Сборное осветительное устройство на основе сид для общего освещения

Сборное осветительное устройство на основе сид для общего освещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

По данной заявке испрошен приоритет по предварительной заявке U.S. с серийным номером 60/978612, озаглавленной «Сборное осветительное устройство на основе СИД для общего освещения», внесенной в реестр 9 октября 2007 года, которая включена сюда в качестве ссылки в полном объеме.

Заявление о правительственном интересе

Это изобретение было сделано при поддержке правительства по гранту № DE-DE-FC26-06NT42932, выданному министерством энергетики США. Правительство США обладает определенными правами на изобретение.

Уровень техники

Герметичные лампы-фары повсеместно распространены и находят множество применений для освещения. Их используют, например, в автомобильных фарах, театральном освещении, уличном архитектурном освещении, авиационных посадочных огнях и точечных источниках света. «Герметичная лампа-фара» является типом лампы, которая включает отражатель и нить накала, выполненные в виде единого блока, над которым наглухо прикрепляют переднюю крышку из линзы, обычно из прозрачного стекла. Широко распространенными размерами герметичных ламп-фар являются PAR56, PAR38 и PAR30, где «PAR» является аббревиатурой от термина параболический алюминиевый отражатель. PAR был принят как величина, не принадлежащая СИ, размером равная одной восьмой дюйма. Например, лампочка PAR38 представляет собой лампочку, имеющую диаметр, равный 4,75 дюймам. Обычными расходимостями световых лучей для герметичных ламп-фар являются широкий, точечный, узкоточечный и очень узкоточечный луч.

Точечные источники света повседневно встречаются в различных торговых, жилых и архитектурных установках. Например, практически все супермаркеты, ночные магазины, аптеки, универмаги, ювелирные магазины, магазины уцененных товаров, розничные дилеры автотранспорта и специальные магазины готового платья освещаются точечными источниками света. Обычные источники света, использующиеся при применении точечного освещения, тем не менее, имеют ряд недостатков.

В частности, флуоресцентные источники света, хотя зачастую эффективные и недорогие, являются слишком рассеянными, чтобы быть эффективными для точечного освещения. Другими словами, эти источники едва ли подходят для области применения, где требуется направленное освещение. В добавление к слабому распространению излучаемого света цветовые температуры этих источников не очень хорошо подходят для многих областей применения. Далее, хотя галогенные лампы проявляют тенденцию к малой предоплатной стоимости, хорошему качеству воспроизведения цвета и хорошему управлению лучом, они обычно довольно неэффективны для области применения точечного освещения, имея эффективность светового излучения в интервале всего лишь 10-20 люмен/ватт. Другой тип ламп, обычно используемый для точечного освещения, представляет собой металлогалогенную лампу с керамической оболочкой («КМГ»). Хотя КМГ лампы могут предложить хороший контроль луча и энергетическую эффективность, они обычно имеют высокую начальную стоимость и могут быть слишком яркими, и не иметь регулирование яркости, что заставляет соседние области часто выглядеть темными на контрасте. Наконец, традиционное освещение лампами накаливания проявляет тенденцию к слишком малой эффективности для области применения точечного освещения.

Принимая во внимание широкое распространение точечного освещения и других типов освещения в целом, огромная экономия энергии с выгодой как для бизнеса и потребителей, так и для окружающей среды может быть реализована, если энергетическую эффективность освещения улучшить не в ущерб эксплуатационным качествам. Несмотря на эти потенциальные возможности экономии энергии и нарастающие проблемы с окружающей средой, которые существуют в мире уже годы, тем не менее, все еще существует потребность в герметичных лампах-фарах, имеющих значительно увеличенную энергетическую эффективность. В частности, существует потребность в высокоэффективном, долговременном и относительно недорогом точечном освещении, способном обеспечивать приятное с эстетической точки зрения освещение со стандартными шаблонами лучей, чтобы подходить к области применения и ожиданиям конечного пользователя.

