1.本发明涉及一种基于固态照明技术的具有发光灯丝的照明装置。
背景技术：
2.基于固态照明技术的发光灯丝传统上已经用于设计为类似于传统白炽灯泡的灯泡中。这种灯泡的示例在cn104075169a中公开，其包括梨形灯泡，在该梨形灯泡内部，若干平行发光二极管(led)灯丝在连接至led灯丝端部的两个圆形导线之间延伸。
3.目前，人们对在除灯泡以外的其他照明应用中使用基于固态照明技术的发光灯丝很感兴趣，例如，cn104075169a中公开的那种。在开发新应用时遇到的一些挑战包括难以实现足够水平的发光功率以及由于例如发光灯丝相对脆弱而引起的制造困难。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种基于固态照明技术的具有发光灯丝的改进的或替代的照明装置。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种照明装置，包括：多个发光灯丝，其中每个发光灯丝包括载体、附接到载体的两个电接触部、安装在载体上并且电连接到第一电接触部和第二电接触部的多个固态光源、以及包括半透明材料的密封剂，其中密封剂至少部分地包围固态光源以接收由固态光源发射的光；以及电路板，包括第一轨道和第二轨道，第一轨道是导电的并且遵循第一路径，第二轨道是导电的并且遵循第二路径，其中发光灯丝沿着第一轨道和第二轨道连续地布置并且在它们之间延伸，其中每个发光灯丝的电接触部中的一个电接触部在第一路径上的第一点处电连接到第一轨道，并且每个发光灯丝的另一电接触部在第二路径上的第二点处电连接到第二轨道，其中与每个发光灯丝相关联的第一点和第二点被布置为在轴线上彼此相距一距离，并且其中每个发光灯丝的轴线在第一点处不垂直于第一路径的切线并且在第二点处不垂直于第二路径的切线。
6.每个发光灯丝的密封剂可以包括波长转换材料和光散射材料中的至少一种。波长转换材料被配置为将由固态光源发射的光转换成转换光。该轴线是直的几何轴线。如果发光灯丝是直的，则轴线可与发光灯丝的纵向轴线平行。然而，应注意，发光灯丝不必是直的，而可以是弯曲的。
7.第一点和第二点可以是第一接触部和第二接触部与轨道直接电接触的点。在这种情况下，第一接触部和第二接触部在第一点和第二点处与轨道触碰接触。备选地，第一点和第二点可以是第一接触部和第二接触部与轨道间接电接触的点。在这种情况下，一个或多个导电部件可例如布置在轨道与第一接触部和第二接触部之间，从而允许电从轨道流向第一接触部和第二接触部，反之亦然。
8.本发明旨在实现以下目的：能够以成本有效且技术简单的方式通过将基于固态照明技术的发光灯丝安装在电路板上来制造针对各种各样的应用产生足够亮度的、稳健的照明装置。具体地，本发明便于将许多发光灯丝紧密地布置在一起，以便实现对于先前没有使
用发光灯丝的许多应用而言足够高的总发光输出。此外，这些发光灯丝可以被布置为使得该照明装置从根据观察者看来是表面的物体发出均匀分布的光，从而使得它特别适合于线性照明应用，如管状led灯或tled。
9.发光灯丝的数量取决于例如手头的应用需要多少流明输出以及照明装置的尺寸。增加发光灯丝的数量通常会增加照明装置的总流明输出。发光灯丝的数量可以是例如至少五个、至少十个、至少十二个、至少十五个或至少二十个。每米的发光灯丝的数量可以是例如至少十二个、至少十五个、或至少二十个。
10.第一轨道和第二轨道可以是平行的。在这种情况下，第一点和第二点处的切线也是平行的。
11.每个发光灯丝的轴线与这些切线之间形成的角度可以小于45度、备选地小于35度、小于25度、小于15度、或小于10度。该角度的大小可以适应手边的应用并且还取决于诸如发光灯丝的长度和轨道之间的距离的因素。在线性照明应用中，通常优选该角度尽可能小。
12.两个相邻的灯丝可被布置为不重叠并且使得间隔距离小于长度与角度的余弦的乘积，其中间隔距离是沿着电路板在灯丝中的一个的第一接触部和另一灯丝的第二接触部之间的纵向延伸的距离，并且其中长度是灯丝的长度。
