[發(fā)明專利]具有分布的LED光源的燈具

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180047069.4
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN103140711A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童濤
• 申請（專利權(quán)）人: 克利公司
• 主分類號: F21V7/00
• 分類號: F21V7/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李靜

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于照明應(yīng)用的燈具裝置（luminaire?device），更具體地，涉及具有分布式LED光源的燈具。

相關(guān)技術(shù)描述

發(fā)光二極管（LED）是固態(tài)裝置，其將電能轉(zhuǎn)化為光，并通常包括插入在相反摻雜的半導(dǎo)體層之間的半導(dǎo)體材料的一個或多個有源區(qū)。當(dāng)施加偏壓到摻雜層上時，空穴和電子注入到有源區(qū)，在有源區(qū)，它們重組，產(chǎn)生光。光在有源區(qū)中產(chǎn)生，并從LED的表面發(fā)射。

LED具有某些使得其成為許多照明應(yīng)用的理想選擇的特性，該照明應(yīng)用之前都以白熾燈或熒光燈為主導(dǎo)。白熾燈是能效非常低的光源，其消耗的大約百分之九十的電能作為熱而非光被釋放。熒光燈泡的能效比白熾燈高大約百分之十，但是相對也是低能效的。LED相反，可用該能量的一部分發(fā)射與白熾燈和熒光燈相同的光通量。

此外，LED可具有顯著更長的操作壽命。白熾燈泡具有相對短的壽命，一些具有范圍為大約750-1000小時的壽命。熒光燈泡也可具有比白熾燈泡更長的壽命，范圍約為10000-20000小時，但是提供不太理想的顏色復(fù)現(xiàn)。對比之下，LED可具有在50000至70000小時之間的壽命。LED增加的效率和延長的壽命對于許多照明供應(yīng)商具有吸引力，且使得在很多不同的應(yīng)用中，LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源被使用。預(yù)測，進(jìn)一步的改進(jìn)會使其在越來越多照明應(yīng)用中被普遍接受。越來越多地采用LED代替白熾燈或熒光燈，會導(dǎo)致提高的照明效率和顯著的節(jié)能。

已經(jīng)開發(fā)其它LED部件或燈，包括，安裝在（PCB）、基板或底座的多個LED封裝件陣列。LED封裝件陣列可包括發(fā)射不同顏色的LED封裝件組以及反射由LED芯片發(fā)射的光的鏡面反射系統(tǒng)。這些LED部件中的一些布置用于產(chǎn)生由不同LED芯片發(fā)射的光的白光組合。

為產(chǎn)生理想的輸出顏色，有時需要混合利用普通半導(dǎo)體系統(tǒng)較容易產(chǎn)生的光的顏色。特別令人感興趣的是，產(chǎn)生用于日常照明應(yīng)用的白光。傳統(tǒng)LED無法從其有源區(qū)產(chǎn)生白光；其必須由其它顏色的混合而產(chǎn)生。例如，通過用黃色熒光體、聚合物或染料圍繞藍(lán)色LED，使得藍(lán)色LED用于產(chǎn)生白光，其中，典型的熒光體是摻雜鈰的釔鋁石榴石（Ce：YAG）。周圍的熒光體材料“降頻轉(zhuǎn)換”一些藍(lán)光，將其變?yōu)辄S光。一些藍(lán)光穿過熒光體，并沒有被改變，而顯著部分的光被降頻轉(zhuǎn)換為黃色。LED發(fā)射藍(lán)光和黃光，其結(jié)合產(chǎn)生白光。

在另一個已知的方法中，通過用多種顏色熒光體或染料圍繞LED，紫色或紫外LED發(fā)射的光被轉(zhuǎn)換成白光。確實，許多其它顏色組合用于產(chǎn)生白光。

因為各種光源元件的物理布置，多種顏色光源常投射具有分色（color?separation）的陰影，并提供具有低顏色均勻性的輸出。例如，光源（特別是藍(lán)色和黃色光源），當(dāng)迎面看時似乎有藍(lán)色調(diào)，當(dāng)從側(cè)面看時似乎有黃色調(diào)。因此，與多種顏色光源相關(guān)的一個挑戰(zhàn)是，視角的整個范圍上的良好的空間顏色混合。對于顏色混合問題的一個已知方法是，利用漫射器散射來自各種光源的光。

改善顏色混合的另一個已知方法是，在光從燈發(fā)射之前，在幾個表面上對光進(jìn)行反射或反彈。其效果是，從初始發(fā)射角分離所發(fā)射的光。隨著反彈次數(shù)的增加，均勻性通常可提高。但是每次反彈都伴隨著光損耗。一些應(yīng)用利用中間漫射機構(gòu)（如，成形的漫射器和粗糙的鏡片）來混合光的各種顏色。這些裝置中的許多都是有損的，因此，犧牲裝置的光效率來提高顏色均勻性。

本領(lǐng)域內(nèi)已知的典型直觀燈（direct?view?lamp）發(fā)射不受控制和受控制光。不受控制光是直接從燈發(fā)射的光，沒有任何反射反彈來引導(dǎo)它。根據(jù)概率，不受控制光的一部分以對指定應(yīng)用有用的方向發(fā)射。受控制光指向反射面或折射面的某些方向。不受控制光和受控制光的混合限定輸出光束輪廓。

本領(lǐng)域中還已知的是，回射燈的布置，如汽車頭燈，利用多個反射面控制所有發(fā)射的光。也就是，從光源發(fā)射的光從外反射器（單次反彈）反彈或從回射器反彈，然后從外反射器（兩次反彈）反彈。無論哪種方式，光在發(fā)射之前改向，因此，受到控制。在典型頭燈應(yīng)用中，光源是全方位發(fā)射器，懸掛在外反射器的焦點處。回射器用于將來自光源前半球的光反射回通過光源的外殼，將光源變?yōu)閱伟肭虬l(fā)射器。

當(dāng)前的許多燈具設(shè)計利用向前的LED部件，其具有設(shè)置在LED后面的鏡面反射器。與多源燈具相關(guān)的設(shè)計挑戰(zhàn)是，在燈具內(nèi)混合從LED光源發(fā)射的光，因此各個光源對觀察者是不可見的。重度漫射元件也用于混合來自各種光源的顏色光譜（spectra，波譜），以實現(xiàn)均勻的輸出顏色輪廓。為混合光源并有助于顏色混合，重度漫射出射窗得到應(yīng)用。然而，經(jīng)過這種重度漫射材料的透射導(dǎo)致顯著的光損耗。