專(zhuān)利名稱：模塊固態(tài)發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及普通照明領(lǐng)域，并且具體地，涉及使用發(fā)光二極管(LEDs)的照明模 塊。
背景技術(shù)：
固態(tài)光源，例如那些使用LEDs的光源，還未頻繁地用于普通照明。當(dāng)前的困難在于生產(chǎn)一個(gè)將能輕易集成至目前基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的波形因數(shù)。并且，需要解決與固態(tài)光源生產(chǎn)相 關(guān)難題的工程及制造投資使得固態(tài)照明裝置的成本與普通光源相比顯得高。從而，有效并 且對(duì)環(huán)境安全的固態(tài)照明技術(shù)的引入被延遲。因此，期待有一種照明裝置，該裝置能夠不昂 貴地被生產(chǎn)，并且在很小甚至無(wú)改變的情況下和現(xiàn)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一起使用，或是安裝在現(xiàn)有 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
一種LED模塊，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，包括具有內(nèi)部空腔的上外殼，以及下外殼。至 少一個(gè)發(fā)光二極管被保持在LED模塊中，并且將光發(fā)射進(jìn)入內(nèi)部空腔，其從上外殼的輸出 端口射出。一種光學(xué)結(jié)構(gòu)，其可以是圓盤(pán)或圓柱形，可安裝在輸出端口上方，并且光從光學(xué) 結(jié)構(gòu)的頂表面和/或邊緣表面射出。下外殼具有圓柱形外表面，其可以是緊固件的部分，例 如螺紋，從而LED模塊能夠耦合至散熱片、支架或者框架。發(fā)光二極管熱耦合至可作為散熱 器使用的下外殼。在一個(gè)實(shí)施方式中，凸緣可被設(shè)置在上外殼和下外殼之間。發(fā)光二極管 可安裝在板上，該板安裝在凸緣的頂表面或底表面上。反射插件可定位于上外殼的內(nèi)部空 腔之內(nèi)。


圖IA和IB分別是LED模塊的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖和剖面圖。圖2是該LED模塊的另一個(gè)立體圖，該模塊具有用裝配環(huán)安裝至輸出端口的光學(xué) 部件。圖3是圖2中LED模塊的一個(gè)實(shí)施方式的立體分解圖。圖4顯示該LED模塊的立體圖，該LED模塊具有用裝配環(huán)安裝至輸出端口的側(cè)發(fā) 光光學(xué)部件。圖5是圖4中側(cè)發(fā)光光學(xué)部件結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖6顯示了該LED模塊的立體圖，該LED模塊具有用裝配環(huán)安裝至輸出端口的圓 柱形側(cè)發(fā)光光學(xué)部件。
圖7是圖6中圓柱形側(cè)發(fā)光光學(xué)部件的立體分解圖。圖8是該LED模塊的上外殼的內(nèi)部空腔的一個(gè)實(shí)施方式的俯視立體圖。圖9是該LED模塊的上外殼的內(nèi)部空腔的另一個(gè)實(shí)施方式的俯視立體圖。圖10顯示了該LED模塊的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，該LED模塊具有LED板和安裝 在凸緣頂表面的LEDs。圖11顯示了該LED模塊的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，該LED模塊具有LED板和安裝 在凸緣底表面的LEDs。圖12是該LED模塊的仰視立體圖，顯示下外殼的內(nèi)部空腔。圖13顯示了組合件的立體圖，該組合件包括LEDs，LED板，散熱器，肋狀支撐以及 LED驅(qū)動(dòng)電路板。圖14顯示了組合件的另一個(gè)實(shí)施方式，該組合件包括LEDs，LED板，散熱器，肋狀 支撐 ，LED驅(qū)動(dòng)電路板和致動(dòng)器以及可移動(dòng)的調(diào)節(jié)構(gòu)件。圖15A和15B顯示了下外殼的另一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，其中沒(méi)有電線用于電連接。圖16顯示了下外殼的另一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，其中沒(méi)有電線用于電連接。圖17顯示了該LED模塊安裝至反射體以及金屬支架或散熱片的實(shí)例。圖18是可供該LED模塊使用的反射體的仰視圖。圖19顯示了多個(gè)與反射體連接至彎曲框架上的LED模塊。圖20顯示了和反射體一起被構(gòu)造在路燈應(yīng)用中的LED模塊。圖21顯示了燈泡形狀光學(xué)元件的另一個(gè)實(shí)例，該光學(xué)元件可以連接至LED模塊的 上外殼。