13.发光灯丝可以被布置为使得轴线是基本上平行的。因此，发光灯丝可以沿着电路板特别紧密地布置在一起，从而得到更均匀的光分布。“基本上平行”在此是指这些轴线被布置为相对于彼此成15度或更小的角度。
14.电路板可以是平面的。
15.两个连续的发光灯丝可被布置为当在平行于电路板并且垂直于第一轨道和第二轨道的方向上观看时重叠，并且当在垂直于电路板的方向上观看时不重叠。通过以这种重叠布置来定位发光灯丝，它们可以被特别紧密地布置在一起。这有助于提高照明装置的亮度。重叠的量取决于诸如发光灯丝应当被布置在一起的靠近程度以及发光灯丝的长度与载体上的轨道之间的距离之间的比值等因素。通常，重叠越大，发光灯丝被布置得越靠近在一起。
16.两个连续的发光灯丝可以具有相等的长度并且重叠一定距离，该距离是长度与轨道之间的垂直距离的比值的至少10％，备选地至少30％、至少50％、或至少70％。
17.每个发光灯丝的载体可以具有其上安装有固态光源的第一主表面和其上未安装有固态光源的第二主表面。例如，如果载体具有薄的平面形状，则第一主表面和第二主表面是平行于载体平面的表面。
18.每个发光灯丝可以被布置为使得第一主表面背离电路板，并且第二主表面面向电路板。
19.每个发光灯丝的载体可以是半透明的，并且每个发光灯丝的密封剂可以被布置在对应载体的第一主表面和第二主表面两者上。通过具有半透明载体，载体将不会阻挡由固态光源发射的光。当电路板设置有反射表面时，特别适合使用这样的载体。载体例如可以是透明的。
20.当密封剂部分地布置在第二侧上时，照明装置通常被构造为使得密封剂不与电路板接触。这可以通过几种方式实现。例如，每个发光灯丝的轨道可具有使得在电路板与布置
在第二主表面上的密封剂之间形成间隙的厚度。作为另一示例，每个发光灯丝的电接触部可以被配置为使得在电路板与第二主表面上的密封剂之间形成间隙。例如，第一接触部和第二电接触部可具有特定厚度或特定形状，使得密封剂不与电路板接触。作为又一示例，每个发光灯丝可远离电路板弯曲，使得在电路板和第二主表面上的密封剂之间形成间隙。
21.该照明装置可以还包括反射表面，该反射表面被布置在该电路板上以面向发光灯丝。反射表面可例如由布置在电路板上的反射器和布置在电路板上的反射层中的一个形成。反射表面可以是例如镜面反射的，由此帮助引导光。反射表面可以例如是漫反射的，由此帮助在许多方向上扩散光。
22.该照明装置可以还包括两个侧面反射器，并且发光灯丝可以被布置在该两个侧面反射器之间。侧面反射器可有助于引导由发光灯丝发射的光。
23.该照明装置可以包括壳体，该壳体具有透光部分并且在其内布置了发光灯丝和电路板。可以注意到，该照明装置特别适合于线性照明应用，例如tled。
24.应注意，本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能的组合。
附图说明
25.现在将参考示出本发明的一个或多个实施例的附图更详细地描述本发明的这个和其他方面。
26.图1示意性地示出了灯具的透视图。
27.图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的透视图，其中照明装置的一部分已经被拆开以示出内部。
28.图3示意性示出了图2中的照明装置的一部分的俯视图。
29.图4从成角度的侧视图示意性示出了图2中的照明装置的一部分。
30.图5和图6是图表。
31.图7和图8示意性地示出了根据本发明不同实施例的照明装置的部件的俯视图。
32.图9至16从成角度的侧视图示意性地示出根据本发明的不同实施例的照明装置的部分。
33.图17示意性地示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的一部分的截面图。
34.如图中所示，为了说明的目的，层和区域的尺寸被放大，并且因此，被提供以示出本发明的实施例的一般结构。相同的参考标号始终表示相同的元件。
具体实施方式
35.现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整性，并且向技术人员充分地传达本发明的范围。
