因此，由于例如热膨胀、机械弯曲等因素的影响，来自光导系统和/或布置的光输出可能会变化。继而，这可能会劣化所发射的光的特性，例如对观察者而言的更高的眩光、舒适度降低等。此外，光导系统和/或装置的吸引力和/或使用寿命可能因此而劣化。

因此，本发明的目的是提供改进的照明装置以便减轻这些缺点。具体地，希望提供一种成本有效的照明装置，其可以提供对照明装置的影响(例如热膨胀、机械弯曲等)的耐受性，使得照明装置可以提供期望的光发射。

发明内容

鉴于上述情况，感兴趣的是提供替代的照明装置，以便提高其可用性，特别是通过促进照明装置的任何维护和/或修理来提高其可用性。这些和其他目的通过提供具有独立权利要求中的特征的照明装置来实现。优选实施例在从属权利要求中限定。

因此，根据本发明，提供了一种照明装置。该照明装置包括布置成发光的至少一个发光二极管LED以及布置成支撑该至少一个LED的印刷电路板PCB。该照明装置还包括光导元件，该光导元件被配置为引导从该至少一个LED发射的光，其中该光导元件是板形的并且被布置在平面P中，并且其中该至少一个LED被布置在光导元件的边缘处。该照明装置还包括紧固至PCB并且布置在光导元件的至少第一边缘部分处的支撑结构。支撑结构包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分布置成分别沿着光导元件的第一侧和第二侧延伸，并且沿着位于平面P中的光导元件的一部分延伸，其中第一部分和第二部分分别抵靠光导元件的第一侧及第二侧。支撑结构还包括凹槽。凹槽具有在凹槽的开口和底部之间延伸的凹槽内壁。照明装置还包括盖板，盖板布置成平行于平面P并且布置成覆盖光导元件的第一侧。盖板包括至少一凸缘。凸缘具有第一端和第二自由端，凸缘通过该第一端连接至盖板。该至少一凸缘的自由端通过凹槽的开口插入支撑结构的凹槽中。凸缘在接触位置C处接触凹槽的内壁。凹槽的内壁以(平均)凹槽角度π从该开口延伸至接触位置C，并且凸缘以(平均)凸缘角度σ从其第一端延伸到接触位置C。所指示的角度与包围导光板的拐角有关。因为所述凹槽角度π比凸缘角度σ稍大，例如大1.5°、3°或大5°或10°或甚至大20°，所以凸缘配合地且偏压地布置在支撑结构的凹槽中以用于朝向光导元件偏压支撑结构的第一部分，由此第一部分和第二部分夹住光导元件的至少第一边缘部分，用于将至少一个LED定位在光导元件的边缘处。当凹槽角度π和/或凸缘角度σ比90°小至少3°时，盖板自身夹持到支撑结构上，并且可以省略额外的紧固元件。通常，凹槽角度π和凸缘角度σ在70°至110°的范围内，优选地在80°至100°的范围内，其中凹槽角度π比凸缘角度σ大，例如大1.5°，3°，或大5°或10°，或甚至大20°。当凹槽角度比凸缘角度大低于1.5°时，偏压不足以达到其目的。当凹槽角度比凸缘角度大高于20°时，将凸缘插入凹槽中相对困难，并且存在凸缘和/或盖板不期望的塑性变形的显着风险。优选地，接触位置C位于凹槽内壁最靠近导光板的一侧。

因此，本发明基于以下构思：即，提供一种照明装置，其中即使受到热和/或机械影响，LED也定位在照明装置的光导元件的边缘处。换句话说，由于照明装置的特征，特别是支撑结构、光导元件和盖板之间的连接，照明装置能够将LED保持在光导元件的边缘处的期望位置，即使在照明装置受到影响和/或受限(例如，热膨胀或收缩和/或机械冲击)的情况下也是如此。由于照明装置所实现的这种零容差和弹簧加载的概念，照明装置能够提供稳定的光输出和高(光)耦合效率。

由于照明装置的LED可以相对于光导元件的边缘保持在期望的位置，因此本发明的优点在于，照明装置可以提供来自照明装置的可靠和/或稳定的光输出。因此，在操作期间从照明装置产生对于观察者更有吸引力的光输出。

