专利名称：Led鱼缸灯的制作方法
技术领域：
本发明的公开涉及照明系统。
背景技术：
常常为鱼缸和园艺应用提供专用照明。在使用时，这种照明设备可置于鱼缸 或园艺系统的上方。照明设备可被结合在外壳或罩子内。迄今为止，词"外壳"或 "罩子"都将称为"外壳"。照明设备和外壳将统称为照明系统。
照明系统有时将被设计成增强所照明物品的功能和外观。例如，鱼缸照明设 备可被设计成具有亮度和色彩成分以增强水和内容的外观特征。亮度和光源可选择 成鱼和植物接收到足够光谱的光以促进生存和生长。
照明系统应当以柔性方式进行设计以提供适于应用的光质量。咸水鱼缸照明 系统尤其应当保持适当的用于保持珊瑚与鱼的健康的光谱输出和强度。咸水鱼缸照 明系统不应当产生过量紫外线辐射和/或会伤害水生生物的热量。
为了易于理解和方便起见，在附图中，相同标号和首字母缩略词标识具有相 同或相似功能的元件和动作。为了容易地识别任意特定元件或动作的讨论，标号中 最高有效位表示元件第一次被引入其中的附图编号。
图1是LED阵列的一个实施例的示图。
图2是具有散热片和外壳的LED阵列的横截面的一个实施例的示图。 图3是具有散热片和外壳的3 x 3 LED阵列的一个实施例的立体图。 图4是具有散热片和外壳的3 x 3 LED阵列的一个实施例的横截面示图。 图5示出白色LED的相对光谱功率分布。
具体实施例方式
对"一实施例"或"一个实施例"的引用并非必然表示同一实施例(尽管也 可以如此)。
除非上下文以其它方式明确要求，在整个说明书和权利要求中，词"包括"、 "包含"等将被解释成与排他或穷举意义相对的包括意义；换言之，解释成"包括，
但不限于"。使用单数或复数的词也分别包括复数或单数。另外，当在本申请中使
用词"herein (在此)"、"above (以上)"、"below (以下)"以及类似意思 的词时，是整体地引用本申请而不是引用本申请的任一特定部分。当权利要求使用 词"或"引用两个项或多个项的列表时，这个词涵盖该词以下所有的解释列表中 的任一项、列表中的所有项以及列表中各项的任意组合。
照明系统通常包括LED;点亮/熄灭或调暗这种LED的装置；从这种LED 导出所产生热量的装置；以及相关联的外壳。LED可被排列成二维阵列。在各个 实施例中，LED阵列可包括方形、矩形、或诸如圆形、椭圆形、八角形、或三角 形的另一形状。
来自LED的光可通过诸如透镜的某些透光元件来引导。例如，LED阵列中 的每一个LED都可具有相关联透镜。光可被引导成至少基本上鱼缸或其它容器的 整个底部被照亮。
包括阵列的LED可以是多种类型，每一类生成特定光谱的光。可向每一类LED 或者该阵列的一个或多个LED子集提供单独的点亮/熄灭/调暗控件。每一类LED 的单独控件向照明系统用户提供获得整体光强和光谱混合两者的灵活性。
在一些实现中可提供控件，以由用户可点亮、调暗或调亮、或熄灭每一类LED。 例如，照明系统可包括生成整个白光光谱的白色荧光LED和发出420到480纳米 范围光的蓝色LED的混合阵列。用户可通过熄灭白色LED同时将蓝色LED保持 在某些强度来为鱼缸底部生成纯蓝色的光照明。或者，他/她可通过使两种LED点 亮来提供80%蓝色、20%白色的令人舒适的混合光，即将白色调暗至对蓝色选定强 度的四分之一。对每一类LED的强度选择功能可包含能使用户能确定他/她选定的 相关亮度/光谱的标记、或者诸如读数的一些其它手段。
在一些实现中，控件可提供公知的专用特性，以对用于诸如鱼缸和园艺的各 种应用的专用照明系统的用户产生吸引力。例如，对于由提供发白光和发蓝光的 LED的阵列构成的鱼缸照明系统实现， 一个控件有可能从100%白色-0%蓝色的
