CN101802487A

CN101802487A - 照明装置

Info

Publication number: CN101802487A
Application number: CN200880107097A
Authority: CN
Inventors: 拉尔夫·彼得·贝尔特拉姆; 霍斯特·瓦尔加; 大卫·迪索; 马蒂亚斯·菲格勒
Original assignee: PATRA PATENT TREUHAND
Current assignee: PATRA PATENT TREUHAND
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-08-11
Also published as: EP2185859A1; DE102007043904A1; WO2009033477A1; US20100284169A1

Abstract

本发明涉及一种照明装置(1)，其具有至少一个照明模块(5)和用于固定所述照明模块(5)的平面模块支座(2)，其中所述照明模块(5)具有多个发射辐射的半导体结构元件(4)和带有至少一个安装面(6a)的结构元件支座(3)，在所述安装面(6a)上安装有所述多个发射辐射的半导体结构元件(4)的至少一部分，其中所述至少一个安装面(6a)相对于所述平面模块支座(2)倾斜地延伸。

Description

照明装置

技术领域

本发明说明一种照明装置的不同的变形方案，其中所述照明装置具有至少一个照明模块。

该专利申请要求德国专利申请No.102007043904.2的优先权，所述德国专利申请的公开内容以此通过引用并入本发明中。

背景技术

从专利文献DE 199 09 399 C1中已知一种灵活的LED组合模块，所述LED组合模块适用于装入照明装置外壳内，尤其适用于机动车。LED组合模块具有多个安装在刚性的电路板上的LED。

发明内容

本发明的待实现的目的是，提供一种具有改进的光学性质的照明装置。该目的通过根据权利要求1的照明装置得以实现。

在从属权利要求中说明了照明装置的有利的改进方案。

根据本发明的优选的变形方案，照明装置包括至少一个照明模块和用于固定照明模块的平面模块支座，其中照明模块具有多个发射辐射的半导体结构元件和带有至少一个安装面的结构元件支座，在所述安装面上安装有多个发射辐射的半导体结构元件的至少一部分，其中至少一个安装面相对于平面模块支座倾斜地延伸。

有利的是，借助于由照明模块产生的辐射来照射平面，所述平面平行于模块支座延伸并且因此相对于结构元件支座的安装面倾斜地延伸。

借助于这种倾斜的构造产生的辐射最好与待照射的平面的平面垂线形成大于0°小于90°的角。与具有垂直的辐射入射的传统的平面构造相比，目前被照亮的面具有椭圆的形状并且因此较大，在所述传统的平面构造中，由半导体结构元件照亮的面为圆形。因此有利的是，相邻的半导体结构元件的被照亮的面更多地重合，从而实现相邻的半导体结构元件的辐射的更好的充分混合。

在照明装置的有利的实施方式中，结构元件支座具有至少一个第一安装面和一个第二安装面，所述安装面相互倾斜地延伸。在横截面中观察，结构元件支座在远离模块支座的一侧最好形成尖角。

第一安装面和第二安装面能够与模块支座形成相同的角度。然而可替代的是，安装面也能够与模块支座形成不同的角度。

有利的是，当照明装置在边缘区域内具有照明模块时，在所述照明模块中，安装面与模块支座形成不同的角度，面也能够在边缘区域内被均匀地照明。而设置在内部区域中的照明模块在这种情况下最好具有与模块支座形成相同角度的安装面。

结构元件支座一方面用于固定结构元件。另一方面，为了接通结构元件，结构元件支座具有带状导线结构和与电源连接的电接线。尤其是结构元件支座具有至少一个电路板，其中安装面为电路板的表面。结构支座能够只由电路板组成，所述电路板弯曲成，使得电路板的至少两个表面相互倾斜地延伸。可替代的是，结构元件支座能够具有带有至少两个相互倾斜地延伸的表面的支架，其中在至少一个表面上固定有电路板。支架优选包含金属，并且尤其优选由铝或铜组成。例如，金属芯印刷电路板适合作为电路板，所述金属芯印刷电路板提供照明模块的相对良好的冷却。此外，为了导热的目的，电路板能够具有电镀通孔。

根据照明装置的优选的实施方式，结构元件支座具有多面体的形式。在这种情况下，结构元件支座的形式无需为封闭的多面体形式。相反，通过结构元件支座表示多面体的形式。优选的多面体例如为棱柱体、四面体或棱锥体。