具體實(shí)施例方式圖IA和IB分別是LED模塊100的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖和剖面圖。應(yīng)當(dāng)理解，在 此定義的LED模塊不是一個(gè)LED，而是LED光源或固定裝置的一個(gè)組成部分，并且該LED模 塊包含LED板，該LED板包括一個(gè)或多個(gè)LED模或封裝的LEDs。LED模塊100由導(dǎo)熱材料 制成，例如銅或者鋁或者其合金。LED模塊100可包括凸緣110，以及圓柱形頂部部分120， 該頂部部分120有時(shí)稱為上外殼，該上外殼包括內(nèi)部空腔121 (在圖IB中顯示)和光發(fā)射 輸出端口 122。一個(gè)或多個(gè)LEDsl02被定位以在頂部部分120的內(nèi)部空腔121之中發(fā)射光， 并且該光從LED模塊100透過(guò)輸出端口 122發(fā)射。輸出端口 122可以是開(kāi)放的從而直接暴 露頂部部分120的內(nèi)部空腔，或者用光學(xué)透明或半透明的板覆蓋。LED模塊100進(jìn)一步包括底部部分130，該底部部分有時(shí)稱為下外殼，其中凸緣110 將頂部部分120和底部部分130分隔。如圖示，底部部分130包括至少部分地覆蓋底部部 分130的外表面的螺紋132。螺紋132可以是任何形式的，但優(yōu)選的是標(biāo)準(zhǔn)尺寸，如在美國(guó) 電氣設(shè)備中使用的1/2英寸，3/4英寸，或1英寸。根據(jù)不同地區(qū)照明工業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸， 該螺紋也可以是其他任何尺寸。如圖IB所示，LEDsl02可安裝在LED板104上，該LED板104安裝在凸緣110上的 頂表面IlOw上，例如，在凸緣110和內(nèi)部空腔121之間，具有延伸穿過(guò)凸緣110中孔112的 電線134。可替換地，LED板104可安裝在凸緣110下的底表面110底上，其中來(lái)自LEDsl02的光穿過(guò)凸緣110的孔112射入內(nèi)部空腔121。LED板104是一個(gè)安裝有一個(gè)或多個(gè)LED ?；蚍庋b的LEDs的板，其在此統(tǒng)稱為L(zhǎng)EDsl02。封裝的LED在此定義為一個(gè)或多個(gè)LED模 的組件，其包含如電線絲焊連接或螺柱形連焊(stud bumps)的電連接，還可能包括光學(xué)元 件和熱、機(jī)械以及電接觸面。凸緣110可作為機(jī)械參考使用，又可以作為用于熱交換的額外 表面使用。此外，凸緣110可被構(gòu)成使得可用標(biāo)準(zhǔn)工具安裝LED模塊100。LED模塊100被構(gòu)造成通過(guò)底部部分130上的螺紋132輕易地連接至散熱片、固 定裝置或安裝框架。通過(guò)使用精細(xì)的螺紋132，獲得了大接觸面積，有助于改善從LED模塊 100至安裝有LED模塊100的部分之間的熱傳導(dǎo)。為了改善熱接觸，在安裝LED模塊100的 同時(shí)可在螺紋132上使用具有高導(dǎo)熱性的油脂或膠帶。除了底部螺紋132，凸緣110本身也 可用于提供和散熱片或框架的另外的接觸面積，并且還簡(jiǎn)化了 LED模塊100的安裝。頂部部分120也可包括至少部分地覆蓋頂部部分120外表面的螺紋124。任何尺 寸的螺紋都可使用，但在一個(gè)實(shí)施方式中，頂部部分120的直徑小于底部部分130的直徑， 并且頂部螺紋124的螺距將比底部螺紋132的螺距小。頂部部分120上的螺紋124可用于 將模塊連接至安裝板、固定裝置或散熱片，或者可替換地可用于連接另外的光學(xué)部件，比如 反射體、擴(kuò)散體燈泡、分色鏡、磷光板，或者這些部分的任意組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)凸緣110和或者頂部螺紋124或者底部螺紋132從LED板 104至散熱片的熱阻小于進(jìn)入LED板104的10攝氏度每電瓦特(10C/W)的輸入功率。換句 話說(shuō)，LED板104和一個(gè)或多個(gè)連接的散熱片之間的溫度差異可小于(10C/W)。LED模塊100的輸入功率可以在例如5至20瓦的范圍內(nèi)，并且可由例如電線134 來(lái)提供。在可替換的實(shí)施方式中，可使用更多的電線，例如用于接地或用于成組地將內(nèi)部 的LEDs連接至LED模塊100。另外，傳感器101可被集成至LED模塊100，例如，通過(guò)測(cè) 量模塊中或一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管中的溫度從而測(cè)量?jī)?nèi)部空腔121中的光的電熱調(diào)節(jié)器 (Thermistor)。因?yàn)長(zhǎng)ED模塊相對(duì)于例如白熾燈泡的傳統(tǒng)光源具有較長(zhǎng)的壽命，電線134 可用于替代傳統(tǒng)的燈腳/燈座組合。圖2是LED模塊100的另一個(gè)立體圖。如圖2所示，裝配環(huán)126可用于將例如反 射體、透鏡、光學(xué)透明或半透明板的光學(xué)元件128耦合至輸出端口 122。裝配環(huán)126可用金 屬或塑料成型，并且可被螺紋連接、夾持或粘貼至LED模塊100的頂部部分120。如圖2所 示，具有裝配環(huán)126的LED模塊100被構(gòu)造成頂部發(fā)射器，例如，如箭頭所示，發(fā)射大致平行 于LED模塊100的輸出端口 122的法線的光。圖3是LED模塊100的一個(gè)實(shí)施方式的立體分解圖。圖3顯示了三根電線134和 LED板104 —起的使用。如圖3所示，裝配環(huán)126用于將一個(gè)或多個(gè)圖示為一堆元件的光學(xué) 元件128連接至LED模塊100的頂部部分120。