照明模块
阅读：24发布：2020-05-08
专利汇可以提供照明模块专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于 灯具 中的照明模 块 (1)包括用于耗 散热 能的 散热器 (10)和至少两个LED(13、14)，该散热器(10)在横截面中是多边形的，形成与散热器(10)的多边形形状相对应的多个表面(11、12)，每个表面(11、12)在纵向方向上延伸，所述纵向方向基本上垂直于所述横截面的平面延伸，每个表面(11、12)具有在所述纵向方向上延伸的中心线(19)，该至少两个LED(13、14)位于所述表面(11、12)中的至少三个表面中的每个表面上，其中所述至少三个表面(11、12)中的第一表面(12)上的所有LED(14)限定所述第一表面(12)的累积发光区域，该累积发光区域相对于所述第一表面(12)的中心线(19)被不对称地分布。，下面是照明模块专利的具体信息内容。
1.一种用于灯具中的照明模块(1)，包括：
散热器(10)，用于耗散热能，所述散热器(10)在横截面中是多边形的，形成与所述散热器(10)的多边形形状相对应的多个表面(11、12)，每个表面(11、12)在纵向方向上延伸，所述纵向方向基本上垂直于所述横截面的平面延伸，每个表面(11、12)具有在所述纵向方向上延伸的中心线(19)，
至少两个LED(13、14)，位于所述表面(11、12)中的至少三个表面中的每个表面上，其中所述至少三个表面(11、12)中的第一表面(12)上的所有所述LED(14)被布置在所述中心线的一侧，或所述LED(14b)中的至少一个LED沿着所述第一表面(12)的所述中心线(19)被布置、并且所述LED中的剩余部分被布置在所述中心线(19)的一侧，由此限定所述第一表面(12)的累积发光区域，所述累积发光区域相对于所述第一表面(12)的所述中心线(19)被不对称地分布。
2.根据权利要求1所述的照明模块(1)，其中所述第一表面(12)上的所述至少两个LED(14)中的至少一些LED被布置成排，所述排在所述纵向方向上延伸。
3.根据权利要求2所述的照明模块(1)，其中所述排中的每第二个LED(14b)被移位，以便增大所述排的相邻LED(14a、14b)之间的距离。
4.根据权利要求2或3所述的照明模块(1)，其中所述排被布置为靠近所述第一表面(12)的边缘，优选地邻近所述第一表面(12)的所述边缘，和/或
其中没有LED(14)被放置在所述第一表面(12)的所述中心线(19)上。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，其中所述第一表面(12)包括反射区域。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，其中所述照明模块(1)进一步包括LED驱动器，所述驱动器能够独立于所述第一表面(12)的其他LED(14a)改变流向沿着所述中心线(19)布置的所述至少一个LED(14b)的电流。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，其中所述散热器(10)在横截面中具有长形多边形的形状，并且其中所述第一表面(12)具有比其它表面(11)中的至少一些表面大的横截面宽度。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，其中所述至少三个表面(11、12)中的多个表面、优选地所有表面被配置为类似于所述第一表面(12)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，其中位于所述表面(11、12)中的所述至少三个表面中的每个表面上的所述至少两个LED(13、14)被分布在所述表面(11、12)上，使得所述横截面是离散旋转对称的。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，进一步包括传感器(16)，所述传感器(16)适于感测当所述照明模块(1)被安装在所述灯具中时所述照明模块(1)的相对于所述灯具的定向。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，进一步包括旋转机构(15)，所述旋转机构(15)允许所述散热器(10)相对于所述照明模块(1)的底座(17)被旋转。