Появление цифровых технологий освещения, т.е. освещения, основанного на полупроводниковых источниках света, таких как светоизлучающие диоды (СИД), предлагает жизнеспособную альтернативу традиционным флуоресцентным лампам, газоразрядным лампам высокой интенсивности и лампам накаливания. Функциональные преимущества и выгоды СИД включают высокую эффективность преобразования энергии и оптическую эффективность, эксплуатационную надежность, меньшую стоимость эксплуатации и многое другое. Более маленький размер, длительность срока службы, низкое потребление энергии и долговечность СИД делают их отличным выбором во множестве областей применения освещения.

Соответственно, желательно было бы обеспечить улучшенное осветительное устройство с использованием СИД источников света с учетом недостатков традиционных технологий при обеспечении качественного освещения. Кроме требуемых высоких свойств цветопередачи, соображения интенсивности освещения включают ряд других требующих соблюдения и значительных критериев, таких как полезное и соответствующее пространственное распределение освещения и белое излучение желаемой цветовой температуры без «ореолов» или других структурных и цветовых искажений. Также желательно, чтобы это осветительное устройство поддерживало обычно встречающиеся конструктивные параметры так, чтобы можно было использовать оборудование, гнезда и электрические соединения, тем самым еще более снижая стоимость и уменьшая потери, связанные с переоборудованием и адаптацией к взаимодействию улучшенного осветительного устройства.

Сущность изобретения

Данное изобретение относится в основном к энергетически эффективному осветительному устройству на основе СИД, имеющему стандартные конструктивные параметры, так что они могут быть использованы с существующим осветительным оборудованием. Конкретнее, различные варианты осуществления данного изобретения направлены на системы освещения с сильным излучением, подходящие для замены традиционных источников освещения. Осуществляя различные идеи изобретения, здесь раскрытые, эти системы объединяют эффективно и компактно источник питания и элементы системы управления для управления высокоинтенсивными СИД вместе с системой управления температурой и оптической системой в осветительное устройство, которое обеспечивается по форме и назначению так, чтобы подходить эквивалентно обычным накаливаемым, флуоресцентным и галогенным устройствам освещения общего назначения. В некоторых вариантах осуществления данное изобретение рассматривает сборное осветительное устройство на основе СИД, которое может излучать пучок с рассеянием, пригодным для точечного освещения, такого как точечное освещение PAR38, используя источник света на основе СИД.

В целом, одним объектом данного изобретения является осветительное устройство, использующее источник света на основе СИД, оптику, соединенную с источником света на основе СИД, теплопоглощающее устройство, соединенное с источником света на основе СИД, базу для механического и электрического соединения с гнездом и корпус, сделанный из неэлектропроводного материала и механически соединенный с базой, где источник света на основе СИД, оптика и теплопоглощающее устройство расположены внутри корпуса.

Другим объектом изобретения является осветительное устройство, использующее источник света на основе СИД, содержащий первый кристалл и второй кристалл, соединенные с подложкой. Первый кристалл сконфигурирован, чтобы излучать первый спектр излучения, и второй кристалл сконфигурирован, чтобы излучать второй спектр излучения. Источник света на основе СИД также использует первичную оптику, имеющую первое структурирование на, по крайней мере, части вышеуказанной оптики, и, дополнительно, вторичною оптику, соединенную с источником света на основе СИД и сконфигурированную, чтобы коллимировать свет, излучаемый источником света на основе СИД, в котором вторичная оптика имеет второе текстурирование. В одном примерном варианте изобретения первичная оптика включает полусферическую линзу, выпуклую в сторону над подложкой.

