Осветительный модуль со сходными направлениями распространения тепла и света

Осветительный модуль со сходными направлениями распространения тепла и света

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к тепловому распределению и формированию пучка осветительных устройств, а более точно, к осветительному устройству, имеющему элемент отвода тепла для распределения тепла одного или более источников света.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Осветительные модули высокой яркости используются в некотором количестве применений освещения, таких как общее освещение, направленное освещение, обтекающее освещение стен, освещение указателей и вывесок, рекламное, декоративное и витринное освещение, освещение фасадов, заказное освещение и тому подобное. Эти осветительные модули типично включают в себя множество источников света, таких как лампы накаливания, люминесцентные лампы, неоновые или твердотельные светоизлучающие диоды (СИД, LED), присоединенные к системе управления электропитанием для управления интенсивностью источников света в зависимости от требований к яркости применения освещения.

При работе, большинство осветительных модулей высокой яркости вырабатывают чрезмерное количество тепловой энергии. В случае ламп накаливания, тепловая энергия используется для нагрева нити накала до высоких температур, для того чтобы давать свет. Однако для твердотельных светильников, содержащих СИД, тепловая энергия из СИД передается на подложку, вызывая повышение температуры и заставляя СИД работать менее оптимально, давая в результате снижение светового потока выходного света. Как результат, больший ток возбуждения требуется для поддержания выходного света СИД на требуемом уровне. Однако повышения тока возбуждения вызывают дальнейший рост температуры на подложке, тем самым наращивая отрицательное влияние тепловой энергии на качество функционирования твердотельного осветительного модуля.

Еще одним аспектом твердотельных светильников является необходимость в относительно тяжелой оптике, для того чтобы обеспечивать как можно большее смешивание разных длин волн, испускаемых из отдельных светоизлучающих диодов в пределах светильника. Другим потенциальным преимуществом тяжелой оптики является большая эффективность коллимации выходного пучка. Часто размер и расположение системы теплового распределения в светильнике ограничивает пространство, имеющееся в распоряжении для оптики формирования пучка, что может снижать качество смешивания цветного света и коллимацию пучка.

Поэтому желательно разработать систему теплового распределения для преодоления нежелательного действия избыточного тепла на качество функционирования твердотельных осветительных модулей без чрезмерной компрометации качества функционирования оптической системы. Примером такой системы распределения тепла является тепловая труба. Тепловая труба является теплопроводящей трубой, которая содержит небольшое количество рабочей жидкости, такой как вода. Обычно один конец тепловой трубы расположен близким к источнику тепла, чтобы обеспечивать тепловой контакт с источником тепла, например СИД. По мере того как температура источника тепла растет, тепловая энергия, вырабатываемая источником тепла, заставляет жидкость внутри тепловой трубы испаряться. Как результат, тепло из источника тепла поглощается испаряющейся жидкостью, тем самым отводя тепло от источника тепла. Испаренная жидкость перемещается от источника тепла через трубу в холодный конец трубы, типично, указываемый ссылкой как конденсационный конец. На конденсационном конце тепловой трубы, пар конденсируется в свою исходную жидкостную форму и цикл рассеяния тепла завершается. Типично, конденсационный конец тепловой трубы термически присоединен к радиатору для улучшенного рассеяния тепла.

Было предложено некоторое количество систем теплового распределения с тепловой трубой. Заявка № 2006/0092639 на выдачу патента США на Ливси и других описывает источник света, имеющий многочисленные тепловые трубы, выполненные с возможностью формировать резонатор рециркуляции света. Свет с матриц СИД, установленных на тепловых трубах, захватывается и отражается из резонатора рециркуляции света. В этой структуре, тепло отходит от источника либо перпендикулярно свету, испускаемому источником, либо в противоположном направлении таковому у света, испускаемого источником, при этом обе эти конфигурации могут иметь следствием громоздкие компоновки.