12.根据权利要求11所述的照明模块(1)，其中所述旋转机构(15)适于当所述照明模块(1)被安装在所述灯具中时将所述第一表面(12)自动定向为相对于所述灯具在预定方向上。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)，其中所述散热器(10)在横截面中是四边形的，以便包括四个表面(11、12)，每个表面(11、12)包括至少一排LED(13、14)，其中每排中具有至少两个LED(13、14)，其中所述第一表面(12)的所述至少一排LED(14)从所述第一表面(12)的所述中心线(19)被移位，使得所述累积发光区域相对于所述第一表面(12)的所述中心线(19)被不对称地分布。
14.一种灯具或照明装置，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的照明模块(1)、以及用于反射从所述照明模块(1)发射的光的反射器表面(21)，其中所述照明模块(1)被安装在所述灯具或照明装置中，使得所述第一表面(12)面向所述反射器表面(21)的中心或中心线(24)；或面向与主照明方向或光出射窗(22)相反的方向；或面向与地球重力的方向相反的方向。
15.一种用于代替灯具中的气体放电灯方法，所述灯具具有用于反射从所述气体放电灯发射的光的反射器表面(21)，所述气体放电灯诸如为高压钠(HPS)灯，所述方法包括以下步骤：去除所述气体放电灯，提供根据权利要求1至13中任一项所述的照明模块(1)，以及将所述照明模块(1)安装为使得所述第一表面(12)基本上面向所述反射器表面(21)的中心或中心线(24)；或面向与主照明方向或光出射窗(22)相反的方向；或面向与地球重力的方向相反的方向。
照明模块
技术领域
背景技术
[0002] 气体放电灯(特别是高压钠(HPS)弧光灯)广泛用于道路和住宅照明、装饰性泛光照、商业和工业应用以及室内和室外的休闲体育设施。这种灯包括明亮的弧，该弧以全向的方式发射光并且被放置在灯具的反射器的光学中心，该反射器将光收集并重新定向到例如道路。这种灯的高亮度特性和高流明输出使其非常适合于照亮大型室外区域，诸如道路、停车场和人行道。
[0003] 然而，气体放电灯的主要问题之一是其高功率消耗，高功率消耗以及有限的使用寿命使气体放电灯在用电和不断更换方面成本高昂。此外，由于这种灯的发射光谱常常由灯内部气体的发射光谱限制，因此这种灯可能会存在差的显色性的问题。因此，一直存在很大的动机在不降低光强度输出的情况下用更节能的替代品来代替这种灯。
[0004] 为此，提出了各种LED(发光二极管)配置来代替这些高亮度-高流明输出灯。LED灯具有比气体放电灯高效的流明功率比，并且在灯需要更换之前具有较长的使用寿命。但是，由于气体放电灯广泛用于更换成本高昂的城市基础设施(诸如路灯)，因此LED替代品应当能够在现有的灯具中操作。因此，所提出的LED替代品应当与现有的灯具兼容，即与现有的插座兼容，并且模仿气体放电灯的全向发光，使得当LED灯被定位在灯具的反射器的光学中心时，从LED灯替代品发射的光被恰当地反射。
[0006] 在文献KR968270B1中公开了这种LED灯的一个示例，该文献涉及一种用于路灯的LED灯，其中LED被布置在长形六边形散热器的表面上。
[0007] 但是，用这种LED灯代替现有的气体放电灯存在一些问题。为了实现所需的流明输出，LED灯的散热器需要具有相当大的尺寸，使得由LED所产生的热量具有足够的表面区域来耗散。这导致了宽大的散热器，该散热器可能会成为由反射器朝向反射器的光窗反射的光的障碍，从而产生遮蔽效应，该遮蔽效应导致光的损失，并且从而降低LED灯的效率。
[0008] 由于用于气体放电灯的安装插座没有被设计为考虑到灯的最终安装方向，因为气体放电灯大多围绕其纵向轴线连续旋转对称，因此出现了另一问题。对于由于其多边形横截面而仅围绕其纵向轴线离散旋转对称的LED灯，散热器的表面可以结束在最终安装位置，其中散热器的表面相对于反射器和反射器的光窗以非最佳的方式被定向。
[0010] US 2011/0273072公开了一种具有外壳、散热单元和灯单元的灯泡。散热单元包括设置在内部空间中的中空的第一散热元件、由第一散热元件围绕并且沿着轴向方向延伸的第二散热元件、以及安装在第二散热元件的远端处的端部散热元件。灯单元包括设置在第一散热元件的外围处的第一电路板、安装到端部散热元件的第二电路板、以及安装到第一电路板和第二电路板的用于发射光束的多个发光元件。
发明内容
