固态照明装置的制作方法

专利名称：固态照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明而且更具体地涉及固态照明装置。
背景技术：
许多常规的发光体利用白炽的或各种类型的荧光光源。许多不同 类型的发光体的限制源自需要解决消散特别是来自白炽光源的高热 量。已知的解决方案包括预期用于通风好的机构中的发光体设计，其 中发光体(例如悬吊的聚光灯)的大部分外表面被暴露以便于热经由 对流消散到周围环境中。其他预期用于其中经由对流的有效冷却受限 的应用的发光体往往被设计成经由辐射或热传导而消散多余的热量。 这样的发光体包括所谓的"嵌入灯"，诸如广角探照灯和窄角聚光灯， 其被设计用于安装到墙壁或天花板中的绝缘开口内。基于常规光源的 发光体虽然经由辐射提供相当有效的热消散，但要遭受有效颜色及强 度控制的缺乏、发光功效低以及许多其他缺点。
近来，诸如固态半导体和有机发光二极管(LED)的发光装置的光 通量的发展和改进方面的进步使得这些装置适合用于通用照明应用， 包括建筑、娱乐和道路照明。LED的功能优点和益处包括高能量转换和 光效率、经久耐用、运行成本更低以及许多其他优点和益处，使得基 于LED的光源与传统光源(诸如白炽灯、荧光灯和高强度放电灯)相 比日益具有竟争力。而且，LED技术的新进展和可选LED波长的不断增 加的选择提供了高效鲁棒的白光和颜色变化的LED光源，这就在许多 应用中实现了多种照明效果。
然而，许多现有的固态发光体和发光体设计很复杂，包括大量的 部件，结果它们的制造可能是资源密集且成本密集的。例如，维持适 当的结温是开发高效固态照明系统的重要要素，原因在于当LED工作 在较冷温度时以较高功效运行。然而，典型地在通用照明工业中不鼓 励使用经由风扇和其他机械的空气推动系统的主动冷却，这主要是由 于其固有噪声、成本以及维护需要高。因而，期望的是获得与主动冷 却的系统相当的空气流动速率(air flow rate)而没有噪声、成本或
4推动部件，同时最小化冷却系统的空间要求。
已经提出了许多解决方案，以解决固态光源的设置以及发光体的 冷却系统的配置从而便于热消散以及减轻由固态光源发热引起的不期 望的效果。
一些示例包括适合用于在嵌入安装中工作的许多产品，诸
如由各种制造商供应的许多照明产品，其包括由Cree公司制造的360 lm白色LED或者由California Energy Commission与Architectural Energy Corporation和Rensselaer Polytechnic Institute Lighting Research Center合作提供的LED Low-Profile Fixture Design (在 htttp: //www. Ire, rpi. edu/programs/sol ids tate/描述)。 然而，许多已知的解决方案没有提出一种与模块配置结合提供优 良热管理的固态照明装置，所述模块配置允许适当的维护、更换或修 理其部件。因此，需要一种采用基于LED的光源的发光体，该发光体 解决已知固态照明装置的许多缺点，尤其是那些与热管理、光输出以 及安装和维护的便利性相关联的缺点。
提供这个背景信息来公开申请人认为可能与本申请相关的信息。 并非必然意在承认而且也不应解释为，任何前面的信息都构成相对于 本发明的现有技术。

发明内容
申请人已经意识到并且明白，基于LED的照明装置可以被配置成 提供许多益处，其能够与模块发光体设计结合来改进总的热消散。根 据本发明的各种实施例的照明装置可以被配置成提供从LEE直接或间 接到环境中的优良热消散和/或在预定热消散预算的约束内提供从照 明装置发射的光的优良质量。本发明的实施例和实施方式中的一些涉 及尤其适合用于在受限的空间(诸如墙壁或天花板凹进处)中工作的 照明装置。
通常，在一个方面，本发明关注于固态照明装置。该装置包括 用于生成光的多个发光元件，包括具有第一表面积的至少一个发光元 件；和热连接到所述多个发光元件的散热底架(heat spreading
chassis)。所述散热底架被配置用于耦合到至少一个散热器。该装置 还包括光学耦合到所述多个发光元件的混合室，用于混合由所述多 个发光元件发射的光；以及可操作地耦合到所述多个发光元件的控制系统，用于控制所述多个发光元件的操作。


在附图中，在所有不同的视图中相似的附图标记通常指代相同的 部件。而且，附图不必按比例绘制，而重点通常放在说明本发明的原 理上。
图1示意性示出了根据本发明的一些实施例的照明装置的横截面。
图2A示意性示出了根据本发明的其他实施例的照明装置的横截面。
图2B示意性示出了适合用于图2A所示的照明装置的光学元件的 横截面。
图3A示意性示出了根据本发明的实施例的照明装置的横截面图。 图3B示出了图3A的照明装置的顶视图。
图4A-图4B示意性示出了根据本发明的一些实施例的照明装置的 横截面图。
图5示意性示出了根据本发明的各种实施例的照明装置中的不同 LEE位置。
图6A-图6B示意性示出了村底上LEE的一些示例性配置的衬底温 度分布。
图7示出了根据本发明的实施例的LEE的互连方案。 图8示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的示例控制系统 的框图。
图9A-图9C示出了用于根据本发明的实施例的照明装置中的电压 波形的时间图。
图IO示出了根据本发明的实施例的发光体的电路的示意性框图。 图11示出了根据本发明的另一个实施例的照明装置的电路的示意 性框图。
图12示意性示出了具有许多光源的色度坐标的色度图。 图13示意性示出了照明装置的实施例的横截面。 图14示意性示出了照明装置的另一个实施例的横截面。 图15A和图15B分别示意性示出了根据本发明的一个实施例的部 分抛物面复合聚光器的顶视图和截面图。
6图16示出了根据本发明的实施例的示例照明装置的分解图。
图17A示出了根据本发明的实施例的折叠示例驱动电路板的透视图。
图17B示出了根据本发明的实施例的示例性驱动电路板的横截面。
图17C示出了根据本发明的实施例的示例性驱动电路板的顶视图。
图18A示出了根据本发明一个实施例的照明装置的示例性外壳的 一部分的侧视图。
图18B示出了根据本发明另一个实施例的照明装置的示例性外壳 的一部分的正视图。
图18C示出了根据本发明又一个实施例的照明装置的示例性外壳 的一部分的透视图。
图19示出了根据本发明 一些实施例的照明装置的示例性光学系统 的示例条的顶视图。
图20-26示出了包括根据本发明一些实施例的照明装置的驱动电 路的另一个示例控制系统的示意图。
图27-33示出了包括根据本发明其他实施例的照明装置的驱动电 路的另 一个示例控制系统的示意图。
具体实施方式
相关术语
术语"发光元件，，(LEE)被用来定义一种装置，当通过跨越该装 置施加电势差或使电流通过该装置时，该装置至少部分地由于电致发 光而发射处于电磁频谱区或若干电磁频谱区的组合中的辐射，所述电 磁频谱区例如是可见光区、红外或紫外区。LEE可以具有单色、准单色、 多色或者宽带光谱发射特性。LEE的示例包括半导体、有机或聚合物/ 聚合发光二极管(LED)，光泵浦涂布磷光体的LED,光泵浦的纳米晶体 LED或者其他容易理解的类似装置。而且，术语LEE被用来定义发射辐 射的具体装置，例如LED管芯，并且能够同样用来定义发射辐射的具 体装置连同一个或多个该具体装置被放置在其内的外壳或封装的组 合。术语"固态照明，，用来指代照明的类型，该照明可以用于空间或 装饰或指示目的并且由制造的光源来提供，诸如固定件或发光体，其 至少部分能够由于电致发光而生成光。而且，如本文为本公开的目的而使用的，术语"LED"应当理解为 包括任何电致发光二极管或其他类型的载流子注入/基于结的系统，其 能够响应于电信号生成辐射。因而，术语LED包括但不限于各种响应
