帶有具有流體通道的光學(xué)元件的照明設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及照明設(shè)備中的熱管理。
【背景技術(shù)】
[0002]熱量管理是照明領(lǐng)域中重要的問題，并且特別地在諸如基于發(fā)光二級管LED的照明的基于固態(tài)的照明領(lǐng)域內(nèi)。大體上，當(dāng)光由光源發(fā)射，會生成熱。熱的生成通常是不希望的效應(yīng)，因為其可能影響光源的性能和預(yù)期壽命，以及針對照明設(shè)備的材料的選擇和電子器件的配置。熱量同樣會在照明設(shè)備的光學(xué)元件中產(chǎn)生，如同在波長轉(zhuǎn)換組件中通過斯托克斯頻移損失產(chǎn)生一樣。
[0003]為了降低熱量生成的效應(yīng)，照明設(shè)備通常包括布置用于將熱量從光源和其他熱量生成組件進行消散的散熱器，典型地在與照明設(shè)備的主要(或平均)光傳播方向相對的方向上。CN202040621示出的照明設(shè)備具有在散熱器中向周圍延伸用于增加向周圍的熱量消散區(qū)域并且在照明設(shè)備的燈罩中的孔。
[0004]US 2011/0298371 A1公開了具有在罩部分中的開口的LED燈泡。US 3373275 A公開了具有遮蔽的通風(fēng)開口的一件式模塑光透射透鏡的罩。US 2011/0049749 A1公開了具有罩蓋帽的可更換照明模塊，該罩蓋帽包括具有足夠大用于空氣傳送卻又太小而不會運送水滴的孔隙尺寸的微型織物材料。US 3253675 A公開了一種用于吸收聲能的裝置，其包括具有允許光通過其進行透射的一個或多個層的多孔材料的光透射構(gòu)件。EP 2461089 A1公開了一種具有帶有著多個通氣孔的光透射燈蓋帽的照明單元。
[0005]然而，希望獲得用于改善從照明設(shè)備的熱量消散的可代替的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]具有優(yōu)勢的是獲得一種照明設(shè)備，其克服了或者至少減輕了上面提及的缺陷。其將希望實現(xiàn)具有改善的熱量管理的代替性的照明設(shè)備。
[0007]為了較好地解決這些關(guān)注點的一個或多個，提供一種具有在獨立權(quán)利要求中限定的特征的照明設(shè)備。優(yōu)選的實施例在從屬權(quán)利要求中進行限定。
[0008]根據(jù)一個方面，提供一種照明設(shè)備。該照明設(shè)備包括至少一個光源，以及至少一個光學(xué)元件。至少一個光學(xué)元件被布置為透射由光源發(fā)射的光。至少一個光學(xué)元件包括光透射材料以及延伸通過光透射材料用于允許流體的流動經(jīng)過光學(xué)元件的至少一個通道。此夕卜，該通道被布置為使得進入通道的由至少一個光源發(fā)射的光的大部分進一步傳播通過光透射材料。光學(xué)元件包括彼此間隔開的光透射材料的多個層，其中每個層包括至少一個貫通孔。
[0009]本方面基于這樣一種認(rèn)識，即針對照明設(shè)備的熱量管理可以通過在光源前方的光學(xué)元件中布置通道(或孔)來改善。該通道允許通過通道的對流來傳送由光源生成的熱量。在本說明書中，術(shù)語“對流”可以涉及通過流體運動的熱量傳送。流動通過通道的流體可以是出現(xiàn)在照明設(shè)備中的流體，其可以具有氣態(tài)形式，例如空氣。此外，通道可以改善在光學(xué)元件自身中生成的熱量的消散，例如由可選地布置在光學(xué)元件中的波長轉(zhuǎn)換材料中的斯托克斯頻移損失所生成的。在光學(xué)元件中所生成的熱量可以由流體的流動傳送經(jīng)過通道。改善的來自照明設(shè)備的熱量消散可以例如實現(xiàn)照明設(shè)備較高的操作強度和/或更長的壽命。通過當(dāng)前方面，光學(xué)元件被用來促進從照明設(shè)備的熱量消散。光學(xué)元件可以被用作對傳統(tǒng)散熱器的補充(或甚至是替代)，由此實現(xiàn)增加的從照明設(shè)備的整體熱量消散。進一步，由于通道被布置為使得進入通道的由光源發(fā)射的光的大部分進一步傳播通過光透射材料，通道對于照明設(shè)備的光分布具有有限的影響。換句話說，通道被布置為使得允許降低量的光直接傳播通過通道而沒有經(jīng)過光透射材料。由此，進入通道的光的大部分在透射通過光學(xué)元件時與光透射材料相互作用。與光透射材料的相互作用應(yīng)當(dāng)被理解為例如光的透射、反射、散射、吸收以及/或再發(fā)射的任何類型的相互作用。因此，通道由流體地互連的貫通孔以及在光透射材料的層之間的至少一個空間形成。在光透射材料的層之間的空間可以允許流體在層之間循環(huán)，其可以進一步改善熱量對流。流體的循環(huán)可以通過調(diào)整光透射材料的層的距離來調(diào)整，其影響著流體在通道中的流動的擾動。