36.图1示出了灯具1的示例。图1中示出的灯具1是吸顶灯，更具体地是led灯条。灯具1在不同示例中可以是不同类型的，并且可以旨在用于户外照明而不是室内照明。在此，灯具1包括盖2和连接件4，该盖包括光出射窗3，该连接件电连接至市电电源。在这种情况下，连接件4还允许灯具1机械地连接至天花板。灯具1还包括照明装置5。在此，照明装置5被布置
在盖2内并且被连接为经由连接件4接收电力。在这种情况下，该照明装置5是tled，但是在不同的示例中可以是不同类型的，如led模块或led灯条。
37.图2至图4更详细地示出了照明装置5。在这种情况下，照明装置5包括管状壳体6。壳体6的形状是具有圆形横截面的直管的形状，但是在不同的示例中，壳体6可具有不同的形状和/或横截面，诸如u形横截面。在这种情况下，壳体6的长度l为约1米，尽管该长度在不同的示例中可以更长或更短。在这种情况下，壳体6的直径d1是几厘米。壳体6可以例如由塑料材料或玻璃制成。壳体6包括透光部分7，由照明装置5发射的光可以穿过该透光部分。透光部分7可以被适配为使光漫射，以增加来自照明装置5的光的分布的均匀性。在这种情况下，两个连接器8、9附接在壳体6的纵向端部处。连接器8、9被配置为将照明装置5机械地安装在灯具1内部并从连接件4接收电力。
38.照明装置5还包括电路板10。在这种情况下，电路板10是印刷电路板。电路板10是细长的。具体地，电路板10在这种情况下是直的且平面的。在此，电路板10的纵向延伸平行于壳体6的长度。在这种情况下，电路板10几乎与壳体6一样长，即。约1米。在许多应用中，电路板10的长度是在从0.1m至2m的范围内，例如从0.2m至1.5m、或0.3m至1.2m。在此，电路板10的宽度w1略微小于壳体6的直径d1。在许多应用中，电路板10的宽度w1可以是在从0.5cm至10cm的范围内，如从1cm至5cm、1.5cm至4cm、或2cm至3cm。电路板10的长度除以电路板10的宽度w1的比值可以例如是至少5，如至少10、至少15、至少20、或至少30。
39.在这种情况下，电路板10是本领域中已知的常规类型的，并且包括基底层11和布置在基底层11上的电绝缘层12。还，电路板10包括第一导电轨道13和第二导电轨道14，此后简称为第一轨道13和第二轨道14，或简称为轨道。在此，轨道13、14布置在电绝缘层12上。第一轨道13和第二轨道14分别遵循第一路径和第二路径。这种情况下，轨道13、14在是直的且平行的，但是在不同的示例中可以是例如弯曲的且平行的。因此，在这种情况下，第一路径和第二路径是直的且平行的。轨道13、14被布置为彼此相距垂直距离d2。轨道13、14通常由诸如铜的金属制成。每个轨道13、14具有小于电路板10的宽度w1的一半的宽度w2。在这种情况下，每个轨道13、14具有厚度t，该厚度可以例如在从5微米至15微米的范围内，尽管比15微米厚的轨道13、14也是可以想象的。轨道13、14被连接为接收电力，在这种情况下是通过连接件4。
40.照明装置5还包括布置在电路板10上的若干发光灯丝15、15’。在下文中，为了简洁起见，发光灯丝15、15’将被称为灯丝。灯丝15、15’沿着轨道13、14连续地布置，并且每个灯丝15、15’在轨道13、14之间延伸。在这种情况下，灯丝15、15’是平行的，因此它们的相关的轴线a(在下文还论述)也是平行的。在这种情况下，照明装置5的所有灯丝15、15’是相同类型的，但是在不同的示例中不一定是这样的。灯丝15、15’的数量取决于应用特定的要求，但在许多应用中为至少5个。灯丝15、15’是细长的，并且在这种情况下是直的。灯丝的长度l根据应用而变化，但通常在2cm至12cm的范围内，例如3cm至10cm，或4cm至8cm。
41.现在将参考由参考标号15和图4表示的灯丝来更详细地描述照明装置5的灯丝15、15’中的一个。在这种情况下，由于所有的灯丝15、15’为相同类型的，因此以下说明适用于照明装置5的所有灯丝。