[0011] 在本发明的第一方面中，这些和其他目的可以由一种用于灯具中的照明模块来实现，该照明模块包括用于耗散热能的散热器和至少两个LED，该散热器在横截面中是多边形的，形成与散热器的多边形形状相对应的多个表面，每个表面在纵向方向上延伸，所述纵向方向基本上垂直于所述横截面的平面延伸，即与横截面的平面成大约90度的角度，每个表面具有在所述纵向方向上延伸的中心线，该至少两个LED位于所述表面中的至少三个表面中的每个表面上，其中所述至少三个表面中的第一表面上的所有LED限定所述第一表面的累积发光区域，该累积发光区域相对于所述第一表面的中心线被不对称地分布。
[0013] 上文所提到的涉及散热器遮蔽由照明模块发射的以及由灯具的反射器反射的光的问题对于从原点发射的以及在光将撞击反射器的表面的方向上发射的光特别麻烦，其中灯正交或基本正交地被安装在反射器的表面上，因为该光将主要被反射回到其起源方向上，因此被反射回散热器。本发明的照明模块可以减少反射回散热器的光量，因为第一表面的累积发光区域可以(至少部分地)与第一表面的中心线分开或移动。因此，当照明模块被安装在灯具中时，从该区域发射的光可以在更大程度上从反射器的光学中心在不是径向向外的方向上发射。
[0014] 每个LED提供了发光区域，该发光区域是从灯发射光的LED的表面。累积发光区域是所讨论的表面的LED中的每个LED的单独发光区域的累积区域。当灯熄灭时，累积发光区域是当灯点亮时所讨论的表面的发光的区域。
[0015] 应当将不对称分布的累积发光区域更多地理解为由第一表面的位于第一表面的中心线的一侧的LED所提供的累积发光区域比由第一表面的位于第一表面的中心线的另一侧的LED所提供的累积发光区域大，即被布置在第一表面上的至少两个LED被定位成到相邻表面中的一个表面的距离比到其他相邻表面的距离近。
[0016] 在本发明的一个实施例中，第一表面的累积发光区域的75％位于所述表面的中心线的一侧，而第一表面的累积发光区域的25％位于中心线的另一侧。这可以通过将第一表面的至少两个LED分为两排来实现，其中每排中的LED的数目相同，一排沿着中心线被定位，即由所述排提供的部分发光区域的一半位于中心线的一侧，而另一半位于中心线的另一侧，并且另一排完全位于中心线的一侧。
[0017] 在本发明的另一实施例中，第一表面的所有或基本上所有累积发光区域位于中心线的一侧。这可以通过将第一表面的至少两个LED中的所有LED移位到中心线的同一侧来实现。优选地，第一表面的至少两个LED被布置为在纵向方向上平行于中心线延伸的排。这样做的优点是从第一表面发射的较少的光将以正交或基本正交的角度撞击反射器的表面。因此可以增大离开光窗的光量，并且可以增大灯具的整体效率。
[0018] 通过将本发明的照明模块安装为使得第一表面面向反射器的表面(即面向反射器而不面向光窗)，从第一表面正交地发射到反射器上的光量减少，从而增大离开反射器的光窗的光量。从而，可以实现一种用于代替常规的气体放电灯的照明模块，而不修改相关联的灯具并且改善效率。此外，可以优化灯具中的照明模块的光分布和光发射并且使其更高效。
[0019] 散热器的每个所述表面的中心线可以被限定为在纵向方向上延伸通过表面的一个或多个横截面中点的虚拟线或假想线。
[0020] 照明模块可以进一步包括底座、插头部分、支撑部分、或装配部分，该装配部分可以装配到灯具或照明装置的插座中，而向照明模块提供功率并且在灯具或照明装置中支撑照明模块。插头部分可以设置有外螺纹，该外螺纹适配灯具插座的内螺纹，特别是在照明模块代替现有的弧光灯的情况下。备选地，插头部分可以设置有装配到灯具插座中的针脚。照明模块可以进一步包括PCB(印刷电路板)、LED驱动器、底座和/或LED灯中常见的其他构件。应当注意，尽管本发明的照明模块适合于被安装在用于气体放电灯的灯具中，但是备选地，其还可以适于LED灯灯具，从而可以省略照明模块的一些部件，例如驱动器，或适于其他类型的灯具。
[0021] 散热器可以具有基本上圆柱形的形状。圆柱形可以限定为具有两个平行的底侧或端部的散热器，其中散热器的横截面可以是圆形的、椭圆形的或多边形的(诸如三角形的或正方形的)，两个底侧或端部由在纵向方向上在两个底侧之间基本笔直延伸的侧表面连接。侧表面可以是弯曲的或圆形的，或者可以包括多个表面部分，其中表面部分可以分别是平坦的、笔直的、弯曲的和/或以锯齿状的形状延伸的。根据本发明的照明模块的所述表面可以被提供为这种表面部分，每个表面部分形成散热器的侧表面的一部分。散热器可以作为热交换器，以耗散由LED所生成的热量，从而可以缓和LED的温度。