根据照明装置的另一个优选的实施方式，结构元件支座的至少一个安装面设置成平行于多面体的边界面。

在照明装置的有利的变形方案中，结构元件支座为抽屉式框架，所述抽屉式框架用于引导冷却的流体流或用于插入冷却元件。在此流体理解为液体或气体。例如流体流能够为通过对流或借助于通风机引来的气流。因此有利的是，在照明模块工作时产生的热量能够导散到周围环境。主动或被动的元件适合作为冷却元件，例如金属块或冷却肋。这种冷却元件例如能够将热量导散到散热片或冷却系统上。冷却元件尤其设置在模块支座和构成为抽屉式框架的结构元件支座之间的空腔内。如果在模块支座和构成为抽屉式框架的结构元件支座之间的空腔是空的，那么流体，尤其是气体能够在这里流动。

根据实施形式，照明模块的半导体结构元件的总体产生相同颜色的光。例如每个半导体结构元件能够产生白色的光。但是也可设想，至少两个半导体结构元件产生不同颜色的辐射。因此能够产生混合颜色的光，尤其是白色的光。借助于不同颜色的结构元件的合适的组合或控制，能够调节任意的色度坐标。例如，照明模块能够具有发射红色的光的第一结构元件、发射绿色的光的第二结构元件和发射蓝色的光的第三结构元件。此外，照明模块能够具有另一个发射绿色的光的结构元件。借助于不同颜色的结构元件的组合，能够获得相对好的色彩重现指数。此外，借助于红色、绿色和蓝色的光的不同的混合，白色点是可位移的。

通常半导体结构元件能够尤其是成排地设置在结构元件支座上。例如，半导体结构元件能够以均匀的间距彼此相连。在不同颜色的半导体结构元件中适当的是，这些半导体结构元件以周期性的颜色顺序设置，使得待照明的面具有均匀的颜色分布。

此外，也可能的是，半导体结构元件岛状地编组(inselartig zugruppieren)，使得在一组内的半导体结构元件之间的间距小于在两个相邻的组的半导体结构元件之间的间距。组能够再次以均匀的间距彼此相连。在不同颜色的半导体结构元件中，最好三个或四个不同颜色的半导体结构元件(红、绿、蓝)组成一组。

可表面安装的半导体结构元件适合用于照明模块。这种半导体结构元件允许自身的简单的安装，并且因此有助于减少照明模块的制造成本。

典型的是，每个半导体结构元件具有壳体，在所述壳体内设置有发射辐射的半导体本体。半导体本体尤其是发光二极管。

从文献WO 02/084749A2中已知一种在本发明的范围内适用的半导体，所述文献的内容以此通过引用并入本发明中。

模块支座最好含有具有相对好的导热性的材料，在所述模块支座上设置有单个照明模块或多个照明模块。尤其是例如铝或铜的金属、金属化合物或陶瓷材料适合作为材料。但是也能够使用塑料材料用于模块支座。

模块支座能够以平面的金属框架的形式构成，在所述金属框架上安装和固定有单个照明模块或多个照明模块。照明模块能够通过如螺钉、铆钉或增附剂的紧固机构固定在模块支座上。尤其是紧固机构将结构元件支座与模块支座连接。

照明模块的另一个实施方式设有结构元件支座，所述结构元件支座具有柔性的电路板。在这种情况下，电路板最好设置在支架上。支架尤其具有至少两个彼此倾斜地延伸的表面，其中电路板固定在至少一个表面上。支架优选含有金属，并且尤其优选由铝或铜组成。柔性的电路板能够不一样地弯曲，也就是说，柔性的电路板的平面垂线能够具有不同的方向。其优点是，结构元件支架的最好相互倾斜地延伸的安装面能够相关联地构成。

根据优选的实施形式，柔性的电路板从支架延伸至模块支座。因此有利的是，也能够利用除了照明模块外存在于模块支座上的自由面。例如，发射辐射的半导体结构元件能够安装在设置在自由面上的柔性的电路板上。在另一个变形方案中，照明装置具有至少两个并排设置的照明模块，所述照明模块借助于柔性的电路板彼此电连接。尤其是设置在两个照明模块之间的发射辐射的半导体结构元件能够与分别相邻于半导体结构元件的照明模块串联。通过这种构造，照明装置具有带有改善的光密度的紧凑的结构。

如果照明装置包括多个照明模块，那么照明装置最好以相同的间距设置在模块支架上。在此，第一排的照明模块不必与第二排的照明模块位于相同的高度上，而是能够相对于第二排的照明模块偏移地设置。