Публикация № 2005/0092469 заявки на выдачу патента США на Хуанга преподает петлевую тепловую трубу для охлаждения осветительного устройства на СИД. Испарительный конец петлевой тепловой трубы находится в тепловой связи с СИД, а конденсационный конец тепловой трубы ассоциирован с крышкой осветительного устройства. Недостаток, ассоциативно связный с петлевой тепловой трубой Хуанга, состоит в том, что крышка становится громоздкой и должна принимать форму петлевой тепловой трубы. Использование такой петлевой тепловой трубы может требовать усложненной компоновки, которая может ограничивать конструкцию осветительного устройства и может увеличивать затраты.

Публикация № 2005/0169006 заявки на выдачу патента США на Ванга и других описывает фонарь на СИД, имеющий радиатор с отражателем, модуль СИД и имеющий в целом U-образной формы тепловую трубу, термически присоединенную на одном конце к модулю СИД, а на другом конце к радиатору. В этом фонаре на СИД, тепловая труба в целом расположена напротив светоизлучающего диода источника света, что может иметь следствием вытянутую конфигурацию фонаря на СИД.

Патент США № 5852339 на Гамильтона и других преподает радиатор для рассеяния тепла со схемы возбуждения безэлектродной ламповой сборки. Радиатор Гамильтона и других включает в себя некоторое количество тепловых труб, скомпонованных вдоль по длине радиатора. Радиатор, раскрытый Гамильтоном и другими, сконструирован, чтобы направлять тепло в сторону скорее от схемы возбуждения, чем безэлектродной лампы.

Публикация № 2005/0258438 заявки на выдачу патента США на Эрика и других раскрывает устройство освещения, содержащее микросхемы СИД, установленные на опорной стенке микросхем, которая присоединена к вогнутому изолированному объему. Этот изолированный объем включает в себя теплообменную жидкость и определяет пассивную тепловую трубу для охлаждения микросхем СИД. Чтобы эффективно работать, изолированный объем сконфигурирован из условия, чтобы он был определенного минимального размера. Как результат, эта компоновка для устройства освещения может не быть практичной вследствие потребности в тем большем объеме, чем больше микросхем СИД используется, что может иметь следствием громоздкое устройство освещения.

Публикация № 2006/0196651 заявки на выдачу патента США на Боарда и других раскрывает оптоэлектронное устройство, которое включает в себя светоизлучающее полупроводниковое устройство, присоединенное к прозрачной или полупрозрачной тепловой трубе. Свет, испускаемый светоизлучающим полупроводниковым устройством, пропускается через и по длине тепловой трубы. Для этой конфигурации оптоэлектронного устройства, так как тепловая труба также используется для пропускания света, оптическая эффективность этого устройства будет стеснена фазовыми изменениями рабочей жидкости в дополнение к многочисленным поверхностям раздела, через которые должен проходить свет, и, таким образом, тепловая труба обеспечивает как теплоперенос, так и пропускание света. Эта конфигурация оптоэлектронного устройства поэтому давала бы в результате ослабленную отдачу светового потока из него. В дополнение, универсальность конструкции оптоэлектронного устройства этой конфигурации ограничена требуемой конфигурацией тепловой трубы.

Патент США № 7011431 на Уно и других предлагает устройство освещения, имеющее светоизлучающий блок и блок рассеяния тепла, в силу которого тепло передается из светоизлучающего блока в блок рассеяния тепла с использованием тепловой трубы. Соответственно, тепловая труба, такая как раскрытая Уно и другими, служит только в качестве трубопровода для переноса тепловой энергии, и блок рассеяния тепла по-прежнему требуется для рассеяния тепла с устройства освещения. В дополнение, устройство освещения, такое как предложенное Уно и другими, может быть сложным и может включать в себя множество механических частей, которые вновь могут приводить к громоздкому устройству освещения.

Патент США № 7048412 на Мартина и других преподает фонарный столб с осевой тепловой трубой, присоединенной к боковой тепловой трубе для переноса тепла в сторону от источников на СИД. Фонарный столб включает в себя грани столба, где установлены источники на СИД. Сегментированный отражатель предусмотрен для направления света с источников на СИД. Осевая тепловая труба, присоединенная к боковой тепловой трубе, предусмотрена, чтобы передавать тепло для рассеяния. Фонарный столб, такой как определенный Мартином и другими, сконфигурирован из условия, чтобы свет и тепло перемещались в противоположных направлениях, тем самым давая в результате неэффективное использование пространства.