[0022] 如在本说明书中所使用的术语“位于表面上”可以包括例如LED位于或被嵌入表面的开孔、腔或凹陷中。类似地，LED可以被定位在一个或多个元件上，这些元件被定位在LED和散热器之间，诸如固定板。例如，LED在仍然“位于表面上”的同时，可以例如由保护性的、基本上透明的膜覆盖。
[0023] 灯具中的反射器(LED可以被定位在该反射器中)可以反射在朝向灯具的光出射窗的方向以外的其他方向上发射的光，使得该光可以(至少部分地)在光出射窗的方向上被反射。
[0024] 光出射窗可以被限定为灯具的孔或主孔，来自LED的光从该孔或主孔离开灯具或主要从该孔或主孔离开灯具。通常，光出射窗被定位为与灯具的反射器基本上相对，使得由反射器反射的光将离开光出射窗。光出射窗可以是唯一(或基本上唯一)的开口，从该开口光可以离开灯具。反射器和光出射窗可以一起围绕照明模块，以使从照明模块发射的所有(或基本上所有)的光都被引导朝向反射器或朝向光出射窗。
[0025] 在本发明的一个实施例中，所述表面中的至少三个表面中的每个表面的至少两个LED在每个表面上被布置在一排或多排中，所述排在纵向方向上延伸，使得照明模块更好地模仿弧光灯的发光。
[0026] 每排和/或每个表面的LED的数目可以变化，并且可以是至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、十个、十五个、二十个、五十个、八十个、一百个或更多，从而光输出可以变化。每排和/或每个表面的LED的数目可以类似地少于三个、四个、五个、六个、七个、八个、十个、十五个、二十个、五十个、八十个或一百个。优选地，每排和/或每个表面的LED的数目为两个至四十个、三个至三十个、四个至二十个、或六个至十个。
[0027] 在本发明的一个实施例中，第一表面的LED覆盖第一表面的表面区域的10％至60％，优选地，第一表面的表面区域的20％至55％，更优选地第一表面的表面区域的25％至
50％。因此，当本发明的照明模块被安装在为气体放电灯设计的灯具中时，通过仅覆盖第一表面的表面区域的一部分，可以提高照明模块的效率。这是因为较少的能量被消耗来产生光，该光将在如下的方向上被发射，光在该方向上将正交地撞击灯具的反射器的表面并且反射回到散热器上。
50％。因此，当本发明的照明模块被安装在为气体放电灯设计的灯具中时，通过仅覆盖第一表面的表面区域的一部分，可以提高照明模块的效率。这是因为较少的能量被消耗来产生光，该光将在如下的方向上被发射，光在该方向上将正交地撞击灯具的反射器的表面并且反射回到散热器上。
[0028] 在本发明的一个实施例中，散热器的多边形横截面形状基本上是三角形、正方形、四边形、五边形、六边形、七边形或八边形，并且优选地基本上是正多边形。因为LED主要从其发光表面垂直地发射光，所以期望增大散热器的多边形横截面形状的边的数目，使得照明模块将能够更好地模仿弧光灯的全向发光。但是，因为多边形横截面形状可以固有地是离散旋转对称的，即照明模块垂直于散热器的被布置有LED的表面发射更多的光，所以可以根据照明模块将被安装在其中的反射器来选择散热器的横截面形状。
[0029] 因此，在本发明的一个实施例中，表面的数目在3至8的范围内，优选地在4至7的范围内，更优选地在5至6的范围内。
[0030] 在本发明的一个实施例中，第一表面上的至少两个LED中的至少一些被布置在在纵向方向上延伸的排中。据此，从第一表面发射的光可以模仿弧光灯的光。为了提供相对于中心线不对称分布的累积发光区域，LED的排可以从中心线被移位或移动，使得LED的排平行于中心线延伸，但与中心线间隔开或与中心线重叠。
[0031] 在一个实施例中，排中的一个或多个(诸如每第二个)LED已经从排中被移位，诸如从排的剩下的LED中，优选地在与纵向方向垂直的方向上，以便潜在地增大所述排的相邻LED之间的距离。通过移动每第二个LED，相邻LED之间的距离增大，从而可以改善热管理。
[0032] 在本发明的一个实施例中，LED的排被布置为靠近第一表面的边缘，优选地邻近第一表面的所述边缘、或在第一表面的所述边缘处或邻接第一表面的所述边缘。通过将排布置为靠近边缘中的一个边缘(例如散热器的形成多边形横截面的角的边缘中的一个边缘)，累积发光区域将被移动远离中心线，使得当照明模块被安装在灯具中时，从第一表面发射的光可以从与灯具的反射器的光学中心间隔开或移动的原点区域发射，照明模块可以被定位在该反射器中，并且在不径向地远离光学中心延伸的方向上，由此从第一表面发射的减少的光量将正交地撞击反射器表面。
