Источник света, содержащий излучающие на гранях элементы

Источник света, содержащий излучающие на гранях элементы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области освещения, а в частности к источнику света, содержащему излучающие на гранях элементы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Достижения в развитии и улучшении светового потока светоизлучающих устройств, таких как твердотельные полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды (LED), сделали эти устройства пригодными для использования в осветительных приложениях общего назначения, включающих в себя архитектурное, развлекательное и дорожное освещение. Светоизлучающие диоды становятся все более и более конкурентоспособными по отношению к источникам света, таким как лампы накаливания, флуоресцентные лампы и высокоинтенсивные газоразрядные лампы.

Одна из проблем, с которой часто сталкиваются при разработке основанных на светодиодах источников света, состоит в разработке адекватных средств охлаждения для светодиодов, содержащихся в них. Например, поскольку эксплуатационные характеристики светодиодов в целом чувствительны к температуре и ее изменениям, рассеивание и управление температурой часто становится важным параметром конструктивного исполнения. В частности, источники света, объединяющие множество светоизлучающих диодов в относительно тесном расположении, например, для предоставления более высокой выходной интенсивности или смешанного спектра излучения, могут нуждаться в тщательно проработанном конструктивном решении конфигурации источников света для улучшения управления температурой.

При изготовлении матриц лазерных диодов, а особенно многослойных (пакетных) прямоугольных матриц диодов, была предложена блочная конструкция, которая комбинирует ряд диодных блоков, вставленных между соответствующей серией теплопроводящих вставок, которые обеспечивают соответствующий теплоотвод и электрическое соединение для диодных блоков. Такая конфигурация облегчает тестирование отдельных модулей и их замену в случае неисправности и в целом обеспечивает дополнительную структурную поддержку для диодных блоков, приводя к улучшенным свойствам излучения. Модули составлены и возбуждаются последовательно для предоставления по существу узкополосного высокомощного источника света для использования, например, в качестве оптической накачки для твердотельных лазеров. Примеры таких лазерных массивов диодов предлагаются в различных формах и конфигурациях в патенте США №4,454,602, выданном 12 июня 1984 г. Смиту, патенте США №5,394,426, выданном 28 июня 1994 г. Хербу и др., патенте США №5,394,426, выданном 28 февраля 1995 г. Джослину, патенте США №5,835,515, выданном 10 ноября 1998 Хуангу, патенте США №6,195,376, выданном 27 февраля 2001 г. Вилсону и др., патенте США №6,352,873, выданном 5 марта 2002 г. Ходену и др., и патенте США №6,768,753, выданном 27 июля 2004 года Тройшу.

Основанные на светодиодах источники света, в настоящий момент используемые, например, в приложениях освещения общего применения, обычно комбинируют один или более плоскостной светоизлучающий диод для обеспечения требуемого светового эффекта. Например, эти плоскостные светоизлучающие диоды могут быть смонтированы группами или матрицами для предоставления освещения на одной или более длинах волн, которые могут, если сконфигурированы соответствующим образом, быть скомбинированы для предоставления требуемого выходного спектра или рисунка. Основанные на светоизлучающих диодах источники света, предоставляющие такие комбинированные выходы, могут быть использованы в качестве источника белого света (например, комбинируя красный, зеленый и голубой (RGB) светоизлучающие диоды и т.д.), как источник света с рисунком или многоцветный источник света, или как источник света требуемого или переменного выходного спектра.

Различные примеры таких источников света общего назначения на основе светоизлучающих диодов представлены в патенте США №7,048,412 для продольного источника на светоизлучающих диодах, выданном 23 мая 2006 г. Мартину и др., в котором предлагаемые источники света содержат некоторое количество светоизлучающих диодов, расположенных вдоль фасеток осей источника света и излучающих наружу из него в сторону коллектора, размещенного для сбора и перенаправления излученного света для создания требуемого светового эффекта. Другие подобные источники света общего назначения на основе светоизлучающих диодов, обычно содержащие матрицы светоизлучающих диодов, расположенные перпендикулярно оси источника света, также проиллюстрированы в данном документе.