混合光连续经由90%白色、80%、 60%等移动到0%白色-100%蓝色。预置可设置 为公知的期望混合，诸如90%蓝色/10%白色、80%蓝色/20%白色和60%蓝色/40%白色。
在一些实施例中可提供月光模拟。月光模拟可通过诸如4个蓝色LED —在阵 列或子阵列的每个象限或角各放置一个的特定类LED的子集来提供，以通过组合 调暗和/或点亮/熄灭值来提供满月、四分之三月、半月等等(即月运周期亮度)。
对于园艺应用，LED阵列可由分别发红色、蓝色和绿色光的三类LED构成。 每类LED可具有提供点亮/熄灭/调暗的单独控件。每个控件又可具有使用户能识别 他所选定的照明强度水平的标记或读数，和/或提供期望预置，从而使用户能对不 同的园艺生长要求选择不同的光谱和光强。
可选地或另外，控件可直接启用各种园艺条件所需的公知设定。
可为鱼缸和园艺使用提供的又一特性是与部分或全部控件相关联的定时器， 从而可基于某天的某一时间、和/或某周、月或年的某一天来控制LED的混合和强 度。
对于任意阵列形状，不同类的LED可混杂在阵列内。例如，在由每行具有5 个LED的5行LED构成的阵列中，第一行可由一个蓝色LED、然后是一个白色 LED等等构成。第二行可由一个白色LED、然后一个蓝色LED等等构成。第三行 可由一^蓝色LED、然后一个白色LED等等构成。
仅仅作为示例，对于具有6x6LED阵列的园艺应用，第一行可包括一个红色 LED、然后是一个绿色LED、然后是一个蓝色LED、然后是一个红色LED等等。 第二行可包括一个蓝色LED、然后是一个红色LED、然后是一个绿色LED、然后 是一个蓝色LED等等。第三行可包括一个绿色LED、然后是一个蓝色LED、然后 是一个红色LED、然后是一个绿色LED等等。
取决于所期望的用途，阵列中也可进行其它类LED的混合。
在许多实施例中，LED阵列在形状上可以是矩形或方形。至少部分地基于要 照亮区域的形状来选择LED阵列的形状。例如，矩形鱼缸可在置于水槽顶部的一 个(可能)矩形外壳内具有方形或矩形LED阵列。
因为LED产生热量，所以可设置散热片装置以从LED阵列带走热量。因为 在外壳置于容器的顶部时，发光LED通常会朝下，所以散热片装置被考虑成置于 LED阵列的顶部。无论什么形状的LED阵列都可被视为包括一系列LED行(尽 管这些行并非必需为直线)。与各个行相关联的是由诸如金属的导热材料制成的散 热片条。各个散热片条可连接到散热片装置的附加结构。该上部可拆卸地连接到照 明系统外壳。散热片装置的各个部分可接触外壳。在散热片装置与外壳之间有足够
的接触，从而最初由LED阵列产生的热量可经由外壳散出。
图1是一 LED阵列实施例的示图。LED阵列152包括25个LED组件。LED 组件101 - 125包括蓝色LED组件101、 103、 105、 107、 109、 111、 113、 115、 117、 119、 121、 123和125。 LED组件101 - 125也包括白色LED组件102、 104、 106、 108、 110、 112、 114、 116、 118、 120、 122和124。各个LED组件101 - 125 包括一个LED和引导LED光的一个透镜。
在一实施例中提供了单独控件，用户通过这些控件可直接点亮/熄灭/调暗/调亮 蓝色LED (奇数标号的LED组件101-125)或白色LED (偶数标号的LED组件 102- 124)。各个控件可包括标记或读数，从而用户可获知他/她选定了什么强度 水平。
在一些实施例中，用户可选地或另外可直接控制蓝光和白光的混合光。因而， 一个控件可使用户能连续选择从100%蓝色-无白色到100%白色-无蓝光的设置 范围。可选地或另外，用户可直接选择诸如80%蓝色/20%白色、或者60%蓝色/40% 白色的特定通用设定。在一些实施例中，也可控制混合光的强度。