Поэтому есть необходимость в новом осветительном модуле, который может предусматривать отвечающие требованиям тепловое распределение источников света и отбор света из источников света наряду с предоставлением возможности уменьшения общего размера осветительного модуля.

Эта вводная информация предоставлена, чтобы показать информацию, предполагаемую заявителем имеющей возможную значимость для настоящего изобретения. Никакие допущения не являются обязательно предполагаемыми и не должны истолковываться, чтобы какая-нибудь из предыдущей информации составляла предшествующий уровень техники по отношению к настоящему изобретению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить осветительный модуль со сходными направлениями распространения тепла и света. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен осветительный модуль, содержащий: одну или более матриц из одного или более светоизлучающих элементов для генерации света; один или более элементов отвода тепла в тепловой связи с одной или более матриц, упомянутые один или более элементов отвода тепла передают тепло в по существу первом направлении; и оптическую систему, оптически присоединенную к матрице, оптическая система сконфигурирована для направления света со светоизлучающих элементов по существу в первом направлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2(a) - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2(b) - вид в поперечном разрезе осветительного модуля, подобного таковому по фиг. 2(a), согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3(a) - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3(b) - вид в поперечном разрезе осветительного модуля, подобного таковому по фиг. 3(a), согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 - вид в перспективе осветительного модуля, содержащего тепловые трубы, которые сконфигурированы, чтобы дополнительно действовать в качестве отражателей, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 - вид в поперечном разрезе по фиг. 10 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 - вид в поперечном разрезе по фиг. 10 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 - вид в поперечном разрезе осветительного модуля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения

Термин «светоизлучающий элемент» (LEE) используется для определения устройства, которое испускает излучение в области или в комбинации областей электромагнитного спектра, например видимой области, инфракрасной и/или ультрафиолетовой области, когда приводится в действие, например, прикладыванием к нему разности потенциалов или пропусканием через него тока. Поэтому светоизлучающий элемент может иметь монохроматические, квазимонохроматические, полихроматические или широкополосные спектральные характеристики испускания. Примеры светоизлучающих элементов включают в себя полупроводниковые, органические или полимерные/полимерсодержащие светоизлучающие диоды, покрытые фосфором светоизлучающие диоды с синей или ультрафиолетовой накачкой, нанокристаллические светоизлучающие диоды с оптической накачкой или другие подобные устройства, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники. Более того, термин светоизлучающий элемент используется для определения отдельного устройства, которое испускает излучение, например кристалла СИД, и может равным образом использоваться для определения комбинации отдельного устройства, которое испускает излучение, вместе с корпусом или узла, в пределах которого размещены отдельное устройство или устройства.

Термин «светоизлучающий диод» (СИД) используется для определения устройства освещения, такого как СИД с резонансной полостью (RCLED), суперизлучательный СИД (SLLED), органический СИД (OLED), гибкий OLED (FOLED), СИД с перевернутым кристаллом (FCLED), лазер с поверхностным излучением вертикальной полости (VCSEL), СИД высокой яркости или другие устройства освещения, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники.

Термин «оптический датчик» используется для определения оптического устройства, обладающего измеримым параметром датчика в ответ на характеристику падающего света, такую как светоотдача или выход светового потока.

Термин «оптический элемент» используется для определения оптического устройства, сконфигурированного для манипулирования характеристиками электромагнитного излучения, например света. Примеры оптического элемента включают в себя, но не в качестве ограничения, оптическую линзу, отражатель, преломляющий элемент, дифракционный элемент, рассеивающий элемент, голографический элемент или другой оптически активный компонент, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники.

Термин «выходной свет» используется для определения электромагнитного излучения конкретной частоты или диапазона частот в области электромагнитного спектра, например видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях, или комбинации областей электромагнитного спектра, при этом выходной свет генерируется одним или более светоизлучающими элементами.

В качестве используемого в материалах настоящей заявки, термин «около» указывает ссылкой на разброс +/-10% от номинального значения. Должно быть понятно, что такой разброс всегда включает в себя любое заданное значение, предусмотренное в нем, указывается оно или нет ссылкой конкретно.