[0033] 在本发明的一个实施例中，没有LED被放置在中心线上。由于当照明模块被安装在灯具中并被激活时，从沿着中心线布置的LED发射的光可以更可能地在如下的方向上发射，光在该方向上将正交地撞击反射器的表面，省略被放置在中心线上的LED可以是有利的。
[0034] 在本发明的一个实施例中，第一表面包括反射区域。这种反射区域可以由第一表面的未被至少两个LED覆盖的至少一部分提供，可能由第一表面的未被至少两个LED覆盖的所有或大部分的第一表面提供。通过使第一表面反射可见光，可以减少散热器的遮蔽效应，因为从反射器反射回到散热器上的光将被再次反射，而不是被第一表面吸收。
[0035] 在本发明的一个实施例中，反射区域由反射涂层或反射层提供。在这种实施例中，反射区域可以包括施加在散热器的第一表面的顶部上的银层或铝层，例如通过使用物理气相沉积(PVD)、或聚合物基质中的Al2O3和/或BaSO4和/或TiO2颗粒层。这样做的优点是可以撞击反射区域的光的较高的反射率，由此该光的大部分可以被反射回去，从而减少由散热器吸收所造成的光损失。
[0036] 在一个实施例中，反射区域的反射率是至少80％，优选地至少85％，更优选地至少88％，诸如例如为90％。
[0037] 在本发明的一个实施例中，第一表面上的LED中的至少一个LED被布置为沿着所述表面的中心线，并且照明模块进一步包括LED驱动器，该LED驱动器能够独立于第一表面的其他LED改变流向沿着中心线布置的至少一个LED的电流。
[0038] 这允许本发明的照明模块从第一表面从沿着中心线布置的至少一个LED和/或从与中心线分开布置的至少一个LED选择性地发射光，由此照明模块可以从对称或不对称的部分发光区域选择性地发射光。这种配置进一步增强了本发明的照明模块的通用性，使其与更大范围的灯具兼容。
[0039] 在本发明的一个实施例中，散热器在横截面中具有长形多边形的形状，其中第一表面具有比其他表面中的至少一些表面大的横截面宽度。据此，第一表面的至少两个LED可以被移位为距中心线较大的距离，从而增大累积发光区域的不对称分布。
[0040] 在本发明的一个实施例中，所述至少三个表面中的几个(优选地所有)表面被配置为类似于第一表面。通过分布所述表面中的至少三个表面中的至少两个LED，使得不是第一表面的一个或多个表面被配置为类似于第一表面，即具有类似于第一表面分布的横截面宽度和累积发光区域，可以减少从这些其他表面发射的与反射器表面正交地或基本正交地相交的光量，并且可以增大到达光窗的总光量。
[0041] 在实施例中，其中所述表面中的至少三个表面中的多个表面被配置为类似于第一表面，并且其中第一表面上的LED中的至少一个LED沿着所述表面的中心线布置，照明模块可以进一步包括LED驱动器，该LED驱动器能够独立于第一表面的其他LED改变流向沿着中心线布置的至少一个LED的电流。LED驱动器还可以或备选地能够独立于相应表面的其他LED改变流向沿着相应表面的中心线布置的至少一个LED的电流。通过这种配置，本发明的照明模块可以通过仅向每个表面的累积发光区域的一部分提供功率来对称地或不对称地从被配置为类似于第一表面的表面中的每个表面选择性地发射光。这为本发明的照明模块提供了更大的通用性，因为可以主动地控制发光分布。
[0042] 在本发明的一个实施例中，位于所述表面中的所述至少三个表面中的每个表面上的至少两个LED分布在所述表面上，使得散热器的横截面和LED离散地基本旋转对称。这可以通过为具有LED的所有的所述至少三个表面在每个表面上提供与第一表面相同或类似地分布的累积发光区域来实现。
[0043] 当照明模块被安装在插座中时，这特别重要，在该插座中灯的最终定向无法控制，例如螺丝插座。通过使本发明的照明模块围绕纵向轴线基本旋转对称，该轴线在纵向方向上延伸通过散热器的横截面中心，来自每个表面的空间光发射图案将是相同或相似的。因此，不管照明模块相对于照明模块被安装在其中的插座的定向如何，可以确保具有不对称的累积发光区域的表面将面向反射器。
[0044] 在一个实施例中，照明模块包括旋转机构，该旋转机构允许散热器和/或LED的排相对于照明模块的插座被旋转。这可以通过提供旋转机构来实现，因为这在US2012080994A1或US2015241042A1中被公开，其内容由此整体并入本文。