目前说明的照明装置尤其适合作为背景照明设备。在这个功能上，照明装置最好具有背景照明元件，其中背景照明元件设置在照明模块的远离模块支架的一侧上。背景照明元件例如能够为LCD(液晶显示器)，尤其是广告牌。在这种情况下，结构元件支座的安装面与背景照明元件形成大于0°小于90°的角。换言之，安装面相对于背景照明元件的主面倾斜地延伸。

背景照明元件优选平面地构成。尤其优选的是，模块支座也平面地构成，并且平行于背景照明元件设置。

在目前说明的照明装置中，半导体结构元件最好设置为，使得统一的色度坐标与借助于照明模块照亮的主面相关联。此外，半导体结构元件设置为，使得主面借助于具有统一的发光强度的照明模块照亮。

根据照明装置的有利的实施方式，结构元件支座的安装面构成为是反射的。因此，相邻的照明模块的最好相互倾斜地延伸的安装面能够形成反射体。因此能够沿主照射方向提高光密度。尤其是能够在结构元件支座上镀上散射反射的薄膜。

附图说明

从下面与图1至10有关的进一步阐述的实施例中获得根据本发明的照明装置的其它优选的特征、有利的实施方式和改进方案以及优点。

附图示出：

图1A示出根据本发明的照明装置的第一实施例的示意的横截面图，并且图1B示出根据本发明的照明装置的第一实施例的示意的立体图；

图2示出根据本发明的照明装置的第二实施例的示意的立体图；

图3示出根据本发明的照明装置的第三实施例的示意的立体图；

图4示出根据本发明的照明装置的第四实施例的示意的立体图；

图5示出根据本发明的照明装置的第五实施例的示意的立体图；

图6示出根据本发明的照明装置的第六实施例的示意的横截面图；

图7示出根据本发明的照明装置的第七实施例的示意的横截面图；

图8示出根据本发明的照明装置的第八实施例的示意的立体图；

图9示出根据本发明的照明装置的第九实施例的示意的立体图；

图10示出根据本发明的照明装置的第十实施例的示意的立体图。

具体实施方式

在图1A中示出照明装置1，所述照明装置包括模块支座2和设置在模块支座2上的照明模块5。照明模块5具有结构元件支座3和多个半导体结构元件4(横截面图中只看到多个半导体结构元件中的一个)，其中半导体结构元件4设置在结构元件支座3的安装面6a上。如从图1A中得知，安装面6a相对于平面地构成的模块支座2倾斜地延伸，并且与模块支座形成0°＜γ＜90°的角。

此外，安装面6a也相对于结构元件支座3的侧面6b倾斜地延伸，并且与侧面6b形成0°＜δ＜180°的角。

结构元件支座3在所示实施例中成角度地构成，使得在结构元件支座3和模块支座2之间存在空腔7，在所述空腔中例如能够插入冷却元件。结构元件支座3能够单部分或多部分地构成。为了制造多部分的结构元件支座3，电路板装配成使得电路板形成角δ。那么，电路板最好设置在支架(未示出)上。那么，电路板的相应的表面形成结构元件支座3的侧面6b和安装面6a。照明模块5的在模块支座2上的锚接能够尤其通过紧固机构(未示出)来进行，所述紧固机构将结构元件支座3与模块支座2连接。电路板尤其为能够向照明模块1的提供良好的冷却的金属芯印刷电路板。此外，当电路板具有电镀通孔时，照明模块1的良好的冷却也是可能的。

如在图1A中所示，安装面6a不仅相对于模块支座2倾斜，也相对于平面F倾析。安装面6a与待照亮的平面F形成0°＜α＜90°的角。

因此，由半导体结构元件4发射的辐射倾斜地照在平面F上。与具有垂直的辐射入射的传统的、非倾斜的平面构造相比，被照亮的面在这种情况下具有椭圆的形状并且因此较大，在所述传统的平面构造中，由半导体结构元件照亮的面为圆形。因此，相邻的半导体结构元件的被照亮的面更多地重合，从而实现相邻的半导体结构元件的辐射的更好的充分混合。但是这个效果也允许照明装置1的较低的结构深度，其有损于改进的照射均匀性。