Другим объектом данного изобретения является осветительное устройство, сделанное по конструктивным параметрам параболического алюминиевого отражателя (PAR) 38. Устройство использует, по крайней мере, один первый СИД для получения первого излучения, имеющего первый спектр, и, по крайней мере, один второй СИД для получения второго излучения, имеющего второй спектр, отличный от первого спектра, где в основном белый свет, излучаемый устройством, включает смесь первого излучения и второго излучения. Устройство также использует переключающийся источник питания для обеспечения корректирования коэффициента мощности, рабочего напряжения для, по крайней мере, одного первого СИД и для, по крайней мере, одного второго СИД, первый ток для, по крайней мере, одного первого СИД и второй ток для, по крайней мере, одного второго СИД. Устройство включает базу для механического и электрического соединения с гнездом и корпус, сделанный из неэлектропроводного материала, механически соединенный с базой и сконфигурированный по конструктивным параметрам PAR38, где, по крайней мере, один первый СИД, по крайней мере, один второй СИД и переключающийся источник питания расположены внутри корпуса. Переключающийся источник питания сконфигурирован, чтобы регулировать первый ток и второй ток так, чтобы в основном белый свет, излучаемый устройством, имел цветовую температуру в интервале от примерно 2600 К до 3000 К и излучение порядка примерно 700 люменов на 10 ватт.

Другим объектом данного изобретения является осветительное устройство, использующее, по крайней мере, один первый СИД для получения первого излучения, имеющего первый спектр, и, по крайней мере, один второй СИД для получения второго излучения, имеющего второй спектр, отличный от первого спектра. По крайней мере, один первый СИД и, по крайней мере, один второй СИД электрически соединены последовательно между первым узлом и вторым узлом. Ток в последовательной цепи течет между первым узлом и вторым узлом, когда между первым узлом и вторым узлом приложено рабочее напряжение. Переключающийся источник питания обеспечивает корректирование коэффициента мощности и рабочего напряжения. Переключающийся источник питания управляет, по крайней мере, одной управляемой токовой цепью, соединенной параллельно с одним из, по крайней мере, одним первым СИД и, по крайней мере, одним вторым СИД, так, чтобы, по крайней мере, частично отклонить ток последовательной цепи вблизи одного из, по крайней мере, одного первого СИД и, по крайней мере, одного второго СИД так, чтобы первый ток через, по крайней мере, один первый СИД и второй ток через, по крайней мере, один второй СИД были различны.

Другим объектом изобретения является способ управления цветовой температурой белого света, излучаемого осветительным устройством на основе СИД при кратковременном теплообмене. Осветительное устройство на основе СИД включает, по крайней мере, один первый СИД для получения первого излучения, имеющего первых спектр, и, по крайней мере, один второй СИД для получения второго излучения, имеющего второй спектр, отличный от первого спектра, где белый свет получается при объединении первого излучения и второго излучения. По крайней мере, один первый СИД и, по крайней мере, один второй СИД электрически соединены последовательно между первым узлом и вторым узлом, и ток последовательной цепи течет между первым узлом и вторым узлом, когда рабочее напряжение приложено между первым узлом и вторым узлом. Способ включает генерацию температурного сигнала, отражающего температуру, близкую к температуре, по крайней мере, одного первого СИД и, по крайней мере, одного второго СИД; и управление, основанное на температурном сигнале, по крайней мере, одной управляемой токовой цепью, соединенной параллельно с одним из, по крайней мере, одним первым СИД и, по крайней мере, одним вторым СИД, так, чтобы, по крайней мере, частично отклонить ток последовательной цепи вблизи одного из, по крайней мере, одного первого СИД и, по крайней мер, одного второго СИД так, чтобы первый ток через, по крайней мере, один первый СИД и второй ток через, по крайней мере, один второй СИД были различны.

Другим объектом изобретения является устройство для управления цветовой температурой белого света, излучаемого источником света на основе СИД при кратковременном теплообмене.

