固态照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 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】
[0002]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。
[0003]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)相比日益具有竞争力。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。
[0004]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(airflow rate)而没有噪声、成本或推动部件，同时最小化冷却系统的空间要求。
[0005]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 Im 白色 LED 或者由 California Energy Commiss1n 与 Architectural EnergyCorporat1n 和 Rensselaer Polytechnic Institute Lighting Research Center 合作提供的 LED Low-Profile Fixture Design (在
htttp: //www.1re, rp1.edu/programs/solidstate/描述)0
[0006]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。
[0007]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】
[0008]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。
[0009]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親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。
【附图说明】
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]图3B示出了图3A的照明装置的顶视图。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]图6A-图6B示意性示出了衬底上LEE的一些示例性配置的衬底温度分布。
[0019]图7示出了根据本发明的实施例的LEE的互连方案。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]图10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。
[0023]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。
[0024]图12示意性示出了具有许多光源的色度坐标的色度图。
[0025]图13示意性示出了照明装置的实施例的横截面。
[0026]图14示意性示出了照明装置的另一个实施例的横截面。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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】
[0038]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)，光栗浦涂布磷光体的LED，光栗浦的纳米晶体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。
[0039]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、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (下面进一步讨论)。还应当明白，LED可以被配置和/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谱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“栗浦”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。
[0040]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。