于电流发射光的基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管 (0LED)、电致发光条(electroluminescent strip )等等。具体而言， 术语LED指代所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管), 其可以被配置成生成处于红外光谱、紫外光谱和可见光谱的各部分(通 常包括从大约400纳米到大约700纳米的辐射波长)的一个或多个中 的辐射。LED的一些示例包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、 红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥賴色LED、橙色LED和白 色LED(下面进一步讨论)。还应当明白，LED可以;故配置和/或控制以
生成具有给定光谱(例如窄带宽、宽带宽)的各种带宽(例如半高全 宽或FWHM)和给定通用颜色分类内的各种主波长的辐射。例如，被配 置成生成基本白光的LED的一种实施方式(例如白色LED )可以包括分 别发射不同电致发光光谱的许多管芯，这些管芯组合地混合以形成基 本白光。在另一种实施方式中，白光LED可以与把具有第一光语的电 致发光转换成不同的第二光谱的磷光体材料相关联。在这种实施方式 的一个示例中，具有相对短波长和窄带宽光谱的电致发光"泵浦"磷 光体材料，该磷光体材料进而辐射出具有较宽一些光谱的较长波长辐 射。
还应当理解，术语LED不限制LED的物理和/或电学封装类型。例 如，如上所讨论的，LED可以指代具有被配置成分别发射不同辐射光谱 的多个管芯(例如其可以是或可以不是单独可控制的)的单个发光装 置。而且，LED可以与被认为是LED的组成部分的磷光体相关联(例如， 某些类型的白色LED)。 一般而言，术语LED可以指代封装的LED、未 封装的LED、表面安装LED、板上芯片LED、 T-封装安装LED、径向封 装LED、功率封装LED,包括某类罩和/或光学元件(例如漫射透镜) 的LED等等。
术语"光源"应当理解为指代多种辐射源(包括但不限于基于LED 的源)中的任何一种或多种。给定的光源可以被配置成生成可见光光 谱之内、可见光光谱之外或者这两者的组合的电磁辐射。因此，术语 "光"和"辐射"在本文中可被互换地使用。另外，光源可以包括作为组成组件的一个或多个滤光器(例如滤色器)、透镜或其他光学部件。 而且，应当理解，光源可以被配置用于多种应用，包括但不限于指示、 显示和/或照明。"照明源，，是具体被配置成生成具有足够强度以有效 照亮内部或外部空间的辐射的光源。在该上下文中，"足够强度"指的 是在空间或环境中生成的处于可见光光谱内的足够辐射功率(单位"流 明"往往被用来以辐射功率或"光通量"的方式表示在所有方向上来 自光源的总光输出)以提供环境照明(即，可以被间接感知且可以例 如在被整体或部分地感知之前被多种居间表面中的一种或多种所反射 的光)。
术语"光谱，，应当理解为指的是由一个或多个光源产生的辐射的 任意一个或多个频率(或波长)。因而，术语"光谱"不仅是指在可见 光范围内的频率(或波长)而且是指在红外、紫外和整个电磁频谱的 其他区中的频率(或波长)。而且，给定光谱可以具有相对窄的带宽(例
如具有基本很少频率或波长分量的FWHM)或者相对宽的带宽(具有各 个相对强度的若干频率或波长分量)。还应当明白，给定的光谱可以是 两种或更多其它光谱的混合的结果(例如混合分别从多个光源发射的 辐射)。
为了本公开的目的，术语"颜色"与术语"光谦"可互换地使用。 然而，术语"颜色"通常用来主要指代可由观察者感知的辐射属性(但 是这一用法的意图不是限制这个术语的范围)。因而，术语"不同颜色" 隐含地指代具有不同波长分量和/或带宽的多个光谱。还应当明白，术 语"颜色"可以与白光和非白光结合使用。术语"色温，，通常在本文 中结合白光使用，但是这一用法的意图不是限制这个术语的范围。色 温基本上指的是白光的特定颜色内容或色泽(shade)(例如微红的、 微蓝的)。给定的辐射采样的色温常规地是根据黑体辐射体的温度(单 位为绝对温度(K))表征的，所述黑体辐射体发射与所讨论的辐射采 样基本相同的光谱。黑体辐射体色温通常落入从大约700度K(其典型 地被认为是人眼首先可见的)到10， OOO度K以上的范围内；白光通常 在色温大于1500-2000度K时被感知。较低色温通常指示具有更显著 的红色分量或"更暖感觉"的白光，而较高色温通常指示具有更显著 的蓝色分量或"更冷感觉"的白光。作为示例，火具有大约1800度K 的色温，常规白炽灯泡具有大约 度K的色温，早晨的日光具有大约3000度K的色温，而多云的正午天空具有大约10， OOO度K的色温。 在具有大约3000度K的色温的白光下所观看的颜色图像具有相对微红 的色调，而在具有大约10， OOO度K的色温的白光下所观看的相同颜色 图像具有相对微蓝的色调。
术语"照明固定件(lighting fixture)"或"发光体"在本文中 用来指代呈特定形式因数、组装或封装的一个或更多照明单元的实施 或布置。术语"照明单元"在本文中用来指代包括相同或不同类型的 一个或多个光源的设备。给定的照明单元可以具有多种光源(一个或 多个)的安装布置、套/外壳布置及形状、和/或电与机械连接配置中 的任一种。另外，给定的照明单元可选地可以与和光源(一个或多个) 的操作有关的各种其他部件(例如控制电路)相关联(例如，包括、 耦合到各种其他部件和/或与其一起封装)。"基于LED的照明单元"指 代单独地或与其它非基于LED的光源组合地包括如上讨论的一个或多 个基于LED的光源的照明单元。"多通道，，照明单元指代基于LED的或 非基于LED的照明单元，其包括被配置成分别生成不同辐射光谱的至 少两个光源，其中每个不同源光谱可以被称为多通道照明单元的"通 道"。
术语"控制器"在本文中通常用来描述与一个或多个光源的操作 有关的各种设备。控制器能够以众多方式(例如，诸如用专用硬件) 来实施以执行本文所讨论的各种功能。"处理器"是采用一个或多个微 处理器的控制器的一个示例，所述微处理器可以利用软件(例如微代 码)进行编程以执行本文所讨论的各种功能。控制器可以采用或无需 采用处理器来实施，并且还可以被实施为用于执行一些功能的专用硬 件和用于执行其他功能的处理器(例如， 一个或多个编程的微处理器
和相关电路)的组合。可以用于本公开的各种实施例中的控制器部件 的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)以及现场 可编程门阵列(FPGA)。在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一