侧面6b同样如安装面6a一样相对面F倾斜。侧面6b与面F形成0°＜β＜90°的角。

此外，侧面6b相对于模块支架2倾斜地延伸。侧面6b与模块支架2形成φ≠0°的角。

角α和角β能够是不同的或者为相同大小。同样，角γ和角φ能够是不同的或者为相同大小。

图1B示出在图1A中以横截面示出的实施例的立体图。由此得出，半导体结构元件4如何设置在安装面6a上。半导体结构元件4沿着安装面6a的纵向侧面设置成排。半导体结构元件4最好均匀地相互隔开。如通过不同的灰色色调表示的一样，半导体结构元件4为各种颜色。为了辐射的良好的充分混合，有利的是，半导体结构元件4以周期性的颜色顺序设置。

在图2中示出的照明装置1包括具有结构元件支座3的照明模块5，在所述结构元件支座上，根据在图1B中示出的实施例，半导体结构元件4设置成排。在这种情况下，利用侧面6b作为其它的安装面。

图3示出具有照明模块5的照明装置1，在所述照明模块中，半导体结构元件4在结构元件支座3的安装面6a上岛状地编组。如可看出，在一组内的半导体结构元件4之间的间距小于在相邻的组的半导体结构元件4之间的间距。如在这里也通过不同的灰色色调表示，半导体结构元件4能够为各种颜色。一组的半导体结构元件4的各种颜色的光最好混合成白色的光。

图1至3的实施例是常见的，结构元件支座3具有棱柱体的形式。在图4和5中示出具有其它多面体形式的结构元件支座3。

图4示出具有照明模块5的照明装置1，所述照明模块具有四面体的结构元件支座3。结构元件支座3具有三个具有三角形的安装面6a、6b、6c的侧壁。相应的安装面6a、6b、6c相对于模块支座2倾斜地延伸。此外，安装面6a、6b、6c也相互倾斜地延伸。在安装面6a、6b、6c上分别安装有半导体结构元件4。例如半导体结构元件4能够为红色、蓝色和绿色的发光二极管，使得照明模块5总体上放射白色的光。有利的是，这种构造是节省空间的，并且此外提供各种颜色的光的良好的充分混合。

结构元件支座3不构成为封闭的四面体，而是在面向模块支座2的一侧具有空腔，在所述空腔内例如能够插入冷却元件。

在图5中示出的照明装置1中，照明模块5的结构元件支座3具有棱锥体形式。结构元件支座3缺少底面，使得只是存在安装面6a、6b、6c、6d。因此结构元件支座3不构成为封闭的棱锥体。结构元件支座3包围空腔，在所述空腔中例如能够设置有冷却元件。

图6示出具有多个照明模块5的照明装置1，所述照明模块设置在共同的模块支座2上。照明模块5例如根据在图2中所示的实施例安装。通过借助于倾斜的安装面6a、6b导致的倾斜的光路，相邻的照明模块5的半导体结构元件4的光线能够比在垂直的放射的情况下更好地重合，从而能够改善辐射的均匀性。

结构元件支座3连同模块支座2限定空腔7的边界。在该空腔7内例如能够插入冷却元件。然而也可能的是，为了冷却照明模块5，引导流体流，尤其是气流通过空腔7。

在图7中示出照明装置1，在所述照明装置中，在模块支座2和照明模块5的结构元件支座3之间分别设置有冷却元件8。尤其是在相应的照明模块5和模块支座2中间的空腔7内插入冷却元件8。冷却元件8与相应的结构元件支座3直接接触，使得在工作中产生的热量能够直接被导散。冷却元件8能够为冷却肋或尤其是含有铜的金属块。

在图8中示出的照明装置1用于说明照明模块5在模块支座2上的可能的构造。在这种情况下，照明模块5相互偏移地设置，并且因此不位于相同的高度上。此外，照明模块5相互隔开。也可设想，照明模块5另外不同地定向。

可替代的是，照明模块5能够彼此排列在封闭的线中。

在图9中示出的照明装置1中，照明模块5的结构元件支座3具有支架11和设置在支架11上的柔性的电路板9的一部分。柔性的电路板9进一步从支架11延伸至模块支座2。如从图9中得出，柔性的电路板9能够被折弯，使得柔性的电路板9从结构元件支座3的支架11连续地转到模块支座2上。在这个构造中，对于其它的结构元件的构造而言，有利的是，能够利用在模块支座2上除了照明模块5外存在的自由面。例如在自由面上设置有发射辐射的半导体结构元件4，所述半导体结构元件有助于提高照明装置1的光密度。不言而喻，根据自由面的大小能够设有多个发射辐射的半导体结构元件。