舉個(gè)例子，光學(xué)元件128可包括下列項(xiàng)的一 個(gè)或多個(gè)分色鏡；具有分散波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換顆粒的板，例如磷光板；透明或半透明的板，該板可 包括一層或多點(diǎn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，比如磷，以及在板的一面或兩面都具有光學(xué)微結(jié)構(gòu)的板。 如圖3所示，可使用多于一個(gè)的光學(xué)元件從而不同元件的功能可以被結(jié)合，例如，可將波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換層應(yīng)用于分色鏡板的表面。 另外，圖3顯示了可插入頂部部分120的空腔121的空腔插件123?？涨徊寮?23 可由高反射性材料制成，并且插入LED模塊100的頂部部分120以增強(qiáng)LED模塊100的效 率以及改善輸出端口 122上光分布的均勻性。
圖4顯示了 LED模塊100的立體圖，其中，LED模塊100被構(gòu)造成具有將作為側(cè)發(fā) 射體的側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)150，如，具有如箭頭所示的大致沿垂直于LED模塊100的輸出端口 122 的法線的方向發(fā)射的光。圖5是側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)150的剖面圖。側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)150包括側(cè)發(fā)射板 152，該板可由一種或多種光學(xué)透明或光學(xué)半透明的材料，如PMMA、玻璃、藍(lán)寶石、石英或硅 制成。通過(guò)絲網(wǎng)印刷或可替換地固體層，板152可在一面或雙面上，涂覆有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料， 例如磷。如果需要，其他類(lèi)型的板152也可使用，包括由分布整個(gè)材料或連接在板152頂部 或底部的所謂的YAG硅和/或氮化磷制成的顆粒。板152上方是鏡面154，該鏡面154由例如 德國(guó)Alanod公司生產(chǎn)的比如強(qiáng)化鋁的金屬制成，或由高反射白色散射材料，例如Furukawa 公司生產(chǎn)的MC-PET制成?？商鎿Q地，鏡面154可以是具有一堆介電層的襯底。另外，分色 鏡156安裝在側(cè)發(fā)射板152下，例如，在空腔121和板152之間。分色鏡156可透射例如藍(lán) 色或紫外線的光，但反射位于分色鏡156上側(cè)發(fā)射板152中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的光。支 撐結(jié)構(gòu)158用于將板152以及鏡面154、156裝配至LED模塊100的頂部部分120。支撐結(jié) 構(gòu)158可以是，例如裝配環(huán)。板152和鏡面154，156可通過(guò)粘貼或夾持的方式被保持到支 撐部分158，并且支撐部分158通過(guò)粘貼、夾持或螺紋方式裝配至頂部部分120。盡管圖5顯示板152和鏡面154及156之間有間隙，這些結(jié)構(gòu)可用光學(xué)透明的粘 合劑粘結(jié)在一起。此外，盡管顯示了三個(gè)元件(側(cè)發(fā)射板152和鏡面154及156)，每一個(gè)元 件的功能可以結(jié)合到更少的元件中，例如，一個(gè)底部涂覆有介電鏡面并在頂部涂覆有鏡面 的磷光板。使用更少的元件可用于減少材料的成本，但以光學(xué)效率為代價(jià)。如圖5所示，來(lái)自LED模塊100的空腔121的藍(lán)色或紫外線光162至少部分地轉(zhuǎn) 換成低能量的光164(綠色，黃色，琥珀色，紅色)并且向所有方向發(fā)射，但是，因?yàn)樵诎?52 表面上的全內(nèi)反射以及在上鏡面和下鏡面154和156上的反射，大多數(shù)被 傳送往側(cè)發(fā)射板 152的邊緣并作為光166發(fā)射。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)射區(qū)的高度，如，側(cè)發(fā)射板152邊緣的高度可大概是1毫米 至5毫米。LED模塊100的側(cè)發(fā)射構(gòu)造可能有助于將光射入導(dǎo)光板或與反射體結(jié)合使用，當(dāng) 需要窄光束時(shí)。圖6顯示了 LED模塊100的立體圖，其中LED模塊100被構(gòu)造成具有作為側(cè)發(fā)射 體的另一個(gè)側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)180，如，具有如箭頭所示的大致沿垂直于LED模塊100的輸出端口 122的法線的方向發(fā)射的光。圖7是側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)180的立體分解圖。側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)180包括 半透明或透明的圓柱形側(cè)壁182，透過(guò)該側(cè)壁發(fā)射。圓柱形側(cè)壁182可以是例如PMMA的塑 料，或玻璃，并且可通過(guò)壓鑄工藝制造。在一個(gè)實(shí)施方式中，圓柱形側(cè)壁182的壁厚可以在 100微米至1毫米之間。如果需要，圓柱形側(cè)壁182可具有除圓形之外的其他橫截面，如多 邊形。