Твердотельное устройство освещения

Твердотельное устройство освещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к освещению, а более конкретно к твердотельным устройствам освещения.

Уровень техники

Множество традиционных осветительных приборов используют лампы накаливания или другие типы флуоресцентных источников света. Ограничения многих различных типов осветительных приборов возникают из необходимости обеспечивать рассеяние большого количества тепла, в частности, от источников света с лампами накаливания. Известные решения включают в себя конструкции осветительных приборов, которые предназначены для того, чтобы использоваться в хорошо проветриваемых компоновках, в которых большая часть внешней поверхности осветительного прибора, например подвешенный источник направленного света, открыта, для того чтобы упрощать рассеяние тепла в окружающую среду посредством конвекции. Другие осветительные приборы, предназначенные для вариантов применения, где эффективное охлаждение через конвекцию ограничено, зачастую выполнены с возможностью рассеивать отработанное тепло через излучение или теплопроводность. Такие осветительные приборы включают в себя так называемые "углубленные светильники", такие как прожекторы заливающего света с большим углом рассеяния и источники направленного света с малым углом рассеяния, предназначенные для установки в изолированные отверстия в стенах или потолках. Осветительные приборы на основе традиционных источников света, хотя предоставляют достаточно эффективное рассеяние тепла через излучение, имеют недостаток в виде отсутствия эффективной регулировки цвета и яркости, низкой световой эффективности, а также множество других недоработок.

В последнее время прогресс в разработке и усовершенствовании светового потока светоизлучающих устройств, таких как твердотельные полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды (светодиоды), сделал эти устройства подходящими для использования в вариантах применения по общему освещению, включая архитектурное освещение, освещение мест развлечения и отдыха и дорожное освещение. Функциональные преимущества и выгоды светодиодов включают в себя эффективность преобразования в области высоких энергий и оптическую эффективность, износостойкость, снижение эксплуатационных расходов и многие другие преимущества, что делает светодиодные источники света все более конкурентоспособными по сравнению с традиционными источниками света, такими как лампы накаливания, флуоресцентные лампы и разрядные лампы высокой яркости. Кроме того, последние достижения в технологии светодиодов и постоянно возрастающие варианты выбора длин волны для светодиодов предоставили эффективные и надежные светодиодные источники белого света и с изменяющимся цветом, которые предоставляют множество световых эффектов во многих вариантах применения.

Многие существующие твердотельные осветительные приборы и конструкции осветительных приборов, тем не менее, являются сложными, включают в себя большое число компонентов, и, как результат, их изготовление может быть ресурсоемким и дорогостоящим. Например, поддержание надлежащей температуры перехода является важной составляющей для создания эффективной системы твердотельных источников освещения, поскольку светодиоды работают с большей эффективностью, когда используются при более низких температурах. Использование активного охлаждения через вентиляторы и другие механические системы движения воздуха, тем не менее, типично не приветствуется в индустрии общего освещения, главным образом вследствие собственного шума, затрат и потребности в частом техническом обслуживании. Таким образом, желательно достигать скоростей воздушного потока, сопоставимых со скоростями системы с активным охлаждением, без шума, затрат или движущихся частей, при этом минимизируя требования по размещению системы охлаждения.

Предложен ряд решений, разрешающих вопросы расположения твердотельных источников света и конфигурации систем охлаждения осветительных приборов, чтобы упрощать рассеяние тепла и уменьшать нежелательные эффекты, вызываемые посредством нагрева твердотельных источников света. Некоторые примеры включают в себя ряд изделий, подходящих для работы во встроенных установках, такие как, например, ряд изделий для освещения, предлагаемых различными изготовителями, которые включают в себя белые светодиоды на 360 лм, предлагаемые компанией Cree Inc, или конструкции светодиодов с низким профилем, предоставляемые California Energy Commission совместно с Architectural Energy Corporation и Rensselaer Polytechnic Institute Lighting Research Center, описанные по адресу http://http://www.lrc.rpi.edu/programs/solidstate/.