个或多个存储介质(在本文中通称为"存储器"，例如易失性和非易失 性计算机存储器，诸如RAM、 PR0M、 EPR0M和EEPR0M、软盘、紧致盘
(compact disk)、光盘、磁带等等)相关联。在一些实施方式中，存 储介质可以用 一个或多个程序进行编码，所述程序当在一个或多个处 理器和/或控制器上执行时实现本文所讨论的功能中的至少一些功能。
10各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内或者可以是可移动的， 从而使得存储在其上的一个或多个程序能够被载入到处理器或控制器 内以便实施本文所讨论的本公开的各个方面。术语"程序"或"计算 机程序"在本文中以一般的意义用来指代能够被采用以对一个或多个 处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，软件或微 代码)。
还应当明白，本文中明确采用的并且也可能在以下通过引用而被
明概念最;合的意义。除非另外定义，二本文所;的所有技术和科学术 语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。 概述
本发明总体涉及适合用于受限空间(例如凹进处和凹室(alcove )) 的照明装置，并且与模块发光体设计结合提供改进的整体热消散。例 如，根据本发明实施例的照明装置可以被配置成提供从LEE直接或间 接到环境中的优良热消散，或例如在给定热消散预算的约束内提供从 照明装置发射的光的优良质量。照明装置包括设置在衬底上的可操作 地连接到电能源的多个发光元件(LEE)。照明装置还可以包括(i) 光学系统，用于在光从照明装置发出之前与LEE发射的光的至少一部 分相互作用；以及(ii)控制系统，用于控制供应给LEE的电能的形 式和数量0
在本发明的一个实施例中，固态照明装置包括多个被配置用于生 成光的发光元件。这些发光元件被热耦合到散热底架，所述散热底架 被配置用于耦合到一个或多个散热器。该照明装置还包括混合室，该 混合室光学耦合到所述多个发光元件并且被配置成混合由所述多个发 光元件发射的光。还包括控制系统，其可操作地耦合到所述多个发光 元件并且被配置成控制所述多个发光元件的操作。
图1示意性示出了根据本发明的一些实施例的照明装置300的横 截面。该照明装置包括散热底架310，该散热底架310热连接到外部冷 却翼片315或其他外部表面增加元件以改进空气对流。该底架能够以 各种形式进行配置，包括线性、弯曲、或曲线。散热底架的内表面可 以具有凹槽320或其他用于设置其中含有LEE的导热衬底330的安装 装置。在一个实施例中，村底330是柔性的并且能够被弹性偏倚(bias)
ii到凹槽或其他安装装置中以便实现LEE和散热底架之间期望水平的热 互连。该照明装置还包括光学系统340，该光学系统340能够提供对光 的操纵，例如将所发射的光重新引导出照明装置。散热底架能够热耦 合到散热器或其他热消散配置，从而能够使由LEE生成的热消散到环 境中。在这个实施例的一种形式中，多个LEE被串联设置在衬底330 上并且经由传导迹线(conductive trace)4皮电连接。而且，包4舌磷光 体的转换层可以被包括在LEE之上。
图2A示出了根据图3所示实施例的另一形式的照明装置的横截 面，其中散热底架310限定出多个凹槽320A、 320B和320C和/或包括 用于设置其中带有LEE的衬底或以其他方式把这些衬底接合到底架上 的其他安装装置。例如，LEE能够被布置在一个或多个衬底上，所述衬
底能够倚靠散热底架的内部被弹性地偏倚在其中的凹槽内。照明装置 还包括光学系统340，该光学系统340能够提供对光的操纵，例如将所 发射的光重新引导出照明装置。该光学系统可以被配置为具有如图2B 所示的圓齿结构的反射器。
图3A和3B分别示意性示出了根据本发明的其他实施例的照明装 置500的横截面图和平面图。照明装置包括多个白色LEE510，所述多 个白色LEE 510位于中间的散热器520上或者位于照明装置的后壁的 内表面上。蓝色发光元件525和绿色LEE 530位于散热底架540的内 弯曲表面周围，其中这些发光元件可以被偏倚到如上参照图1-2所讨 论的其中所形成的凹槽内。照明装置还包括光学元件，该光学元件能 够被配置成将由绿色和蓝色LEE所发射的光重新引导出照明装置。
热管理
与由有多个发光元件生成的热量相关的热管理考虑一般规定照明 装置的设计配置。在本发明的各种实施例中，考虑发光元件相对于散 热底架或其他热管理装置的定位以便提供从发光元件的期望的热传递 水平。另外，在本发明的一些实施例中，LEE的大小、配置和封装能够 经选择以减轻由它们生成的热的集中。而且，根据本发明的实施例， 散热底架被热耦合到照明装置的多个发光元件，其中该散热底架能够 提供以期望的方式且以期望的热连通性(thermal connect ivi ty)水平 耦合到散热器或其他热消散系统的便利性。
发光元件放置本发明的不同实施例可以采用LEE的不同定位方案。图4A和4B 示意性示出了根据本发明的一些实施例的照明装置内的LEE的两种不 同示例性布置。参照图4A， LEE 450被安装在外壳中间的板上并且直 接指向照明装置的出口孔。这种布置能够提供高效的光发射但可能由 于从LEE到照明装置外部的延伸热路径而遭受较差的热消散特性。参 照图4B， LEE 460被安装成靠近照明装置的外部并且与其形成良好的 热连接。这种配置能够促进和改善从LEE到环境的热消散。然而，例 如能够将LEE光重新引向照明装置的出口孔的另外所需的光学元件(诸 如反射器)可能提供较差的照明装置总效率。然而，本发明的实施例 可以利用这些或其他安装位置的组合。
图5示出了根据本发明不同实施例的照明装置内的LEE的不同安 装配置。如图5所示，附图标记410指代具有例如能够邻近于照明装 置的出口孔415被安装在面向照明装置内部的套环(trimring)上的 LEE的配置。这种配置为来自LEE的热量提供短的热路径以使其消散到 环境中并且因而提供潜在的良好的LEE及发光体冷却。然而，这种配 置可能为前向发射的LEE提供减小的光学效率，因为所发射的光不得 不被反射回来以到达照明装置的输出孔。如附图标记420所示，LEE 还能够沿着关于照明装置的轴同心的内表面进行设置。这种配置可以 提供到环境的良好的热连通性，还符合提高的光学效率，因为需要较 小角度的反射来将从前向发射的LEE所发射的光重新引导到照明装置 的出口孔。如附图标记430所示，LEE还能够被设置在后壁照明装置的 内表面上。这种配置为热量到达照明装置外部的良好通风部分提供相 对长的热路径。LEE还能够根据配置440而设置在照明装置内的衬底 上。该衬底能够热连接到热传导良好的部件，诸如冷却元件、热管等。 然而，配置430和440能够提供从照明装置的高效光提取，因为其便 于对来自LEE的光进行准直。
根据本发明的实施例，不同类型的LEE能够被用在照明装置设计 中并且能够根据LEE的类型进行适当定位。例如，对热最敏感的LEE 能够依据配置410或类似配置而放置在照明装置的出口孔附近。例如， 其他类型的LEE能够根据配置420、 430或440或者其他合适的配置进 行布置，这取决于这些类型的LEE的特定要求。