В этих и других доступных источниках света общего назначения на основе светоизлучающих диодов используемые плоскостные светоизлучающие диоды обычно сконфигурированы для предоставления первой большой светоизлучающей поверхности и противоположной поверхности, от которой создаваемое светоизлучающим диодов тепло рассеивается через теплоотвод или тому подобное. Для высокомощных источников света, тем не менее, вышеприведенная конфигурация с излучением на поверхности часто приводит к трудностям управления нагревом и/или охлаждением, которые сказываются на общей эффективности источника света.

Следовательно, существует потребность в улучшенных источниках света, содержащих светодиоды и/или другие подобные светоизлучающие элементы, которые преодолевают по меньшей мере некоторые недостатки известных источников света.

Данная информация об уровне техники предоставлена для раскрытия информации, которая по предположению заявителя имеет возможную значимость для настоящего изобретения. Не подразумевается обязательным и не должно истолковываться допущение, что любая из предшествующей информации составляет предшествующий уровень техники в отношении настоящего изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является предоставление источника света, содержащего элементы, излучающие на гранях. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения представлен источник света для предоставления освещения, содержащий один или более излучающих на гранях элементов, каждый соответственно содержит одну (или более) светоизлучающую грань, соединяющую две по существу противоположные поверхности, площадь упомянутых по существу противоположных поверхностей больше, чем площадь упомянутой одной или более светоизлучающих граней; один или более теплоотвод, одна или более из упомянутых по существу противоположных поверхностей каждого из упомянутых одного или более излучающих элементов термически соединены с соответствующим одним (или более) теплоотводом, сконфигурированным для отвода тепла от них; и средства возбуждения для возбуждения одного или более излучающих на гранях элементов для излучения света через посредство упомянутой одной или более их светоизлучающей грани для обеспечения освещения.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена светоизлучающая структура для использовании в освещающем источнике света, содержащая средства возбуждения для возбуждения светоизлучающей структуры, светоизлучающая структура, содержащая два или более светоизлучающих слоя, соответственно вставленных между последовательными слоями теплоотвода, каждый из упомянутых светоизлучающих слоев содержит один или более излучающий на гранях элемент, каждый из которых содержит светоизлучающую грань, соединяющую две по существу противоположные поверхности, сконфигурированные для термического соединения упомянутых излучающих на гранях элементов с упомянутыми последовательными слоями теплоотвода, площадь упомянутых по существу противоположных поверхностей больше, чем площадь упомянутой одной или более светоизлучающих граней.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - пространственное изображение источника света, содержащего излучающие на гранях элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - поперечное сечение источника света на фиг.1, выполненное вдоль его оси 2-2;

фиг.3 - поперечное сечение источника света, содержащего излучающие на гранях элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - поперечное сечение источника света, содержащего один излучающий на грани элемент в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - поперечное сечение источника света, содержащего три излучающие на гранях элемента в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - поперечное сечение многослойной светоизлучающей структуры, содержащей излучающие на гранях элементы в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - пространственное изображение многослойной светоизлучающей структуры, содержащей излучающие на гранях элементы в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - пространственное изображение многослойной светоизлучающей структуры, содержащей излучающие на гранях элементы в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - представление в виде схемы системы, содержащей источник света и необязательную систему с обратной связью в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - разрез многослойной светоизлучающей структуры, содержащей излучающие на гранях элементы в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - вид сбоку источника света, содержащего излучающие на гранях элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - вид сверху кольцеобразного теплоотвода, несущего излучающие на гранях элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.13 - вид снизу кольцеобразного теплоотвода, несущего излучающие на гранях элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.14 - пространственное изображение многослойных светоизлучающих элементов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.15A - пространственное изображение теплоотвода, несущего светоизлучающие элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.15B - пространственное изображение теплоотвода, несущего светоизлучающие элементы в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.16A-16D - схематические принципиальные схемы для соединения светоизлучающих элементов согласно вариантам настоящего изобретения;

фиг.17 - пространственное изображение теплоотвода, несущего светоизлучающие элементы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг.18 - вид сбоку на схему расположения для смешения выходов различных излучающих на гранях элементов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения

Термин «светоизлучающий элемент» используется для определения устройства, которое излучает излучение в диапазоне или сочетании диапазонов электромагнитного спектра, например в видимом диапазоне, инфракрасном и/или ультрафиолетовом диапазоне, при возбуждении, например, посредством приложения разности потенциалов вдоль него или пропускания через него тока. Поэтому светоизлучающий элемент может иметь монохроматические, квазимонохроматические, полихроматические или широкополосные спектральные характеристики излучения. Примеры светоизлучающих элементов включают в себя полупроводниковые, органические или полимер-полимерные светоизлучающие диоды, суперлюминисцентные диоды, лазерные диоды, оптически накачиваемые покрытые фосфором светоизлучающие диоды, оптически накачиваемые нанокристаллические светоизлучающие диоды или другие подобные устройства, как может быть с легкостью понятно специалистам в данной области техники. Более того, термин «светоизлучающий элемент» используется для определения определенного устройства, которое излучает излучение, например светодиодная матрица, и может равно быть использован для определения сочетания определенного устройства, которое излучает излучение, вместе с корпусом или блоком, в котором определенное устройство или устройства размещены.

Термин «излучающий на гранях элемент» в целом используется для определения светоизлучающего элемента, такого как вышеописанные устройства, который излучает свет из одной или более его граней, то есть из грани, в общем соединяющей две по существу противоположные поверхности, каждая из которых имеет площадь по меньшей мере больше, чем площадь граней. Другими словами, термин «излучающий на гранях элемент» используется для представления светоизлучающего элемента, из которого свет излучается через посредство одной (или более) его светоизлучающей грани, одна (или более) светоизлучающая грань имеет площадь, которая по крайней мере меньше, чем площадь минимальной номинально не излучающей поверхности светоизлучающего элемента. Как будет обсуждаться дополнительно ниже, по меньшей мере некоторые из этих больших неизлучающих поверхностей используются для отвода тепла. Термин «излучающий на гранях элемент» также относится к элементу, излучающему свет из грани активного слоя в элементе, безотносительно того, как элемент был вырезан из его многослойного брикета во время изготовления. Предполагается, что свет может излучаться из поверхности излучающего на гранях элемента, как определено в данном документе, которая не является одной из наименьших поверхностей данного элемента, но которая остается имеющей меньшую площадь, чем по меньшей мере одна из номинально неизлучающих поверхностей светоизлучающего элемента. Термин «излучающий на гранях элемент» может также относиться к светоизлучающему элементу, от которого свет полностью внутренне отражается или по меньшей мере существенно отражается, от одной или более поверхностей меньшей площади, которые будут в противном случае светоизлучающими гранями, для излучения из части или частей одной или более больших поверхностей, которые будут номинально неизлучающими поверхностями в отсутствие полного внутреннего отражения.

Термин «неизлучающий элемент» относится к поверхности на светоизлучающем элементе, как определено выше, через которую свет номинально не будет излучаться, но через которую некоторое количество света может по-прежнему излучаться на практике. Специалист в данной области техники с легкостью поймет, что такие неизлучающие поверхности не предполагаются для исключительного определения поверхностей, из которых свет может не излучаться, но в более общем смысле, для определения поверхностей светоизлучающего элемента, которые обычно не рассматриваются в качестве первичных светоизлучающих поверхностей, то есть поверхностей, из которых свет может излучаться, но в пропорции, которая является вторичным членом к излучениям, предоставляемым из одной или более светоизлучающих граней таких светоизлучающих элементов.

Термин «теплоотвод» используется для определения материала, устройства, системы и/или среды, способной к поглощению тепла от другого объекта, а именно светоизлучающего элемента, такого как излучающий на гранях элемент, как описано выше, с которым он термически соединен. Теплоотвод, который может содержать одну или более независимых и/или соединенных теплоотводов, обычно сконфигурирован для проведения тепла, поглощенного таким образом от его источника (например, светоизлучающего элемента), и распространения или рассеивания тепла по большей площади поверхности. В общем смысле, теплоотвод уменьшает температуру источника через увеличенную термическую массу и/или рассеяние тепла посредством теплопроводности, конвекции, излучения и/или активного охлаждения. Примеры теплоотводов могут включать в себя, но не ограничиваться, различными типами теплоотводов, например, составленных из металлических конструкций, таких как пластины, стержни и тому подобные (например, медные, алюминиевые, алюминий-нитридные, медь-вольфрамовые и т.д.), различными типами термоэлектрических охладителей, систем принудительного воздушного охлаждения или тепловыми трубами, различными типами макроканальных или микроканальных жидкостных охлаждающих систем или другими сходными системами отвода тепла и/или рассеивания, как с легкостью поймет специалист в данной области техники. Термин «теплоотвод» дополнительно используется для определения пассивной и/или активной охлаждающей системы, действующим образом и/или термически присоединенной к или интегрированной в конструкцию отвода тепла светового устройства.