Тем не менее, многие известные решения не предлагают твердотельного устройства освещения, которое предоставляет хорошее терморегулирование в комбинации с модульной конструкцией, которая обеспечивает надлежащее техническое обслуживание, замену или ремонт компонентов. Следовательно, есть потребность в осветительном приборе, использующем светодиодные источники света, который разрешает ряд недостатков известных твердотельных устройств освещения, в частности, ассоциированных с терморегулированием, световым выходом и простотой установки и технического обслуживания.

Эта информация по уровню техники предоставляется для того, чтобы раскрывать информацию, которая, как полагает заявитель, возможно, имеет значимость для изобретения. Не должно быть обязательного допущения или толкования того, что какая-либо вышеприведенная информация составляет предшествующий уровень техники по сравнению с настоящим изобретением.

Сущность изобретения

Заявители обнаружили, что светодиодные устройства освещения могут быть выполнены с возможностью предоставлять некоторые преимущества, которые могут улучшать полное рассеяние тепла в комбинации с модульной конструкцией осветительного прибора. Устройства освещения согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью предоставлять хорошее рассеяние тепла из светоизлучающих элементов напрямую или опосредованно в окружающую среду и/или предоставлять хорошее качество света, испускаемого из устройства освещения, в пределах заранее определенного ограничения по рассеянию тепла. Некоторые из вариантов осуществления и реализации изобретения касаются устройства освещения, которое, в частности, подходит для работы в закрытых пространствах, таких как углубления в стене или в потолке.

В общем, в одном аспекте изобретение направлено на твердотельное устройство освещения. Устройство включает в себя множество светоизлучающих элементов для формирования света, включающих в себя, по меньшей мере, один светоизлучающий элемент, имеющий первую площадь поверхности, и теплорассеивающий корпус, термически соединенный с множеством светоизлучающих элементов. Теплорассеивающий корпус выполнен с возможностью соединения, по меньшей мере, с одним теплоотводом. Устройство дополнительно включает в себя смесительную камеру, оптически соединенную с множеством светоизлучающих элементов для смешения света, испускаемого посредством множества светоизлучающих элементов; и систему управления, функционально соединенную с множеством светоизлучающих элементов для управления работой множества светоизлучающих элементов.

Краткое описание чертежей

На чертежах аналогичные ссылочные номера, в общем, ссылаются на идентичные части в различных представлениях. Кроме того, чертежи необязательно начерчены в масштабе, вместо этого акцент делается на ясность иллюстрирования принципов изобретения.

Фиг.1 схематично иллюстрирует поперечное сечение устройства освещения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2A схематично иллюстрирует поперечное сечение устройства освещения согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2B схематично иллюстрирует поперечное сечение оптического элемента, подходящего для устройства освещения, показанного на фиг.2A.

Фиг.3A схематично иллюстрирует вид в поперечном разрезе устройства освещения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3B иллюстрирует вид сверху устройства освещения по фиг.3A.

Фиг.4A-4B схематично иллюстрируют виды в поперечном разрезе устройств освещения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 схематично иллюстрирует различные позиции светоизлучающих элементов в устройствах освещения согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6A-6B иллюстрируют профили температуры подложки для некоторых примерных конфигураций светоизлучающих элементов на подложке.

Фиг.7 иллюстрирует схему межсоединений для светоизлучающих элементов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 иллюстрирует блок-схему примерной системы управления для устройства освещения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9A-9C иллюстрируют временные диаграммы форм сигнала напряжения для использования в устройствах освещения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 иллюстрирует принципиальную электрическую схему для осветительного прибора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 иллюстрирует принципиальную электрическую схему для устройства освещения согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 схематично иллюстрирует график цветности с координатами цветности определенного числа источников света.

Фиг.13 схематично иллюстрирует поперечное сечение варианта осуществления устройства освещения.

Фиг.14 схематично иллюстрирует поперечное сечение другого варианта осуществления устройства освещения.

