Осветительное устройство, содержащее разделенное осветительное средство - RU2713748C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к осветительным устройствам.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционные осветительные устройства на основе ламп накаливания в настоящее время заменяются энергетически более эффективными альтернативами, такими, как осветительные устройства на основе галогенных ламп и осветительные устройства на основе светоизлучающих диодов (СИДов). Важно достичь баланса между желанием получить от осветительного устройства большое количество света, а от компонентов осветительного устройства - некоторое количество тепла, вырабатываемого при эксплуатации. Например, СИДы генерируют тепло во время эксплуатации из-за неполного преобразования электрической энергии в свет. Это тепло будет повышать температуру СИДов. Поскольку существует предел количества тепла и температуры, с которыми СИД может справиться прежде, чем выйдет из строя или произойдет серьезное сокращение срока службы СИДа, необходимо также управлять генерируемым теплом. Существуют такие решения по управлению теплом, как введение теплоотводов для запасания тепла и/или проводников тепла, которые переносят тепло к оболочке, т.е., колбе в светодиодной лампе, и обеспечивают увеличенную площадь для диссипации тепла в окружающую среду. Еще одно решение заключается в том, чтобы ограничить ток на основе температуры. Например, в документе US8803428 описан светодиодный прибор, который включает в себя несколько параллельных пар последовательно соединенных токоограничивающих устройств и СИДов, как показано на фиг.4 документа US8803428, чтобы ограничить ток, поступающий в СИДы, во избежание аномальных температур.

Сущность изобретения

Общая задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать усовершенствованное осветительное устройство, которое может, по меньшей мере, частично смягчить вышеупомянутые недостатки.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения, эта и другие задачи решаются с помощью осветительного устройства, содержащего разделенное осветительное средство, по меньшей мере, с двумя термически разделенными субсредствами. Каждое субсредство содержит, по меньшей мере, один твердотельный источник света и компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света таким образом, что субсредства являются индивидуально возбуждаемыми на основе тепловых условий каждого субсредства.

Данное изобретение основано на осознании того факта, что разделение источника света, по меньшей мере, на два термически разделенных субсредства обеспечивает увеличение диссипации общего количества тепла осветительного средства по сравнению с одиночным более крупным осветительным средством, благодаря, например, изменениям в геометрии и тепловых условиях. Увеличенная диссипация тепла позволяет подводить больше мощности к осветительному средству, что, в свою очередь, позволяет осветительному средству генерировать больше света. Термическое разделение субсредств обеспечивает тепловые условия для каждого субсредства. Например, расстояние до других компонентов устройства, например, таких, как колба или патрон, может обеспечивать разные тепловые условия каждого субсредства, а изменения, вносимые в твердотельные источники света во время сборки, или снижение их качества со временем также могут вызывать генерирование тепла в разных количествах при эксплуатации. Компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, дает возможность индивидуального возбуждения субсредств на основе тепловых условий каждого субсредства. Поэтому каждое субсредство при эксплуатации может работать при максимальной температуре и светоотдаче. Например, одно субсредство может обеспечить больше мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, чем другое субсредство (другие субсредства). Данное изобретение обеспечивает осветительное устройство, которое может продлить срок службы имеющихся в нем компонентов и позволяет осветительному средству генерировать больше света.

В одном варианте осуществления изобретения, каждое субсредство может содержать множество компонентов, адаптированных к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, может содержать один или несколько субкомпонентов. Компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света может быть встроен в упомянутый, по меньшей мере, один твердотельный источник света. Например, компонент может содержать датчик температуры и интегральную схему (ИС), которая регулирует электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Упомянутый, по меньшей мере, один твердотельный источник света может быть встроен в ИС.

Чтобы обеспечить термическое разделение между субсредствами, каждое субсредство может отстоять от другого субсредства на заданное расстояние. Заданное расстояние может составлять, по меньшей мере, 5 мм. Заданное расстояние может быть превышающим 5 мм - таким, как 6-8 мм или 8-10 мм или 10-25 мм. Пространство, образованное между субсредствами, может содержать подходящий материал или газ с низкой теплопроводностью. Подходящими материалами и газами могут быть воздух, гелий, стекло или термопласт, такой, как акрилонитрилбутаденстрол (АБС), полимолочная кмслота (ПМК) или поликарбонат (ПК).