Термины «спектр», «спектральная характеристика», «спектр излучения» используются взаимозаменяемо для определения одной или более спектральной характеристики данного источника света, светоизлучающего элемента или других подобных светоизлучающих устройств, где такие характеристики могут включать, но не ограничены, спектральным распределением мощности (SPD), одной или более длиной волны пика интенсивности и/или диапазонами излучения, одним или более спектральным профилем интенсивности и тому подобными.

В качестве используемого в данном документе термин «около» относится к разбросу в +/-10% от номинального значения. Должно быть понято, что такой разброс всегда включен в любое данное значение, предоставленное в данном документе, указано это отдельно или нет.

Если не обозначено обратное, все технические и научные термины, используемые здесь, имеют то же значение, что и обыкновенно понятные обычному специалисту в данной области техники, к которой принадлежит изобретение.

Настоящее изобретение представляет источник света, содержащий излучающие на гранях элементы. В частности, источник света в целом содержит один или более излучающих на гранях элементов, каждый имеющий по существу одинаковый (например, синий, красный, зеленый и т.д.) или сходный (например, теплый белый или холодный белый) спектр излучения, или имеющие по существу различные спектры/цвета излучения (например, красный, зеленый и синий), и один или более теплоотвод, электрически соединенный с ним. Также предусмотрены средства возбуждения для возбуждения излучающих на гранях элементов. Выходные оптические средства, такие как отражатели, линзы, рассеиватели, коллиматоры, фильтры и подобные могут быть также включены для собирания, смешения и/или перенаправления света, излученного одним или более излучающим на гранях элементом для создания требуемого оптического эффекта. Источник света может также содержать необязательную управляющую систему с обратной связью, приспособленную для контроля выхода источника света и корректировки средств возбуждения и/или выходных оптических средств для поддержания требуемого или оптимального выхода.

Как определено выше, каждый излучающий на гранях элемент данного источника света, как правило, содержит одну (или более) светоизлучающую грань и две (или более) неизлучающие поверхности, от которых тепло может отводиться и рассеиваться через посредство теплоотвода, соответствующим образом присоединенного к ним. В целом, неизлучающие поверхности имеют площадь, большую чем площадь светоизлучающих граней, и таким образом предусматривают больший теплоотвод и рассеивание. По существу, вопреки использованию излучающих на поверхностях элементов в доступных в настоящий момент источниках света использование излучающих на гранях элементов, как описано в данном документе, предусматривает больший отвод тепла и большее рассеивание и, следовательно, большее управление температурой и контроль температуры, которые могут преобразоваться в большую эффективность источника света, надежность, стабильность и долговечность.

В целом, один или более излучающих на краях элементов могут управляться независимо, в группе или массиве, или как часть одного или более многослойных излучающих на гранях элементов. В одном варианте осуществления, например, каждый излучающий на гранях элемент возбуждается с помощью соответствующих средств возбуждения. В данном варианте осуществления каждый элемент термически подсоединен к одному или более соответствующим теплоотводам (например, см. фиг. 4 и 15). Теплоотводы каждого излучающего на гранях элемента могут быть использованы в качестве независимых средств отвода и рассеивания теплоты или могут быть взаимно соединены для обеспечения комбинированной системы отвода и рассеивания теплоты для всего источника света или для различных подгрупп его излучающих на гранях элементов, как описано ниже.

В другом варианте осуществления некоторое количество излучающих на гранях элементов скомбинировано в многослойную светоизлучающую структуру, содержащую последовательные вставные светоизлучающие слои и слои теплоотвода соответственно (например, см. фиг.1-3, 6-8, 10, 11 и 14). А именно такие многослойные светоизлучающие структуры могут содержать один или более светоизлучающих слоев, термически соединенных между двумя последовательными слоями теплоотвода. Например, в одном варианте осуществления каждый светоизлучающий слой содержит один излучающий на гранях элемент, термически соединенный между двумя последовательными слоями теплоотвода (например, см. фиг.1 и 6). В другом варианте осуществления каждый светоизлучающий слой содержит два или более излучающих на гранях элемента, термически соединенных между двумя последовательными слоями теплоотвода (например, см. фиг.7 и 8). Другие многослойные конфигурации и перестановки, имеющие различные количества светоизлучающих слоев и слоев теплоотвода и имеющие различные сочетания излучающих на гранях элементов и теплоотводов для каждого такого слоя соответственно, будут очевидны специалисту в данной области техники.