Пока не определены иным образом, все технические и научные термины, используемые в материалах настоящей заявки, имеют такое же значение, как обычно понимается специалистом в данной области техники, к которой принадлежит это изобретение.

Настоящее изобретение является результатом осознания, что свет из традиционных осветительных модулей, имеющих тепловые трубы, выходит из осветительного модуля в направлении, отличном от направления, по которому тепловая труба переносит тепло из источников света осветительного модуля. Поскольку тепловая труба должна превышать минимальную длину для обеспечения достаточного отвода тепла от источников света, традиционные осветительные модули поэтому должны согласовываться с конструктивными ограничениями тепловой трубы. В дополнение, поскольку оптика должна превышать минимальную длину для обеспечения достаточного смешивания света и коллимации пучка из источников света, традиционные осветительные модули поэтому должны согласовываться с конструктивными ограничениями оптики. Как результат, традиционные осветительные модули не могут изготавливаться как можно более компактными вследствие конструктивных ограничений, накладываемых минимальной длиной тепловой трубы, наряду с обеспечением требуемого уровня смешивания и коллимации света и отвода тепла. Настоящее изобретение стремится ослабить эти недостатки, предлагая осветительный модуль, имеющий множество светоизлучающих элементов в тепловой связи с элементом отвода тепла, при этом осветительный модуль сконфигурирован так, что направление вывода света и направление теплового переноса, который предусмотрен осветительным модулем, по существу находятся в одном и том же направлении.

Осветительный модуль согласно настоящему изобретению содержит один или более светоизлучающих элементов, которые термически присоединены к одному или более элементам отвода тепла. Один или более элементов отвода тепла являются сконфигурированными для переноса тепла в по существу первом направлении. Оптическая система дополнительно интегрирована в осветительный модуль, при этом оптическая система оптически связана с одним или более светоизлучающими элементами и сконфигурирована для перенаправления света, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами, в по существу первом направлении. При этом один или более элементов отвода тепла и оптическая система сконфигурированы, с тем чтобы осветительный модуль мог работать в рамках требуемых эксплуатационных параметров.

Фиг. 1 иллюстрирует осветительный модуль согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный модуль 100 содержит одну или более тепловых труб 112, с одним или более светоизлучающих элементов 120, термически присоединенных к испарительному концу 118 тепловой трубы 112. Во время работы, один или более светоизлучающих элементов 120 вырабатывают тепло, которое переносится тепловой трубой 112 с испарительного конца 118 в ее конденсор, конденсор содержит оставшуюся часть тепловой трубы и противоположный конец 116. Термически присоединенным к тепловой трубе 112 является радиатор 115, который может обеспечивать передачу тепла из тепловой трубы 112 в окружающую среду, давая возможность рассеяния тепла, при этом перенос тепла тепловой трубой 112 обеспечивается в по существу первом направлении. Подсветка дополнительно содержит оптическую систему, сконфигурированную для манипулирования светом, испускаемым одним или более светоизлучающими элементами, и направления этого света в по существу первом направлении, тем самым имея следствием перенос тепла и распространение света в по существу одном и том же направлении. Как проиллюстрировано на фиг. 1, оптическая система содержит оптические отражатели 124, расположенные из условия, чтобы выходной свет из светоизлучающих элементов 120 отражался от внутренних стенок оптического отражателя 124 и направлялся наружу оптического резонатора осветительного модуля 100. Оптические отражатели 124 могут быть полыми, как проиллюстрировано, или могут быть цельным прозрачным световодом, при этом отражение происходит в результате полного внутреннего отражения. В дополнение, когда оптические отражатели являются полыми, они могут быть частично или полностью заполнены герметиком и, по выбору, могут содержать одно или более углублений для вмещения одного или более светоизлучающих элементов.

Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 1, оптическая система также может включать в себя оптический элемент 128, имеющий выходную световую апертуру в верхней части осветительного модуля, при этом оптический элемент может обеспечивать смешивание и коллимацию света, если требуется. Осветительный модуль, в силу этого, дает возможность переноса тепла и распространения света в по существу одном и том же направлении, по большей части длины светильника, наряду со способностью достижения требуемых рабочих параметров, например достижения требуемой отдачи светового потока и выработки света, имеющего требуемую цветность.