В одном варианте осуществления изобретения, осветительное устройство может дополнительно содержать схему возбуждения, соединенную с каждым субсредством, для возбуждения упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Схему возбуждения, общую для субсредств, можно разместить на некотором расстоянии от субсредств, чтобы обеспечить термическое разделение между схемой возбуждения и субсредствами.

В еще одном варианте осуществления изобретения, каждое субсредство может содержать схему возбуждения, предназначенную для возбуждения упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. За счет введения схемы возбуждения в субсредства, для подвода мощности к каждому субсредству достаточно простой шины питания. Кроме того, субсредства могут работать независимо друг от друга.

В одном варианте осуществления изобретения, компонент представляет собой пассивный компонент, адаптированный к пассивному регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Использование компонента, который пассивно регулирует электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, позволяет предусмотреть заданные или известные тепловые условия для субсредств осветительного устройства во время проектирования изделия, сборки или изготовления осветительного устройства. Компонент, адаптированный к пассивному регулированию электрического тока или мощности, может представлять собой резистор, соединенный последовательно с упомянутым, по меньшей мере, одним твердотельным источником света.

В еще одном варианте осуществления изобретения, компонент представляет собой активный компонент, адаптированный к активному регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Использование компонента, который активно регулирует электрический ток или мощность, например - компонента с такой зависимостью от температуры, что ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света уменьшается с увеличивающейся температурой, позволяет при эксплуатации субсредства корректировать ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Вследствие этого каждое субсредство можно адаптировать и эксплуатировать при максимальной температуре и светоотдаче на основе существующих тепловых условий. Дополнительное преимущество заключается в том, что можно предотвратить обуславливаемый изменением температуры выход из строя субсредств, поскольку электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света снижается, если температура увеличивается. Компонент, адаптированный к активному регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, может представлять собой терморезистор с положительным температурным коэффициентом и может быть соединен последовательно с упомянутым, по меньшей мере, одним твердотельным источником света. В качестве альтернативы, отметим, что компонент может представлять собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом и может быть соединен параллельно с упомянутым, по меньшей мере, одним твердотельным источником света; терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом действует, например, как нагрузочный резистор. В качестве дополнительной альтернативы, отметим, что компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности, может представлять собой токоограничивающий диод, соединенный последовательно с упомянутым, по меньшей мере, одним твердотельным источником света.

В одном варианте осуществления изобретения, осветительное устройство может дополнительно содержать колбу, а субсредства могут быть расположены внутри колбы вдоль оптической оси осветительного устройства. Каждое субсредство может содержать подложку, расположенную параллельно оптической оси осветительного устройства. Упомянутый, по меньшей мере, один твердотельный источник света может быть установлен на подложке. Поэтому субсредства термически отделены друг от друга внутри колбы осветительного устройства. Теплопередача от субсредств к колбе может быть обусловлена сочетанием конвекционного потока газа и теплового излучения. Поэтому расстояние до колбы и ориентация влияют на тепловые условия для субсредств.

В еще одном варианте осуществления изобретения, осветительное устройство может дополнительно содержать оболочку, полученную путем аддитивного производства и, по меньшей мере, частично огораживающую субсредства. Аддитивное производство дает художникам и дизайнерам возможность выбирать новые профили и формы при проектировании осветительных устройств с внедренными или огороженными субсредствами. В зависимости от уровня внедрения, например - от толщины материала между субсредством и окружающей средой, каждое субсредство может подвергаться воздействию отличающихся тепловых условий.

В вариантах осуществления изобретения, осветительное устройство может быть электрической лампой или светильником. Субсредства в электрической лампе или светильнике могут подвергаться воздействию разных тепловых условий на основе их положения внутри электрической лампы или светильника и количества соседних субсредств. Например, субсредство, окруженное другими субсредствами в электрической лампе или светильнике, может оказаться неспособным обеспечить упомянутый, по меньшей мере, один твердотельный источник света такой же большой мощностью, как субсредство, вокруг которого распложено меньше соседних субсредств.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения, предложен также способ эксплуатации осветительного устройства. Осветительное устройство содержит разделенное осветительное средство, по меньшей мере, с двумя термически разделенными субсредствами, а каждое субсредство содержит, по меньшей мере, один твердотельный источник света. Способ предусматривает регулирование электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света с целью индивидуального возбуждения субсредств на основе тепловых условий каждого субсредства.