Источник света на основе СИД устанавливают на теплопроводную подложку, и теплопроводная подложка имеет углубление, сделанное в ней, рядом с источником света на основе СИД. Устройство включает плату с печатной схемой, имеющую крепление для установки в углубление, сделанное в теплопроводной подложке. Устройство также включает датчик температуры, расположенный на креплении платы с печатной схемой так, что когда плата с печатной схемой устанавливается в углубление, сделанное в теплопроводной подложке, датчик температуры в основном помещен в теплопроводную подложку рядом с источником света на основе СИД. Устройство также включает множество компонентов, расположенных на плате с печатной схемой и представляющих собой переключающийся источник питания для обеспечения корректирования коэффициента мощности и рабочего напряжения для источника света на основе СИД, причем переключающийся источник питания содержит, по крайней мере, одно управляющее устройство интегральной схемы (ИС).

Здесь для целей данного изложения термин «СИД» следует понимать как включающий в себя любой электролюминесцентный диод или любой другой тип системы, основанной на инжекции/соединении носителей заряда, который способен образовывать излучение под действием электрического сигнала. Таким образом, термин СИД включает, хотя и не ограничивается этим, различные структуры, основанные на полупроводниках, которые излучают свет при воздействии тока, светоизлучающие полимеры, органические светоизлучающие диоды (ОСИД), электролюминесцентные пластинки и тому подобное. В частности, термин СИД относится к светоизлучающим диодам всех типов (включая полупроводниковые и органические светоизлучающие диоды), которые могут быть сконфигурированы, чтобы образовывать излучение в одном или более из инфракрасного спектра, ультрафиолетового спектра и различных частей видимого спектра (в основном, включающего длины волн излучения от примерно 400 нанометров до примерно 700 нанометров). Некоторые примеры СИД включают, но не ограничены этим, различные типы инфракрасных СИД, ультрафиолетовых СИД, красных СИД, синих СИД, зеленых СИД, желтых СИД, СИД янтарного оттенка, оранжевых СИД и белых СИД (рассмотрено подробно далее). Также следует принять во внимание, что СИД могут быть сконфигурированы и/или управляемы, чтобы образовывать излучение, имеющее различную ширину спектра (например, полная ширина на половине максимума, или FWHM) для заданного спектра (например, узкая ширина спектра, широкая ширина спектра), и множество преобладающих длин волн внутри заданной основной цветовой классификации.

Термин «спектр» следует понимать как относящийся к любой одной или более частотам (или длинам волн) излучения, образованного одним или более источником света. Соответственно, термин «спектр» относится к частотам (или длинам волн) не только видимого диапазона, но также к частотам (или длинам волн) в инфракрасном, ультрафиолетовом и других областях всего электромагнитного спектра. Также заданный спектр может иметь относительно узкую ширину спектра (например, FWHM, имеющий в общем несколько компонентов с частотами или длинами волн) или относительно широкую ширину спектра (несколько компонентов с частотами и длинами волн, имеющие различные относительные силы). Следует также принять во внимание то, что заданный спектр может быть результатом смешивания двух или более других спектров (например, смешивания излучения, соответственно излученного из многочисленных источников света). Для целей данного описания термин «цвет» используется взаимозаменяемо с термином «спектр». Тем не менее, термин «цвет» обычно используют изначально по отношению к свойству излучения, которое воспринимается наблюдателем (хотя этот вариант использования не предполагает ограничения полного значения этого термина). Соответственно, термины «различные цвета» неявно относятся к множеству спектров, имеющих компоненты с различными длинами волн и/или шириной спектра. Также следует принять во внимание, что термин «цвет» может быть использован в описании как белого, так и не белого света.

Термин «цветовая температура» обычно используется здесь в описании белого света, хотя этот вариант использования не предполагает ограничения полного значения этого термина. Цветовая температура в основном относится к определенному содержимому цвета или оттенку (например, красноватый, синеватый) или белому свету. Цветовая температура данного образца излучения традиционно характеризуется в соответствии с температурой в градусах Кельвина (К) излучателя из абсолютно черного тела, который излучает примерно в том же спектре, что и образец излучения в задаче. Цветовая температура излучателя из абсолютно черного тела обычно лежит в интервале от примерно 700 градусов К (обычно считается первой видимой человеческому глазу) до более чем 10000 градусов К; белый свет обычно воспринимается при цветовой температуре выше 1500-2000 градусов К.