[0046] 在本发明的一个实施例中，旋转机构包括手动调整机构，使得散热器可以由使用者旋转到设定位置。这可以允许将本发明的照明模块安装在灯具中的人相对于反射器正确地定向第一表面，而不管照明模块的底座相对于灯具的插座的位置。
[0047] 在本发明的另一实施例中，旋转机构可以包括自动调整机构，使得散热器可以旋转到设定位置。这有助于照明模块的安装，因为旋转机构可以将第一表面朝向反射器定向，而无需安装照明模块的人的特别注意。
[0048] 在本发明的这种实施例中，旋转机构被配置为使得当照明模块被安装在灯具或照明装置中时，散热器由于重力的作用旋转到设定位置。所述设定位置可以使得当灯连接到电源时，第一表面指向上方，即指向与地球重力方向基本相反的方向。旋转机构可以包括与第一表面相对布置的配重，使得当照明模块被安装在灯具或照明装置中时，旋转机构将第一表面向上定向，并且从而朝向反射器。
[0049] 在本发明的一个实施例中，配重与散热器集成在一起。这可以通过使散热器在表面中的一个表面处(优选地与第一表面相对的表面处)更密集来实现。
[0050] 在本发明的一个实施例中，照明模块包括传感器，该传感器适于感测当照明模块被安装在灯具中时照明模块的相对于灯具的定向。这种传感器可以被配置为感测照明模块被安装在其中的灯具的反射器和/或光出射窗的位置，由此传感器可以确定第一表面的相对于反射器的定向。传感器可以是适于检测光或其他电磁能的光电传感器或光电检测器。传感器将光子转换为电流。传感器可以是使用如下检测机制的类型，诸如光电发射、光电的、光伏的、热的、极化、光化学的、或弱相互作用效应。
[0051] 在本发明的一个实施例中，传感器包括布置在第一表面上并且适于检测朝向第一表面反射回的光的光电传感器或光电检测器。这可以允许传感器确定第一表面是面向反射器还是面向反射器的光窗。传感器可以适于检测所感测的光的波长光谱，使得传感器可以将由照明模块所发射的光与来自其他光源的光区分开。
[0052] 传感器可以有利地连接到旋转机构，从而允许旋转机构自动调整第一表面的定向。附加地，在实施例中，其中第一表面上的LED中的至少一个LED沿着所述表面的中心线布置，并且其中照明模块进一步包括LED驱动器，该LED驱动器能够独立于第一表面的其他LED改变流向沿着中心线布置的至少一个LED的电流，LED驱动器可以连接到传感器，使得LED驱动器可以基于第一表面的定向来改变电流。
[0053] 尽管旋转机构可以有助于照明模块的定位，但是并不要求这样做。在本发明的任何实施例中，当照明模块被安装在灯具中时，固定装置(例如照明模块的底座和灯具的插座)可以适于或被重新调整，以固定灯的定向，由此即使在没有旋转机构的情况下，照明模块仍可以提高灯具效率。
[0054] 在本发明的一个实施例中，照明模块包括热管，以改善热能的耗散和/或改善热管理。更具体地，热管可以改善来自灯的一个或多个LED的热能的耗散。这可以通过以下方式实现：包括作为传热设备的热管，并潜在地组合热导率和相变的原理以改善热能的散热和热管理。热管可以是恒定导率热管、蒸气室、可变导率热管、压力控制热管、二极管热管、热虹吸管、旋转热管、或任何其他热管类型。
[0055] 在本发明的一个实施例中，散热器在横截面中是四边形的或正方形的，以便包括四个所述表面，每个表面包括至少一排LED，其中每排中至少有两个LED，其中第一表面的至少一排LED从第一表面的中心线被移位，使得累积发光区域相对于第一表面的中心线被不对称地分布。
[0056] 在本发明的一个实施例中，散热器在横截面中为六边形，以便包括六个表面，每个表面包括至少一排LED，其中每排中至少有两个LED，其中第一表面的至少一排LED从第一表面的中心线被移位，使得累积发光区域相对于第一表面的中心线不对称地分布。
[0057] 在本发明的第二方面中，在背景部分中所阐述的目的和其他目的可以通过如下的灯具或照明装置实现，这种灯具或照明装置包括根据本发明的第一方面的照明模块和用于反射从照明模块发射的光的反射器表面，其中照明模块被安装在灯具或照明装置中，使得第一表面面向反射器表面的中心或中心线；或面向与主照明方向或光出射窗相反的方向；或面向与地球重力的方向相反的方向。
[0058] 通过将第一表面朝向反射器定向，当照明模块被安装在灯具中时，较少的光被发射以与反射器的表面正交地相交。因此，更多的光朝向光出射窗或朝向反射器的另一表面反射，以用于随后的反射。
[0059] 反射器可以是基本上弧形的和/或具有基本上抛物线形的形状和/或基本上半椭圆形的形状，特别地在横截面中，更特别地在沿着照明模块的纵向延伸的中心线所截取的横截面中。灯具可以包括一个或多个反射器，使得一个或多个照明模块可以被安装在灯具中。照明模块可以基本上被定位在反射器或灯具或照明装置的光学中心。