Фиг.15A и 15B схематично иллюстрируют виды сверху и виды в разрезе соответственно частично параболического фокона согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.16 иллюстрирует покомпонентное представление примерного устройства освещения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17A иллюстрирует вид в перспективе складной примерной платы схемы возбуждения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17B иллюстрирует поперечное сечение примерной платы схемы возбуждения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.17C иллюстрирует вид сверху примерной платы схемы возбуждения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18A иллюстрирует вид сбоку части примерного корпуса устройства освещения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18B иллюстрирует вид спереди части примерного корпуса устройства освещения согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18C иллюстрирует вид в перспективе части примерного корпуса устройства освещения согласно еще одному другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.19 иллюстрирует вид сверху примерной полосы примерной оптической системы устройства освещения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.20-26 иллюстрируют схематические представления другой примерной системы управления, включающей в себя возбуждающую схему устройства освещения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Фиг.27-33 иллюстрируют схематические представления другой примерной системы управления, включающей в себя возбуждающую схему устройства освещения согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Релевантная терминология

Термин "светоизлучающий элемент" (LEE) используется для того, чтобы определять устройство, которое испускает излучение в области или комбинации областей электромагнитного спектра, например в видимой области, инфракрасной области и/или ультрафиолетовой области, когда активировано, например, посредством применения разности потенциалов в нем или посредством прохождения электрического тока через него вследствие, по меньшей мере, частично электролюминесценции. Светоизлучающие элементы могут иметь монохроматические, квазимонохроматические, полихроматические или широкополосные спектральные эмиссионные характеристики. Примеры светоизлучающих элементов включают в себя полупроводниковые, органические или полимерные светоизлучающие диоды (светодиоды), светодиоды с фосфорным покрытием и оптической накачкой, нанокристаллические светодиоды с оптической накачкой или другие аналогичные устройства, как можно легко понять. Кроме того, термин "светоизлучающий элемент" используется для того, чтобы определять конкретное устройство, которое испускает излучение, например светодиодный кристалл, и может в равной степени использоваться для того, чтобы задавать комбинацию конкретного устройства, которое испускает излучение, вместе с корпусом или конструктивным оформлением, в котором размещены конкретное устройство или устройства. Термин "твердотельное освещение" используется для того, чтобы ссылаться на типы освещения, которое может использоваться для освещения пространства или в декоративных или индикационных целях и которое предоставляется посредством изготовленных источников света, таких как, например, осветительные установки или приборы, которые, по меньшей мере, частично могут формировать свет вследствие электролюминесценции.

Дополнительно, при использовании в данном документе для целей настоящего раскрытия сущности термин "светодиод" должен пониматься как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или другой тип системы на основе инжекции/перехода носителей, которая допускает формирование излучения в ответ на электрический сигнал. Таким образом, термин "светодиод" включает в себя, но не только, различные полупроводниковые структуры, которые испускают свет в ответ на ток, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (OLED), электролюминесцентные одиночные светильники и т.п. В частности, термин "светодиод" означает светоизлучающие диоды всех типов (включая полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть выполнены с возможностью формировать излучение в одном или более из спектра инфракрасного излучения, спектра ультрафиолетового излучения и различных частей видимого спектра (в общем, включающих в себя длины волны излучения от приблизительно 400 нанометров до приблизительно 700 нанометров). Некоторые примеры светодиодов включают в себя, но не только, различные типы инфракрасных светодиодов, ультрафиолетовых светодиодов, красных светодиодов, синих светодиодов, зеленых светодиодов, желтых светодиодов, янтарных светодиодов, оранжевых светодиодов и белых светодиодов (поясненных дополнительно ниже). Также следует принимать во внимание, что светодиоды могут конфигурироваться и/или управляться так, чтобы формировать излучение, имеющее различные ширины спектра (например, полную ширину на уровне полумаксимума, или FWHM) для данного спектра (например, узкую ширину спектра, широкую ширину спектра) и множество доминирующих длин волны в пределах данной общей классификации цветов. Например, одна реализация светодиода, выполненного с возможностью формировать фактически белый свет (например, белого светодиода), может включать в себя определенное число матриц, которые, соответственно, испускают различные спектры электролюминесценции, которые в комбинации смешиваются, чтобы формировать фактически белый свет. В другой реализации светодиод белого света может быть ассоциирован с кристаллофосфором, который преобразует электролюминесценцию, имеющую первый спектр, в отличающийся второй спектр. В одном примере этой реализации электролюминесценция, имеющая относительно короткую длину волны и спектр с узкой шириной спектра, "накачивает" кристаллофосфор, который, в свою очередь, испускает излучение с большей длиной волны, имеющее немного более широкий спектр.