Более того, в вышеописанной многослойной светоизлучающей структуре(ах) каждый излучающий на гранях элемент данного светоизлучающего слоя может иметь по существу одинаковый или сходный спектр излучения, различные спектры излучения, или структура может содержать сочетание излучающих на гранях элементов, некоторые из которых имеют по существу одинаковый или сходный спектр, а некоторые - различный. Например, в одном варианте осуществления многослойная светоизлучающая структура содержит некоторое количество светоизлучающих слоев, каждый из которых соответственно содержит излучающие на гранях элементы, разделяющие по существу одинаковый или сходный спектр/цвет излучения. Например, данная многослойная светоизлучающая структура может содержать, в соответствии с одним вариантом осуществления, первый светоизлучающий слой, содержащий излучающие на гранях элементы, каждый из которых имеет первый спектр излучения, и второй светоизлучающий слой, содержащий излучающие на гранях элементы, каждый из которых имеет второй отличный спектр излучения; три (или более) слоя могут также быть предусмотрены в зависимости от приложения, для которого источник света должен быть использован.

В дополнение, данный источник света может содержать единственную многослойную светоизлучающую структуру (например, см. фиг.1-3 и 11) или содержать две или более многослойных светоизлучающих структуры. Например, в одном варианте осуществления источник света содержит две или более многослойные светоизлучающие структуры, каждая из которых излучает свет в соответствии с соответствующим спектром излучения или цветом. В другом варианте осуществления каждая многослойная светоизлучающая структура источника света излучает свет в соответствии с комбинированным выходным спектром, получаемым посредством сочетания излучений его различных светоизлучающих слоев, составленных из излучающих на гранях элементов или их подгрупп, имеющих различные спектры излучения.

Специалист в данной области техники с легкостью поймет, что другие многослойные светоизлучающие структуры, содержащие различные сочетания излучающих на гранях элементов в различных конфигурациях светоизлучающих слоев и слоев теплоотвода, могут рассматриваться без отхода от общего объема и сущности настоящего раскрытия. Например, соседние светоизлучающие слои могут совместно использовать общий теплоотвод, расположенный между ними, или быть присоединены к рядом расположенным, но различным теплоотводам. Более того, многослойные светоизлучающие структуры могут быть изготовлены для того, чтобы иметь различные формы и/или конфигурации в зависимости от применения, для которого будет использован источник света. Например, линейные, квадратные и прямоугольные многослойности (пакеты) могут быть предпочтительны в определенных приложениях (например, см. фиг.11-13), в то время как цилиндрические, конические или кольцеобразные пакеты (см., например, фиг.11-13) могут быть лучшим решением в других применениях. Кольцеобразный пакет, например, может быть расположен вокруг и термически подсоединен к осевой тепловой трубе или другому теплопроводящему или переносящему тепло компоненту для отвода тепла, производимого светоизлучающими элементами.

В других вариантах осуществления пакет может быть одномерным, линейным, расположенным в горизонтальной, вертикальной ориентации. Он может быть двумерным (2D), в случае чего поверхности, излучающие на гранях, формируют плоскую двумерную матрицу. Он может быть двумерной (2D) матрицей, расположенной на виртуальной криволинейной поверхности, такой как поверхность цилиндра. Он может также быть трехмерной (3D) матрицей, имеющей смещенные ряды, позволяющие излучению, излучаемому излучающими на гранях элементами, расположенными на одной или более задних рядах, проходить мимо излучающих на гранях элементов, расположенных в одном или более передних рядов. Специалист в данной области техники поймет, что эти и другие подобные изменения не подразумеваются как отклоняющиеся от общего объема и сущности настоящего раскрытия.