本发明的进一步优点在于，照明装置由于其对热和/或机械影响的耐受性而增加了其使用寿命和/或减少了维护的需求。

本发明的进一步优点在于，照明装置方便且容易地组装。更具体地，盖板和支撑结构可以通过盖板的凸缘和支撑结构的凹槽的配合性的接合而方便地附接。

应当理解，本发明的照明装置还包括相对较少的部件。相对较少数量的部件是有利的，因为照明装置的制造相对便宜。照明装置的配置的相对简单使得照明装置的生产(成本)高效。

应当理解，本发明的照明装置可以适用于多种照明设备、照明器等。因此，照明装置在基本上任何领域中对于照明目的来说都是有益的。

本发明的照明装置的另一优点在于其包括一个或多个LED作为其光源。应当理解，LED照明装置进一步增强了可持续性、紧凑性以及对不同使用领域的适用性。这可以进一步证明是有益的，因为LED照明装置可以提供更长的使用寿命、降低的功耗以及增加的与光能和热能之间的比率相关的效率。

该照明装置包括布置成发光的至少一个LED和布置成支撑该至少一个LED的PCB。因此，PCB配置成为LED提供电气和机械支持。该照明装置还包括被配置为引导从LED发射的光的光导元件。术语“光导元件”在此基本上是指被布置或配置为在操作期间引导和/或反射从LED发射的光的任何元件、材料、结构等。例如，光导元件可以包括光导和反射器。光导元件呈板状且布置在平面P中，并且其中至少一个LED布置在光导元件的边缘处。

该照明装置还包括紧固至PCB并且布置在光导元件的至少第一边缘部分处的支撑结构。因此，支撑结构布置在板状光导元件的(周边的)第一边缘部分处。支撑结构包括布置成分别沿着光导元件的第一侧和第二侧延伸的第一部分和第二部分。因此，支撑结构的第一部分和第二部分分别沿着板状光导元件的相对设置的第一侧和第二侧延伸。支撑结构的第一部分和第二部分进一步沿着平面P中的光导元件的一部分延伸，其中第一部分和第二部分分别抵靠光导元件的第一侧和第二侧。因此，支撑结构的第一部分和第二部分构成支撑结构的夹爪，该夹爪布置成接收光导元件的第一边缘部分。

支撑结构还包括凹槽。凹槽(缝隙)的至少一部分可以基本上垂直于光导元件在其中延伸的平面P延伸。

照明装置还包括平行于平面P布置的盖板，其中盖板布置成覆盖光导元件的第一侧。“盖板”在这里指的是平行于光导元件的第一侧布置的板、片材等。盖板包括至少一凸缘。术语“凸缘”在这里指的是突片，盖板的一部分。因此，凸缘从盖板延伸或突出。该至少一个凸缘配合地且偏压地布置在支撑结构的凹槽中，用于将支撑结构的第一部分朝向光导元件偏压。术语“偏压地布置”在此意指凸缘和凹槽施加将支撑结构的第一部分朝向光导元件偏压(推挤)的力。由于凸缘在凹槽中的这种偏压布置，支撑结构的第一部分和第二部分夹住光导元件的第一边缘部分，以将至少一个LED定位在光导元件的边缘处。换言之，支撑结构被配置成经由其第一部分和第二部分夹住、紧固或固定光导元件的第一边缘部分，以便提供LED在光导元件的边缘处的定位。

根据本发明的实施例，照明装置还可以包括布置在PCB和光导元件之间的至少一个间隔元件，用于限定位于其间的最小距离。因此，间隔元件设置在PCB和光导元件之间，以确保PCB和光导元件之间的最小距离。应当理解，间隔元件因此被配置为引导由凸缘引入的力通过光导元件。此外，间隔元件的布置避免了由盖板的凸缘引入的力被引导通过LED，因为这可能限制照明装置的使用寿命。因此，本实施例的优点在于可以延长照明装置的生命周期和/或使用寿命。

根据本发明的实施例，光导元件可以包括光导和反射器，其中光导和反射器叠置。因此，光导元件可以包括光导和反射器，该光导布置成引导在其中传播的光，该反射器布置成反射入射到其上的光，其中光导和反射器布置在彼此的顶部上。本实施例的优点在于，支撑结构确保反射器被偏压或推向光导(的背侧)。

根据本发明的实施例，凹槽的至少一部分可以相对于平面P的法线N

根据本发明的实施例，凹槽的至少一部分可以相对于平面P的法线N

根据本发明的实施例，凹槽可以相对于平面P的法线N

根据本发明的实施例，照明装置还可以包括布置成将盖板紧固到支撑结构的多个紧固元件。术语“紧固元件”在此基本上意指任何紧固和/或附接元件，例如铆钉、螺钉等。提供根据本实施例的紧固元件的优点在于，照明装置被压缩，并且被设置成处于零公差状态和弹簧加载的状态。