Этот второй аспект может предусматривать такие же признаки или преимущества, как упомянутые выше в связи с первым аспектом, или аналогичные им, и наоборот. Чтобы регулировать электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, осветительное устройство может дополнительно содержать средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. Средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, может представлять собой вышеупомянутый компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, описанный в связи с первым аспектом. В альтернативном варианте, средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, может представлять собой сдвоенную схему возбуждения которая может иметь программируемую уставку электрического тока, широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) и делитель напряжения, и т.д., чтобы подводить и адаптировать электрический ток или мощность к субсредствам. Поэтому сдвоенная схема возбуждения может содержать несколько каскадов возбуждения, например - один каскад, который осуществляет преобразование переменного тока в постоянный ток для всех субсредств осветительного средства, и специальные каскады, которые осуществляют преобразование постоянного тока в постоянный для каждого субсредства с целью регулирования электрического тока или мощности для каждого субсредства. В качестве еще одной альтернативы, осветительное устройство может содержать одиночную схему возбуждения, соединенную с каждым субсредством, а средство регулирования электрического тока или мощности может быть обеспечено электронными переключателями, а не электронными рассеивающими элементами, сосредоточенными в субсредствах. Вследствие этого, меньшая мощность преобразуется в тепло, поскольку переключатель может эффективнее регулировать электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. В предпочтительном варианте, электронные переключатели должны быть способными обеспечивать плавное управление мощностью, подводимой к упомянутому, по меньшей мере, одному твердотельному источнику света. Электронный переключатель может представлять собой полевой транзистор со структурой «металл - оксид - полупроводник» (полевой МОП-транзистор) или транзистор другого типа.

В соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения, предложен также способ определения ориентации устройства. Осветительное устройство содержит разделенное осветительное средство, по меньшей мере, с двумя термически разделенными субсредствами. Каждое субсредство содержит, по меньшей мере, один твердотельный источник света и датчик температуры, расположенный на каждом субсредстве, для измерения температуры субсредства. Осветительное устройство дополнительно содержит средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света таким образом, что субсредства являются индивидуально возбуждаемыми на основе их тепловых условий, и колбу, а субсредства размещены внутри колбы вдоль оптической оси осветительного устройства. Способ включает в себя этапы, на которых подводят мощность, по существу, одинаковой величины к каждому субсредству, и этап, на котором измеряют температуру каждого субсредства для выдачи данных температуры каждого субсредства. Способ дополнительно предусматривает определение ориентации осветительного устройства на основе данных температуры из каждого субсредства и их соответственного размещения вдоль оптической оси.

Этот дополнительный аспект может обеспечить такие же преимущества, как описанные выше в связи с первым или вторым аспектом, или аналогичные им. Дополнительный аспект также позволяет определить ориентацию устройства при отсутствии датчика ориентации в виде акселерометра, гироскопа или аналогичного прибора. Средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света может представлять собой вышеупомянутый компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, описанный в связи с первый аспектом. В альтернативном варианте, средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света может представлять собой сдвоенную схему возбуждения, которая может иметь программируемую уставку электрического тока, широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), и делитель напряжения, и т.д., чтобы подводить и адаптировать электрический ток или мощность для субсредств. Поэтому сдвоенная схема возбуждения может содержать несколько каскадов возбуждения, например - один каскад, который осуществляет преобразование переменного тока в постоянный тое для всех субсредств источника света, и специальные каскады, которые осуществляют преобразование постоянного тока в постоянный для каждого субсредства с целью регулирования электрического тока или мощности для каждого субсредства. В качестве еще одной альтернативы, осветительное устройство может содержать одиночную схему возбуждения, соединенную с каждым субсредством, а средство регулирования электрического тока или мощности может быть обеспечено электронными переключающими устройствами, а не электронными рассеивающими элементами, содержащимися в субсредствах. Вследствие этого, меньшая мощность преобразуется в тепло, поскольку переключатель может эффективнее регулировать электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света. В предпочтительном варианте, электронные переключатели должны быть способными обеспечивать плавное управление мощностью, подводимой к упомянутому, по меньшей мере, одному твердотельному источнику света. Электронный переключатель может представлять собой полевой транзистор со структурой «металл - оксид - полупроводник» (полевой МОП-транзистор) или транзистор другого типа.

Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором адаптируют мощность, подводимую к каждому субсредству, таким образом, что они достигают одной и той же температуры. Таким образом, дополнительное преимущество заключается в том, что можно адаптировать мощность, подводимую к каждому субсредству, на основе ориентации осветительного устройства. Например, во время эксплуатации, субсредство находящееся в верхней части осветительного устройства, может стать горячее, чем субсредство, находящееся в нижней части, и может получать меньшую мощность из-за ориентации осветительного устройства.

Дополнительные признаки данного изобретения и связанные с ним преимущества станут понятными при изучении прилагаемой формулы изобретения и нижеследующего описания. Специалист осознает, что в рамках объема притязаний данного изобретения разные признаки данного изобретения можно объединять, создавая варианты осуществления, отличающиеся от описываемых ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь эти и другие аспекты данного изобретения будут описаны подробнее со ссылками на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие разные варианты осуществления изобретения.

на фиг.1 представлено перспективное изображение устройства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

на фиг.2 представлен вид в плане устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

на фиг.3 представлено перспективное изображение устройства в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения; и

на фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы способа определения ориентации осветительного устройства в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения.

Все чертежи являются схематическими, не обязательно выполненными в масштабе, и в целом иллюстрируют лишь те части, которые необходимы для пояснения вариантов осуществления, при этом другие части могут быть опущены или просто предполагаться. Одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В данном подробном описании варианты осуществления устройства в соответствии с данным изобретением рассматриваются главным образом со ссылками на схематические виды, иллюстрирующие осветительное устройство в соответствии с разными вариантами осуществления изобретения. Следует отметить, что это ни в коей мере не ограничивает объем притязаний изобретения, которое применимо также в других обстоятельствах, например -к осветительным устройствам, типы или варианты которых отличаются от вариантов осуществления, иллюстрируемых на прилагаемых чертежах. Кроме того, упоминание конкретных компонентов в связи с некоторым вариантом осуществления изобретения не означает, что нельзя с выгодой использовать эти компоненты совместно с другими вариантами осуществления изобретения. Теперь изобретение будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом внимание будет уделено, во-первых, конструкции, а во-вторых - функционированию.

На фиг.1 показано перспективное изображение устройства 100 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Должно быть ясно, что примеры различных признаков осветительного устройства 100, описываемого со ссылками на фиг.1, могут быть объединены с другими вариантами осуществления, описываемыми ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

Осветительное устройство 100 имеет форму и конструкцию, имитирующие традиционную лампу накаливания. Осветительное устройство 100 можно также назвать электрической лампой. Осветительное устройство 100 содержит колбу 102. Колба 10 прозрачна или полупрозрачна, позволяя проходить сквозь нее свету, излучаемому из твердотельных источников 114 света внутри колбы. Колба 102 может быть изготовлена из стекла или пластика. Колба 102 содержит участок 110 основания на одном конце. Осветительное устройство 100 имеет оптическую ось A, которая проходит вдоль продольного направления осветительного устройства 100 и колбы 102.

Осветительное устройство 100 дополнительно содержит разделенное осветительное средство, содержащий два термически разделенных субсредства - первое субсредство 104 и второе субсредство 106, расположенные внутри колбы 102 вдоль оптической оси A. Первое и второе субсредства 104, 106 разнесены на расстояние d, чтобы обеспечить термическое разделение. Расстояние d, как привило, составляет 5 мм. Расстояние d также можно изменять, например, в диапазоне 5-25 мм для достижения термического разделения.

Каждое из первого и второго субсредств 104, 106 содержит подложку 116. Подложка 116 представляет собой одиночную деталь, которая согнута секциями, образуя многогранную форму. Подложка 116 расположена параллельно оптической оси A и образует удлиненный многогранник вдоль оптической оси A. Подложку можно сформировать из гибкой фольги, которая изогнута, образуя удлиненный многогранник, или из проволочного каркаса, которому придают форму удлиненного многогранника. Конечно, подложке можно придать конфигурацию другой формы, как правило, чтобы образовать цилиндрическую или, по существу, цилиндрическую форму вдоль оптической оси A. В альтернативном варианте, подложка 116 может содержать множество плоских подложек 116, соединенных друг с другом с помощью подходящего средства скрепления, такого, как клеевое, сварное или защелочное соединение, и т.д., для образования удлиненного многогранника вдоль оптической оси A.