此外，側(cè)壁182可包含或者嵌入側(cè)壁182中或者應(yīng)用于側(cè)壁182的或內(nèi)側(cè)或外側(cè)的 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，比如磷。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可均勻地分布在整個(gè)側(cè)壁182中，或是以根據(jù)應(yīng)用需 求而優(yōu)化的非均勻方式分布。頂板184安裝在圓柱形側(cè)壁182的頂部上。頂板184可以是由具有高光學(xué)反射性 的材料制成的反射體，例如由Alanod制造的微材料，或者可以是半透明或透明的材料，例 如由Fukurawa制造的MC-PET。在一個(gè)實(shí)施方式中，頂板184具有和圓柱形側(cè)壁182相似的 光學(xué)性質(zhì)，并因而在這個(gè)實(shí)施方式中，光也透過(guò)頂板184發(fā)射。頂板184可以是平直的，但 也可以具有其它構(gòu)造，包括圓錐形。如果需要，頂板184可包括多個(gè)層以增強(qiáng)反射特性。此夕卜，頂板184可以包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，如在一層或更多層中。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可按照多點(diǎn)的樣 式絲網(wǎng)印刷，并且可以在成分、位置、厚度和尺寸上變化。另外，如果需要，分色鏡186(圖7中顯示)可被包括在側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)180中。光學(xué) 分色鏡186可被構(gòu)造成主要透過(guò)藍(lán)色和紫外線光，而反射具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，更長(zhǎng)波長(zhǎng)的 光可能由圓柱形側(cè)壁182和/或頂板184之內(nèi)或其上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料產(chǎn)生。裝配環(huán)188將側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)180連接至模塊的頂部部分120。圓柱形側(cè)壁182可通 過(guò)粘結(jié)或夾持方式連接至裝配環(huán)188，而裝配環(huán)188可通過(guò)粘結(jié)、夾持或螺紋方式裝配至頂 部部分120。為了需單獨(dú)測(cè)試的光學(xué)性質(zhì)，側(cè)發(fā)射結(jié)構(gòu)180可作為獨(dú)立的組合件對(duì)待。圖8是LED模塊100的空腔121的一個(gè)實(shí)施方式的俯視立體圖，暴露了 LED板104 和LEDsl02的部分。在圖8所示的構(gòu)造中，LEDsl02被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)的對(duì)稱，但也可采用其它 的任何構(gòu)造。反射空腔插件123顯示為具有六邊形的構(gòu)造，但如果需要，也可采用其它幾何 構(gòu)造。此外，如圖8所示，頂部部分120可包括兩套獨(dú)立的螺紋，如，螺紋124和第二套螺 紋125。螺紋124可用于將LED模塊100連接至安裝板、固定裝置或散熱片，而第二套螺紋 125可用于連接圖2和圖6所示的裝配環(huán)126、188，或者圖4所示的支撐結(jié)構(gòu)158。
圖9是LED模塊100的空腔121的一個(gè)實(shí)施方式的另一個(gè)俯視立體圖。然而，如 圖9所示，單 個(gè)的中心LED102和曲面的反射插件192 —起使用。單個(gè)LED102可以是，如，高 能封裝 LED，如由 Philips Lumileds Lighting 公司生產(chǎn)的Luxeon III，或者是由 OSRAM 公司生產(chǎn)的OSTAR 。LED102可包括一個(gè)或多個(gè)LED芯片，并且如圖9所示可包括透鏡。 反射插件192可以是用于校準(zhǔn)來(lái)自LED102的光的準(zhǔn)直反射體，例如復(fù)合拋物面型聚光器 (CPC)或者橢圓形狀反射體?？商鎿Q地，全內(nèi)反射(TTR)準(zhǔn)直器可被使用。在另一個(gè)實(shí)施方 式中，與使用單獨(dú)的插入部件相反，可從空腔121的側(cè)壁形成準(zhǔn)直反射體。圖10顯示了 LED模塊100的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，LED模塊100被移除了頂部 部分120，從而LED板104和LEDs 102清晰可見(jiàn)。如同可從圖10所見(jiàn)的，LEDsl02可以是封 裝的LEDs，如，包括自身光學(xué)元件以及帶有電接觸面的板。然而，在某些實(shí)施方式中，LED102 可以是安裝至板104的LED模，取代封裝LED。LED板104安裝在凸緣110上的頂表面110 頂上。裝配孔194可用于將LED板104連接至凸緣110，如使用螺紋或螺栓。LED板104可 包括高反射頂表面。LED板104可包括熱的和電的導(dǎo)通孔(vias)，該導(dǎo)通孔(vias)提供與 LED板104下側(cè)的熱接觸及電接觸。