Элемент отвода тепла

Осветительный модуль содержит один или более элементов отвода тепла, которые находятся в тепловой связи с одним или более светоизлучающими элементами и сконфигурированы для переноса тепла в сторону от одного или более светоизлучающих элементов. Элементы отвода тепла могут быть тепловой трубой, термосифоном или другим элементом пассивного или активного отвода тепла, который может передавать тепло из одного местоположения в другое.

Например, тепловая труба является устройством, которое может быстро передавать тепло из одной точки в другую. Типичная тепловая труба сформирована из герметизированной полой трубы, которая типично изготовлена из теплопроводящего материала, например алюминия или меди. Тепловая труба содержит жидкость в ней и внутреннюю фитильную структуру, которая обеспечивает средство, чтобы рабочая жидкость в жидкой фазе возвращалась на испарительный конец тепловой трубы. В частности, фитиль предоставляет капиллярной движущей силе возможность возвращать конденсат, образованный на конденсационном конце тепловой трубы, в ее испарительный конец. Качество и тип фитиля обычно определяет зависящее от ориентации качество функционирования тепловой трубы. Разные типы фитилей используются в зависимости от применения, для которого используется тепловая труба, в том числе структуры спеченного, рифленого, сетчатого типа или тому подобные. Рабочие жидкости могут быть в диапазоне от жидкого гелия для крайне низкотемпературных применений до ртути для условий высокой температуры. Рабочая жидкость, например, также может быть водой или аммиаком либо другой формой рабочей жидкости, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники.

Фиг. 1 иллюстрирует осветительный модуль в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный модуль 100 имеет множество тепловых труб 112, каждая из которых имеет конденсор, содержащий большую часть промежуточного объемного участка 114, прилегающего к конденсационному концу 116, каждый из которых имеет испарительный конец 118 на противоположном конце тепловой трубы. Объемный участок 114 каждой тепловой трубы является по существу трубчатым полым корпусом, который содержит некоторое количество легко изменяющего фазу носителя или рабочей жидкости, такой как аммиак или вода. По мере того как нагрев в области испарительного конца 118 усиливается, легко меняющий фазу носитель, прилегающий к испарительному концу 118, испаряется и мигрирует по направлению к конденсационному концу 116. Пары конденсируются вдоль промежуточного объемного участка 114 и/или на конденсационном конце 116. Избыточное тепло из конденсационного конца 116 рассеивается с конденсационного конца 116, например, непосредственно в окружающую среду посредством тепловой конвекции, проводимости или излучения.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или более элементов отвода тепла термически присоединены к радиатору или другому механизму рассеяния тепла, такому как устройство с принудительным движением воздуха. Радиатор может быть сконфигурирован в качестве отдельного компонента и последовательно термически присоединен к элементу отвода тепла, или радиатор может быть сформирован как целая часть с элементом отвода тепла.

Например, как проиллюстрировано на фиг. 1, объемный участок 114 каждой тепловой трубы 112 присоединен к радиатору 115, чтобы рассеивать тепло с тепловой трубы и дополнительно улучшать конденсацию испаренного легко меняющего фазу носителя. Радиатор 115 может быть монолитной конструкцией с отверстиями, в которые вставлены тепловые трубы 112. Хотя радиаторы 115 по настоящему изобретению имеют ребристую форму, специалистами в данной области техники может приниматься во внимание, что, взамен, также могут применяться другие формы или конфигурации радиаторов для ускорения конденсации испаренной жидкости, содержащейся в объемном участке 114, тем самым давая возможность рассеяния тепла с осветительного модуля.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или более элементов отвода тепла термически присоединены к устройству активного охлаждения, которое может предусматривать съем тепла с осветительного модуля. Устройство активного охлаждения может быть сконфигурировано в качестве теплообменников, холодильников, вентиляторов или других устройств активного охлаждения, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения элемент отвода тепла содержит трассы или электрическую схему для обеспечения разводки цепей для подачи электроэнергии или управляющих сигналов на один или более светоизлучающих элементов. Например, элемент отвода тепла может быть поверхностью, снабженной рисунком электропроводящих трасс. Элемент отвода тепла может иметь слои диэлектрического материала, присоединенные к нему, которые могут использоваться, например, для изоляции электрических трасс.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения элемент отвода тепла используется в качестве теплопроводящего и электрически пассивного элемента.