发光元件配置小LEE能够提供小功率密度并且可以比大LEE生成更少的废热。 大量小LEE的部件成本典型地低于少量大LEE的部件成本。要注意的 是，具有大量小LEE的发光体可以提供另外的益处并且可能对某些应 用是有用的。根据本发明的某些实施例的照明装置可以包括相对大量 的小LEE或相对小功率的LEE。根据本发明的其他实施例的照明装置可 以包括相对少量的大LEE或相对大功率的LEE。此外，根据本发明的进 一步实施例的照明装置可以包括小LEE和大LEE 二者。
图6A和6B示出了 LEE的两种配置的平衡温度分布。具体地，图 6A示出了一个大LEE而图6B示出了三个小LEE,每个均可操作地设置 在衬底上。LEE在一定的静态测试工作条件下工作以示出对两种不同配 置的温度分布的影响。如图6B所示，较小的散开的LEE典型地在大小 与如图6A所示的效率相当的单个较大LEE相当的面积或体积内生成更 小的废热量，所述较小的散开的LEE典型地生成空间更平滑、更不集 中的热负载并且因而使衬底和LEE以及其他部件或装置经受减小的热 致应力。类似的考虑也应用于除LEE之外的热消散装置。图6A和6B 还示出了与产生相同光量的单个芯片相比，分布式小LEE组的温度分 布的温度梯度和最大温度能够展现出较小梯度和较低极端温度。用大 量小LEE覆盖大区域还能够促进到一个或多个散热器的热传递或者废 热到环境中的直接消散。
热消散
为了高效的热消散，可能有益的是把热源散开。相应地能够设置 根据本发明的实施例的照明装置中的热源。例如，根据本发明的实施 例的照明装置还能够包括适当配置的热消散或散热元件(诸如适当配 置的底架或外壳)，其提供散热功能同时还提供一个或多个其他功能并 且能够提供良好的热消散。照明装置和散热元件能够被配置成使得照 明装置能够在预计的工作条件下工作在不同方位中或在受限空间中或 在这二者中，例如，外壳能够由导热材料(诸如例如铝或铝合金)制
成。还能够通过将一个或多个热消散或散热元件的表面与体积比提高 甚至超过该元件为提供足够机械强度或刚性而所需的表面与体积比， 来提高热消散能力。例如，外壳的形状可能相对扁平而不是相对立方 或球形同时仍然维持足够紧凑的照明装置。能够被配置成提供相对扁 平形状的照明装置的部件可以被设置成使得它们与LEE和其他包括在照明装置中的热源形成良好的热接触并且提供到LEE和其他热源的短 的热路径。
例如，该外壳还能够被配置成提供与可选的热消散元件(诸如外 部散热器)的良好热接触，以经由对流提供到环境的良好热消散。
根据本发明的实施例的照明装置能够被配置成使得LEE与其他子 系统(诸如控制系统、驱动系统或传感器系统)或者至少与子系统的 某些部件充分地热隔离。要注意的是，在照明装置的工作期间，在LEE 内可能出现快速的温度变化和温度分布变化，这会在LEE和其他与LEE 热接触的部件中造成热应力。例如，热隔离照明装置的其他部件(诸 如可选的电流或光学传感器)能够被用来对照明装置的众多工作条件 或对其发射的光或者对这两者提供精确的控制。
发光元件互连
LEE能够以串形式被连接或以其他方式被互连以便防止LEE在一 个或多个LEE失效的情况下熄灭。参照图7，在本发明的一个实施例中， LEE被互连以改善在单个或多个失效情况下的可用性。如图所示，LEE 能够被布置成并行的多个互连串的矩阵。如果串中的LEE失效，电流 可以从断开的LEE转向另一分支或分段并且略微增加与断开的LEE并 行的分支或分段中的其他LEE的驱动电流同时典型地仅在边缘处影响 通过其他分支或分段LEE的驱动电流。要注意的是，本发明的其他实 施例可以采用其他LEE互连，诸如串联和并联布线分支的组合。
控制/驱动系统
在本发明的各种实施例中，照明系统包括用于控制通过LEE的驱 动电流的控制系统。该控制系统能够以不同的方式进行配置以提供一 个或多个预定的控制功能。该控制系统能够采用一个或多个不同的前 馈或反馈控制机制或者这两者。根据本发明的一个实施例，控制系统 能够采用驱动电流反馈。相应的照明装置能够包括一个或多个用于在 工作条件下感测一个或多个LEE驱动电流的驱动电流传感器，其提供 一个或多个指示相应的驱动电流的信号。根据本发明的另一个实施例， 控制系统能够采用光学反馈。
相应的照明装置能够包括一个或多个用于感测由一个或多个LEE 发射的光的驱动光学传感器，其提供一个或多个指示被感测光的各自 强度的信号。照明装置还能够包括一个或多个用于感测照明装置的一
15个或多个部件的工作温度的温度传感器。用于本发明实施例的合适温 度传感器能够包括提供实际有用的热阻或热电效应的元件，这使得它
们与工作温度变化相一致地改变电阻或提供一定电压。许多类型的LEE 的工作温度还能够根据瞬时LEE正向电压和LEE驱动电流的组合来推 断，如本领域技术人员容易理解的。
例如，控制系统能够被配置成处理由一个或多个驱动电流传感器
或者一个或多个光学传感器或其他被配置成提供关于照明装置的一个 或多个工作条件的信息的传感器所提供的反馈信号。该控制系统能够
被配置成基于控制系统的前馈配置参数来确定或提供或者确定并提供 LEE驱动电流。控制系统还能够针对相同或不同的控制参数或反馈信号 而采用前馈和反馈方法的组合。
根据本发明的包括基于多色LEE的照明装置的实施例的照明装置 能够被配置成采用光学反馈控制。在这样的照明装置中，由类似颜色 的LEE发射的光的强度能够以多种不同的方式被确定。例如，能够通 过将当所有LEE接通时获得的测量信号强度与当感兴趣颜色的LEE断 开时的信号强度进行对比来确定强度。如果测量要求LEE断开而它们 在其他情况下不必如此，则由于开关断开所致的该颜色的预计强度贡 献的缺少能够例如通过在脉宽调制(PWM)控制系统中向其中进行测量 的周期末尾加回接通脉冲而得以补偿。由照明装置发射的光的色度与 预计色度的偏差能够由控制系统基于所获得的测量而进行确定。
此外，在一个实施例中，当除那些发射感兴趣颜色的光的LEE之 外的所有LEE都断开时，能够进行针对单一颜色的测量。再则，如果 该测量要求LEE断开而它们在其他情况下不必如此，则在脉宽控制系 统中为断开颜色LEE而在脉冲周期的末尾加回补偿脉冲能够用来补偿 否则将出现的非预计的效应。某些基于多色LEE的PWM控制的照明装 置可以被配置成确定在每个P額周期的工作条件期间由一个或甚至多 个类似颜色LEE发射的光强。要注意的是，还可能通过对比当所有LEE 接通时的光学信号与它们都断开时的光学信号来补偿所感测的环境 光。再则，由照明装置发射的光的色度与预计色度的偏差能够由控制 系统基于所获得的测量进行确定。
在一个实施例中，控制系统能够被配置成自动调节由光学或驱动 电流传感器提供的信号的增益水平。控制系统能够被配置成基于所感测信号的强度或所监控信号的时间平均以反馈方式执行该调节。可替
代地，该调节能够基于前馈方式来进行，例如基于类似颜色的LEE就 预计工作条件而言预期的光输出水平。增益能够根据这些或其他方法
来确定使得能够提高测量分辨率。每种颜色的强度然后能够由控制系 统确定和利用从而将组合的光输出维持在期望的水平。在PWM控制的 照明装置中，增益可以例如基于每脉冲进行改变。
图8示出了用于根据本发明的各种实施例的照明装置的控制系统 610的框图。控制系统被配置成控制串联的一组或多组(示出了三组) LEE 61K612和613并且可操作地连接到驱动电流控制模块617、DC-DC 电压转换器620、电源622和电阻器624。 N组LEE 611、 612到613 中的每一组可操作地连接到并联的场效应晶体管(FET)。每个场效应 晶体管的栅电极可操作地连接到单元激活控制模块616。该单元激活控 制模块616可以与电流控制模块617集成以用于提供到每个LEE单元 的切换或激活信号，从而实现对每个LEE组的单独控制。图8还示出 了每个LEE组611、 612和613的FET的栅极电压VG1、 VG2到VGN的 栅极切换信号691、 692和693的示例。