根据本发明的实施例，至少一个凸缘可以布置在盖板的周边部分处。

根据本发明的实施例，照明装置可以包括由盖板的相应周边区域间隔开的多个凸缘，其中多个紧固元件布置在周边区域中。换句话说，凸缘可以以(规则的)间隔设置在盖板的周边部分处，其中紧固元件布置在各周边部分之间的周边区域中。本实施例的优点在于，其提供了照明装置的对称偏压或弹簧加载。本实施例的进一步优点在于，其提供了照明装置的方便安装。

根据本发明的一个示例，光导元件和盖板可以为矩形，并且支撑结构可以设置在光导元件的所有四个边缘部分处。因此，支撑结构可以布置在矩形板状光导元件的所有四个边缘部分处。

根据本发明的实施例，照明装置还可以包括漫射元件，该漫射元件平行于光导元件布置并且被配置为漫射从至少一个LED发射的光，其中支撑结构包括被布置为保持漫射元件的第三部分。术语“漫射器”在这里指的是被布置成漫射入射到其上的光的基本上任何元件、材料等。例如，漫射元件可以是微结构板。根据本实施例的照明装置的优点在于，除了光导元件之外，支撑结构还可以方便地保持漫射元件。此外，漫射元件的优点在于，可以在操作期间提供离开照明装置的光的甚至更期望的分布。

根据本发明的实施例，光导元件的边缘可以包括平坦表面。因此，光导元件的边缘的表面可以是平坦的和/或光滑的。

根据本发明的实施例，光导元件的边缘可包括型面。术语“型面”在此表示该表面包括(非平坦的)轮廓、结构、图案等。

根据本发明的实施例，照明装置还可以包括布置在光导元件的至少第二边缘部分处的光学元件。被布置为反射在光导元件的光导中进行传播的光的光学元件的优点在于，增加了所产生的来自照明装置的光的输出耦合。更具体地，在照明装置的操作期间来自LED的光可以在侧面处离开光导元件，以防光由于全内反射TIR而没有保留在光导元件中。因此，光可能会在侧面处“损失”，并且不会对所产生的光的输出耦合做出贡献。因此，通过布置在光导元件的第二边缘部分处的光学元件，光(或至少其主要部分)可以被光学元件反射到光导中，从而提高光输出效率的照明装置。此外，提供根据本实施例的光学元件对于其布置而言是方便的。应当注意的是，现有技术系统可包括粘合在光导的侧面上的反射箔，这在时间和/或成本方面效率低(例如，由于额外的工艺步骤)，此外可能导致反射能力较差。相反，本实施例的光学元件提供了时间和/或成本方面有效的组装以及通过TIR改进的反射的优点。此外，通过在光学元件的面向光导的边缘的一侧(即，入射耦合侧)提供轮廓，其中该轮廓包括微结构、边框等，可以改善光的混合。

根据本发明的实施例，提供了一种用于布置在天花板中的照明器。该照明器包括根据前述实施例中的任一项所述的照明装置，以及连接到所述至少一个LED以用于向所述至少一个LED供电的电连接件。本实施例的优点在于，包括照明装置的照明器可以方便地布置在天花板中。此外，由于照明装置的设立高度相对较低，包括照明装置的照明器可以被布置以作为悬挂的照明器，其为观察者提供无阻碍的视野。本实施例的进一步优点在于，照明器在美学上有吸引力并且提供具有期望特性(例如对观察者而言的低眩光、高舒适度等)的光。

当研究以下详细公开的内容、附图和所附权利要求时，本发明的进一步的目的、特征和优点将变得明晰。本领域技术人员将认识到，本发明的不同特征可以组合以创建除了下面描述的实施例之外的实施例。

附图的说明

现在将参照示出本发明实施例的附图更详细地描述本发明的这个方面和其他方面。

图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置的一部分的视图，

图2示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置的一部分的分解图，

图3a和3b示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置的一部分的分解图，

图3c示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置的一部分的视图，

图4a和4b示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置的一部分的视图，并且

图5示意性地示出了包括根据本发明的示例性实施例的照明装置的照明器的视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置100的一部分的视图。照明装置100包括至少一个被布置为发光的LED 110。应当理解，照明装置100可以包括基本上任意数量的LED 110。在图1中，LED 110以(水平)阵列方式排列。照明装置100还包括被布置为支撑LED 110的PCB 120。根据替代示例，LED 110可以被提供为LED条，该LED条包括作为LED 110的载体的柔性电路板。照明装置100还包括被配置为引导从LED 110发射的光的光导元件130。光导元件130是板形的并且布置在平面P中。在该示例中，光导元件130包括光导220和反射器230，光导220被配置为引导从LED 110发射的光，反射器230被配置为反射从LED 110发射的光，其中光导220和反射器230叠置，即布置在彼此的顶部。LED 110布置在光导元件130的边缘140处。因此，LED 110面向光导元件130的边缘140并且紧临边缘140布置。