В одном из вариантов осуществления, элемент отвода тепла изготовлен из тепло- и электропроводящего материала, такого как алюминий, серебро, медь или тому подобное. Элемент отвода тепла может использоваться для доставки электричества или действовать в качестве электрического контакта для анодов или катодов одного или более светоизлучающих элементов. Соответственно, электрически активный элемент отвода тепла может предоставлять электропроводящий тракт для подачи электропитания или управляющих сигналов на один или более светоизлучающих элементов.

Светоизлучающие элементы

Осветительный модуль включает в себя один или более светоизлучающих элементов, которые термически присоединены к одному или более элементам отвода тепла. Один или более светоизлучающих элементов могут испускать электромагнитное излучение, которое имеет монохроматические, квазимонохроматические, полихроматические или широкополосные спектральные характеристики испускания. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения множество светоизлучающих элементов может быть сконфигурировано в матрицы, в силу чего матрица излучает свет по существу одиночного цвета или по существу смеси цветов.

В одном из вариантов осуществления светоизлучающие элементы выбраны из условия, чтобы мог генерироваться белый свет. Например, осветительный модуль может содержать один или более белых светоизлучающих элементов или может содержать множество светоизлучающих элементов, которые испускают свет в красном, зеленом или синем диапазонах длин волн, при этом их смешивание может давать белый свет. В одном из вариантов осуществления, дополнительные цвета светоизлучающих элементов могут быть интегрированы в осветительный модуль, например янтарный, голубой или тому подобные, при этом выбор конфигурации светоизлучающего элемента может определяться на основании требуемой цветности вырабатываемого света.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения светоизлучающие элементы или их матрицы могут быть съемными и сменными. Светоизлучающие элементы могут быть монолитным кристаллом с матрицей СИД или множеством отдельных СИД. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения светоизлучающие элементы могут быть сконфигурированы в качестве квадратного узла микросхем СИД в корпусе, который дополнительно содержит первичную оптику.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или более светоизлучающих элементов установлены на подложке, которая является теплопроводящей, которая термически присоединена к одному или более элементам отвода тепла. Например, как иллюстрировано на фиг. 1, подложка 122 находится в тепловом контакте с испарительным концом 118 тепловой трубы 112, с тем чтобы переносить избыточное тепло с экзотермических светоизлучающих элементов 120 в тепловую трубу 112 для рассеяния. Промежуточный объемный участок 114, конденсационный конец 116 и испарительный конец 118 вместе образуют теплопроводящий тракт для транспортировки тепла в сторону от светоизлучающих элементов 120 в тепловой связи с испарительным концом 118.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения для того чтобы улучшить теплоперенос со светоизлучающих элементов в элемент отвода тепла, подложка выбрана из материала со свойствами высокой удельной теплопроводности, например, такого как керамика, AlN, Al₂O₃, BeO, печатная плата на металлической основе (MCPCB), медь с направленными связями (DBC), нанесенное химическим осаждением паров алмазное покрытие или другой пригодный теплопроводящий материал, как было бы известно специалисту в данной области техники. В одном из вариантов осуществления, подложка может быть изготовлена из металла, например Olin 194, Cu, CuW или другого теплопроводящего металла или сплава. В одном из вариантов осуществления, подложка может быть покрыта диэлектрическим материалом для электрической изоляции одного или более светоизлучающих элементов и/или электрических контактов. В одном из вариантов осуществления, электрические трассы могут быть нанесены на покрытую диэлектриком подложку, чтобы обеспечить возможность электрического соединения.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения подложка включает в себя некоторое количество гнездовых образований, при этом каждое гнездовое образование приспособлено для приема светоизлучающего элемента в него. Гнездовое образование может быть наделено формой, с тем чтобы соответствовать геометрическим контурам одного или более светоизлучающих элементов. Такие гнездовые образования могут охватывать светоизлучающие элементы, тем самым по существу доводя до максимума поверхность контакта между одним или более светоизлучающими элементами и подложкой. В тех случаях, когда СИД используются в качестве светоизлучающих элементов, СИД могут присоединяться пайкой, клеем, эпоксидным термокомпаундом, таким как индий или олово, свинец/олово, золото/олово или тому подобное, к соответствующим гнездовым образованиям или электролитически осаждаться в гнездовых образованиях, при этом связующий материал может выбираться, чтобы обеспечивать требуемый уровень теплопроводности.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, для того чтобы дополнительно улучшать перенос тепла с одного или более светоизлучающих элементов на испарительный конец тепловой трубы, светоизлучающие элементы могут быть расположены как можно ближе к испарительному концу, чтобы по существу максимизировать перенос тепла в тепловую трубу.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения один или более светоизлучающих элементов непосредственно прицеплены к элементу отвода тепла, без промежуточной подложки, при этом элемент отвода тепла может обеспечивать возможность электрического присоединения к одному или более светоизлучающим элементам.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения множество ступенчатых углублений сформировано в подложке между одним или более светоизлучающими элементами, оперативно присоединенными к ней. Ступенчатые углубления могут быть сконфигурированы для отражения света, испускаемого из боковых стенок светоизлучающего элемента, в сторону от соседнего светоизлучающего элемента. Этим способом, большая часть света, испускаемого светоизлучающими элементами, может направляться наружу осветительного модуля.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения просветляющее покрытие может быть нанесено на поверхность испускания одного или более светоизлучающих элементов ионно-пучковым напылением или другими технологиями, как было бы известно специалисту в данной области техники. В одном варианте осуществления, профилирование поверхности могло бы применяться к одной или более из поверхностей испускания света светоизлучающих элементов.