驱动电流控制模块617探测作为电流传感器的电阻器624两端的 电压降。驱动电流控制模块617向DC-DC电压转换器620提供反馈信 号。在这个实施例中，驱动电流基本流过LEE组之一或者流过与该组 对应的FET。因此，能够根据相应FET的源漏沟道是断开还是闭合或者 断开或闭合的程度，通过接通或断开相应FET向每个LEE组提供足够 的电驱动电流。
为了将电子部件和其他为LEE互连提供适当正向电压而所需的装 置的数量保持较低，足够数量的LEE能够被可操作地串联连接成一串 LEE。具有较高数量的串联连接LEE的串典型地需要较高的驱动电压并 且与具有较高数量的并联串、但就相当总功率消耗和光输出而言每串 的LEE数量较低的串相比通常从可操作地附接的电源汲取较低的输出 电流。在一个实施例中，驱动通道多达LEE串的一半。例如，存在四 个独立串和两个驱动通道。
某些LEE当被正向偏置以生成适合用于获得标称工作条件的驱动 电流时根据LEE的类型典型地需要一到十伏特量级的低正向电压。LEE 互连例如能够被配置成足够数量LEE的串联或混合的串联-并联互连以
17便使LEE互连的LEE正向电压要求与电源的输出电压匹配。例如，LEE可以被串联互连成一个或多个并行串。适当配置的LEE互连能够与对电源放宽了配置要求的某些电源组合使用。这样的电源在根据本发明实施例的发光体中的使用或与其組合使用可能更加成本有效。需要串联连接的LEE的数量能够基于每个LEE的正向电压和供应给串的驱动电压来确定，如本领域技术人员容易理解的。
要注意的是，根据本发明的发光体可以包括不同类型(诸如不同颜色)的LEE并且不同类型的LEE可以要求不同的正向电压。LEE的类型可能取决于许多特性，例如包括LEE中所采用的材料、材料的组分和LEE的设计。LEE的类型可以影响在工作条件下LEE发射的光的颜色和光谱。
例如，相同标称种类的50个LEE的串联(每个具有3V的标称正向电压)要求大约150V才能获得相应的标称驱动电流。经整流的120VRMS AC、 60Hz馈电线提供12(^2"'V或大约170V的峰值电压并且标称要求大约57个LEE，每个具有3V正向电压，如果不考虑电压损失的话。要注意的是，例如通过照明装置的电连接和其他部件(诸如可选的控制系统)，由电源提供的电压能够在其变得可用于LEE之前得以降低。例如，每个为3V标称正向电压的50个LEE可以在例如120V RMS 60Hz正弦线电压下安全地直接工作。例如，某些LEE或LEE配置还可以工作在大于其标称正向电压的升高正向电压下，这取决于照明装置的配置或其部件或应用。
根据这个实施例，照明装置中的每串是由从单相电源中获得的全波整流的AC电源来相互依赖地驱动的。每串的驱动电流依据混合光的期望颜色或CCT进行设置。如图9A-9C所示，被供应到每个LEE串的驱动电流可能相对于彼此被相移以便减小不期望的可觉察闪烁。要注意的是，相应的相移技术和电子电路在本领域中是广泛已知的。例如，图9A示出了相移形式的AC信号，图9B示出了被整流成DC形式的AC信号，而图9C示出了平滑后的信号。在一个特定的实施例中，每种颜色的驱动电流相对于彼此被相移，使得由于LEE发射的有色光之和所致的发光强度的变化被最小化。已知人类视觉系统对色度的快速重复变化不如对发光强度的快速重复变化这么敏感。
根据本发明的另一个实施例，照明装置包括高功率LEE和更小的低功率LEE的组合。该照明装置还包括AC-DC功率转换器。与较简单的纯粹基于整流器的电路实施例相比，这可能提高热负载但是能够大大减小热应力并且可以简化照明装置设计的某些方面。小型、廉价且高效的AC-DC功率转换器能够用来更好地控制LEE的某些特性和照明装置发射的混合光。如图10所示，大多数光能够由期望CCT的白色LEE生成，例如暖白光LEE，其能够以一个或多个串进行互连。白色LEE 1103能够在固定的预定工作条件下被驱动，例如经由整流器1101的全波整流的AC和可选的由简单AC电源提供的平滑部件1102平滑的驱动电压。AC-DC转换器1104还可以由整流器1101和平滑部件1102的组合来提供，该AC-DC转换器1104例如被用来对附加的绿色LEE串1108和蓝色LEE串1106的控制和驱动电路1105供电。以l氐电流工作的数字控制的蓝色和绿色LEE串被用来修改总光输出的色度或CCT。这实现了对绿色和蓝色串的输出的完全控制并且允许生成具有沿普朗克轨迹可控CCT的白光，或者生成具有照明装置色域内的其他色度的光。例如，可以由光学传感器1107提供反馈，光学传感器1107能够向控制装置1105提供反馈信号，控制装置1105基于该反馈信号能够修改正在向蓝色和绿色发光元件供应的电流。
如图11所示并且依据本发明的另一个实施例，照明装置能够包括可由公共DC电压驱动的许多串LEE 1204。该DC电压能够由借助于AC/DC转换器1201的经整流的AC电源电压来提供。每串能够具有其自己的标称颜色的LEE并且每串能够具有一个或多个LEE。例如，照明装置能够包括三串或四串， 一串红色、 一串绿色、 一串蓝色LEE以及可选地包括一 串琥珀色LEE。每串可操作地连接到能够对每个通道提供单独可控驱动电流的DC驱动器的三个或四个通道之一。照明装置还能够包括用于控制DC驱动器的微处理器以便能够实现混合光的全色控制。能够可选地包括光学反馈系统1203，其可以包括光学传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器以及容易理解的其他传感器中的一个或多个。要注意的是，提高每串的LEE的数量同时相对于彼此适当匹配这些串中LEE的数量以便给照明装置提供期望色域同时以足够的较高电压驱动LEE，这可以帮助减小照明装置的某些部件中的总电流并且因而能够提高照明装置的效率。
电源根据本发明的实施例的照明装置能够包括电源或者可以被配置成利用外部电源进行工作。根据本发明的一个实施例，发光体能够包括
交流(AC)电源，其供应一定频率和幅度的AC电流以直接驱动预定数量的适当配置的LEE。例如，电源可以被配置成向预定的LEE互连提供未整流的或者半或全整流的线电压或者其他类型或幅度的电压。根据本发明的其他实施例的照明装置可以包括开关模式电源。
例如，简单类型的电源可能提供对LEE的工作条件和LEE发射的光(诸如色度和强度)的更少控制，但可能不需要或需要相对简单的控制电路并且可能适合用于某些类型的应用。相应的照明装置可能要求较大数量的LEE,因为正向电压典型地仅仅为几伏特并且标称有效或峰值线电压可能为一百到几百伏特的量级。因而，可能有用的是采用相对大量的小LEE来简化部件列表和对照明装置内电源和功率分布系统的电要求。
光学系统
根据本发明的各种实施例的照明装置可以采用光学系统。该光学系统能够包括呈一种或许多种配置的反射、折射或透射元件中的每一种的一个或多个。例如，光学系统能够包括反射涂层、反射表面、漫射体、透镜和微透镜元件等等中的一个或组合，如本领域技术人员容易理解的。例如，照明装置的某些部件能够被配置(例如被成形或处理或者这两者)以提供在工作条件下由LEE生成的光的期望反射或折射并且将光重新引向表面以便以预计的方式照射该表面。