由于將在圖15A及15B中更加詳細(xì)地描述，所以在這個(gè) 實(shí)施方式中使用了電墊片取代電線，沒(méi)有電線顯示在LED模塊100的底部部分130處。頂 部部分120可連接至凸緣110 (如果使用)或底部部分130，如，通過(guò)粘結(jié)、螺紋、焊接、錫焊、 夾持或通過(guò)其它合適的連接方式。圖11顯示了 LED模塊100的一個(gè)實(shí)施方式的另一個(gè)立體圖，LED模塊100被移除 了頂部部分120，從而LED板104和LEDsl02透過(guò)凸緣110中的孔112清晰可見(jiàn)。LED板安 裝在LED模塊100的底部部分130內(nèi)，例如，使用單獨(dú)的機(jī)械支撐部分。在一個(gè)實(shí)施方式中， LED板104可被安裝至凸緣110的底表面110底，如，使用凸緣110中的裝配孔196。如果需 要，反射插件可被放置在孔112內(nèi)部向著并圍繞LEDsl02，以便將光反射朝向頂部部分120 中的輸出端口。作為可替換項(xiàng)，凸緣110中的孔112的內(nèi)表面可被構(gòu)造成或涂覆有高反射 性材料，如由德國(guó)Alanod制造的強(qiáng)化鋁，或是高反射白色散射材料，如由Furukawa制造的MC-PET。圖12是LED模塊100的仰視立體圖，顯示底部部分130中的空腔136。圖中顯示 LED板104底部的散熱器106具有兩個(gè)向下伸出的肋狀支撐108。肋狀支撐108作為額外 的散熱器并作為可選的LED驅(qū)動(dòng)電路板202的支撐使用，電線134連接至LED驅(qū)動(dòng)電路板 202。穿過(guò)散熱器106的孔107和LED板104中的孔以及穿過(guò)凸緣110的孔112 (圖11中 顯示)對(duì)齊，并且可用于將額外的部件帶入LED模塊100的頂部部分120的空腔121，例如， 以調(diào)節(jié)空腔121的光學(xué)性質(zhì)從而改變光源發(fā)射的顏色點(diǎn)或角輪廓。在一個(gè)實(shí)施方式中，可 能在底部部分130的空腔136上放置罩。具有散熱器106、肋狀支撐108以及LED驅(qū)動(dòng)電路板202的LED板104可以是獨(dú)立的組合件200，該組合件200可在安裝至LED模塊100之前被測(cè)試。圖13顯示了包括 LEDsl02、LED板104、散熱器106、肋狀支撐108以及LED驅(qū)動(dòng)電路板202的組合件200的 立體圖。盡管圖12和圖13中只顯示了一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路板202，額外的驅(qū)動(dòng)電路板可被 使用并定位在肋狀支撐108的相對(duì)側(cè)。LED板104中的中心孔105可與散熱器106中的孔 107 (圖12中顯示)以及凸緣110中的孔112(圖11中顯示)對(duì)齊，從而允許接近進(jìn)入頂 部部分120中的空腔121，如，用于可選的顏色調(diào)節(jié)構(gòu)件。通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)例如散熱器106側(cè) 面的螺紋，該螺紋可被用于將組合件200螺紋旋入底部部分130的內(nèi)側(cè)，組合件200可被安 裝至LED模塊100?？商鎿Q地，可用裝配孔194將組合件200通過(guò)螺紋或螺栓安裝至凸緣 110。使用例如導(dǎo)熱糊，組合件200可以與LED模塊100良好熱接觸的方式被放置。圖14顯示了組合件200的另一個(gè)實(shí)施方式，該方案中的組合件200具有LEDsl02， LED板104，散熱器106，肋狀支撐108，LED驅(qū)動(dòng)電路板202，以及致動(dòng)器210。還顯示了罩 206，該罩206支撐致動(dòng)器210并且也覆蓋底部部分130的空腔136。致動(dòng)器210可以是馬 達(dá)，例如由MicromoElectronics生產(chǎn)的那些。致動(dòng)器210包括齒輪212，該齒輪212用于 將調(diào)節(jié)構(gòu)件214向上或向下移動(dòng)進(jìn)入頂部部分120的空腔121 (如圖8和9中所示)從而 改變輻射圖案，并且/或改變光輸出的或者顏色或者顏色溫度。致動(dòng)構(gòu)件214可包括螺紋， 當(dāng)齒輪212轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該螺紋使得致動(dòng)構(gòu)件214升或者降。第三根電線134a用于控制致動(dòng)器 210。圖15A和15B顯示底部部分130的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，其中沒(méi)有電線用于電 連接。作為電線的替代，接觸墊被使用。例如，在圖15A中，底部部分130的底表面上的單 個(gè)接觸墊250被使用，而底部部分130的側(cè)面作為第二電接觸件使用。圖15B顯示了底部 部分130的底表面上兩個(gè)同心接觸墊252和254的使用，如，被環(huán)形墊254所圍繞的中心墊 252。如果需要，圖15B中底部部分130的側(cè)面可作為第三電接觸件使用，如，用于接地。接 觸墊的數(shù)量可以增加，例如，用于讀出模塊中的溫度傳感器。此外，例如，通過(guò)將傳感器數(shù)據(jù) 編碼成不同的信號(hào)，接觸墊可用于多種功能。圖16顯示了底部部分260的另一個(gè)實(shí)施方式的立體圖，其中沒(méi)有電線用于電連 接。圖16中顯示的底部部分260和圖15A中顯示的底部部分相似，除了底部部分260被構(gòu) 造成普通的燈底座，例如用于普通白熾燈的E26或E37。底部部分260具有兩個(gè)電連接，在 底部部分260底座以及底部部分260的側(cè)面上的接觸墊262，包括螺紋261，作為另一個(gè)電 接觸件使用。凸緣110可用于將LED模塊100’螺紋旋轉(zhuǎn)到燈底座。凸緣110可由導(dǎo)熱但 電絕緣的材料制成。進(jìn)一步地，凸緣110足夠大，從而插座中的接觸件不被手碰到。