Оптическая система

Осветительный модуль дополнительно содержит оптическую систему, которая сконфигурирована перенаправлять свет, испускаемый одним или более светоизлучающими элементами, в направлении, которое является по существу таким же, как направление переноса тепла одним или более элементами отвода тепла. Например, внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет оба распространяются в по существу одном и том же направлении. Выходной свет из светоизлучающих элементов перенаправляется наружу осветительного модуля посредством оптической системы, которая может включать в себя один или более оптических элементов, которые сконфигурированы для обеспечения одного или более из извлечения, сбора, смешивания и перенаправления выходного света.

Оптическая система может быть сконструирована, чтобы минимизировать количество раз, которое отражается свет, когда пропускается через эту оптическую систему, и по-прежнему обеспечивать смешивание или рандомизацию света для обеспечения однородной цветности и яркости.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптическая система содержит один или более из следующих оптических компонентов. Первый оптический компонент является оптическим элементом для перенаправления и смешивания света, испускаемого из светоизлучающих элементов, второй оптический компонент является оптическим элементом для профилирования и смешивания света, и третий оптический компонент является оптическим выходным элементом для профилирования и смешивания света.

В вариантах осуществления настоящего изобретения оптическая система содержит один или более отражающих или преломляющих оптических элементов, например сплошные или полые светопроводы или световоды для пропускания света. Оптические элементы могут иметь предопределенные осевое или перпендикулярное поперечные сечения.

В вариантах осуществления настоящего изобретения оптическая система содержит один или более преломляющих элементов, например одну или более линз, линз Френеля, матрицу линз, сдвоенную матрицу линз, дифракционные и голографические элементы.

В варианте осуществления настоящего изобретения оптическая система содержит элементы рассеивателей или жидкостные линзы с переменными фокусными расстояниями для управления распределением интенсивности по сечению и коллимацией пучка.

В одном из вариантов осуществления, оптическая система содержит полый или сплошной светопровод. Понятно, что форма поперечного сечения, например, осесимметричного светопровода может определять свойства коллимации пучка. Например, длина и угол раскрыва светопровода могут оптимизировать эффективность светильника. Обычно, форма отражающей стенки, например ее осевого профиля для осесимметричной отражающей стенки, может определять эффективность оптической системы. Например, профиль может характеризоваться своим размером входной апертуры, размером выходной апертуры, длиной и кривизной. В вариантах осуществления настоящего изобретения кривизна профиля может быть параболической, эллиптической или гиперболической. В качестве альтернативы, профиль или оптически активная поверхно