在一个实施例中，光学系统及其部件能够重新定向或折射光或者辅助光的混合。例如，反射涂层能够由光滑的白色细微泡沫塑料(诸如微孔聚对苯二曱酸亚乙酯(MCPET))制成。反射涂层能够设置在衬底或者光学系统或发光体的其他部件上。
本发明的实施例能够包括一个或多个漫射体或漫射元件或者除其他功能之外提供漫射功能的元件。例如，漫射体能够被用在照明装置中以提供预计的照明、颜色混合和光束扩展。
要注意的是，根据本发明的实施例的发光体能够被以模块化的方式配置以便使得照明装置能够与其他系统组合或者照明装置的部件能够被以模块化的方式容易地更换或互换。根据本发明的照明装置还能够被配置成紧凑的并且能够用于多种照明应用中或者与多个装饰部件
20组合以实现多种照明装置设计。
根据本发明的照明装置能够被配置用于节能应用中。它们还能够被配置以提供具有很少部件的简单配置并且节约制造所需的能量和成本。
现在将参照特定示例来描述本发明。要理解，以下示例意在描述本发明的实施例而并非意在以任何方式限制本发明。
示例
示例1
根据本发明的一个实施例的示例性照明装置提供预定的相关色温
(CCT)或预定的强度或者这两者的光。这个示例性照明装置不采用具有光学或热反馈传感器的复杂的CCT或强度控制系统。要注意的是，根据本发明的其他实施例的照明装置可以包括相应的控制系统。
再次参照图1,在一个实施例中，照明装置包括外壳，该外壳包括热连接到外部冷却翼片315或其他外部表面增加元件以改善空气对流的散热底架310。该底架能够被以各种形式配置，包括线性、弯曲或曲线，并且可以具有圆柱形或棱柱形的内表面且其能够具有椭圆或者规则或不规则多边形形状的截面。要注意的是，多边形和椭圆形的截面能够改进由来自照明装置内不同位置的LEE所发射的光的混合。散热底架的内表面能够具有凹槽320或其他用于设置其中含有LEE的导热衬底330的安装装置。衬底能够是柔性的且导热的。足够柔性的衬底能够被弹性偏倚到凹槽或其他安装装置内。可替代地，能够利用弹簧机构将该衬底设置并保持在适当位置，该弹簧机构能够将该村底弹性偏倚到照明装置的另 一合适的部件。
与凹槽或者一个或多个类似元件的机械连接还能够给外壳提供良
好的热导率。该衬底能够支撑许多颜色的LEE，例如蓝色或UV LEE。该衬底可以包括高热导率的铍铜合金或其他用于提供弹簧结构的等效材料或者基本由高热导率的铍铜合金或其他用于提供弹簧结构的等效材料组成。该衬底承载几十个串联连接的LEE。 LEE的准确数量取决于每个LEE的正向电压、线电压和期望的驱动LEE电流。该衬底能够被可选地配置或集成为模块化的部件，如果例如衬底或LEE失效时该模块化部件能够容易更换。不是更换整个照明装置，而是能够更换带有LEE的衬底。装有弹簧的功能部件将为热消散提供良好的热接触。电接触是用各种形式的螺钉类型连接或者也用装有弹簧的机构来实现。
照明装置还能够包括光学元件(诸如旋转对称的反射器)，其将LEE发射的光重新引向出口孔。可选地，照明装置包括光学折射元件，诸如一个或多个透镜，或者邻近于出口孔的漫射体板。漫射体板能够包括光致发光材料(诸如磷光体)，以用于将LEE发射的蓝光或UV光的至少一部分转换成较长波长的光，例如黄光。漫射体板对源自LEE的光进行混合并且结合光致发光材料能够确定照明装置发射的总混合光的色度或CCT。因而，照明装置能够提供预定色度的白光。CCT还通过LEE发射的光的波长和所用磷光体的一种或多种类型来确定。反射器或LEE能够替代性地或另外包括光致发光材料。
光致发光材料能够用来抑制否则将可觉察的闪烁并且在一定程度上抑制可能由例如具有低频紋波的驱动电压造成的颜色变化。由LEE生成的光的强度变化能够通过用提供足够亮度或衰减时间的光致发光材料对LEE发射的光进行光转换而得以显著减小。则该光致发光材料能够提供足够的光以桥接在其期间LEE可能发射较少光或甚至不发射光的短暂周期。如已知的，光致发光材料或磷光体被用于许多其他应用中(诸如阴极射线管(CRT)和某些类型的荧光光源中)并且典型地被设计成提供大约10ms的衰减时间。要注意的是，从筒单整流器电路中获得的经整流的60Hz线电压将含有主要为120Hz和更高频率的残留紋波。能够用改进的整流器电路来实现对可觉察的闪烁的进一步抑制，然而该改进的整流器电路可能产生额外热量并影响照明装置的热负载。
可替代地，照明装置中的LEE串能够被直接供应AC电压。例如，能够采用偶数串并且一半串能够与另 一半以反并联方式进行连接。仅任一半将被激活并且在最多半波之一期间发射光同时在线电压的另一半波期间维持关闭。这可以有助于受到热致应力的适当减轻从而延长照明装置的寿命。
上面还提到的图2示出了本发明的另 一个实施例。LEE能够被布置在一个或多个衬底上，所述衬底能够被弹性偏倚到照明装置的内部。LEE能够以这样的方式进行布置使得它们在围绕反射器轴的环中对准。反射器能够被一体成形并且能够具有足够弯曲的轮廓，例如具有
22一组足够弯曲的部分且每个部分对应于一个环。照明装置可以包括一
个或多个标称不同颜色或中心波长的LEE，包括红色、琥珀色、绿色、 青色、蓝色或不同UV、或者这些或其他颜色或中心波长中的两个或更 多的组合，诸如蓝色和UV。
根据本发明的另 一个实施例的照明装置能够提供固定的或可调节 的色光。照明装置能够包括一串或多串LEE并且不同串能够具有不同 颜色LEE。例如，照明装置能够具有一串红色、 一串绿色和一串蓝色 (RGB) LEE。可选地，琥珀色或青色或这两种颜色的LEE的串能够被 包括在照明装置中。众所周知，基于多色光源的发光体能够被配置成 发射具有在由其多色光源的色度所定义的色域内的色度或CCT的混合 光。
根据这个实施例，照明装置中的每串由从单相电源获得的全波整 流AC电源进行相互依赖的驱动。每串的驱动电流依据混合光的期望颜 色或CCT进行设置。如图9所示，帔供应给每个LEE串的驱动电流能 够相对彼此被相移以便减小不期望的可觉察的闪烁。要注意的是，相 应的相移技术和电子电路在本领域中是广泛已知的。
例如，在RGB系统中，红色驱动电压可能相对于绿色波形滞后， 而绿色驱动电压可能滞后蓝色波形。要注意的是，各个滞后可以标称 上是相同的或者它们可以不同。而且，驱动电压可以在时间上等同地 或以其他方式分布。驱动电压可以可选地被滤波或平滑。由串中的LEE 发射的光量或每串的驱动电流能够由控制系统单独或与其他串相互依 赖地控制。光学或热或者这两种类型的反馈传感器可以被可选地包括 在发光体中。这些传感器能够向控制系统提供信号，该控制系统能够 用在闭环控制配置中以让照明装置发射期望色度和强度的混合光。
照明装置可以可选地包括用于适当配置的控制系统的光学传感 器，以用于监控混合光和用于向控制系统提供反馈信号。控制系统能 够基于光学传感器信号的读数而确保由照明装置发射的光的色度和强 度保持为所期望的。
示例2
图3示意性示出了位于中间的散热器上或照明装置后壁的内表面 上的白色LEE。热管可以用来向照明装置的外部传递这些LEE产生的过 多热并且进一步将其传递到例如外部的热消散翼片上。蓝色和绿色LEE
23位于外壳的内弯曲表面周围。它们可以安装在弹性偏倚的柔性衬底上。
这些衬底热传导很好。白色LEE的数量可以显著高于蓝色或绿色LEE 的数量，例如五到十倍。