Более того, как представлено выше, многослойные светоизлучающие структуры могут содержать излучающие на гранях элементы, имеющие разные выходные спектры, или содержат набор излучающих на гранях элементов, все из которых излучают свет в соответствии с по существу одинаковым или сходным выходным спектром. В последнем варианте осуществления многослойная светоизлучающая структура излучающих на гранях элементов данного выхода может быть скомбинирована со светоизлучающими структурами излучающих на гранях элементов, имеющих отличные выходы для создания комбинированного оптического эффекта. Например, такие комбинации могут использоваться в высокомощных световых источниках для предоставления, если выходы от соответствующих светоизлучающих структур скомбинированы с помощью общих световых коллекторов, смесителей и т.д., комбинированного выхода, имеющего требуемый спектр (например, выбранный цветовой выход, источник белого света и т.д.)

Излучающие на гранях элементы

В одном варианте осуществления излучающий на гранях элемент содержит по существу плоский светоизлучающий элемент, имеющий одну или более светоизлучающих граней, соединяющих две по существу противоположные неизлучающие поверхности; одна или более светоизлучающих граней может формировать угол по отношению или быть по существу перпендикулярной к неизлучающим поверхностям. Более того, одна или более поверхностей излучающего на гранях элемента, как правило, отличная от самой светоизлучающей грани, может быть покрыта отражающим покрытием или изготовлена для обеспечения увеличенной внутренней отражательной способности. Такие отражающие поверхности могут быть использованы, например, для прямых излучений излучающего на гранях элемента из одной грани или с другой стороны из диаметрально противоположных граней. Также одна или более поверхностей и, в частности, одна или более светоизлучающих граней излучающего на гранях элемента могут быть покрыты противоотражающим покрытием, изготовлены для обеспечения уменьшенной внутренней отражающей способности. Такие противоотражающие поверхности могут быть использованы, например, для улучшения эффективности излучения данного излучающего на гранях элемента.

В другом варианте осуществления излучающий на гранях элемент по меньшей мере частично изготовлен из светопроводного материала, такого, что свет, создаваемый излучающими на гранях элементами, проводится этими светопроводными материалами к одной или более светоизлучающим граням, из которых он излучается. Светопроводные материалы с более низким показателем преломления, например, расположены вдоль одной или более неизлучающих поверхностей излучающего на гранях элемента для формирования световода. Например, конструкция, такая как гребенчатый волновод или подобная, может быть выращена на излучающем на гранях элементе. Направленное распространение волн может, например, возникать вследствие изменения коэффициента преломления между активным слоем, проводящим слоем и оболочкой на полупроводниковом светоизлучающем элементе, таком как лазер на полупроводниковом диоде. Другой пример может быть применением внутренних зеркальных слоев, которые окружают активный слой сходно с тем, как это делается в нанесении одного зеркального слоя на сторону подложки излучающих на поверхности светоизлучающих диодов. В дополнение, сочетание внутренних светопроводящих слоев и внешних светопроводящих слоев, таких как зеркальные покрытия и тому подобные, может быть использовано для достижения требуемого эффекта. Другие примеры подобных излучающих на гранях элементов будут с легкостью поняты специалистом в данной области техники.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения отражающие и/или частично отражающие материалы могут быть нанесены на одну или более светоизлучающих граней для того, чтобы способствовать генерации когерентного излучения между этими поверхностями граней. Поверхности могут быть отполированы и могут быть плоскими или криволинейными.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения излучающие на гранях элементы могут быть сконфигурированы так, что его противоположная излучающая грань сконфигурирована для обеспечения полного или существенного внутреннего отражения, тем самым перенаправляя свет, направленный к ней, в сторону части номинально неизлучающей поверхности. В этом варианте осуществления излучающий на гранях элемент сохраняет преимущество предоставления одной или более, как правило, больших поверхностей, от которых может отводиться тепло и/или рассеиваться, предоставляя альтернативу для выходной направленности. В данной конфигурации свет, генерируемый излучающим на гранях элементом, излучается через посредство его излучающей грани, которая, в данном варианте осуществления, сконфигурирована для перенаправления света в направлении номинально неизлучающей поверхности для излучения из нее.

В дополнение, излучающий на гранях элемент может быть определенным устройством, которое излучает излучение, например, светодиодной матрицей, и может быть использовано равно для определения объединения определенного устройства, которое излучает излучение, с корпусом или блоком, в котором размещено определенное устройство (например, включающий теплоотводы, такие как радиаторы, возбуждающие электроды, светопроводящие структуры, отражающие покрытия и/или конструкции, и т.д.). В одном варианте осуществления излучающий на гранях элемент может содержать один излучающий на гранях элемент или сочетание таких излучающих на гранях элементов, интегрально или действующим образом соединенных в заданную конфигурацию или массив, например, излучающий на гранях слой слоистой светоизлучающей структуры или устройства, составленного из двух или более излучающих на гранях элементов.