Более низкие цветовые температуры обычно указывают на то, что белый свет имеет более значительную красную составляющую или «более теплое восприятие», в то время как более высокие цветовые температуры обычно указывают на то, что белый свет имеет более значительную синюю составляющую или «более холодное восприятие». В качестве примера, огонь имеет цветовую температуру порядка 1800 градусов К, традиционная лампа накаливания имеет цветовую температуру порядка 2848 градусов К, ранний утренний дневной свет имеет цветовую температуру порядка 3000 градусов К, и пасмурное полуденное небо имеет цветовую температуру порядка 10000 градусов К. Цветное изображение, осматриваемое при белом свете, имеющем цветовую температуру порядка 3000 градусов К, имеет относительно красноватый оттенок, тогда как то же самое цветное изображение, рассматриваемое при белом свете, имеющем цветовую температуру порядка 10000 градусов К, имеет относительно синеватый оттенок.

Термин «управляющее устройство» используется здесь, в основном чтобы описать различные устройства, относящиеся к управлению одним или более источником света. Управляющее устройство может быть осуществлено многочисленными способами (например, таким как специализированное оборудование), чтобы выполнять различные задачи, обсуждаемые здесь. «Процессор» является одним примером управляющего устройства, которое использует один или более микропроцессоров, которые можно программировать, используя программное обеспечение (например, микрокод), чтобы выполнять различные задачи, обсуждаемые здесь. Управляющее устройство может быть осуществлено с или без использования процессора и также может быть осуществлено как комбинация специализированного оборудования, выполняющего определенные задачи, и процессора (например, одного или более программируемых микропроцессоров и связанных схем), выполняющих другие задачи. Примеры управляющих устройств, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления данного рассмотрения, включают, но этим не ограничиваются, универсальные микропроцессоры, специализированные интегральные схемы (ASIC) и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).

В различных вариантах осуществления процессор или управляющее устройство могут быть связаны с одним или более хранителями информации (обычно называемыми здесь как «память», например энергозависимая и энергонезависимая память компьютера, такая как RAM, PROM, EPROM и EEPROM, гибкие диски, компакт-диски, оптические диски, накопители на магнитной ленте и т.д.). В некоторых вариантах осуществления хранитель информации может быть закодирован с одной или более программами, что, при использовании на одном или более процессорах и/или управляющих устройствах, позволяет выполнять, по крайней мере, некоторые задачи, обсуждаемые здесь. Различные хранители информации могут быть зафиксированы внутри процессора или управляющего устройства или могут быть транспортируемыми так, что одна или более программ, хранящихся на них, могут быть загружены в процессор или управляющее устройство для того, чтобы осуществить различные аспекты данного описания, обсуждаемые здесь. Термины «программа» или «компьютерная программа» используются здесь в общем смысле, относясь к любому типу компьютерного кода (например, программного обеспечения или микрокода), который может быть использован, чтобы программировать один или более процессоров или управляющих устройств.

Стоит обратить внимание, что все комбинации вышеупомянутых концепций и дополнительных концепций, которые детально обсуждаются ниже (при условии, что такие концепции не являются взаимоисключающими), рассмотрены как часть объекта изобретения, здесь раскрытого. Следует также обратить внимание, что терминологию, однозначно используемую здесь, которая также может появиться в любом изложении, включенном посредством ссылки, следует соотнести со значением, наиболее согласующимся с определенными концепциями, здесь раскрытыми.

Краткое описание чертежей

На чертежах одинаковые номера позиций в основном относятся к одним и тем же частям на разных чертежах. Также чертежи необязательно изображать в масштабе, вместо этого обычно особое внимание уделяется принципиальному изображению.