根据本发明的另一个实施例，照明装置包括高功率LEE和较小的 低功率LEE的组合。该照明装置还包括AC-DC功率转换器。与较简单 的纯粹基于整流器电路的实施例相比，这可能提高热负载但是能够大 大减小热应力并且可以简化照明装置设计的某些方面，小型、廉价且 高效的AC-DC功率转换器能够用来更好地控制LEE的某些特性和照明 装置发射的混合光。如图12所示，大多数光能够由期望CCT的白色LEE (例如暖白光LEE)生成，所述LEE能够以一个或多个串进行互连。白 色LEE能够以固定的预定工作条件被驱动，例如经由简单AC电源提供 的全波整流的且可选地经平滑的驱动电压而被驱动。AC-DC转换器例如 被用来对附加的绿色LEE串和蓝色LEE串的控制和驱动电路供电。以 低电流工作的数字控制的蓝色和绿色LEE串被用来修改总光输出的色 度或CCT。这实现了对绿色和蓝色串的输出的完全控制并且允许生成具 有沿普朗克轨迹可控CCT的白光，或者生成具有照明装置色域内的其 他色度的光，如图12的色度图所示。
图12的色度图示出了用来提供大多数光强度的白色LEE的坐标 1302。蓝色LEE的坐标1304和绿色LEE的坐标在三角形的其他两个顶 点。普朗克轨迹1301的一部分位于示例性的色域内，其指示可控的色 温在2700K-4100K的范围内。具有其他色度坐标的白色、蓝色和绿色 LEE能够用来获得其他的CCT范围。
示例3
根据本发明的又一个实施例并且如图13所示，照明装置能够包括 一环蓝色或白色LEE 1410，其中光束调整部件1420和1430能够包括 具有预定表面紋理的反射表面。可选地，例如，红色和绿色LEE 1440 能够用来控制所发射光的CCT。例如，反射器1450能够可选地涂布有 光致发光材料，诸如某些磷光体。可选的光学传感器1460能够可操作 地连接到可选的控制系统并且能够用来感测光并向控制系统提供关于 用于处理的光的某些信息。光学元件1470能够用来实现期望的光束准 直和照明。
图14示出了与图13所示的类似的照明装置，还包括可选的位于红色和绿色LEE之下的折射元件1480。光学部件能够形成复合抛物面 聚光器(CPC)。图15A和15B示出了多个CPC部件1510当设置在环1520 中时如何能够形成可以用来改善光混合的部分CPC。 示例4
图16示出了根据本发明的一些实施例的又一个示例性照明装置 1600的分解图。照明装置包括以圆形布置安装在LEE电路板1617上的 LEE 1625。带有与LEE的位置对应的挖孔1601的、MCPET的反射器盘 1602设置在LEE电路板1617上以使得LEE的上表面通过这些孔可见。 反射器盘的反射表面朝上。LEE电路板能够由导热好的材料制成以允许 对在工作条件下由LEE消散的热量进行良好的散热。LEE电路板可操作 地连接到导热但电绝缘的薄层导热材料1618，所述导热材料进而与散 热底架1619的内表面1626接触。导热材料能够提供其与衬底和底架 之间的良好热接触并且还能够提供其本身内的良好热导率。
例如，用于控制系统的驱动电路包括各种电子部件1616并且可操 作地设置在折叠的印刷电路板1613上。驱动电路板1613沿凹槽1614 和1615进行折叠。驱动电路板1613能够可操作地设置并安装在电绝 缘的导热且可选地垫层1620上。例如，驱动电路板1613的侧面和可 选地其底部利用电绝缘材料(诸如MYLAR、其他聚酯或其他合适材料) 的薄层1621而与底架电绝缘。
驱动电路的装置和其他部件被设置在驱动电路板1613上以便它们 在折叠配置中不相互干扰。驱动电路板以折叠配置示于(不包括装置) 图17A的透视图中，并且非折叠视图示于图17B的截面中，顶视图示 于图17C中。驱动电路板1613包括光学传感器1612。
驱动电路经由柔性连接器1624而可操作地连接到LEE。可选地， 驱动电路板可以利用直接的板到板式连接器而连接到LEE电路板。底 架1619形成照明装置的外壳的一部分并且具有众多固定点1622以附 接外部散热器(未示出)，所述外部散热器例如包括无源或有源冷却的 有翼散热器。例如，外部散热器可以通过用于改善对流的强制空气冷 却或者其他本领域技术人员容易理解的冷却方式进行额外冷却。螺钉 1623将LEE电路板1617和驱动电路板1613附接到底架上。
例如，外壳的上部分1603能够由合适的塑料制成。外壳的上部分 还以侧视图示于图18A中、以正视图示于图18B中而以透^L图示于图18C中。上部分限定了圆柱形腔1627，其能够在组装的配置中与LEE 的布置基本同轴对准。具有反射表面1604的材料能够用来做圆柱形腔 内部的衬里(line),从而形成照明装置的混合室。例如，MCPET或另 一合适的材料能够直接设置在圆柱形腔的内部上或者以柔性条的形式 进行弹性设置。
如果使用条，该条的末端1608能够被对准并位于从圃柱形腔的内 表面突出的T形断面的脊1609之下的位置。敞开的未偏倚配置时的示 例性条的顶视图示于图19中。圆柱形腔的壁中的小挖口 1610和该条 中的相应挖口 1628允许光从LEE进入光通道1611的上部分。当组装 光引擎时，光通道的下部分将光学传感器1612适配在折叠的PCB 1613 上。可选的红外滤光器可以放置在光学传感器上方，其能够有助于提 高传感器提供的信号的信噪比。
照明装置1600被配置成使得在组装的配置中圆柱形腔内的小部分 光被允许漏到光通道1611内，在光通道1611的末端设置光学传感器。 位于该圆柱形腔的末端、与LEE相对的是小孔，经过该小孔来自LEE 的小部分光能够传播到光学传感器1612。由于在腔内出现的光的反射， 能够传播经过光通道1611的光量随LEE电路板1617的各个LEE的位 置变化而变化很少。
在组装的配置中，漫射体1605设置在圆柱形腔1627的出口孔内。 带有孔1607的盖子1606附接到外壳1603的上表面。盖子1606把漫 射体1605固定在适当位置并且覆盖光通道1611的上端。漫射体可以 包括一个或多个由透明塑料(translucent plastic )、半透明塑料 (semi—translucent plastic)、毛玻璃、全息或其他类型的漫射体制 成的元件或者这些及其他本领域技术人员容易理解的元件的组合。
图20到26示出了例如用于图16所示的照明装置的示例性驱动电 路的示意图。驱动电路包括迟滞降压转换器类型(hysteretic buck converter type)的开关模式的DC-DC功率转换器。迟滞降压转换器 能够快速地接通和断开并且提供很短的接通时间。在本实施例中，这 些转换器被配置为电流源。它们也能够在断开配置中基本完全切断功 率并且因而保存能量。例如，在图23和24所示的示意图中，标记为 DRIVE-EN1和DRIVE—EN2的信号允许电流源在不纟皮需要时纟皮基本完全 禁用，因而基本防止驱动电路或连接到其上的LEE消耗任何功率。图27到33示出了例如用于图16所示的照明装置的另一个示例性 驱动电路的示意图。在这个实施例中，某些修改被应用于驱动电路。 例如，如图30和31所示，附加的并联电阻器被添加以提供对滞后阈 值的更精确控制，从而提供对由迟滞降压转换器生成的电流波形的更 多的控制和灵活性。