Первое и второе субсредства 104, 106 дополнительно содержат твердотельные источники 114 света. Твердотельные источники 114 света установлены на подложках 116, предпочтительно - с помощью обычных методов, подобных технологии поверхностного монтажа (ТПМ). Главное или центральное направление излучения света из источников света перпендикулярно подложке 116. Подложки 116 могут содержать электрические соединения для твердотельных источников света 116 и других компонентов. Подложки 116 могут представлять собой, например, печатные платы (ПП) любого типа с электропроводящими дорожками или сегментами.

Твердотельные источники 114 света установлены на подложке 116, будучи обращенными к колбе 102, и соединены с электропроводящими дорожками или сегментами (не показаны) подложки 116. Твердотельные источники 114 света расположены так, что излучают свет в направлениях от подложки 116 сквозь колбу 102. Твердотельные источники 114 света могут представлять собой твердотельные источники света любого типа, такие, как светоизлучающие диоды (СИДы), органические СИДы (ОСИДы), полимерные СИДы (ПСИДы) или аналогичные светоизлучающие диоды. Термин «СИДы» следует интерпретировать в широком смысле - как матрицы СИДов, СИДы в корпусном исполнении или субсборки СИДов.

Первое и второе субсредства 104, 106 дополнительно содержат компонент 118, установленный на подложке 116, и адаптированы к регулированию электрического тока или мощности для твердотельных источников 114 света каждого субсредства. Конечно же, каждое субсредство 104, 106 также может содержать более одного компонента 118, хотя это и не показано в явном виде. Компонент 118 также может быть встроен в твердотельный источник 114 света как его часть. Существует несколько альтернатив воплощению такого компонента 118. Например, компонент 118 может быть пассивным электрическим компонентом, таким, как резистор, соединенный последовательно с твердотельными источниками 114 света. Это позволяет адаптировать электрический ток каждого субсредства, например, на основе их заданного и известного расстояния до колбы 102, например, во время изготовления осветительного устройства 100.

В альтернативном варианте, компонент 118 может представлять собой терморезистор с положительным или отрицательным температурным коэффициентом, соединенный последовательно или параллельно с твердотельными источниками 114 света. Еще одной альтернативой является соединение токоограничивающего диода последовательно с твердотельными источниками 114 света и использование температурной зависимости токоограничивающего диода. Активные компоненты позволяют субсредствам 104, 106 регулировать электрический ток, подводимый к твердотельному источнику 114 света, на основе температуры согласно тепловым условиям первого и второго субсредств 104, 106 во время работы осветительного устройства 100.

Компонент 118, установленный на первом и втором субсредствах 104, 106 согласно фиг.1, представляет собой терморезистор с положительным температурным коэффициентом, соединенный последовательно с твердотельными источниками 114 света каждого субсредства.

Конечно же, следует отметить, что первое субсредство 104 может содержать не такой компонент 118, как во втором субсредстве 106. Одна и та же позиция для компонентов 118 первого и второго субсредств 104, 106 приводится для краткости изложения и не означает, что нельзя с выгодой использовать с данным изобретением другие комбинации или перестановки вышеупомянутых компонентов 118, например - резисторы других типов.

Осветительное устройство 100 дополнительно содержит схему 108 возбуждения. Схема 108 возбуждения может быть расположена внутри колбы 102. Вообще говоря, схему 108 возбуждения следует понимать как схему, выполненную с возможностью преобразования электрической энергии, поступающей из сети, в электрическую энергию, подходящую для возбуждения твердотельных источников 114 света. Следовательно, схема 108 возбуждения в типичном случае выполнена с возможностью преобразования, по меньшей мере, переменного тока в постоянный ток и в напряжение, подходящее для возбуждения твердотельных источников 114 света. Схема 108 возбуждения соединена с субсредствами посредством проволок 109. Проволоки 109 также могут служить опорами первому и второму субсредствам 104, 106 внутри колбы 102. В альтернативном варианте, первому и второму субсредствам 104, 106 можно придавать опору внутри колбы 102, прикрепляя их к трубке накачки или ее ножке (не показаны).

Осветительное устройство 100 дополнительно содержит цоколь 112 для электрического и механического соединения с патроном лампы (не показан). Цоколь 112 может быть расположен вокруг внешней поверхности участка 110 основания колбы 102, как показано стрелкой на фиг.1. Цоколь 112 соединен со схемой 108 возбуждения с целью подвода электрической мощности от сети к схеме 108 возбуждения. Цоколь 112 также можно назвать элементом арматуры или торцевой крышкой. В данном случае, цоколь 112 представляет собой одиночный цоколь. Как показано, цоколь 112 может быть, например, резьбовым цоколем, имеющим наружную резьбу, например, резьбовым цоколем Эдисона. Вместе с тем, цоколь 112 также может иметь другие профиль и форму, такие, как у штыкового или двухштырькового цоколя.