[0060] 在本发明的第三方面中，在背景部分中所阐述的目的和其他目的可以通过如下的用于代替灯具中的气体放电灯的方法实现，所述灯具具有用于反射从气体放电灯发射的光的所述反射器表面，所述气体放电灯诸如为高压钠(HPS)灯，，该方法包括以下步骤：去除所述气体放电灯，提供根据本发明的第一方面的照明模块，以及将所述照明模块安装为使得第一表面基本上面向反射器表面的中心或中心线；或面向与主照明方向或光出射窗相反的方向；或面向与地球重力的方向相反的方向。附图说明
[0061] 现在将参照附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：
[0063] 图2示出了安装在灯具中的现有技术的LED灯的光线跟踪仿真；
[0064] 图3示出了安装在具有抛物面反射器的灯具中的现有技术的LED灯；
[0065] 图4a示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的横截面图；
[0066] 图4b示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0067] 图5示出了根据本发明的照明模块的一个实施例，其被安装在灯具的抛物面反射器中；
[0068] 图6a示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的横截面图；
[0069] 图6b示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0070] 图7a示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的横截面图；
[0071] 图7b示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0072] 图8示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的横截面图；
[0073] 图9示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0074] 图10示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0075] 图11示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的横截面图；
[0076] 图12示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的横截面图；
[0077] 图13示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0078] 图14示出了根据本发明的照明模块的一个实施例的俯视图；
[0079] 图15示出了根据本发明的照明模块的一个实施例，其被安装在灯具的抛物面反射器中；
[0080] 图16示出了根据本发明的照明模块的一个实施例，其被安装在灯具的抛物面反射器中；并且
[0081] 图17示出了安装在灯具中的根据本发明的照明模块的光线跟踪仿真。
具体实施方式
[0082] 现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于本文中所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了透彻和完整，以及为了将本发明的范围完全传达给技术人员。
[0083] 首先看图1，其示出了安装在灯具的反射器中的现有技术的高压钠(HPS)灯的光线跟踪仿真。HPS灯由电弧生成光，从而向下朝向光窗(即反射器的开口)和朝向反射器的反射表面全向地发射光。光线跟踪仿真基于通常的路灯的反射器，该反射器具有适于将光向下朝向街道反射的横截面形状，其中HPS灯被安装为沿着反射器的光学中心轴线水平延伸。反射器具有沿着光学中心轴线具有基本均一的横截面形状的长形形状。横截面的两侧朝向反射器的端部会聚，使得反射器围绕灯形成部分封闭的反射表面，并且形成光窗，由灯发射的光可以从该光窗离开。