尽管本文已经描述和示出了若干发明实施例，但是本领域的普通 技术人员会容易想到多种其他用于执行该功能和/或获得所述结果和/ 或本文所述优点中的一个或多个优点的装置和/或结构，并且每个这样 的变化和/或修改被视为在本文所描述的发明实施例的范围内。更一般 地，本领域技术人员将容易明白，本文所描述的所有参数、尺寸、材 料和配置意指是示例性的并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取 决于使用本发明教导的具体的一个或多个应用。本领域技术人员将意 识到或仅仅利用常规性的实验能够确定，针对本文所描述的具体发明 实施例的许多等价物。因此，要理解的是，前面的实施例仅作为示例 提出，并且在所附权利要求及其等价物的范围内；发明实施例可以以 不同于具体描述和要求保护的其他方式进行实践。本公开的发明实施 例涉及本文描述的每个单独特征、系统、物件、材料、套件和/或方法。 另外，如果这样的特征、系统、物件、材料、套件和/或方法不是相互 不一致的，则两个或更多这样的特征、系统、物件、材料、套件和/或 方法的任意组合包含在本公开的发明范围内。
因而，如上所指，本发明的前面实施例是示例并且能够以许多方 式进行改变。这样的当前或未来变化不视为偏离本发明的精神和范围， 并且所有这样的对本领域技术人员显而易见的修改都旨在包含在以下
权利要求的范围内。
如本文定义和使用的所有定义应当理解为控制字典定义、通过引 用而包含的文献中的定义和/或所定义术语的普通意义。
如本文在说明书和权利要求中所用的不定冠词"一"或"一个"("a": "an")应当理解为意指"至少一个"，除非相反地明确指出。
如本文在说明书和权利要求中所用的短语"和/或"应当理解为意 指如此结合的元件中的"任一个或两者"，即元件在一些情况下结合地 存在而在其他情况下分离地存在。用"和/或，，列举的多个元件应当以 相同的方式进行解释，即如此结合的元件中的"一个或多个"。除了由
27"和/或"句子具体标识的元件之外，其他元件可以可选地存在，不管与具体标识的那些元件相关还是不相关。因而，作为非限制的示例，
对"A和/或B"的引用当与开放式语言(诸如"包括")结合使用时在一个实施例中能够仅指代A (可选地包括除B之外的元件)；在另一个实施例中仅指代B (可选地包括除A之外的元件)；在又一个实施例中指代A和B两者(可选地包括其他元件)；等等。
如本文在说明书和权利要求中所用的，"或"应当理解为具有与如上面定义的"和/或"相同的意义。例如，当在列表中分隔项时，"或"或者"和/或"应当解释为包括性的，即包括多个元件或元件列表和可选地附加的未列举项中的至少一个而且包括多于一个。相反，仅仅清楚指出的术语，诸如"...中的仅一个"或"...中的正好一个"，或者用在权利要求中的"由，，.组成"将指代包括多个元件或元件列表中的正好一个元件。 一般而言，如本文所用的术语"或"当放在排他性术语(诸如"任一"、"…中的一个"、"…中的仅一个，，或"…中的正好一个，，)之后时应当仅解释为指示排他的选择方案(即"一个或另一个但不是两者，，)。用在权利要求中的"基本由…组成，，应具有如专利法领域中所用的普通意义。
如本文所用的术语"大约"指的是自标称值的+/_10%变化。要理解，这样的变化总是包括在本文提供的任何给定值中，不管是否具体提到。
如本文在说明书和权利要求中所用的关于一个或多个元件列表的短语"至少一个"应当理解为意指从该元件列表中的任一或多个元件中选择的至少一个元件，但不必包括该元件列表内具体列举的每个元件中的至少一个并且不排除元件列表中的元件的任何组合。这个定义还允许除了在短语"至少一个"所涉及的元件列表中具体标识的元件之外的元件可以可选地存在，不管与那些具体标识的元件相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，"A和B中的至少一个，，(或等价地"A或B中的至少一个"或者等价地"A和/或B中的至少一个，，)在一个实施例中能够指代至少一个(可选地包括不止一个)A，其中不存在B (并且可选地包括除B之外的元件)；在另 一个实施例中指代至少一个(任选地包括不止一个)B，其中不存在A (并且可选地包括除A之外的元件)；在又一个实施例中指代至少一个(可选地包括不止一个)A和至少一个(可选地包括不止一个)B (以及可选地包括其他元件)；等等。 还应当理解，除非相反清楚指出，在本文要求保护的包括不止一个步 骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不必限于叙述该 方法的步骤或动作所用的顺序。在权利要求以及上面的说明书中，所 有转换短语，诸如"包括"、"包含"、"承栽"、"具有"、"含有"、"涉 及"、"保持"、"由...组成"等等被理解为开放式的，即意指包括但不 限于。仅转换短语"由…组成"和"基本由…组成"分别是封闭或半 封闭的转换短语。
权利要求
1.一种固态照明装置，包括(a)用于生成光的多个发光元件，包括具有第一表面积的至少一个发光元件；(b)热连接到所述多个发光元件的散热底架，所述散热底架被配置用于耦合到至少一个散热器；(c)光学耦合到所述多个发光元件的混合室，用于混合由所述多个发光元件发射的光；以及(d)可操作地耦合到所述多个发光元件的控制系统，用于控制所述多个发光元件的操作。
2. 根据权利要求1所述的固态照明装置，其中所述多个发光元件 还包括具有第二表面积的至少一个发光元件，其中所述第一表面积小 于所述第二表面积。
3. 根据权利要求1所述的固态照明装置，其中所述多个发光元件 中的一个或多个发射基本垂直于所述固态照明装置的出口孔的光。
4. 根据权利要求3所述的固态照明装置，其中所述多个发光元件 中的一个或多个可操作地耦合到柔性电路板，所述柔性电路板热连接 到所述散热底架。
5. 根据权利要求4所述的固态照明装置，其中所述散热底架界定了形成于其中的凹槽以便于与所述柔性电路板接合。
6. 根据权利要求1所述的固态照明装置，其中所述多个发光元件 中的一个或多个由AC电源驱动。
7. 根据权利要求6所述的固态照明装置，其中所述多个发光元件 还包括一个或多个数字控制的发光元件，所述数字控制的发光元件被 配置成修改光的CCT的色度。
8. 根据权利要求7所述的固态照明装置，其中所述多个发光元件 包括一个或多个白色发光元件。
9. 根据权利要求7所述的固态照明装置，其中所述数字控制的发 光元件是利用反馈感测系统控制的。
10. 根据权利要求9所述的固态照明装置，其中所述反馈感测系 统包括从由以下传感器构成的组中选择的一个或多个传感器光学传 感器、电压传感器、电流传感器和温度传感器。
11. 根据权利要求7所述的固态照明装置，其中所述数字控制的 发光元件包括一个或多个绿色发光元件。
12. 根据权利要求7所述的固态照明装置，其中所述数字控制的 发光元件包括一个或多个绿色发光元件以及一个或多个蓝色发光元 件。
全文摘要
固态照明装置(500)包括被配置用于生成光的多个发光元件(510，525，530)，所述多个发光元件热耦合到散热底架，所述散热底架被配置用于耦合到一个或多个散热器(520)。该照明装置还包括混合室，该混合室光学耦合到所述多个发光元件并且被配置成混合由所述多个发光元件发射的光。控制系统可操作地耦合到所述多个发光元件并且被配置成控制所述多个发光元件的操作。
文档编号F21V29/00GK101675288SQ200880014392
公开日2010年3月17日 申请日期2008年5月1日 优先权日2007年5月2日
发明者A·B·约克, I·斯佩尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司