圖17顯示了LED模塊100的一個(gè)實(shí)例，該LED模塊100安裝至反射體302和金屬支架304或者散熱片，其中只有凸緣110和LED模塊100的電線134可被看見(jiàn)。金屬支架 304既可以是和LED模塊100 —起使用的固定裝置的部分，也可以是如，天花板、墻壁、地板 或接線盒的部分。LED模塊100的底部部分130可被螺絲旋進(jìn)金屬支架304。反射體302可 由高導(dǎo)熱性的材料制成，如，例如鋁的金屬并可在內(nèi)側(cè)具有高反射性涂層。反射體302可具 有圓錐形狀，例如拋物面或者復(fù)合拋物面形狀。反射體302可被螺絲旋進(jìn)LED模塊100的 頂部部分120上，從而獲得良好的熱接觸。導(dǎo)熱糊可被用于增強(qiáng)LED模塊100的頂部部分 120和反射體302的螺紋之間的熱接觸。圖18是反射體302的仰視圖。如同可見(jiàn)的，反射體302可包括螺母306，該螺母被 螺紋旋轉(zhuǎn)至LED模塊100的頂部部分120的螺紋124(圖1)上。反射體302可以用例如電 鑄或沖壓的方式制造。反射體302上的螺紋可在沖壓的反射體中整體的成型，或者其可以 是一個(gè)獨(dú)立的部件，通過(guò)焊接、粘結(jié)或夾持的方式被結(jié)合。圖19顯示了和連接至彎曲框架302的反射體302 —起的多個(gè)LED模塊100，彎曲 框架302可以是固定裝置或散熱片的部分。多個(gè)LED模塊100的使用增強(qiáng)了光輸出。此外， 通過(guò)將LED模塊100指向不同方向，強(qiáng)度分布可被優(yōu)化用于需要的應(yīng)用。當(dāng)然，如果需要， 可采用更大的陣列，例如，室外或體育場(chǎng)照明。圖20顯示了和反射體302 —起的LED模塊100，通過(guò)將LED模塊100連接至桿 320，LED模塊100和反射體302 —起被構(gòu)造用于路燈應(yīng)用。通過(guò)制造導(dǎo)熱材料的桿320，因 為桿320作為熱交換器工作，不需要額外的散熱片或散熱器。圖21顯示了可連接至LED模塊100的頂部部分120的光學(xué)元件330的另一個(gè)實(shí)例，其中只有LED模塊100的凸緣110被顯示。光學(xué)元件330具有正常白熾燈泡(有時(shí)稱為 燈泡元件330)的形狀，其被螺紋旋轉(zhuǎn)至LED模塊100的頂部部分120。然而，如果需要，光學(xué) 元件330可直接連接至凸緣110。燈泡元件330可包括光學(xué)半透明的頂部部分332以及反 射性底部部分334。底部部分334優(yōu)選地由高導(dǎo)熱性且高反射性的材料制成，如由Alandod 生產(chǎn)的微材料，然而，其他材料也可以使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，反射性底部部分334可包 括多層導(dǎo)熱材料的殼體，如，具有高導(dǎo)熱性的外殼而具有高光學(xué)反射性的內(nèi)殼。可替換地， 底部部分334可由涂覆有高反射性涂層的高導(dǎo)熱性材料形成，該高反射性涂層可以是擴(kuò)散 性涂層，如白色油漆，或金屬涂層，如帶有保護(hù)層的鋁或者銀。盡管為了說(shuō)明的目的結(jié)合特定實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了解釋?zhuān)景l(fā)明并不局限與此。在不離開(kāi)本發(fā)明范圍的情況下，可作不同的變動(dòng)和修改。因此，隨附的權(quán)利要求的精神 和范圍應(yīng)當(dāng)不局限于上述的描述。
權(quán)利要求
一種裝置，包括至少一個(gè)發(fā)光二極管；具有內(nèi)部空腔和光輸出端口的上外殼，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管將光發(fā)射進(jìn)入所述內(nèi)部空腔，進(jìn)入所述內(nèi)部空腔的所述光穿過(guò)所述光輸出端口射出；耦合至所述上外殼的下外殼，所述下外殼具有圓柱形外表面，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管熱耦合至所述下外殼，并且其中，穿過(guò)所述下外殼提供與所述至少一個(gè)發(fā)光二極管的電接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管是至少一個(gè)封裝發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述下外殼的圓柱形外表面被構(gòu)造為緊固件的 部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步地包括散熱片、支架或框架中的一個(gè)，所述散 熱片、支架或框架中的一個(gè)具有和所述圓柱形外表面的緊固件的部分相匹配的緊固件的部 分，其中，所述下外殼的圓柱形外表面被安裝至所述散熱片、支架或框架。