42.如图4中可见，灯丝15包括细长的载体16，其备选地称为基板。具体地，在这种情况下，载体是平面且笔直的。载体16具有面向电路板10的第一主表面16a和背对电路板10的第
二主表面16b。在此，载体16与电路板10平行。具体地，第一主表面16a和第二主表面16b平行于电路板10的平面。可制成载体16的材料的一些示例包括聚合物、玻璃和石英。在这种情况下，载体16是刚性的，但是在不同的示例中可以是柔性的。载体16包括电路(未示出)，例如印刷的导电轨道。
43.灯丝15还包括安装在载体16上的若干固态光源17。在下文中，为了简洁起见，固态光源17将被称为“光源”。在这种情况下，光源17沿着载体16形成单个直行，但是在不同的示例中，光源可以以一些其他方式布置，诸如以锯齿形图案。在这种情况下，光源17被布置在载体16的第一主表面16a上而不是在载体16的第二主表面16b上。在不同的示例中，光源17可以被布置在载体16的第一主表面16a和第二主表面16b两者上。光源17被定向为在主照明方向上发射光，该主照明方向垂直地指向远离电路板10的方向。光源17的数量可以是例如至少十个，例如至少十五个、至少二十个、至少三十个或至少三十五个。然而，为了更清楚的目的，图4中仅示出了五个光源17。在该示例中，光源17是发光二极管(led)，因此光源17被配置为发射led光，并且灯丝15可被称为led灯丝。光源17可以是例如半导体led、有机led或聚合物led。光源17可以是例如经磷光体转换的led、rgb led、蓝色led和/或uv led。在这种情况下，所有的光源17被配置为发射相同颜色的光，尽管在其他示例中，不同的光源17可被配置为发射不同颜色的光。
44.灯丝15还包括密封剂18。例如，密封剂18有助于改善光外耦合。密封剂18至少部分地包围光源17，使得由光源17发射的光穿过密封剂18。要注意的是，在不同的示例中，密封剂18可仅包围一些光源17。在这种情况下，密封剂18还覆盖载体16的一部分，更具体地，第一主表面16a。在这种情况下，在不存在光源18的第二主表面16b上没有布置密封剂18。然而，在不同的示例中，密封剂18可以被布置在载体16的第一主表面16a和第二主表面16b两者上。
45.密封剂18包括半透明材料。半透明材料可以为例如聚合物，诸如硅树脂材料。硅树脂耐热和耐光的能力使其适合用作密封剂。在这种情况下，密封剂还包括可选的波长转换材料。波长转换材料可以是发光材料，诸如无机磷光体、有机磷光体、量子点和/或量子棒。磷光体可以是蓝色、黄色/绿色和/或红色磷光体。蓝色磷光体可以用于将uv光转换成蓝色光，绿色/黄色磷光体可以用于将uv和/或蓝色光转换成绿色/黄色光，并且红色磷光体可以用于将uv、绿色/黄色和/或蓝色光转换成红色光。
46.在此，波长转换材料被配置为将由光源17发射的光至少部分地转换为转换光。转换光具有与光源17所发射的光不同的波长。转换光可具有例如比未转换光更长的波长。未转换光可以是例如蓝色和/或紫色的，而转换光可以是例如绿色、黄色、橙色和/或红色的。
47.因此，在这种情况下，由灯丝15发射的光包括由波长转换材料转换的光和由光源17发射的未转换光的混合。换言之，在此，灯丝15被配置为发射led灯丝光，该led灯丝光是led光和转换led光的混合。转换光与未转换光之间的比值取决于有多少光源17所发射的光由波长转换材料转换。在一些应用中，波长转换材料和由光源17发射的光的颜色被选择为使得灯丝15发射白色光。白色光可以是例如距离黑体轨迹16sdcm以内的光。这种白色光的色温可以例如在从2000k到6000k的范围内，或者在从2300k到5000k的范围内或在从2500k到4000k的范围内。这种白色光的显色指数cri可以是例如至少70，或者至少80或至少85，例如90或92。
48.要注意的是，在不同的示例中，除了波长转换材料之外或者代替波长转换材料，密封剂18可以包括光散射材料。合适的光散射材料的示例包括：baso4、tio2、al2o3、硅树脂颗粒和硅树脂气泡。