При эксплуатации, осветительное устройство 100 подключают, например, к электрической энергии сети посредством цоколя 112. Схема 108 возбуждения преобразует, например, электрическую энергию переменного тока в электрическую энергию постоянного тока для возбуждения твердотельных источников 114 света. К обоим субсредствам 104, 106 - первому и второму - подводится электрический ток от схемы 108 возбуждения, и твердотельные источники 114 света излучают свет. Температура внутри колбы 102 увеличивается, например, когда твердотельные источники 114 света генерируют тепло, излучая свет. Сопротивление терморезистора 118 первого субсредства 104 увеличивается с увеличивающейся температурой, так что ток и мощность, подводимые к твердотельным источникам 114 света первого субсредства 104, уменьшаются, а это - в свою очередь - означает, что твердотельные источники 114 света первого субсредства 104 генерируют меньше тепла. То же самое можно сказать о ситуации со вторым субсредством 106, хотя первое и второе субсредства 104, 106 подвергаются воздействию разных тепловых условий в зависимости от расстояния от них до колбы 102 и - например - ориентации осветительного устройства 100. Посредством использования терморезистора 118, который ограничивает электрический ток, поступающий в твердотельные источники 114 света, первое и второе субсредства 104, 106 адаптируются к режиму работы в установившемся состоянии, например - к максимальной температуре и светоотдаче.

На фиг.2 показано перспективное изображение устройства 200 в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Осветительное устройство 200 может быть светильником, в котором скомпонованы три субсредства 202, 204, 206 - первое субсредство 202, второе субсредство и третье субсредство 206. Эти три субсредства 202, 204, 206 скомпонованы в виде решетки и отделены друг от друга расстоянием D, которое обеспечивает термическое разделение между тремя субсредствами 202, 204, 206. Расстояние D в типичном случае составляет 5 мм. Расстояние D можно изменять, чтобы достичь термического разделения, например, в диапазоне 5-25 мм. Отметим, что второе субсредство 204 расположено между первым и третьим субсредствами 202, 206, а благодаря близости к ним обоим также получает тепло и от первого, и от третьего субсредств 202, 206. Конечно, можно скомпоновать субсредства в виде матрицу, т.е. в виде двумерной решетки, в светильнике, где субсредства могут быть окружены с четырех сторон другими субсредствами.

Субсредства 202, 204, 206 содержат твердотельный источник 212 света, компонент 210, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника 212 света, и схему 208 возбуждения для твердотельного источника 212 света субсредства. Субсредства 202, 204, 206 также содержат подложку 211, которая служит опорой твердотельному источнику 212 света, компоненту 210 и схеме 208 возбуждения. Подложки 211 могут содержать электрические соединения для твердотельных источников 212 света. Подложки 211 могут представлять собой, например, печатные платы (ПП) любого типа с электропроводящими дорожками или сегментами.

Отметим, что отличие от осветительного устройства 100, показанного на фиг.1, заключается в том, что каждое субсредство 202, 204, 206 содержит схему 208 возбуждения. Схема 208 возбуждения каждого субсредства соединена с источником 214 питания посредством проволок 216. Источником 214 питания может быть электрическая энергия сети. Проволоки 216 могут представлять собой общую направляющую или аналогичное средство, расположенные в светильнике 200.

Компонент 210, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света может представлять собой одну из альтернатив, описанных выше в связи с фиг.1. Компонент 210, установленный на первом, втором и третьем субсредствах 202, 204, 206, показанных на фиг.2, представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, соединенный параллельно с твердотельными источниками 212 света каждого субсредства. Этот компонент 210 представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, соединенный параллельно с твердотельными источниками 212 света каждого субсредства, и он приведен лишь в качестве примера. Специалисты также поймут, что существуют и другие возможности, например, последовательное соединение с компонентом других типов. Кроме того, каждое субсредство 202, 204, 206 может иметь другой компонент 210 и поэтому может быть подсоединено не так, как другие субсредства 202, 204, 206.