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述下外殼的圓柱形外表面的緊固件的部分包 括螺紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述下外殼包括內(nèi)部空腔，所述裝置進(jìn)一步包括 用于所述下外殼的內(nèi)部空腔中的所述至少一個(gè)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，至少一根電線穿過(guò)所述下外殼提供至所述至少一個(gè)發(fā) 光二極管的電接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括熱耦合至所述上外殼的內(nèi)部空腔的電熱調(diào) 節(jié)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括光二極管，所述光二極管光學(xué)地耦合至所 述上外殼的內(nèi)部空腔以測(cè)量所述內(nèi)部空腔內(nèi)的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括耦合至所述下外殼和上外殼的凸緣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管安裝在板上，所述板 安裝在所述凸緣上并且位于所述上外殼的內(nèi)部空腔內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管安裝在板上，所述板 安裝在所述凸緣上并且位于所述下外殼的內(nèi)部空腔內(nèi)，所述凸緣具有孔，由所述至少一個(gè) 發(fā)光二極管發(fā)射的光穿過(guò)所述孔射入所述上外殼的內(nèi)部空腔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述上外殼具有被構(gòu)造為緊固件的部分的圓柱 形外表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包括具有緊固件的部分的反射體，所述緊固 件的部分和所述上外殼的圓柱形外表面的緊固件的部分相匹配，其中，所述反射體被安裝 至所述上外殼的圓柱形外表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)構(gòu)件和在上部分的內(nèi)部空腔內(nèi)升高 或降低所述調(diào)節(jié)構(gòu)件的致動(dòng)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括板和散熱器，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管安 裝在所述板上，所述散熱器熱耦合至所述板。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括反射插件，所述反射插件插入所述上外殼 的內(nèi)部空腔。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述反射插件具有圓形、六邊形、錐形或復(fù)合 拋物面型聚光器形的橫截面。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光輸出端口具有透明和半透明光學(xué)結(jié)構(gòu)中 的至少一個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括磷和微結(jié)構(gòu)中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，進(jìn)一步包括在所述至少一個(gè)發(fā)光二極管和所述光學(xué) 結(jié)構(gòu)之間的分色鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述光輸出端口被定位于所述上外殼的頂表 面，與所述至少一個(gè)發(fā)光二極管的位置相對(duì)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)具有圓盤(pán)形或圓柱形中的一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，光發(fā)射穿過(guò)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的頂表面和邊緣表 面中的至少一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)用裝配環(huán)安裝至所述上外殼，所 述裝配環(huán)螺紋連接地耦合至上外殼。
