[發明專利]照明組件和系統

無效

• 申請號: 201080022823.4
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN102449390A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 馬丁·克里斯托弗森;羅爾夫·W·比爾納特;托馬斯·R·J·科里根;戴維·G·弗賴爾;雷蒙德·P·約翰斯頓;邁克爾·A·梅斯;肯尼思·A·P·梅爾;瓦迪姆·N·薩瓦蒂夫;威廉·A·托爾伯特;菲利普·E·圖馬
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: F21V17/00
• 分類號: F21V17/00;F21V29/00;F21V5/00;G09F13/20
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;彭會

技術領域

本發明整體涉及一種照明組件。更具體地講，本發明涉及一種使用發光二極管(LED)的照明組件。

背景技術

照明組件用于多種應用場合。傳統照明組件使用諸如白熾燈或熒光燈之類的光源。近來，已經將其它類型的發光元件(具體地講為發光二極管(LED))用于照明組件。LED具有小尺寸、長壽命和高能效的優點。LED的這些優點使其可以用于多種不同的應用場合。

對于許多照明應用而言，希望使用一個或多個LED來提供所需光通量和/或照度。成陣列的LED常常通過將LED安裝到基底上來彼此連接并連接至其他電系統。LED可利用對其他電子器件制造領域通用的技術來設置到基底上，例如，將元件定位到電路板軌跡上，然后利用多種已知技術之一將元件結合到基底，包括手工焊接、波峰焊接、回流焊接以及利用導電粘合劑附著。

除了光之外，LED在工作中會產生熱。LED所產生的熱和光的量通常與電流成比例。因此，LED產生的光越多，LED產生的熱越多。遺憾的是，隨著LED電流增大并且溫度增加，與電流成比例地生成的光減少，從而導致LED效率和壽命降低。

圖1示意性地示出嘗試減少照明系統中的總熱量的一個現有技術。圖1的照明系統1包括附連到基底3的多個LED?2。多個實心翅片4垂直附接到基底3。每一LED?2所產生的熱擴散至基底3，并進一步擴散至實心翅片4。實心翅片4周圍的空氣流引起實心翅片4的對流冷卻。

圖2示意性地示出嘗試減少照明系統中的總熱量的另一現有技術。圖2的照明系統5與圖1的照明系統1相同，不同的是多個導熱管6嵌入或附接到基底3，使得基底3有效地成為散熱器。導熱管是熱傳遞裝置，其能夠以熱界面和冷界面之間非常小的溫度差傳送大量的熱。導熱管采用蒸發冷卻，以通過工作流體或冷卻劑的蒸發和冷凝來將熱能從一點傳遞至另一點。

如圖2所示的平面導熱管(或散熱器)6包括容納有工作流體(未示出)的密封中空容器以及閉環毛細再循環系統(未示出)。在導熱管6的壁內，在熱界面處工作流體變成蒸汽，所述蒸汽自然流動并在冷界面上冷凝。液體下落或者通過毛細作用移動，回到熱界面以再次蒸發并重復循環。對熱傳遞率的一個實際限制是氣體在冷端可冷凝至液體的速度。當導熱管的一端受熱時，管內該端處的工作流體蒸發，增大導熱管腔內的蒸汽壓。通過工作流體的汽化吸收的蒸發潛熱降低了管熱端的溫度。管熱端處的熱液態工作流體上的蒸汽壓高于管冷端處的冷凝工作流體上的平衡蒸汽壓，這一壓差驅使向冷凝端的快速質量傳遞，在冷凝端處過量蒸汽冷凝，釋放其潛熱，并使管冷端升溫。這樣，來自LED?2的熱被驅散到整個照明系統5上。

圖3示意性地示出嘗試減少照明系統中的總熱量的另一現有技術。圖3的照明系統7包括附接到基底3下側的多個LED?2。兩個導熱管6附接到基底3并向上彎曲。多個實心翅片4附接到每一導熱管6。LED?2所產生的熱擴散到基底3，然后擴散到導熱管6，然后擴散到依賴對流冷卻的翅片4。

發明內容

本申請的發明人認識到，如果可保持所需的低LED溫度，則LED可以更高的亮度(增大的電流)工作。照明系統中的每一LED的亮度增加還可有利于所用LED的減少，從而得到較低成本的照明系統。因此，本申請的發明人認識到，保持所需的低LED溫度會生成更多的LED光，節省電力，并且延長LED的壽命。

本申請的發明人發明了高能效照明組件。具體地講，在本申請的照明系統和/或組件中，與現有設計相比能夠更有效地從熱源散熱，從而能夠改善(例如)電效能、壽命、制造成本、重量和尺寸。

本發明涉及利用LED提供照明的照明組件和系統。本申請的照明系統包括光分布受控的高亮度、高強度系統。本文所公開的照明組件和系統可用于一般照明目的，例如，用于對區域進行照明，或者用于產生適于注入許多不同的照明應用中的光輸出。此類組件適用于(例如)路燈、背光源(包括例如日光耦合背光源)、洗墻燈、廣告牌燈、停車匝道燈、工礦燈、停車場燈、標牌照明指示牌(也稱作電光指示牌)、靜態標牌(包括例如日光耦合靜態標牌)、發光標牌以及其它照明應用。

在一個方面，本發明提供一種照明組件，包括：一個或多個發光二極管，其發出光；光學系統，其引導所述發光二極管所發出的光，所述光學系統與所述發光二極管相鄰設置；以及冷卻翅片，其包括兩相冷卻系統，所述冷卻翅片與所述發光二極管相鄰設置，使得所述兩相冷卻系統從所述發光二極管移除熱。

在另一方面，本發明提供一種包括多個照明組件的照明系統。