При эксплуатации, схема 208 возбуждения каждого субсредства преобразует, например, электрическую энергию переменного тока, подводимую из источника 214 питания, в электрическую энергию постоянного тока и в напряжение, подходящее для возбуждения твердотельных источников 212 света. Твердотельные источники 212 света излучают свет и генерируют тепло, которое вызывает увеличение температуры внутри светильника 200. Сопротивление терморезистора 210 уменьшается с увеличивающейся температурой, так что электрический ток, подводимый к твердотельным источникам 212 света первого субсредства 202, уменьшается, а терморезистор 210 вследствие этого работает как нагрузочный резистор. Уменьшающийся электрический ток, подводимый к твердотельному источнику 212 света, означает, что твердотельный источник 212 света генерирует меньше тепла и света. Первое, второе и третье субсредства 202, 204, 206 подвергаются воздействию разных тепловых условий на основе расстояния от них до светильника 200, взаимодействия между выше описанными субсредствами и расстояния D между субсредствами 202, 204, 206. Поэтому каждое из первого, второго и третьего субсредств 202, 204, 206 может обеспечивать подвод мощности в разных количествах к их соответственным твердотельным источником 212 света, чтобы достичь режима работы в установившемся состоянии, например - при максимальной температуре и светоотдаче, - на основе тепловых условий каждого субсредства 202, 204, 206.

На фиг.3 показано перспективное изображение устройства 300 в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Осветительное устройство 300, которое можно назвать светильником (изготовленным посредством аддитивного производства), содержит множество соединенных субсредств 302 и оболочку 310, изготовленную посредством аддитивного производства. Оболочка 301, изготовленная посредством аддитивного производства, по меньшей мере, частично огораживает множество соединенных субсредств 302. Субсредства 302 содержат подложку 303, твердотельный источник 306 света и компонент 304, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для твердотельного источника 306 света. Подложка 303, твердотельный источник 306 света и компонент 304 могут быть такими же альтернативами, как описанные выше в связи с фиг.1 и 2. В альтернативном варианте, осветительное устройство 300 может не включать в себя подложки 303, и тогда твердотельный источник 306 света и компонент 304 могут быть расположены непосредственно на оболочке 301, изготовленной посредством аддитивного производства.

Субсредства 302 питаются электрическим током по проволокам 308, которые могут быть соединены с внешней схемой возбуждения (не показана), которая преобразует, например, присутствующую в сети электрическую энергию переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и в напряжение, подходящее для возбуждения твердотельных источников света 306. В качестве альтернативы, схема возбуждения также может быть заключена в оболочке 301, изготовленной посредством аддитивного производства.

Оболочка 301, изготовленная посредством аддитивного производства, может быть выполнена из термопласта, такого, как акрилонитрилбутаденстрол (АБС), поликарбонат (ПК) или полимолочная кислота (ПМК). Поскольку АБС, ПК или ПМК обладают низкой теплопроводностью, каждое субсредство 302 оказывается термически отделенным от других субсредств осветительного устройства 300. Тепловые условия каждого субсредства 302 зависят от расстояния от субсредства 302 до окружающей среды, например, на уровне внедрения. Поэтому, глубоко внедренное субсредство 302 участвует в меньшем термическом взаимодействии, например - охлаждении, чем субсредство 302, внедренное ближе к поверхности оболочки 301, изготовленной посредством аддитивного производства.

При эксплуатации, мощность к субсредствам 302 подводится посредством проволок 308, а твердотельный источник 306 света, установленный на каждом субсредстве 302, излучает свет и генерирует тепло. Температура каждого субсредства 302 увеличивается, как и температура окружающего материала оболочки 301, изготовленной посредством аддитивного производства. Компонент 304 адаптирует ток или мощность, подводимый или подводимую к твердотельному источнику 306 света, посредством любого из вышеописанных механизмов таким образом, что субсредства 302 достигают режима работы в установившемся состоянии, например - при максимальной температуре и светоотдаче, - на основе тепловых условий каждого из субсредств 302.

На фиг.4 показана блок-схема последовательности операций способа определения ориентации осветительного устройства. Осветительное устройство, используемое для осуществления способа, показанного на фиг.4, в основном аналогично осветительному устройству 100, показанному на фиг.1, с добавлением датчика температуры, расположенного на каждом субсредстве 104, 106, и возможности использования сдвоенной схемы возбуждения вместо компонента на каждом субсредстве 104, 106. Поэтому в нижеследующем описании будут сделаны ссылки на осветительное устройство 100, чтобы описать осветительное устройство, где можно воплотить предлагаемый способ. Как следствие, такое осветительное устройство 100 содержит разделенное осветительное средство, по меньшей мере, с двумя термически разделенными субсредствами 104, 106. Каждое субсредство содержит, по меньшей мере, один твердотельный источник 114 света и датчик температуры (не показан), расположенный на каждом субсредстве 104, 106, для измерения температуры субсредства. Осветительное устройство может дополнительно содержать средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника 114 света таким образом, что субсредства 104, 106 являются индивидуально возбуждаемыми на основе их тепловых условий. Осветительное устройство 100 дополнительно содержит колбу 102, а субсредства 104, 106 размещены внутри колбы 102 вдоль оптической оси A осветительного устройства 100.