Фиг.1A и 1B изображают перспективный вид спереди и сзади, соответственно, осветительного устройства на основе СИД в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.2 изображает осветительное устройство на основе СИД с фиг.1A-1B в разобранном виде;

фиг.3 изображает вид в поперечном разрезе осветительного устройства на основе СИД с фиг.1A-1B, схематично изображая состыкованный источник питания в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.4 является видом в крупном масштабе, изображающим относительное расположение модуля СИД и теплового соединителя, изображенных на фиг.3;

фиг.5 является видом сверху, схематически изображающим схему расположения кристаллов СИД модуля СИД в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.6A и 6B являются видами сбоку, изображающими модули СИД, включая текстурирование в соответствии с различными вариантами осуществления данного изобретения;

фиг.6С является боковым видом, изображающим один вариант осуществления линзы 203 фиг.6A-6B, где линза имеют выпуклую полусферическую форму;

фиг.7A-7B изображают вид в перспективе и вид в поперечном разрезе, соответственно, оптики отражателя, изображенной на фиг.2-3;

фиг.8 изображает вид в перспективе применения в области точечного освещения осветительного устройства на основе СИД в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.9A-9C изображают вид сверху, вид сбоку и вид в поперечном разрезе, соответственно, корпуса, в котором различные компоненты осветительного устройства на основе СИД могут быть расположены в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.9D изображает альтернативный корпус изображенному на фиг.9A-9C;

фиг.10A и 10C изображают в разобранном виде и изображают собранный вид в поперечном разрезе, соответственно, осветительного устройства на основе СИД в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.10B изображает вид сверху крышки из линзы осветительного устройства на основе СИД с фиг.10А;

фиг.11 является видом сверху, изображающим относительное расположение модуля СИД и теплопоглощающего устройства с фиг.10А;

фиг.12A-12B изображают вид сбоку и вид сверху, соответственно, модуля СИД и кольцеобразной платы с фиг.10А;

фиг.13A и 13B изображают альтернативные варианты конфигурации модуля СИД и гибкой платы в соответствии с различными вариантами осуществления данного изобретения;

фиг.14 изображает вид в крупном масштабе различных компонентов освещающего устройства с фиг.10А;

фиг.15 является обобщенной структурной схемой, изображающей различные электрические компоненты источника питания для различных последовательно соединенных нагрузок в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.16 является принципиальной схемой, изображающей ступень корректирования коэффициента мощности источника питания, изображенного на фиг.15, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.17 является принципиальной схемой, изображающей ступень корректирования коэффициента мощности источника питания, изображенного на фиг.15, вместе с присоединенным управляющим устройством в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

фиг.18 является принципиальной схемой, изображающей ступень управления нагрузкой источника питания, изображенного на фиг.15, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.19 является принципиальной схемой, изображающей ступень управления нагрузкой источника питания, изображенного на фиг.15, вместе с присоединенным устройством управления в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.20 изображает схему технологического процесса, изображающую способ компенсации температуры, осуществленный устройством управления с фиг.19, для управления ступенью управления нагрузкой в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

фиг.21 изображает две точечные зависимости цветовой температуры излучаемого света от времени, основанные на способе компенсации температуры с фиг.20, в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения; и

фиг.22 изображает примерную конфигурацию платы с печатной схемой, на которой расположен источник питания с фиг.15, и соединение платы с печатной схемой с подложкой, несущей СИД нагрузку в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Подробное описание

Различные варианты осуществления данного изобретения и связанные идеи изобретения описаны ниже, включая определенный вариант осуществления, относящийся к PAR38 осветительным устройствам. Следует принять во внимание, тем не менее, что данное изобретение не ограничено никаким определенным вариантом осуществления, и что различные варианты осуществления, подробно обсуждаемые здесь, в первую очередь приведены в качестве иллюстраций. Например, различные концепции, обсуждаемые здесь, могут подходить для использования в различных осветительных устройствах, имеющих различные конструктивные параметры и выходное освещение.