在一些实施例中，可选择诸如月光模拟的其它特性。例如，蓝色LED 107、 109、 117和119的子集("蓝色月光"LED)可与其它LED分开控制。因而，所 有其它LED可熄灭，同时蓝色月光LED可点亮，其强度水平根据月运周期来提供 满月、四分之三月、半月等。
在一些实施例中，可提供对成排LED光的单独控件。例如，可点亮LED，或 者以各种方式控制阵列一侧的LED (因而照亮鱼缸或园艺容器的一侧)，同时独 立控制或熄灭另一侧的LED。在鱼缸应用中，可为鱼提供用于嬉戏的照亮区和用 于隐匿的未照亮水(域)。
LED组件101 - 125中的LED也可全部地与关联于其单独控件地与时间特性 相关联。因而，例如，可对清晨选择低照明水平，在下午期间选择较高照明、在傍 晚为适度照明、以及在整个夜间为无照明。定时控制可基于如何控制照明单元的 LED和由定时控制提供的特性来变化。
图2是具有散热片装置和外壳的LED阵列的横截面的一实施例的示图。采用 了两层散热片装置系统，其中主散热片与安装有LED的板接触、而次散热片由照 明系统外壳280构成。此横截面是诸如图1所示的LED阵列的，并且切面示为穿
过LED组件103、 108、 113、 118和123示出。各个LED组件103、 108、 113、 118和123包括一个LED和一个透镜。此横截面是横切如图1所示的LED行取得 的，从而所示的各个LED组件103、 108、 113、 118或123是不同LED行的一部 分。
与各个LED行相关联的是示为横截面203、 208、 213、 218和223的散热片 条。各个散热片条使热量从LED行传导走。例如，标为213的散热片条使得热量 从如图1所示LED111-115 (仅LED113在图2中示出)传导走。各个散热条被 连接到(或包括)散热片中的其它导热材料，以转移其热量。例如，散热条213 被连接到(或包括)导热材料230，该导热材料230连接到散热片的诸如240的其 它部件，而诸如240的其它部件又连接到部件250、 260、 244等。散热片的诸如 244的一些部件可被用来将散热片连接到外壳280。散热片的诸如255和265的一 些部件可与外壳的多个部分接触，从而散热片的热量可经由外壳散出。
图3是具有散热片和外壳的3 x 3 LED阵列的一个实施例的立体图。该LED 阵列包括LED组件302 - 310。 LED组件302 - 310包括蓝色、白色和可能青色的 LED的混合。各个LED组件302 - 310包括一个LED和一个透镜、以及用来引导 相关联LED的光的透镜外壳。
在一些实施例中，LED组件302 - 310的透镜和外壳可包括"宽束"色散，从 而色散角在40 -45度之间。例如，蓝色LED组件可具有约为42度的色散角，并 且白色组件具有约为45度的色散角。
采用散热片系统，其中主散热片306 - 308与LED组件302 - 310接触。次散 热片由照明系统的外壳314构成。
与各个LED行相关联的是主散热片306 - 308。各个条306 - 308使得热量从 LED行传导走。各个条306 - 308可耦合到外壳314。因此，LED组件302 - 304 的热量可通过条306 - 308传导并经由外壳314散出。
图4是具有散热片和外壳的3 x 3 LED阵列的一个实施例的横截面示图。可在 横截面中看到LED组件304、 307和310。