此外可能的是，借助于柔性的电路板，两个相邻的照明模块彼此电连接(未示出)。在这种情况下，在柔性的电路板上成排地设置的半导体结构元件优选是串联的。柔性的电路板尤其优选横向于结构元件支座的纵侧面延伸(如也在图9中示出)。尤其是构成为抽屉式框架的结构元件支座能够提供垂直于成排地设置的半导体结构元件的冷却气流。因此半导体结构元件的温度能够类似地调节，这导致辐射均匀性的改善。

在图10中示出照明装置1，所述照明装置除了已经从图1至9中已知的如模块支座2和照明模块5的组成部分外，还具有另一个组成部分——背景照明元件10。背景照明元件10例如能够为LCD，尤其是广告牌。

背景照明元件10设置在照明模块5的远离模块支座2的一侧。由半导体结构元件4产生的辐射直接投在背景照明元件10上，并且照射背景照明元件10的主面H。主面H相对于照明模块5的安装面6a、6b倾斜地延伸。

如从图10中可得出，由相应的半导体结构元件4照亮的面A具有椭圆的形式，这通过倾斜的入射实现。在垂直投射时，面A为圆形并且因此较小。通过椭圆的形式相邻的面A更多地重合，从而总体上能够实现更好的辐射均匀性。此外，通过所示构造导致相邻的照明模块5的半导体结构元件4的辐射锥体的更好的重叠。

不言而喻，照明模块5不必须具有所示结构。相反，照明模块5也能够根据在先前的图中示出的实施例来构成。

本发明不限于通过借助于实施例的说明。相反，本发明包括每个新的特征以及每个特征的组合，尤其包括在权利要求中的特征的每个组合，即使该特征或该组合本身不明确地在权利要求或实施例中表明时。

Claims

1.一种照明装置(1)，其具有至少一个照明模块(5)和用于固定所述照明模块(5)的平面模块支座(2)，其中所述照明模块(5)具有多个发射辐射的半导体结构元件(4)和带有至少一个安装面(6a)的结构元件支座(3)，在所述安装面(6a)上安装有所述多个发射辐射的半导体结构元件(4)的至少一部分，其中所述至少一个安装面(6a)相对于所述平面模块支座(2)倾斜地延伸。

2.如权利要求1所述的照明模块(1)，其中所述结构元件支座(3)具有至少一个第一和一个第二安装面(6a、6b)，所述第一和第二安装面(6a、6b)相互倾斜地延伸。

3.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中所述结构元件支座(3)具有至少一个电路板，并且所述安装面(6a)为所述电路板的表面。

4.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中所述结构元件支座(3)具有多面体的形式。

5.如权利要求4所述的照明模块(1)，其中所述至少一个安装面(6a)设置为平行于所述多面体的边界面。

6.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中所述结构元件支座(3)为抽屉式框架，所述抽屉式框架用于引导冷却的流体流或用于插入冷却元件(8)。

7.如权利要求6所述的照明模块(1)，其中在所述模块支座(2)和所述构成为抽屉式框架的结构元件支座(3)之间的空腔(7)内设置有冷却元件(8)。

8.如权利要求6所述的照明模块(1)，其中流体流过在所述模块支座(2)和所述构成为抽屉式框架的结构元件支座(3)之间的空腔(7)。

9.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中所述半导体结构元件(4)岛状地编组。

10.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中所述模块支座(2)包含金属、金属化合物或陶瓷材料。

11.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中所述结构元件支座(3)具有柔性的电路板(9)，所述电路板(9)设置在支架(11)上。

12.如权利要求11所述的照明模块(1)，其中所述柔性的电路板(9)从所述支架(11)延伸至所述模块支座(2)。

13.如权利要求11或12所述的照明模块(1)，其中所述照明装置(1)具有至少两个并排设置的照明模块(5)，所述照明模块(5)借助于所述柔性的电路板(9)相互电连接。

14.如权利要求13所述的照明模块(1)，其中在所述照明模块(5)之间的所述柔性的电路板(9)上设置有发射辐射的半导体结构元件(4)。

15.如前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其具有背景照明元件(10)，其中所述背景照明元件(10)设置在所述照明模块(5)的远离所述模块支座(2)的一侧，并且所述安装面(6a)相对于所述背景照明元件(10)的主面(H)倾斜地延伸。