49.灯丝15还包括第一电接触部19和第二电接触部20。为了简洁起见，第一电接触部19和第二电接触部20此后将被称为第一接触部和第二接触部，或简称为接触部。接触部19、20附接到载体16上。具体地，在这种情况下，第一接触部19附接至载体16的两个纵向端部中的一个，并且第二接触部20附接至载体16的另一个纵向端部。接触部19、20在此经由载体16上的电路电连接到光源17。此外，接触部19、20在此直接附接到轨道13、14上，并且因此与轨道触碰接触。因此，接触部19、20在此与轨道13、14直接电接触。例如，焊接可用于将接触部19、20附接至轨道13、14。如在图3中最清楚地看到的，在这种情况下，灯丝15的第一接触部19和下一灯丝15’的第二接触部20’沿着电路板10的纵向延伸彼此分开间隔距离d3。间隔距离d3的值根据应用而变化。例如，两个相邻灯丝15、15’可以被布置为使得d3＜l
×
cos(α)，其中l表示灯丝15、15’的长度并且α表示轴线a与切线t1、t2(以下还论述)形成的角度。
50.第一接触部19附接至第一轨道13并电连接至第一轨道13的点在图4中由p1表示，并且此后将被称为第一点p1。类似地，第二接触部20附接至第二轨道14并电连接至第二轨道14的点在图4中由p2表示，并且此后将被称为第二点p2。第一点p1和第二点p2被布置在轴线a上并且彼此相距一定距离。轴线a在第一点p1处不垂直于第一路径，即第一轨道13所遵循的路径的切线t1并且在第二点p2处不垂直于第二路径，即第二轨道14所遵循的路径的切线t2。在这种情况下，切线t1、t2是平行的，因为第一路径和第二路径是平行的。
51.轴线a与切线t1、t2形成的角度在图3中由α表示。在这种情况下，角度α大约为45度，但是在不同的示例中可具有不同的值。通常，角度α的值通常在从10度至45度的范围内的某处，但是在一些应用中可大于45度或小于10度。角度α通常为至少1度，诸如至少3度或至少5度。
52.图5示出了相对于灯丝的纵横比，即厚度除以长度的角度α最小值。在图5中，水平轴线示出了以度测量的角度α最小值，并且竖直轴线示出了纵横比。图6显示了纵横比为0.05的灯丝，如厚度和长度分别为3mm和60mm的灯丝的重叠部分。在图6中，水平轴线示出了以度测量的角度α，并且竖直轴线示出了重叠部分。
53.在操作过程中，照明装置5经由连接件4从市电接收电力。灯丝15、15’发射光，该光透射穿过壳体6和盖2的光出射窗口3以照亮灯具1的周围环境。
54.图7示出了照明装置100，除了灯丝15、15’以重叠方式布置之外，该照明装置类似于以上参考图1至4论述的照明装置5。也就是说，当在平行于电路板10并且还垂直于第一轨道13和第二轨道14的方向d上观察时，每对两个连续的灯丝15、15’重叠。在这种情况下，当在垂直于电路板10的方向，即图7中进入纸的方向上观察时，连续灯丝对不重叠。两个连续的发光灯丝15、15’沿着电路板10的纵向延伸重叠距离d4。距离d4取决于具体应用的要求。通常，距离d4在灯丝15、15’的长度l除以轨道13、14之间的距离d2的比值的10％至70％的范围内。应注意，重叠d4越大，图3中所示的角度α的最小值越大。图8示出了照明装置200，除了全部灯丝不具有相同的长度之外，该照明装置类似于以上参考图1至4论述的照明装置5。在这种情况下，具有不同长度1、1’的灯丝不平行，并且它们的相关轴线a、a’也不平行。因此，具有不同长度l、l’的灯丝与由轨道13、14遵循的路径的切线形成不同的角度α、α’。