采用散热片系统，其中主散热片306 - 308与LED组件接触，而次散热片由 照明系统的外壳314构成。LED组件304、 307、 310经由导热元件408耦合到条 306 - 308，该导热元件可以是金属的或本领域中公知的其它材料。各个条306 - 308 包括诸如406的导热材料，对于307而言可经由406将其热量传递到外壳314。
外壳314包括结构404以将LED固定装置安装到例如鱼缸的容器。外壳314
也包括其中可放置由例如玻璃、玻璃纤维和塑料制成的透明或半透明盖子的结构
402。无论什么被装入容器中，例如咸水，盖子都会保护LED组件。
图5示出了白色LED的相对光谱功率分布。白色LED具有约为455纳米的 峰值功率输出，而且该输出的形状使得蓝色波长中的平均输出出现在接近纯蓝色的 450周围。然而，功率输出并不随着波长更高而连续减小。因而可认为在包括非蓝 色的波长中具有大量功率输出的"肥尾"。峰值功率的百分之二十到百分之四十落 在500与635纳米之间，它们是绿色、黄色、橙色和橙红色光。因而，LED的功 率光谱输出并非必须通过观众最舒服时获知。使用诸如青色和蓝色的其它类LED 补充功率光谱可增进美感并改进用于保持水生物种健康的实用性。
混合类LED的LED组件可补偿单个LED的有缺陷的光谱功率分布，从而导 致更舒适的视觉效果和更健康的水生物种。例如，在蓝色和白色LED组合中放置 一些青色LED可均衡功率光谱，尤其是在450-550nm的范围内，从而光谱分量更 均匀地分布在功率中。为了进一步控制结果光谱输出，取决于最优化光谱功率分布 的需要，LED组件可被设计成各种类型的LED可以更大和更小的强度发光。在一 些情况中，因为在不同环境下期望不同的光谱分布，所以可提供对所有类型LED 或根据类型改变输出的控件，如图1所示。
权利要求
1.一种包括LED阵列的鱼缸照明系统，所述LED阵列包括多个白色LED；多个蓝色LED；以及控制系统，用于单独控制a)由所述白色LED输出的白光的强度；以及b)由所述蓝色LED输出的蓝光的强度。
2. 如权利要求1所述的鱼缸照明系统，其特征在于，所述控制系统还包括 90%蓝色和10%白色、80%蓝色和20%白色以及60%蓝色和40%白色的预置。
3. 如权利要求l所述的鱼缸照明系统，其特征在于，所述多个蓝色LED还包 括所述多个蓝色LED内的蓝光LED的子集，对于月光模拟所述子集与所述多个 蓝色LED分开控制。
4. 如权利要求1所述的鱼缸照明系统，其特征在于，所述控制系统还包括-定时器，用于根据某天的某一时间、和-或某周、月和-或年的某一天来自动改变发 自所述阵列的白光和蓝光的相对输出功率。
5. 如权利要求l所述的鱼缸照明系统，其特征在于，还包括 所述蓝光和白光LED交替混杂在所述阵列中。
6. 如权利要求1所述的鱼缸照明系统，其特征在于，还包括 所述LED阵列是矩形、方形、圆形或椭圆形之一。
7. 如权利要求1所述的鱼缸照明系统，其特征在于，还包括 多个青光LED。
8. 如权利要求1所述的鱼缸照明系统，其特征在于，还包括 安装到所述LED阵列的散热片系统。
9. 如权利要求8所述的鱼缸照明系统，其特征在于，安装到所述LED阵列的 所述散热片系统还包括主散热片，包括与所述阵列的LED的衬板对齐的导热材料行，以及次散热片， 包括所述LED阵列的外壳。
全文摘要
一种鱼缸照明系统包括包含有多个白光LED和多个蓝光LED的LED阵列。控制系统分别控制a)由白色LED输出的白光的强度；以及b)由蓝色LED输出的蓝光的强度。
文档编号F21S2/00GK101187447SQ20071008968
公开日2008年5月28日 申请日期2007年3月27日 优先权日2006年4月27日
发明者P·F·奥姆斯顿 申请人:Pfo照明公司