Также следует понимать, что термин "светодиод" не ограничивает физический и/или электрический тип сборки светодиода. Например, как пояснено выше, светодиод может означать одно светоизлучающее устройство, имеющее несколько кристаллов, которые выполнены с возможностью, соответственно, испускать различные спектры излучения (например, которые могут управляться по отдельности или нет). Кроме того, светодиод может быть ассоциирован с люминофором, который считается неотъемлемой частью светодиода (например, некоторые типы белых светодиодов). В общем, термин "светодиод" может означать светодиоды в корпусе, светодиоды без корпуса, светодиоды для поверхностного монтажа, светодиоды для монтажа на плату, светодиоды для T-образных корпусов, светодиоды для корпусов с радиальными выводами, светодиоды для силовых агрегатов, светодиоды, включающие в себя некоторый корпусный и/или оптический элемент (например, светорассеивающую линзу), и т.д.

Термин "источник света" следует понимать как означающий любой один или более из множества источников излучения, включая, но не только, светодиодные источники. Данный источник света может быть выполнен с возможностью формировать электромагнитное излучение в пределах видимого спектра, за пределами видимого спектра или в комбинации и того, и другого. Следовательно, термины "свет" и "излучение" используются взаимозаменяемо в данном документе. Дополнительно, источник света может включать в себя в качестве неотъемлемого компонента один или более фильтров (например, цветных светофильтр), линз или других оптических компонентов. Кроме того, следует понимать, что источники света могут быть выполнены для множества вариантов применения, включая, но не только, индикаторы, дисплеи и/или освещение. "Источник освещения" является источником света, который, в частности, выполнен с возможностью формировать излучение, имеющее достаточную яркость, чтобы эффективно освещать внутреннее или внешнее пространство. В этом контексте "достаточная яркость" означает достаточную мощность излучения в видимом спектре, формируемом в пространстве или окружающей среде (единица "люмен" зачастую используется для того, чтобы представлять полный световой выход из источника света во всех направлениях, с точки зрения мощности излучения или "светового потока"), чтобы предоставлять окружающее освещение (т.е. свет, который может восприниматься косвенно и который может, например, отражаться от одной или более из множества промежуточных поверхностей перед тем, как быть воспринятым полностью или частично).

Термин "спектр" следует понимать как означающий любую одну или более частоту (или длины волны) излучения, формируемого посредством одного или более источников света. Соответственно, термин "спектр" означает частоты (или длины волн) не только в видимом диапазоне, но также и частоты (или длины волны) в инфракрасной, ультрафиолетовой и других областях полного электромагнитного спектра. Кроме того, данный спектр может иметь относительно узкую ширину спектра (например, FWHM, имеющую в своей основе небольшое количество частотных или спектральных компонентов) или относительно глобальную ширину спектра (несколько частотных или спектральных компонентов, имеющих различную относительную интенсивность). Также следует принимать во внимание, что данный спектр может быть результатом смешения двух или более других спектров (например, смешение излучения, соответственно, испускаемого из нескольких источников света).

Для целей этого раскрытия сущности термин "цвет" используется взаимозаменяемо с термином "спектр". Тем не менее, термин "цвет", в общем, используется для того, чтобы означать главным образом свойство излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя это применение не имеет намерение ограничивать объем данного термина). Соответственно, термин "различные цвета" неявно означает несколько спектров, имеющих различные спектральные компоненты и/или ширину спектра. Также следует принимать во внимание, что термин "цвет" может быть использован в связи как с белым, так и с небелым светом.