26.一種裝置，包括至少一個(gè)發(fā)光二極管；具有內(nèi)部空腔和光輸出端口的上外殼，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管將光發(fā)射進(jìn)入所述內(nèi) 部空腔，進(jìn)入所述內(nèi)部空腔的所述光穿過(guò)所述光輸出端口射出，所述上外殼具有帶螺紋的 圓柱形外表面；耦合至所述上外殼的凸緣；耦合至所述凸緣的下外殼，所述下外殼具有帶螺紋的圓柱形外表面，所述至少一個(gè)發(fā) 光二極管熱耦合至所述下外殼，并且其中，穿過(guò)所述下外殼提供至所述至少一個(gè)發(fā)光二極 管的電接觸。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管是至少一個(gè)封裝發(fā)光二極管。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，進(jìn)一步包括散熱片、支架或框架中的一個(gè)，所述散熱 片、支架或框架中的一個(gè)螺紋連接地耦合至所述下外殼的圓柱形外表面上的螺紋。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述下外殼包括內(nèi)部空腔，所述裝置進(jìn)一步包 括驅(qū)動(dòng)板，所述驅(qū)動(dòng)板用于所述下外殼的內(nèi)部空腔中的所述至少一個(gè)發(fā)光二極管。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，至少一根電線穿過(guò)所述下外殼提供至所述至 少一個(gè)發(fā)光二極管的電接觸。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述下外殼包括至少一個(gè)電接觸墊、以提供至 所述至少一個(gè)發(fā)光二極管的電接觸。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述下外殼的圓柱形外表面提供至所述至少 一個(gè)發(fā)光二極管的電接觸。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管安裝在板上，所述板 安裝在所述凸緣上并且位于所述上外殼的內(nèi)部空腔內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管安裝在板上，所述板 安裝在所述凸緣上并且位于所述下外殼的內(nèi)部空腔內(nèi)，所述凸緣具有孔，由所述至少一個(gè) 發(fā)光二極管發(fā)射的光穿過(guò)所述孔發(fā)射進(jìn)入所述上外殼的內(nèi)部空腔。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)構(gòu)件和在所述上部分的內(nèi)部空腔中 升高或降低所述調(diào)節(jié)構(gòu)件的致動(dòng)器。
36.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，進(jìn)一步包括板和散熱器，所述至少一個(gè)發(fā)光二極管 安裝在所述板上，并且所述散熱器熱耦合至所述板，其中，所述板和散熱器安裝在所述下外 殼的內(nèi)部空腔內(nèi)側(cè)。
37.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，進(jìn)一步包括反射插件，所述反射插件插入所述上外 殼的內(nèi)部空腔。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中，所述反射插件具有圓形、六邊形、錐形或復(fù)合 拋物面型聚光器形的橫截面。
39.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述光輸出端口具有透明和半透明光學(xué)結(jié)構(gòu) 中的至少一個(gè)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括磷和微結(jié)構(gòu)中的至少一種。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，進(jìn)一步包括在所述至少一個(gè)發(fā)光二極管和所述光學(xué) 結(jié)構(gòu)之間的分色鏡。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述光輸出端口定位于所述上外殼的頂表面 處，與所述至少一個(gè)發(fā)光二極管的位置相對(duì)。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)具有圓盤(pán)形或圓柱形中的一種。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中，所述光發(fā)射穿過(guò)所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的頂表面和邊 緣表面中的至少一個(gè)。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)用裝配環(huán)安裝至所述上外殼，所 述裝配環(huán)螺紋連接地耦合至上外殼。
全文摘要
一種LED模塊，包括具有內(nèi)部空腔的上外殼，以及下外殼。至少一個(gè)發(fā)光二極管被保持在該LED模塊中，并且將光發(fā)射進(jìn)入內(nèi)部空腔，光從上外殼的輸出端口射出。一種光學(xué)結(jié)構(gòu)，其可以是圓盤(pán)或圓柱形，可安裝在輸出端口上方，并且光從光學(xué)結(jié)構(gòu)的頂表面和/或邊緣表面射出。下外殼具有圓柱形外表面，其可以是緊固件的部分，例如螺紋，從而LED模塊能夠耦合至散熱片、支架或者框架。發(fā)光二極管熱耦合至下外殼，其可作為散熱器使用。此外，可在上外殼和下外殼之間設(shè)置凸緣。
文檔編號(hào)F21K99/00GK101842630SQ200880113753
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者杰勒德·哈伯斯, 馬克·A·普 申請(qǐng)人:吉可多公司