Как упомянуто выше, некоторые объекты изобретения раскрыты здесь относительно осветительных систем высокой производительности, подходящих для замены традиционных источников света. Эти системы объединяют эффективный и компактный источник питания и элементы системы управления для управления высокоинтенсивными СИД вместе с системой управления температурой и оптической системой в осветительное устройство, которое обеспечивается по форме и назначению так, чтобы подходить эквивалентно обычным накаливаемым, флуоресцентным и галогенным устройствам освещения общего назначения. Заявители заметили и приняли во внимание, что ни компонент, ни подсистема высокоинтенсивного осветительного устройства на основе СИД не могут быть выполнены отдельно, и что исполнение системы является результатом взаимосвязанных технических решений. Таким образом, воздействие при выборе конструкции в одной области системы может иметь нежелательные последствия в других областях СИД источника. Например, попытка генерировать большее излучение из СИД источника может сказаться на увеличении плотности мощности, увеличивая тепловую нагрузку, и, в свою очередь, на общей эффективности системы. Управление ограничениями кристаллов и блоков может привести к эффектам уменьшения, с которыми необходимо обращаться путем тщательного учета оптики. Соответственно, в подходе, раскрытом в деталях ниже, пытаются оптимизировать эффективность и геометрию СИД источника с помощью различных концепций устройства системы, включающих управление температурой и управление мощностью.

Фиг.1А и 1B изображают один не ограничивающий пример осветительного устройства 100 на основе СИД в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения. Осветительное устройство 100 включает базу с резьбой 110, корпус базы 120, теплопоглощающее устройство 130, крышку из линзы 140 и оптику отражателя 160, описанные более детально ниже. База с резьбой 110 сконфигурирована, чтобы закручиваться в стандартные гнезда осветителей для питания переменным напряжением осветительного устройства 100, и, следовательно, может являться базой с резьбой типа Эдисона или любой другой подходящей базой с резьбой. Корпус базы 120 может быть сделан из металла или ударостойкого пластикового материала, такого как, например, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), путем любого традиционного процесса, такого как литье под давлением. В различных вариантах осуществления данного изобретения корпус базы 120 имеет тепловыделяющие детали, такие как пластины 121 (изображены на фиг.2, описаны ниже), которые полезны для передачи тепла и/или для облегчения потока охлаждающего воздуха через осветительное устройство. Корпус базы соединен с теплопоглощающим устройством 130 путем традиционных средств крепления, например винтов 125.

Теплопоглощающее устройство 130 сделано из теплопроводного материала, например алюминия, и сконфигурировано, чтобы способствовать тепловыделению, при этом оставаясь относительно легким. Например, в одном варианте осуществления теплопоглощающее устройство 130 имеет похожую на клетку конструкцию и включает множество тепловыделяющих пластин 135, распределенных по отдельности, обеспечивая существенную площадь поверхности для тепловыделения. Теплопоглощающее устройство 130 может быть обработано для улучшения тепловыделения путем, например, пескоструйной обработки.

Крышка из линзы 140 может быть сделана из любого известного прозрачного материала, такого как стекло, акрила или поликарбоната. Крышка из линзы 140 насаживается на теплопоглощающее устройство 130 и затем закрепляется любыми традиционными крепежными средствами или соединителем(ями), такими как винты. В одном варианте осуществления, как изображено на фиг.1A-1B, осветительное устройство на основе СИД 100 имеет конструктивные параметры лампы PAR38, так что его самый большой диаметр составляет 4,75 дюйма. Другие конструктивные параметры также возможны.

Обратимся теперь к фиг.2 и 3, где изображение в разобранном виде и вид в поперечном разрезе, соответственно, осветительного устройства 100 показывают детали, помещенные внутри корпуса базы 120 и теплопоглощающего устройства 130. В различных вариантах осуществления данного изобретения в корпус базы 120 помещен модуль источника питания и электроники управления 414 (также называемый здесь просто как «источник питания»), включающий одну или более платы с печатной схемой 175, имеющие управление мощностью, и задающие части цепи 180, расположенные на них (например, источник питания, управляющее устройство/процессор, и/или части с памятью и т.д.) для управления и контроля светоизлучающих диодов (СИД), установленных в модуле СИД 150, описанном более детально ниже.

Источник питания 414 может иметь различные конфигурации с целью оптимизации его производительности, при этом принимая во внимание ограничения в пространстве корпуса базы. Например, в одном варианте осуществления, как тот, что показан на фиг.2 и 3, источник питания включает множество плат с печатной схемой, скомпонованных одна на другой и закрепленных в корпусе базы на желаемых интервалах. Платы электрически соединены с помощью проводов, проходящих между ними. В другом варианте осуществления данного изобретения длинная (например, гибкая) плата вставляется в пространство, обеспечиваемое внутри корпуса базы, путем, например, прокатывания или наматывания. В еще одном варианте осуществления одна плата крепится перпендикулярно нагреву, как описано со ссылкой на фиг.10А и 10С ниже. Другие конфигурации также возможны.

Некоторые основные примеры освещающих объектов на основе СИД и способов управления ими, подходящие для использования совместно с осветительными устройствами в соответствии с данным изложением, можно найти, например, в патентах US №№ 6016038 и 6211626. Также, некоторые основные примеры цифрового регулирования мощности и объединенного управления мощностью и информацией внутри СИД устройства, подходящие для использования совместно с осветительными устройствами в соответствии с данным изложением, можно найти, например, в патенте US № 7233115, патенте US № 7256554 и заявке на патент US с серийным № 12/113320, каждый из которых включен сюда в качестве ссылки. Некоторые специфические примеры источников питания и электроники управления в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения обсуждаются детально ниже, связанные с фиг.15-22.

Электрические соединения между источником напряжения 414 и модулем СИД 150 могут быть осуществлены любым подходящим способом, таким как через дырки в базе теплопоглощающего устройства 130. Другие формы или взаимные соединения также возможны.

В различных вариантах осуществления данного изобретения, и как изображено на фиг.3, тепловой соединитель 190 расположен между модулем СИД 150 и теплопоглощающим устройством 130, чтобы обеспечить тепловую проводимость между ними, чтобы улучшить тепловыделение. Тепловой соединитель 190 сделан из теплопроводного материала, такого как медь, и соединен с задней частью модуля СИД путем индуктивного спаивания или любого другого подходящего способа. Эта конфигурация минимизирует число тепловых зазоров между модулем СИД 150 и теплопоглощающим устройством 130 и, в свою очередь, уменьшает тепловое сопротивление относительно модуля СИД. Тепловой соединитель 190 может принимать форму пробки или заглушки, как показано на фиг.3, которую вставляют в углубление или выемку в теплопоглощающем устройстве, или может быть любой другой подходящей формы. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления тепловой соединитель 190 может быть сформирован как тонкий слой на теплопоглощающем устройстве, или как одна или более металлических линий, например медных, сформированных на части поверхности теплопоглощающего устройства 130. Модуль СИД может затем быть припаян к металлической линии(ям), например, путем индуктивного припаивания.

Фиг.4 является видом в крупном масштабе теплового соединителя 190, модуля СИД 150 и части теплопоглощающего устройства 130, внешние края которого показаны пунктирными линиями, чтобы обозначить, что изображена только часть теплопоглощающего устройства. Как изображено, в одном не ограничивающем варианте исполнения тепловой соединитель 190 не заделан заподлицо в теплопоглощающее устройство 130, но определенно выступает над поверхностью теплопоглощающего устройства 130 на величину Z₁. Таким образом, модуль СИД 150 располагается над теплопоглощающим устройством на расстоянии Z₁. Путем такого расположения модуля СИД 150 над поверхностью теплопоглощающего устройства расположение модуля СИД 150 по отношению к оптике отражателя 160 (изображено на фиг.3) может быть оптимизировано. Таким образом, расстояние Z₁ может принимать любое подходящее значение, например быть равным 0,5 мм, 1 мм или любому другому подходящему значению.

Модуль СИД 150 может принимать любую подходящую форму, так как различные объекты изобретения не ограничены использованием каког