Теплоотвод

Специалисту в данной области техники будет понятно, что различные типы теплоотводов, расположенных слоями между соответствующими слоями одного или более излучающих на гранях элементов или расположенных в качестве отдельных теплоотводов для одиночных излучающих на гранях элементов, могут рассматриваться в данном документе без отхода от общего объема и сущности настоящего раскрытия. Более того, могут рассматриваться различные формы и конфигурации теплоотводов в зависимости от формы источника света и выбранной комбинации и структурной конфигурации самого излучающего на гранях элемента.

В одном варианте осуществления каждый теплоотвод содержит радиатор, а именно металлическую пластину или конструкцию (например, медную, алюминиевую, алюминий-нитридную, медь-вольфрамовую и т.д.), термически подсоединенную к одной или более неизлучающим поверхностям (или их части) одного или более излучающих на гранях элементов. Каждый радиатор может дополнительно быть термически присоединен к теплоотводящему основанию, последняя, необязательно, термически соединяет каждый теплоотвод данного излучающего на гранях элемента, данного светоизлучающего слоя, данную матрицу или группу излучающих на гранях элементов или данную многослойную светоизлучающую структуру. Теплоотводящее основание или снова заданный теплоотвод отдельного излучающего на гранях элемента или группа, матрица или многослойная структура из них могут дополнительно служить в качестве опоры для излучающих на гранях элементов в источнике света (например, см. фиг.1). Как будет легко понято специалистом в данной области техники, теплоотводящее основание может также вести к дополнительной системе контроля нагрева, такой как активная система охлаждения, для дополнительного контроля и поддерживания функционирования излучающих на гранях элементов при требуемой и/или оптимальной температуре функционирования.

В качестве альтернативы, каждый радиатор может эксплуатироваться независимо или подгруппами в зависимости от конкретной конструкции и эксплуатационных требований данного источника света. Специалист в данной области техники с легкостью поймет, что многие средства отвода тепла и рассеяния могут быть использованы в качестве теплоотводов в настоящем контексте без отклонения от общего объема и сущности настоящего раскрытия. А именно различные типы и/или сочетания теплоотводов могут рассматриваться для предоставления передачи тепла от неизлучающих поверхностей излучающих на гранях элементов окружающей среде или связанной пассивной или активной системе охлаждения. Как указано выше, такие теплоотводы могут включать, но не ограничиваться различными типами радиаторов, термоэлектрических охладителей, систем принудительного охлаждения, тепловых труб, жидкостных охлаждающих систем, таких как макроканальные или микроканальные охладители и другие подобные системы отвода и/или рассеивания тепла, такие как пассивные и/или активные системы охлаждения действующим образом и/или термически соединенные или интегрированные в теплоотводящую конструкцию излучающих на гранях элементов.

В одном варианте осуществления теплоотвод может нести одну или более проводящих линий, которые электрически изолированы от основного материала теплоотвода. Таким образом, электрическая энергия может подаваться на излучающий на гранях элемент через посредство проводящей линии и теплоотвода. Например, примеры проводящих линий могут быть видны на фиг.15A и 15B. На примере фиг.15A по существу плоский теплоотвод 1208 несет излучающий на грани элемент 1202, имеющий верхний металлический поверхностный контакт 1230. Контакт 1230 верхней металлической поверхности соединен проводом 1232 с проводящей линией 1234 на теплопроводном, но электрически изолирующем слое 1236, расположенном на теплорассеивающем конце 1238 теплоотвода 1208. На примере фиг.15B ступенчатый плоский теплоотвод 1208' несет излучающий на гранях элемент 1202', имеющий контакт 1230' верхнего металлического выступа. Контакт 1230' верхнего металлического выступа соединен проводом 1232' с проводящей линией 1234' на теплопроводном, но электрически изолирующем слое 1236', расположенном на теплорассеивающем конце 1238' теплоотвода 1208'. В другом примере теплоотвод может быть электрически изолирующим материалом, таким как керамика, с хорошей теплопроводнос