Термин "цветовая температура", в общем, используется в данном документе в связи с белым светом, хотя это применение не имеет намерение ограничивать объем данного термина. Цветовая температура в своей основе означает конкретное цветовое содержание или оттенок (например, красноватый, синеватый) белого света. Цветовая температура данной выборки излучения традиционно отличается согласно температуре в градусах Кельвина (K) абсолютно черного излучателя, который излучает в своей основе такой же спектр, как и рассматриваемая выборка излучения. Цветовые температуры абсолютно черного излучателя, в общем, находятся в пределах диапазона приблизительно от 700 K (типично считаются первыми видимыми для человеческого глаза) до более 10000 K; белый свет, в общем, воспринимается при цветовых температурах выше 1500-2000 K. Более низкие цветовые температуры, в общем, указывают белый свет, имеющий более существенный красный компонент или "более теплое ощущение", тогда как более высокие цветовые температуры, в общем, указывают белый свет, имеющий более существенный синий компонент или "более холодное ощущение". В качестве примера, огонь имеет цветовую температуру приблизительно 1800 K, традиционная лампа накаливания имеет цветовую температуру приблизительно 2848 K, дневной свет рано утром имеет цветовую температуру приблизительно 3000 K, а пасмурное небо в полдень имеет цветовую температуру температура приблизительно 10000 K. Цветное изображение, просматриваемое под белым светом, имеющим цветовую температуру приблизительно 3000 K, содержит относительно красноватый оттенок, тогда как то же цветное изображение, просматриваемое под белым светом, имеющим цветовую температуру приблизительно 10000 K, содержит относительно синеватый оттенок.

Термин "осветительная установка" или "осветительный прибор" используется в данном документе для того, чтобы означать реализацию или компоновку одного или более осветительных устройств, в частности форм-фактор, сборку или комплектность. Термин "осветительное устройство" используется в данном документе для того, чтобы означать устройство, включающее в себя один или более источников света одного или различных типов. Данное осветительное устройство может иметь любое из множества монтажно-сборочных приспособлений для источника(ов) света, компоновок и форм кожуха/корпуса и/или конфигураций электрических и механических соединений. Дополнительно данное осветительное устройство необязательно может быть ассоциировано (например, включать в себя, быть соединено с и/или быть упаковано вместе) с различными другими компонентами (например, схемами управления), касающимися работы источника(ов) света. "Светодиодное осветительное устройство" означает осветительное устройство, которое включает в себя один или более светодиодных источников света, как пояснено выше, одиночных или в комбинации с другими несветодиодными источниками света. "Многоканальное" осветительное устройство означает светодиодное или несветодиодное осветительное устройство, которое включает в себя, по меньшей мере, два источника света, выполненные с возможностью, соответственно, формировать различные спектры излучения, при этом каждый различный спектр источника может означать "канал" многоканального осветительного устройства.

Термин "контроллер" используется в данном документе, в общем, чтобы описывать различные устройства, связанные с работой одного или более источников света. Контроллер может быть реализован многочисленными способами (например, c помощью специализированных аппаратных средств), чтобы выполнять различные функции, поясненные в данном документе. "Процессор" - это один пример контроллера, который использует один или более микропроцессоров, которые могут программироваться с использованием программного обеспечения (например, микрокода) так, чтобы выполнять различные функции, поясненные в данном документе. Контроллер может быть реализован с применением или без применения процессора, а также может быть реализован как комбинация специализированных аппаратных средств, с тем чтобы выполнять некоторые функции, и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и ассоциированных схем), чтобы выполнять другие функции. Примеры компонентов контроллера, которые могут использоваться в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, включают в себя, но не только, традиционные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA). В различных реализациях процессор или контроллер может быть связан с одним или более носителей хранения данных (в общем упоминаемых в данном документе как "запоминающее устройство", например энергозависимое и энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство, такое как RAM, PROM, EPROM and EEPROM, гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, магнитная лента и т.д.). В некоторых реализациях носители хранения данных могут быть кодированы с помощью одной или более программ, которые, когда выполняются на одном или более процессоров и/или контроллеров, осуществляют, по меньшей мере, некоторые из функций, поясненных в данном документе. Различные носители хранения данных могут быть стационарными в процессоре или контроллере или могут быть переносимыми, так что одна или более программ, сохраненных на них, могут быть загружены в процессор или контроллер, чтобы реализовывать различные аспекты настоящего раскрытия сущности, поясненные в данном документе. Термины "программа" или "компьютерная программа" используются в данном документе в общем смысле, чтобы означать любой тип машинного кода (например, программного обеспечения или микрокода), который может использоваться для того, чтобы программировать один или более процессоров или контроллеров.

Также следует принимать во внимание, что термины, явно используемые в данном документе, которые также могут появляться в любом раскрытии сущности, включенном по ссылке ниже, должны соответствовать значению, наиболее согласующемуся с конкретными изобретаемыми принципами, раскрытыми в данном документе. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в данном документе, имеют тот же смысл, как обычно понимается специалистами в области техники, к которой принадлежит это изобретение.