Первый этап S1 способа заключается в том, что подводят мощность, по существу, одинаковой величины к каждому субсредству 104, 106.

Второй этап S2 способа заключается в том, что измеряют температуру каждого субсредства 104, 106 для выдачи данных температуры каждого субсредства 104, 106.

На третьем этапе S3 определяют ориентацию осветительного устройства 100 на основе данных температуры из каждого субсредства 104, 106 и размещения субсредств 104, 106 вдоль оптической оси A. Например, тот факт, что первое субсредство 104 имеет более высокую температуру, чем второе субсредство 106, может свидетельствовать о нахождении первого субсредства 104 выше второго субсредства 106 и о том, что осветительное устройство 100 находится в вертикальном положении.

Средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника 114 света может представлять собой компонент 118, рассмотренный в связи с фиг.1. В альтернативном варианте, средство регулирования электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника 114 света может представлять собой сдвоенную схему возбуждения, которая может иметь программируемую уставку электрического тока, широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), делитель напряжения, и т.д. Сдвоенная схема возбуждения может содержать несколько каскадов возбуждения, например - один каскад, который осуществляет преобразование переменного тока в постоянны для всех субсредств источника света, и специальные каскады, которые осуществляют преобразование постоянного тока в постоянный для каждого субсредства с целью управления электрическим током или мощностью для каждого субсредства. В качестве дополнительной альтернативы, можно предусмотреть одиночную схему 108 возбуждения и адаптацию, обеспечиваемую субсредствами, предпочтительно - электронными переключателями, а не рассеивающими элементами. Электронные переключатели предпочтительно должны быть способными обеспечить плавное управление. Электронные переключатели могут представлять собой полевой транзистор со структурой «металл - оксид - полупроводник» (полевой МОП-транзистор) или транзистор другого типа.

Способ может включать в себя дополнительный этап, на котором адаптируют мощность, подводимую к каждому субсредству 104, 106, таким образом, что они достигают одинаковой температуры.

Компонент, адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света, может содержать один или несколько субкомпонентов. Компонент может содержать датчик температуры и интегральную схему (ИС), которая регулирует электрический ток или мощность для упомянутого, по меньшей мере, одного твердотельного источника света с помощью любого известного средства. В качестве примера, отметим, что для регулирования электрического тока или мощности для твердотельного источника света, можно использовать маломощный программируемый контроллер TMP01 температуры от фирмы Analog Devices или схему TC648 от фирмы Microchip. Специалист поймет, что, например, для преобразования между регулированием напряжения и регулированием тока могут потребоваться минимальные модификации или дополнительны электронные компоненты.

Кроме того, специалист в области практического воплощения заявляемого изобретения сможет понять и реализовать раскрытые варианты осуществления, изучив чертежи, описание и прилагаемую формулу изобретения. В формуле изобретения, слово «содержащий (-ая, -ее, -ие)» не исключает другие элементы или этапы, а признак единственного числа не исключает множество. Тот факт, что определенные меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не свидетельствует, что нельзя с выгодой использовать их комбинацию.

Реферат

Изобретение относится к осветительному устройству (100, 200, 300), содержащему разделенное осветительное средство по меньшей мере с двумя термически разделенными субсредствами (104, 106, 202, 204, 206, 302). Техническим результатом является повышение эффективности светового выхода осветительного устройства, а также повышение надежности такого осветительного устройства. Результат достигается тем, что каждое субсредство содержит по меньшей мере один твердотельный источник (114, 212, 306) света и компонент (118, 210, 304), адаптированный к регулированию электрического тока или мощности для упомянутого по меньшей мере одного твердотельного источника (114, 212, 306) света таким образом, что субсредства (104, 106, 202, 204, 206, 302) являются индивидуально возбуждаемыми на основе тепловых условий каждого субсредства. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула