Осветительный модуль со сходными направлениями распространения тепла и света
Изобретение относится к тепловому распределению и формированию пучка осветительных устройств. Заявленный осветительный модуль содержит один или более светоизлучающих элементов, которые термически присоединены к одному или более элементам отвода тепла. Один или более элементов отвода тепла сконфигурированы для переноса тепла в по существу первом направлении. Один или более оптических элементов дополнительно объединены в осветительный модуль, при этом один или более оптических элементов оптически присоединены к одному или более светоизлучающим элементам и сконфигурированы для перенаправления света, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами, в по существу первом направлении. Технический результат - создание осветительного модуля со сходными направлениями распространения тепла и света, а также уменьшение габаритов осветительного модуля. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.
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 поверхность может содержать отдельные прямые или искривленные непрерывные конические сегменты.
Возможны различные формы поперечного сечения оптических систем согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, в том числе круглое, треугольное, квадратное, шестиугольное и другое многоугольное поперечное сечение, перпендикулярное общему распространению света оптической системы, например светопровода или световода.
В вариантах осуществления настоящего изобретения оптическая система содержит поверхность отражающей стенки предопределенного профиля перпендикулярного или осевого поперечного сечения, который тянется между входной апертурой и выходной апертурой. Поверхность стенки может содействовать генерации пучка и смешиванию цветов. Понятно, что поперечное сечение поверхности может иметь осесимметричную форму или она может иметь любую другую требуемую форму. Поверхность может расширяться или сужаться по направлению к выходной апертуре. Например, осесимметричные системы с квадратным, шестиугольным или восьмиугольным перпендикулярными поперечными сечениями могут более эффективно смешивать и рандомизировать свет, чем круглые и трехгранные структуры. Следовательно, эта форма вспомогательной оптической системы может обеспечивать лучшую рандомизацию и может иметь более компактные размеры.
В одном из вариантов осуществления, оптическая система может содержать преломляющий элемент, например купольную линзу, линзу Френеля или матрицу микролинз, ближайший к выходной апертуре. Этот элемент, например, может быть интегральной частью одного из вышеупомянутых светопроводов или световодов. Понятно, что оптическая система также может содержать дифракционный, голографический, отражающий или рассеивающий элемент, ближайший к выходной апертуре. Более того, любой преломляющий элемент также может быть управляемой жидкостной линзой с переменным фокусным расстоянием.
Например, как проиллюстрировано на фиг. 1, оптическая система содержит один или более оптических элементов, сконфигурированных в качестве оптических отражателей 124, расположенных из условия, чтобы выходной свет из светоизлучающих элементов 120 отражался от внутренних стенок оптических отражателей 124 и направлялся наружу оптического резонатора осветительного модуля 100. Оптические отражатели 124 могут быть зеркалами, относительно расположенными, чтобы направлять выходной свет из светоизлучающих элементов 120 в требуемом направлении. Оптические отражатели могут иметь плоскую, искривленную или многогранную поверхности или их комбинацию. Оптические отражатели 124 могут быть полыми или сплошными. Например, когда оптические отражатели сконфигурированы, чтобы быть сплошными, типично происходит полное внутреннее отражение.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения и как проиллюстрировано на фиг. 1, оптическая система содержит оптический рассеиватель 126, предусмотренный вдоль тракта выходного света, при этом этот оптический рассеиватель может быть расположен в любом положении вдоль оптического тракта выходного света в пределах светильника. Оптический рассеиватель 126 может служить для дополнительного смешивания света из светоизлучающих элементов и может изготавливаться из матового стекла, полупрозрачной пластмассы, голографического рассеивателя или другого типа рассеивателя, как было бы известно специалисту в данной области техники.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптическая система может содержать один или более оптических элементов, сконфигурированных коллимировать и/или смешивать свет, испускаемый одним или более светоизлучающими элементами. Например, как проиллюстрировано на фиг. 1, оптическая система включает в себя оптический элемент 128 в виде сужающегося светопровода, имеющего выходную световую апертуру в верхней части и меньшую, входную световую апертуру в нижней части. Оптический элемент 128 дополнительно включает в себя внутреннюю отражающую часть боковой стенки. В одном из вариантов осуществления, оптический элемент может быть полимерным и покрытым отражающим покрытием или изготовленным из теплопроводящего материала, такого как термопластичный полимер, алюминий, литьевой алюминий, медь, серебро, магний или их комбинация, который покрыт отражающим покрытием, при этом эта форма оптического элемента может улучшать перенос тепла на один или более элементов отвода тепла.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптический элемент оптической системы осветительного модуля может быть концентратором с полным внутренним отражением (TIRC), диэлектрическим концентратором в форме усеченного конуса с полным внутренним отражением (DTIRC). В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптический элемент может быть отражателем, таким как параболоторический фокон (CPC), эллиптический концентратор (EC), эллиптический фокон (CEC), отражатель с полным внутренним отражением, отражатель с полным внутренним отражением и смешением цветов, гиперболический фокон (CHQ), или другим оптическим элементом, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники. Более того, оптический элемент может быть профилированным сплошным или полым элементом. Независимо от применяемого оптического элемента, оптический элемент может включать в себя плоскую или искривленную выходные апертуры.
В одном из вариантов осуществления, внутренние поверхности части боковых стенок оптического элемента могут быть покрыты металлизированным высокоотражающим покрытием, таким как серебро, защищенное серебро, алюминий, усиленный алюминий, диэлектрик или Zeonex E48R, изготовленный Zeon Chemicals, США, с тем чтобы отражать выходной свет, который направлен на часть боковых стенок, по направлению к выходной апертуре. Этот тип оптического элемента может изготавливаться из легкоплавкого стекла или пластмасс с использованием технологий литьевого формования или других подобных способов, известных специалистам в данной области техники.
В одном из вариантов осуществления, оптический элемент, подобный определенному в качестве оптического элемента 128 на фиг. 1, может изготавливаться в качестве двухсекционного поверхностного отражателя с использованием подвергнутого литьевому формованию полимера, который по существу покрыт отражающим материалом или стопой диэлектрических покрытий либо их комбинацией.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения и с дополнительной ссылкой на фиг. 1, для оптического элемента 128 оптической системы, используемой в осветительном модуле, внутренняя поверхность части ее внутренней стенки, например, которая идентифицирована как 124, когда элементы являются полыми, отличается гладкой поверхностью, которая по существу свободна от сосредоточенных неоднородностей, раковин, насечек или других дефектов поверхности. Соответственно, поверхность может быть покрыта металлизированным отражающим покрытием, которое может предусматривать улучшенную отражательную способность оптического элемента и центральной части. Когда элементы 124 и 128 являются сплошными, отражение происходит посредством полного внутреннего отражения и покрытие типично не обязательно.
В одном из вариантов осуществления, внутренние отражающие поверхности элементов 124, сечение изображено как перевернутое V, могут быть частично прозрачными, для того чтобы предоставлять некоторому количеству света, испускаемого из светоизлучающих элементов, возможность протекать на оптический датчик 141. Оптический датчик может выдавать информацию обратной связи, относящуюся к цветности или отдаче светового потока, в систему управления. Например, датчик или датчики могут быть фотодатчиком, фотодиодом или другим светочувствительным датчиком, как было бы известно специалисту в данной области техники.
В одном из вариантов осуществления, например, как проиллюстрировано на фиг. 1, оптическая система дополнительно содержит оптическую линзу 130, расположенную ближайшей к выходной апертуре оптического элемента 128. Оптическая линза 130 может обеспечивать дополнительное формирование пучка выходного света из светоизлучающих элементов 120. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптическая система дополнительно содержит рассеиватель.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения оптическая система содержит компоненты, которые включают в себя преобразователи длины волны, например люминофоры, или другие компоненты, как было бы известно специалисту в данной области техники. В зависимости от конфигурации этих преобразователей длины волны, они могли бы быть нанесены на поверхности оптического элемента, или насыщены внутри оптического элемента, или то и другое.
Осветительный модуль присоединен к системе управления электропитанием для управления работой одного или более светоизлучающих элементов или, по выбору, может быть съемным или заменяемым образом располагаться под оптическими отражателями. Система управления электропитанием, по выбору, может включать в себя один или более датчиков для контроля рабочих характеристик осветительного модуля. Например, осветительный модуль может содержать один или более оптических датчиков, сконфигурированных для сбора информации, указывающей на характеристики выходного света, например отдачу светового потока и/или цветность выходного света. Осветительный модуль может содержать один или более датчиков температуры, сконфигурированных для сбора информации, указывающей на рабочую температуру одного или более светоизлучающих элементов. Осветительный модуль может содержать один или более датчиков напряжения, датчиков тока или других датчиков, сконфигурированных для сбора другой информации, указывающей на рабочие характеристики осветительного модуля, как без труда понималось бы специалистом в данной области техники. Информация, указывающая на рабочие характеристики осветительного модуля, которая собирается одним или более датчиками, может использоваться для определения параметров управления для одного или более светоизлучающих элементов, с тем чтобы могла достигаться требуемая работа осветительного модуля, например отдача светового потока и цветность выходного света.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система 132 управления электропитанием присоединена непосредственно к осветительному модулю, как проиллюстрировано на фиг. 1. В одном из вариантов осуществления изобретения она присоединена к осветительному модулю через штепсельное соединение.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система управления электропитанием может быть присоединена к осветительному модулю через кабельную сеть или систему электропроводки.
Изобретение далее будет описано со ссылкой на дополнительные отдельные примеры. Будет понятно, что последующие примеры предназначены для описания вариантов осуществления изобретения и не предназначены для ограничения изобретения никоим образом.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1
Далее, обратимся к фиг. 2(a), которая иллюстрирует осветительный модуль согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный модуль 202 включает в себя тепловые трубы 212 для охлаждения множества светоизлучающих элементов 220. Тепловые трубы 212 каждая включает в себя промежуточный объемный участок 214, конденсационную область на одном конце 216 объемного участка 214, включающую в себя его соседний участок, и испарительную область 218 на противоположном конце объемного участка 214. Объемные участки 214 тепловых труб 212 имеют отражающие части боковых стенок. Отражающие части боковых стенок объемных участков 214 также имеют параболические поперечные сечения, с тем чтобы формировать оптический элемент для генерации пучка выходного света из светоизлучающих элементов 220. Специалистами в данной области техники может приниматься во внимание, что форма частей боковых стенок объемных участков может быть вогнутой, эллиптической, круглой или другими формами, в зависимости от требований к генерации пучка осветительного модуля 200.
Тепловые трубы, по выбору, включают в себя активный или пассивный радиаторы 215. Радиаторы 215 могут иметь форму, чтобы придерживаться контуров частей боковых стенок объемных участков 214, как проиллюстрировано на фиг. 2(a). В одном из вариантов осуществления, радиатор 215 может быть монолитной конструкцией с прорезями, в которые вставлены тепловые трубы 212. В одном из вариантов осуществления, как показано на фиг. 2(b), осветительный модуль 204 включает в себя радиаторы 215, которые образуют оболочку корпуса для осветительного модуля 204. Корпус может быть шестиугольной, восьмиугольной, конической, параболоидной, многогранной, составной или другой формами, принимаемыми во внимание квалифицированными специалистами. Как показано на фиг. 2(b), система 232 управления питанием расположена съемным и сменным образом под корпусом для облегчения технического обслуживания замены. По выбору, окно 219 может быть предусмотрено для защиты внутренних компонентов осветительного модуля 204. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении. Более того, элементы 210 перенаправления света могут быть сконфигурированы в качестве полых элементов или сплошных элементов.
ПРИМЕР 2
Фиг. 3(a) иллюстрирует осветительный модуль 302 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный модуль 302 включает в себя множество тепловых труб 312, имеющих контактные поверхности 318 в тепловой связи с соответствующими установленными сбоку светоизлучающими элементами 320. Возможное преимущество бокового монтажа светоизлучающих элементов состоит в том, что меньшее количество отражений необходимо для извлечения света. Оптические отражатели 324 или световоды расположены вдоль пути выходного света из светоизлучающих элементов 320, с тем чтобы отводить выходной свет, происходящий из светоизлучающих элементов 320, в направлении вдоль продольной оси осветительного модуля 302. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
Фиг. 3(b) иллюстрирует один из вариантов осуществления настоящего изобретения, подобный таковому, проиллюстрированному на фиг. 3(b), в соответствии с чем осветительный модуль 304 дополнительно включает в себя конденсорную линзу 319, расположенную на фокусном расстоянии от рассеивателя 321. Конденсорная линза 319 расположена в выходной апертуре осветительного модуля 304 и коллимирует выходной свет. Рассеиватель 321 может содержать более чем один тип оптического элемента. В одном из вариантов осуществления, рассеиватель помещен ближайшим к отражающей поверхности 324, на поверхности 324, на линзе 319 или другом местоположении вдоль оптического тракта. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
ПРИМЕР 3
Один из вариантов осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 4. Осветительный модуль 400 включает в себя тепловые трубы 412 и множество светоизлучающих элементов 420, сгруппированных в матрицы. Каждая матрица светоизлучающих элементов 420 прикреплена к испарительному концу каждой тепловой трубы 412 и термически присоединена к соответственной тепловой трубе 412 для переноса тепла со светоизлучающих элементов 420 на тепловые трубы 412. Осветительный модуль 400 также включает в себя сдвоенную матрицу 430 и 431 линз, расположенную на входном и апертурном торцах осветительного модуля 400, для манипулирования оптическими характеристиками выходного света.
ПРИМЕР 4
Один из вариантов осуществления настоящего изобретения проиллюстрирован на фиг. 5. На фиг. 5 показан осветительный модуль 500, имеющий множество светоизлучающих элементов 520, термически присоединенных к испарительным концам тепловых труб 512 для охлаждения светоизлучающих элементов 520 во время работы. Линзы 527 могут создавать перекрывающиеся изображения всех светоизлучающих элементов в плоскости оптического рассеивателя 526. Линзы 528 расположены в плоскости выхода осветительного модуля на фокусном расстоянии от плоскости рассеивателя 526, отображая плоскость рассеивателя 526 по существу в бесконечность. Рассеиватель также может быть помещен прилегающим к линзе 528 или в любой другой плоскости в осветительном модуле. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
ПРИМЕР 5
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения и со ссылкой на фиг. 6, осветительный модуль 600 содержит единую тепловую трубу 612 в форме усеченного конуса. Осветительный модуль 600 дополнительно включает в себя множество светоизлучающих элементов 620, которые находятся в тепловой связи с тепловой трубой 612 для отвода и рассеяния тепла. Оптические отражатели или световоды 624, расположенные вдоль тракта выходного света из светоизлучающих элементов 620, направляют выходной свет вдоль траектории, которая, в целом, параллельна продольной оси осветительного модуля 600, по направлению к его выходной апертуре. Тепловая труба 612 также включает в себя конструкцию 615 радиатора, которая изготовлена за одно целое с тепловой трубой 612 для улучшенной эффективности охлаждения тепловой трубы 612. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения внутренняя поверхность сконструирована, чтобы добиваться оптических эффектов, таких как коллимация и/или смешивание света.
ПРИМЕР 6
На фиг. 7 показан один из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором осветительный модуль 700 имеет наделенную U-образной формой тепловую трубу 712 в корпусе (не проиллюстрирован) и множество светоизлучающих элементов 720 в тепловом соединении с центральной контактной поверхностью 718 тепловой трубы 712. Тепло из светоизлучающих элементов 720 поглощается тепловой трубой 712 и передается по направлению к двум или более конденсационным концам.
В одном из вариантов осуществления, тепловая труба может быть покрыта оптически отражающим материалом, таким как алюминий, серебро или диэлектрик, или может быть облицована материалом 723 для отражателя, например фольгой Vikuity ESR 3M. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
ПРИМЕР 7
Фиг. 8 иллюстрирует один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 8 показывает осветительный модуль 800, имеющий тепловую трубу 812, термически присоединенную к множеству светоизлучающих элементов 820 для охлаждения. Свет, испускаемый светоизлучающими элементами, подвергается многократным отражениям в нижнем резонаторе 825 осветительного модуля и, как результат, эффективно смешивается перед прохождением через апертуру 826 в верхний резонатор 827 осветительного модуля. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения апертура 826 может расширяться, чтобы покрывать полную площадь входной апертуры верхнего резонатора 827. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
ПРИМЕР 8
Далее, приведена ссылка на фиг. 9, которая показывает осветительный модуль 900 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный модуль 900 включает в себя в целом имеющий форму колпака радиатор 915, имеющий отражающую поверхность 924. Также предусмотрены тепловые трубы 912, каждая имеет конденсационный конец 916, термически присоединенный к радиатору 915, а также испарительный конец 918 в тепловой связи с множеством светоизлучающих элементов 920. Тепло из светоизлучающих элементов 920 поглощается легко изменяющим фазу носителем внутри тепловых труб 912 и переносится на радиатор 915 для рассеяния. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения фиг. 9 может представлять вид в поперечном разрезе линейного осветительного модуля, в целом, вытянутой в продольном направлении U-образной формы. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
ПРИМЕР 9
Фиг. 10 и фиг. 11 показывают осветительный модуль 1100, содержащий четыре плоские тепловые трубы 1120, образующие боковые стенки осветительного модуля, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 11 - вид в поперечном разрезе по фиг. 10. Внутренние поверхности 1101 тепловых труб являются отражающими, покрыты с возможностью отражения или облицованы отражательной фольгой. Светоизлучающие элементы расположены на отражающих поверхностях и на нижнем внутреннем торце осветительного модуля. Свет, испускаемый из светоизлучающих элементов, подвергается многократному отражению от внутренних поверхностей осветительного модуля перед выходом из осветительного модуля в качестве смешанного света 1103. Тепло от светоизлучающих элементов распространяется из окрестности испарительных концов 1118 тепловых труб 1102, через тепловые трубы по направлению к конденсационным концам 1116 тепловых труб, расположенных на выходном торце осветительного модуля. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
Фиг. 12 - осветительный модуль 1200, который подобен во многих отношениях таковому по фиг. 11, основное отличие состоит в том, что светоизлучающие элементы 1220 термически присоединены к поверхности, которая отлична от таковой у основной внутренней отражающей поверхности осветительного модуля 1200. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем 1200, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов 1220 оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
ПРИМЕР 10
Фиг. 13 иллюстрирует осветительный модуль согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный модуль 1300 включает в себя множество светоизлучающих элементов 1320, термически присоединенных к испарительному концу 1318 одной или более тепловых труб и, в частности, к части 1312 тепловой трубы. Тепловая труба включает в себя вторую часть 1327 тепловой трубы, которая находится в тепловой связи с радиаторами 1315, и первую часть тепловая трубы, дающую возможность рассеяния тепла светоизлучающих элементов 1320. Осветительный модуль 1300 дополнительно включает в себя корпус 1325, который может служить в качестве радиатора, когда термически присоединен к радиаторам 1315 или второй части 1327 тепловой трубы у тепловой трубы. Выходной свет из светоизлучающих элементов 1320, которые могут быть расположены в фокальной плоскости оптического отражателя 1324, например параболического отражателя, размещенного на внутренней стенке корпуса 1325, в силу этого, отражается на выходную апертуру осветительного модуля 130 в направлении, которое по существу визировано по продольной оси осветительного модуля 1300. Тепловая труба и корпус 1325 сконструированы так, что вторая часть тепловой трубы может быть врезана в прорези по краю выходной плоскости корпуса. Внутри оболочки, определенной осветительным модулем, и по большей части длины осветительного модуля, тепло и свет из светоизлучающих элементов оба распространяются в по существу одном и том же направлении.
Понятно, что вышеизложенные варианты осуществления изобретения являются примерами и могут быть изменены многими способами. Такие настоящие или будущие варианты не должны рассматриваться в качестве выходящих из сущности и объема изобретения, и все такие модификации, которые могли бы быть понятны специалисту в данной области техники, подразумеваются включенными в объем нижеследующей формулы изобретения.
1. Осветительный модуль, содержащий:
a) одну или более матриц из одного или более светоизлучающих элементов для генерации света во втором направлении;
b) один или более элементов отвода тепла в тепловой связи с одной или более матриц, упомянутые один или более элементов отвода тепла передают тепло по существу в первом направлении, при этом первое направление по существу отличается от второго направления, при этом каждый из одного или более элементов отвода тепла является тепловой трубой или термосифоном; и
c) оптическую систему, оптически присоединенную к матрице, оптическая система сконфигурирована для направления света от светоизлучающих элементов со второго направления по существу в первом направлении.
2. Осветительный модуль по п.1, в котором оптическая система содержит оптический отражатель, сконфигурированный для отражения света оптического резонатора, задаваемого осветительным модулем.
3. Осветительный модуль по п.1, в котором оптическая система содержит световод, сконфигурированный для перенаправления света, испускаемого из одной или более матриц.
4. Осветительный модуль по пп.1, 2 или 3, в котором оптическая система содержит оптический элемент, сконфигурированный для коллимации света, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами перед тем, как свет выходит из осветительного модуля.
5. Осветительный модуль по п.4, в котором оптический элемент дополнительно сконфигурирован для смешивания света, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами.
6. Осветительный модуль по п.4, в котором оптический элемент выбран из группы, содержащей концентратор с полным внутренним отражением, параболоторический фокон, эллиптический концентратор, эллиптический фокон, отражатель с полным внутренним отражением и гиперболический фокон.
7. Осветительный модуль по п.4, содержащий множество элементов отвода тепла, каждый содержит часть боковой стенки, при этом части боковой стенки определяют оптический элемент, сконфигурированный для коллимации света, испускаемого одним или более светоизлучающими элементами.
8. Осветительный модуль по п.7, в котором множество элементов отвода тепла сконфигурированы с параболической формой.
9. Осветительный модуль по п.1, в котором оптическая система дополнительно содержит оптический рассеиватель.
10. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более элементов отвода тепла термически присоединены к радиатору.
11. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более элементов отвода тепла термически присоединены к устройству активного охлаждения.
12. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более элементов отвода тепла содержат схемные трассы на нем, сконфигурированные для обеспечения возможности электрического присоединения к одному или более светоизлучающим элементам.
13. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более элементов отвода тепла являются электрически пассивными.
14. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более элементов отвода тепла являются электропроводящими и сконфигурированы для обеспечения возможности электрического присоединения к одному или более светоизлучающим элементам.
15. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более светоизлучающих элементов установлены непосредственно на один или более элементов отвода тепла.
16. Осветительный модуль по п.1, в котором один или более светоизлучающих элементов установлены на проводящей подложке, термически присоединенной к одному или более элементам отвода тепла.
17. Осветительный модуль по п.1, при этом свет выходит из модуля со средним направлением, по существу соответствующим первому направлению.
18. Осветительный модуль по п.1, в котором оптическая система содержит один или более оптических элементов, сконфигурированных для перенаправления и смешивания света, один или более оптических элементов, сконфигурированных для формирования пучка и смешивания света, и один или более конечных оптических элементов, сконфигурированных для формирования пучка.
19. Осветительный модуль, содержащий:
a) одну или более матриц из одного или более светоизлучающих элементов для генерации света во втором направлении;
b) один или более элементов отвода тепла в тепловой связи с одной или более матриц, упомянутые один или более элементов отвода тепла передают тепло по существу в первом направлении, при этом первое направление по существу отличается от второго направления, при этом упомянутые один или более элементов отвода тепла термически присоединены к радиатору, при этом радиатор имеет внутреннюю поверхность, упомянутая внутренняя поверхность сконфигурирована, чтобы коллимировать свет; и
c) оптическую систему, оптически присоединенную к матрице, оптическая система сконфигурирована для направления света от светоизлучающих элементов со второго направления по существу в первом направлении.
20. Осветительный модуль, содержащий:
а) одну или более матриц из одного или более светоизлучающих элементов для генерации света во втором направлении;
b) один или более элементов отвода тепла в тепловой связи с одной или более матриц, упомянутые один или более элементов отвода тепла передают тепло по существу в первом направлении, при этом первое направление по существу отличается от второго направления, при этом упомянутые один или более элементов отвода тепла термически присоединены к радиатору, при этом радиатор имеет внутреннюю поверхность, упомянутая внутренняя поверхность сконфигурирована в качестве оптически отражающей поверхности; и
c) оптическую систему, оптически присоединенную к матрице, оптическая система сконфигурирована для направления света от светоизлучающих элементов со второго направления по существу в первом направлении.
21. Осветительный модуль, содержащий:
a) одну или более матриц из одного или более светоизлучающих элементов для генерации света;
b) один или более элементов отвода тепла в тепловой связи с одной или более матриц, упомянутые один или более элементов отвода тепла передают тепло по существу в первом направлении, при этом один или более элементов отвода тепла содержат схему трасс, формируемую для обеспечения электрического соединения с одним или более светоизлучающими элементами, при этом каждый из одного или более элементов отвода тепла является тепловой трубой или термосифоном; и
c) оптическую систему, оптически присоединенную к матрице, оптическая система сконфигурирована для направления света от светоизлучающих элементов по существу в первом направлении.
22. Осветительный модуль, содержащий:
a) одну или более матриц из одного или более светоизлучающих элементов для генерации света;
b) один или более элементов отвода тепла в тепловой связи с одной или более матриц, упомянутые один или более элементов отвода тепла передают тепло по существу в первом направлении, при этом один или более элементов отвода тепла термически присоединены к радиатору, имеющему внутреннюю поверхность, сконфигурированную для коллимации света и/или сконфигурированную как оптически отражающую поверхность; и
с) оптическую систему, оптически присоединенную к матрице, оптическая система сконфигурирована для направления света от светоизлучающих элементов по существу в первом направлении.