55.图9示出了照明装置300，除了一些差异，该照明装置类似于以上参考图1至4论述的照明装置5。照明装置300的载体301是半透明的。密封剂302设置于载体301的两侧。也就是说，密封剂302在此布置在载体301的第一主表面和载体301的第二主表面上。发光材料可以布置在密封剂302的布置在第一主表面上的部分中和/或密封剂的布置在第二主表面上的部分中。光源18安装在第一主表面上，并且第二主表面上没有光源18。与以上参见图1至4论述的照明装置5的轨道13、14相比，轨道303、304具有增加的厚度t。增加的厚度t使得密封剂302形成为在电路板10和密封剂302之间形成间隙311。换言之，密封剂302不与电路板10触碰接触。典型地，增加的厚度t是在从0.1mm至6mm的范围内，例如0.5mm至4mm、或1mm至3mm。
56.还地，在这种情况下，照明装置300包括反射表面305，该反射表面被布置在电路板10的面向灯丝的一侧上。在这种情况下，反射表面305由反射光的材料制成的层(诸如基于铝或银的层)形成。反射表面305可以由镜面反射层形成。反射表面305可以由光漫射层形成，例如包括具有光散射颗粒的聚合物基质(例如硅树脂)的层。反射表面305的反射率可以是例如大于80％，例如大于85％、大于90％或大于92％。反射表面305的反射率可以是例如92％或94％。
57.当图9中的照明装置300在使用中时，由光源18发射的一些光被密封剂302散射，穿过透明载体301，并且撞击反射光的反射表面305。
58.图8至10示出了确保在密封剂302和电路板10之间形成间隙的其他方式的示例，因此这些部件没有触碰接触。图10示出了布置在轨道13、14与接触部19、20之间的电极306、307(例如导电线)的使用。在这种情况下，接触部19、20因此间接附接至轨道13、14并且与其间接电接触。图11示出了接触部308、309的使用，该接触部被成形为使得在密封剂302与电路板10之间存在间隙。接触部308、309在此具有v形形状，但是在不同的示例中可以具有不同的形状，例如u形形状。图12示出了弯曲灯丝310的使用。弯曲灯丝310被布置为远离电路板10弯曲。
59.图13示出照明装置400，该照明装置类似于以上参考图9论述的照明装置300，除了该照明装置400的反射表面401由布置在电路板10上的轨道304、305之间的反射器形成。如图14所示，该反射器可以包括若干个分开的区段401a、401b。这种反射器有助于降低短路和其他可靠性问题的风险。
60.图15示出了照明装置500，除了一些差异，该照明装置500类似于以上参考图9论述的照明装置300。照明装置500不包括图9所示的反射表面/层305。照明装置500包括两个侧面反射器501、502和光学元件503。光学元件503布置在电路板10上的轨道303、304之间。光学元件503可以例如被配置为折射光或反射光。侧面反射器501、502布置在电路板10上，使得灯丝15布置在侧面反射器501、502之间。侧面反射器501、502在此沿着电路板10延伸，即延伸到图15中的纸中。侧面反射器501、502从电路板10笔直向上延伸，如图15所示，但是在不同的示例中可以不同的方式布置。例如，侧面反射器可以彼此远离地倾斜，如图16所示，示出了倾斜的侧面反射器501’、502’。
61.应注意，虽然图13和14中所示的照明装置设置有侧面反射器和光学元件，但是本发明的其他实施例可仅包括侧面反射器而不包括光学元件，反之亦然。
62.图17示出了照明装置600，除了每个灯丝被布置为使得载体16垂直于电路板10之
外，该照明装置类似于以上参考图9论述的照明装置300。具体而言，第一主表面16a和第二主表面16b垂直于电路板10的平面。由此，光源17被定向为在平行于电路板10的主照明方向上发射光。
63.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，一些灯丝可以以重叠的方式布置而其他灯丝不布置。作为另一个示例，电路板可以由两条刚性导电线代替，这两条刚性导电线平行延伸并且灯丝跨这两条刚性导电线电并联地布置。
64.此外，通过研究附图、公开内容、以及所附权利要求，在实践所要求保护的本发明时，本领域的技术人员能够理解并且实现对所公开的实施例的变形。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。