照明装置100还包括紧固到PCB 120的支撑结构150。支撑结构150可以是通过挤压生产的结构或构型。支撑结构150布置在光导元件130的第一边缘部分155处，即布置在光导元件130的边缘140附近的光导元件130的第一边缘部分155处。支撑结构150包括第一部分160和第二部分170。这里，第一部分160被示例为凸缘，凸缘在光导元件的平面P中沿着光导元件130的(上)第一侧180a延伸，并且通过至少其一部分抵靠光导元件130的该(上)第一侧180a。第二部分160被示例为边框或砧座，其沿着光导元件的平面P中的光导元件130的(下)第二侧180b延伸，并且其抵靠光导元件130的该(下)第二侧180b。

支撑结构150还包括凹槽190。在图1中，凹槽190基本上沿竖直方向延伸并在开口191处向上开口并终止于底部192处。

在图1中，照明装置100还包括至少一个间隔元件215，间隔元件215布置在PCB 120和光导元件130之间，用于限定PCB 120和光导元件130之间的最小距离。间隔元件215由此被配置为引导力通过光导元件130。

图2示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置100的分解图。照明装置100包括平行于平面P布置的盖板200。盖板200布置成覆盖光导元件130的(上)第一侧。这里，示例性地，光导元件130和盖板200均为矩形，但值得注意的是，光导元件130和盖板200可以具有基本上任何形状。盖板200包括至少一个凸缘210。在该示例中，至少一个凸缘210垂直于平面P延伸，但应当注意的是，凸缘210可以相对于平面P的法线倾斜。这里，盖板200被示例为包括多个凸缘210。凸缘210可以具有如图2示例的矩形突出部的形式。凸缘210被布置为配合地且偏压地布置在照明装置100的支撑结构的凹槽中，这在图3a和图3b中更详细地呈现。

照明装置100包括多个紧固元件300，该多个紧固元件300被布置为将盖板200紧固到照明装置100的支撑结构150。在图2中，紧固元件300被示例为螺钉、铆钉等。紧固元件300布置在盖板200的周边区域400中，其中周边区域400设置在各凸缘210之间。

在图2中，照明装置100还包括平行于光导元件130布置的漫射元件500。漫射元件500被配置成在操作期间漫射从照明装置100的LED发射的光。例如，漫射元件500可以构成微结构板。支撑结构150包括第三部分510，该第三部分510布置成保持漫射元件500。

根据图2中例示的照明装置100，照明装置100还包括布置在光导元件130的第二边缘部分560处的光学元件550。应当注意的是，照明装置100可以包括两个相对地布置的光学元件550。但是出于改进照明装置100的概览的原因，图2仅示出了单个光学元件550。例如呈端盖、反射条、边框等形式的光学元件550被布置为反射在光导元件130中传播的光。光学元件550被布置在照明装置100中使得光学元件550紧邻光导元件130，并且被朝着光导元件130推挤/偏压。光学元件550和光导元件130之间不存在光学接触。光学元件550的原理在图4中进一步描述。

图3a、3b和3c分别示意性地从侧面示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置100的一部分的分解图和剖面图。为了增强对照明装置100的部件和/或功能的理解，参考图1和相关文本。

在图3a中，支撑结构150的凹槽190包括凹槽190的至少一部分240，其相对于平面P的法线N

在该特定示例中垂直于平面P延伸的盖板200的凸缘210被布置成配合地且偏压地布置在照明装置100的支撑结构150的凹槽190中。通过照明装置100的这种零容差和弹簧加载的概念，由PCB 120支撑的LED 110被布置在光导元件130的边缘140处。因此，LED 110面向光导元件130的边缘140并且紧邻边缘140布置。

照明装置100还包括多个紧固元件300(尽管图3a中仅示出了示例为螺钉的单个紧固元件300)，其被布置为将盖板200紧固到支撑结构150。

在图3a的右手侧的插图中，呈现了照明装置100的又一示例。应当注意，出于所描述的示例的简化的原因，照明装置100的凹槽190被单独地示出。这里，凹槽190相对于平面P的法线N