[0010]在本說明書中，術(shù)語“光透射材料”應(yīng)當(dāng)被廣泛地解釋為任何允許光的至少一些透射的任何材料或材料(物質(zhì))的組合。例如，光透射材料可以包括透明和/或半透明材料(例如陶瓷或塑料)以及可選地埋置于其中并且/或施加至其的微粒(例如，用于光的散射以及/或波長轉(zhuǎn)換)。
[0011]根據(jù)實施例，任何從光源延伸并且通過通道的視線穿越光透射材料，由此通道對于照明設(shè)備的光分布的影響進一步降低。通過當(dāng)前的實施例，來自光源進入通道的增加的量的光在經(jīng)過光學(xué)元件時至少一次與光透射材料相互作用。由于沒有從光源延伸通過通道而未經(jīng)過光透射材料的視線，從光學(xué)元件的外側(cè)通過通道不能直接可見光源，由此降低了來自光源的眩光。
[0012]根據(jù)實施例，可以將光透射材料的至少兩層布置為使得兩層中的一個層的光透射材料與兩層中的另一個層中的貫通孔橫向交疊，由此進入貫通孔中的一個的光的大部分進一步傳播通過光透射材料的其它層中的至少一個。由此，進入貫通孔中的一個的光可以在穿過(或傳播通過)光學(xué)元件時至少一次與多個層中的一個層中的光透射材料相互作用。
[0013]根據(jù)實施例，通道可以具有適于使得在通道的第一開口和通道的第二開口之間(例如在通道的兩個相對開口之間)的假想直線可以穿越光透射材料的形狀。因此，通道可以具有任何非直線的形狀，例如彎曲或帶拐角的形狀。由于光自然地在直線方向上傳播，如果通道為非直線的，進入通道的光將穿過光透射材料。通過當(dāng)前的實施例，光學(xué)元件可以不必包括多層光透射材料。相反，光學(xué)元件可以包括通道通過其進行延伸的單一層的透射材料。由于通道的非直線的形狀可以(至少部分地)禁止了光穿過通道而不同時穿過光透射材料，因此就降低進入通道而不進一步傳播通過光透射材料的光的量而言，光學(xué)元件相對于光源的位置可以不太苛刻。
[0014]根據(jù)實施例，光學(xué)元件可以具有多個通道，由此進一步改善熱量的對流。進一步，暴露于流體的流動的光學(xué)元件的面積增加，其改善了熱量從光學(xué)元件消散進入通道。
[0015]根據(jù)實施例，光學(xué)元件可以包括包含著延伸通過光透射材料的孔隙的多孔材料，由此孔隙形成了用于流體的流動通過光學(xué)元件的通道?？紫犊梢岳缭诠鈱W(xué)元件的兩個相對表面之間延伸。通過光學(xué)元件的孔隙的延伸可以為蜿蜓(winding)的(或至少非直線的)，由此進入孔隙的由光源發(fā)射的光進一步傳播通過圍繞著孔隙的光透射材料。進一步，蜿蜒的孔隙增加了光透射材料暴露于流動的流體的面積，由此改善了熱量的消散和對流。進一步，多孔的光透射材料包括在光透射材料和由孔隙形成的空洞(典型地包含流體)之間的界面處的多個折射率偏移，由此光學(xué)元件可以用作照明設(shè)備的漫射器。多個折射率偏移可以提供傳播通過多孔材料的光的散射。透射材料優(yōu)選地可以具有較之流體(例如，空氣)而目更尚的折射率。
[0016]根據(jù)實施例，孔隙的容積可以構(gòu)成光學(xué)元件的全部容積的至少30%，其增加了來自光學(xué)元件的熱量的對流和消散。
[0017]根據(jù)實施例，至少一個光學(xué)元件可以是波長轉(zhuǎn)換元件、漫射器元件以及散射器元件和波長轉(zhuǎn)換元件的組合中的任何一個。因此，光學(xué)元件可以布置用于調(diào)整由光源發(fā)射的光的屬性。光學(xué)元件可以例如布置為對光源發(fā)射的光進行散射從而提供更為均勻的光分布(通常被感知為更為柔和的光)。熱量產(chǎn)生過程可能發(fā)生在光透射材料中，特別是當(dāng)光透射材料包括波長轉(zhuǎn)換材料(例如，磷光體)時。例如，發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)可以由光引發(fā)并且斯托克斯損失可以由光在光透射材料中的吸收和再發(fā)射而產(chǎn)生。通道提供了流體的流動，并且由此通過光學(xué)元件的熱量對流可以有助于在光學(xué)元件的這種過程中生成的熱量的消散。
[0018]根據(jù)實施例，光透射材料可以包括用于對光源發(fā)射的光進行散射(例如Ti02, BaS04以及/或A1 203微粒)以及/或轉(zhuǎn)換其波長的微粒。在光透射材料中的微?？赡軐τ谏⑸涔鉃榉瓷湫缘?例如，不透明的，諸如白色)。微粒可以是其所具有的原子(或分子)結(jié)構(gòu)具有對應(yīng)于由光源發(fā)射的光的能量的能量帶隙的波長轉(zhuǎn)換微粒。通常，當(dāng)光被微粒所吸收并且再發(fā)射，光的波長增加。由吸收之前的能量和再發(fā)射之后的能量的差所定義的能量損失的大部分作為熱量輻射被發(fā)射。通過光學(xué)