Обзор

Настоящее изобретение, в общем, относится к устройству освещения, подходящему для закрытых пространств, таких как, например, углубления и ниши, и предлагает улучшение полного рассеяния тепла в комбинации с модульной конструкцией осветительного прибора. Устройства освещения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью, например, предоставлять хорошее рассеяние тепла из светоизлучающих элементов напрямую или опосредованно в окружающую среду и/или предоставлять хорошее качество света, испускаемого из устройства освещения, в пределах, к примеру, данного ограничения по рассеянию тепла. Устройства освещения включают в себя определенное число светоизлучающих элементов (светоизлучающих элементов), расположенных на подложке, которые функционально соединены с источником электрической энергии. Устройство освещения дополнительно может включать в себя (i) оптическую систему для взаимодействия, по меньшей мере, с частью света, испускаемого посредством светоизлучающих элементов, до того как свет выходит из устройства освещения, и (ii) систему управления для управления формой и величиной электрической энергии, подаваемой в светоизлучающие элементы.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения твердотельное устройство освещения содержит множество светоизлучающих элементов, которые выполнены с возможностью формирования света. Эти светоизлучающие элементы термически соединены с теплорассеивающим корпусом, выполненным с возможностью соединения с одним или более теплоотводов. Устройство освещения дополнительно включает в себя смесительную камеру, которая оптически соединена с множеством светоизлучающих элементов и выполнена с возможностью смешивать свет, испускаемый посредством множества светоизлучающих элементов. Также включена система управления, функционально соединенная с множеством светоизлучающих элементов и выполненная с возможностью управлять работой множества светоизлучающих элементов.

Фиг.1 схематично иллюстрирует поперечное сечение устройства 300 освещения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Устройство освещения включает в себя теплорассеивающий корпус 310, термически соединенный с внешними охлаждающими ребрами 315 или другими увеличивающими внешнюю поверхность элементами, чтобы улучшать конвекцию воздуха. Корпус может быть выполнен в различных формах, включая линейную, искривленную или криволинейную. Внутренняя поверхность теплорассеивающего корпуса может иметь паз 320 или другое монтажное приспособление для размещения теплопроводящей подложки 330, содержащей светоизлучающие элементы. В одном варианте осуществления подложка 330 является гибкой и может эластично сдвигаться в паз или другое монтажное приспособление, чтобы достигать требуемого уровня тепловой взаимосвязанности между светоизлучающими элементами и теплорассеивающим корпусом. Устройство освещения дополнительно включает в себя оптическую систему 340, которая может предоставлять манипуляцию светом, например перенаправление испускаемого света из устройства освещения. Теплорассеивающий корпус может быть термически соединен с теплоотводом или другой конфигурацией рассеяния тепла, которая тем самым может предоставлять рассеяние тепла, формируемого посредством светоизлучающих элементов, в окружающую среду. В одной версии этого варианта осуществления несколько светоизлучающих элементов предоставляются на подложке 330 последовательно и электрически соединены через токопроводящие трассы. Дополнительно, преобразующий слой, содержащий люминофор, может быть включен поверх светоизлучающих элементов.

Фиг.2A иллюстрирует поперечное сечение устройства освещения согласно другой версии варианта осуществления, показанной на фиг.3, в которой теплорассеивающий корпус 310 задает несколько пазов 320A, 320B и 320C и/или включает в себя другое монтажное приспособление для размещения подложек со светоизлучающими элементами внутри или зацепления иным способом этих подложек к корпусу. Например, светоизлучающие элементы могут размещаться на одной или более подложек, которые могут эластично сдвигаться против внутренней части теплорассеивающего корпуса, в пазу. Устройство освещения дополнительно содержит оптическую систему 340, которая может предоставлять манипуляцию светом, например перенаправление испускаемого света из устройства освещения. Оптическая система может быть выполнена как рефлектор, имеющий зубчатую конфигурацию, как проиллюстрировано на фиг.2B.

Фиг.3A и 3B схематично иллюстрируют поперечное сечение и вид сверху, соответственно, устройства 500 освещения согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Устройство освещения включает в себя множество белых светоизлучающих элементов 510, размещающихся в теплоотводе 520 в середине или на внутренней поверхности задней стенки устройства освещения. Синие светоизлучающие элементы 525 и зеленые светоизлучающие элементы 530 находятся вокруг внутренней искривленной поверхности теплорассеивающего корпуса 540, причем эти светоизлучающие элементы могут сдвигаться в паз, сформированный в нем, как пояснено выше со ссылкой на фиг.1-2. Устройство освещения дополнительно включает в себя оптические элементы, которые могут быть выполнены с возможностью перенаправлять свет, испускаемый посредством зеленых и синих светоизлучающих элементов, из устройства освещения.

Терморегулирование

Вопросы терморегулирования, относящиеся к теплу, формируемому посредством множества светоизлучающих элементов, в общем, задают конструктивные конфигурации устройства освещения. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения рассматривается расположение светоизлучающих элементов относительно теплорассеивающего корпуса или другого устройства терморегулирования, чтобы предоставлять требуемый уровень теплопередачи из светоизлучающих элементов. Помимо этого, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения размер, конфигурация и конструктивное оформление светоизлучающих элементов может выбираться таким образом, чтобы уменьшать концентрацию тепла, формируемого ими. Кроме того, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, теплорассеивающий корпус термически соединен с множеством светоизлучающих элементов устройства освещения, при этом теплорассеивающий корпус может предусматривать простое присоединение к теплоотводу или другой системе рассеяния тепла требуемым образом и с требуемым уровнем термической взаимосвязанности.

Размещение светоизлучающих элементов

Различные варианты осуществления настоящего изобретения могут использовать различные схемы расположения светоизлучающих элементов. Фиг.4A и 4B схематично иллюстрируют две различные примерные компоновки светоизлучающих элементов в устройстве освещения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.4A, светоизлучающие элементы 450 устанавливаются на пластине в середине корпуса и направлены прямо на выходное отверстие устройства освещения. Эта компоновка может предоставлять эффективное световое излучение, но может испытывать недостаток в виде ухудшения характеристик рассеяния тепла вследствие удлиненных тепловых путей из светоизлучающих элементов за пределы устройства освещения. Ссылаясь на фиг.4B, светоизлучающие элементы 460 устанавливаются близко и в хорошем термическом соединении с внешней стороной устройства освещения. Эта конфигурация позволяет упрощать и улучшать рассеяние тепла от светоизлучающих элементов в окружающую среду. Дополнительно требуемые оптические элементы, такие как, например, рефлекторы, которые могут перенаправлять свет светоизлучающего элемента в направлении выходного отверстия устройства освещения, тем не менее, могут предоставлять меньшую полную эффективность устройства освещения. Варианты осуществления настоящего изобретения, тем не менее, могут использовать комбинацию этих или других позиций установки.

Фиг.5 иллюстрирует различные конфигурации установки светоизлучающих элементов в устройстве освещения в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на фиг.5, ссылочный номер 410 обозначает конфигурацию со светоизлучающими элементами, которые могут устанавливаться максимально близко к выходному отверстию 415 устройства освещения, например на обрамляющем кольце, находящимся напротив внутренней части устройства освещения. Эта конфигурация предоставляет короткие тепловые пути для тепла из светоизлучающих элементов, чтобы рассеиваться в окружающую среду, и, следовательно, потенциально хорошее охлаждение светоизлучающего элемента и осветительного прибора. Эта конфигурация, тем не менее, может предоставлять меньшую оптическую эффективность светоизлучающих элементов с прямым излучением, поскольку испускаемый свет должен отражаться в обратном направлении, чтобы достигать выходного отверстия устройства освещения. Как указано посредством ссылки с номером 420, светоизлучающие элементы также могут быть расположены вдоль внутренней поверхности концентрически вокруг оси устройства освещения. Эта конфигурация может предоставлять хорошую термическую взаимосвязанность с окружающей средой также в соответствии с улучшением оптической эффективности, поскольку требуется меньший угол отражения для того, чтобы перенаправлять свет, испускаемый из светоизлучающих элементов с прямым излучением, на выходное отверстие устройства освещения. Как указано посредством ссылочного номера 430, светоизлуч