图3b示意性地从侧面示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置100的一部分的照明的分解图。图3b中的照明装置100的部分构成图3a中所示的照明装置100的部分的替代，并且参考图3a以加深对照明装置100的部件和/或功能的理解。

在图3b中，盖板200的凸缘210的至少一部分211相对于平面P的法线N

在图3b中，支撑结构的凹槽190包括凹槽190的至少一部分241，该部分241相对于平面P的法线N

图3c示意性地从侧面示出了图3a中以分解图示出的照明装置的图，并且参考图3a以加深对照明装置100的部件和/或功能的理解。在图3c中，凹槽具有在凹槽190的开口191和底部192之间延伸的凹槽内壁193。照明装置还包括平行于平面P布置的盖板200。盖板包括至少一个凸缘210。该凸缘在其基部212处具有第一端217和第二自由端219，凸缘通过该第一端217连接至盖板。至少一个凸缘210的自由端219通过凹槽190的开口191插入支撑结构150的凹槽190中。在图3c中，凸缘210利用其自由端219，在接触位置C处接触凹槽190的内壁193。凹槽190的内壁193以(平均)凹槽角度π从开口191延伸到接触位置C，使得凹槽190的开口191在水平方向上比凹槽190的底部192更靠近导光板。凸缘210以(平均)角度σ从其第一端217延伸到接触位置C。所示的角度π和σ是包围导光板的拐角，并且为了清楚起见，角度π和σ相对于平面P'来指示，该平面P'平行于平面P延伸。因为所述凹槽角度π比凸缘角度σ稍微大一些，例如大3°或5°或大10°，所以盖板200的凸缘210被配合地且偏压地布置在照明装置100的支撑结构150的V形凹槽190中。在图中，凹槽角度π为96°，而凸缘角度σ为90°，因此凹槽角度π比凸缘角度σ大6°。当凹槽角度π和/或凸缘角度σ小于90°时，盖板自身夹持到支撑结构上，并且可以省略额外的螺栓。因此，面向光导元件130的边缘140的LED 110紧邻边缘140布置。在照明装置100的该位置或布置中，支撑结构150的第一部分160和第二部分170夹住光导元件130的第一边缘部分155，以将LED 110定位在光导元件130的边缘140处。此外，多个紧固元件300将盖板200紧固至支撑结构150以便提供零容差和弹簧加载的照明装置100。

图4a示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的照明装置100的一部分的视图。该照明装置100包括(示意性地指示的)光学元件550，该光学元件550布置在光导元件130的相对地布置的第二(短)边缘部分560处，因此为简单起见，在图2中仅示出了短边缘部分560处的(单个)光学元件550。为了更好地理解光学元件550的特征和/或功能，进一步参考图2和相关文字描述。例如呈端盖、反射条、边框等形式的光学元件550被布置为反射在光导元件130中传播的光，如箭头所示。需要注意的是，很大一部分光通过全内反射(TIR)反射，但相对较大角度的光(如图4所示)没有通过TIR反射。通过照明装置100的光学元件550的布置，光的主要部分通过光学元件550所提供的反射而被再循环利用。

照明装置100的光学元件550可以包括面向光导元件130的边缘的平坦表面(即非型面和/或不包括纹理)或型面(即包括纹理)，如分别如图4b的上图和下图所示。光学元件550的型面如图4b的下图所示，包括三角形形式的纹理，该三角形相对于边缘的法线形成30-60°内的角度(例如45°)，实验表明，该光学元件550的型面会减少光混合长度。此外，光学元件550的型面/纹理可以增加光输出比(LOR)。优选地，光学元件550的纹理相对于光导的厚度相对较小。成型的结构的例子可以包括较锋利的金字塔形纹理、窦形纹理等，并且这种类型的构型可以通过激光设备方便地产生。光学元件550的成型的结构可以在一个方向上传播光，使得光混合长度减小。

图5示意性地示出了包括根据本发明的示例性实施例的照明装置100的照明器600的图。根据图5的示例，照明器600被布置在办公室环境中的天花板中。这里，照明器600被布置为使其与天花板齐平。照明器600可以具有相对小的高度，例如小于20毫米，使得其特别适用于天花板中的嵌入式装置。

本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。例如，照明装置100的一个或多个部件(例如PCB 120、光导元件130、支撑结构150等)可以具有与所描绘/描述的那些不同的形状、尺寸和/或大小。