[0084] 图2示出了类似的光线跟踪仿真，其中HPS灯由现有技术的LED灯代替。如在背景部分中所提到的，LED灯包括具有正六边形横截面形状的散热器。散热器在垂直于横截面的平面的纵向方向上延伸，由此散热器向外呈现六个主表面，即截面多边形中的边的数目。在每个表面上，LED灯包括被布置成排的多个LED，该排沿着相应表面的中心线(即在纵向方向上通过侧面的横截面中点延伸的线)在纵向方向上延伸。多边形配置允许这种LED灯模仿HPS灯的全向光分布，从而使其适合于代替现有灯具中的HPS灯。
[0085] 但是，如图2所示，散热器占据了反射器内部的横截面空间的很大一部分。因此，由金属或其他不透明材料制成的散热器遮蔽了由反射器所反射的光的大部分，使得光在离开光窗之前被损失。应当注意，在图2中，散热器显示为透明的。因此，可以看到在散热器处反射回来的五条光线正在透射穿过散热器。实际上，撞击散热器的光线的一部分会被再次反射，而另一部分会被吸收，从而降低灯具的效率。
[0086] 应当注意，本发明的LED灯涉及可见光，即从约390nm到700nm的光。因此，当使用例如反射率、吸收率和发射率的术语时，其应当被解释为是指在可见光谱附近或在可见光谱之内的光。
[0087] 图3示出了安装在具有反射器的灯具中的现有技术的LED灯的另一示例，该反射器具有抛物线形的横截面形状，诸如在许多作业路灯中所使用的形状。因为LED具有的空间强度分布具有大约120°的FWHM，从面向反射器的顶点的表面(即抛物线形的横截面形状的顶部)发射的光的大部分将以正交或基本正交的角度撞击反射器的表面。因此，光将在很大程度上反射回LED灯，该LED灯将在光到达光窗之前阻挡光。沿着面向反射器的顶点的表面的中心线发射的光将主要朝向顶点发射，光从顶点被反射回到散热器上，从而降低灯具的效率。
[0088] 图4a和4b分别以横截面图和俯视图示出了本发明的照明模块的一个实施例。照明模块1包括散热器10，该散热器10在纵向方向上为长形并且具有多边形的横截面形状。在所示实施例中，横截面形状为四边形，由此照明模块1呈现四个表面11、12。所示的照明模块1包括沿着散热器10的表面11中的一些表面的中心线19布置的LED13的排，使得照明模块1可以从这些表面11的中心线19径向向外发射光，从而模仿弧光灯的全向光。
[0089] 照明模块1适于减少由如下情形所引起的问题：当照明模块1被安装在灯具的反射器2中并且发光时，照明模块1遮蔽其自身。为了解决该问题，照明模块1包括散热器10的表面11、12之中的第一表面12。第一表面12包括被布置的多个LED 14，这些LED 14限定第一表面14的累积发光区域。LED 14相对于所述第一表面14的中心线19不对称地分布，并且从而累积发光区域相对于所述第一表面14的中心线19不对称地分布。因此，从第一表面12发射的光将主要不从第一表面12的中心线19径向向外发射，并且因此将在较小程度上以正交的角度撞击反射器2的表面21。
[0090] 照明模块1进一步包括底座17，该底座17适于将照明模块1连接到灯具的插座。由于照明模块1可以被设计为代替常规的灯，灯具的插座和底座17常常将是螺丝、卡口或针脚类型的。如图4b所示，照明模块1进一步包括被布置在散热器10的每个纵向端部处的次级散热器18。次级散热器18通过提供与环境空气接触的大的表面区域来改善散热。
[0091] 现在看图5，其示出了安装在抛物面反射器2中的本发明的照明模块1的一个实施例。照明模块1被安装为使得第一表面12面向抛物面反射器2的顶点23。由于第一表面12的累积发光区域的不对称分布，因此从第一表面12的LED 14发射的光将主要地不从中心线19径向向外发射，从而避免光以正交的角度撞击反射器2的顶点23。从图中可以看出，相反地，光相对于第一表面12的中心线19和反射器的中心24两者不对称地发射。
[0092] 因此，从第一表面12的累积发光区域发射的光可以以不同于90度的角度主要地撞击反射器2的表面21，从而减少反射回照明模块1的光量。相反地，从第一表面12发射的光可以被反射朝向反射器2的表面21上的另一点，在该点处光可以再次被反射。在光到达和离开反射器2的光窗22之前，这可以发生几次。
[0093] 图6a和图6b分别以横截面图和俯视图示出了根据本发明的另一实施例的照明模块1。所示照明模块1类似于图4a和图4b所示的照明模块1，但是不同之处在于第一表面12的LED 14被布置为紧靠第一表面12的边缘中的一个边缘，即在横截面中与相邻表面11所形成的边缘中的一个边缘。通过像这样布置第一面的LED 14，累积发光区域从第一表面12的中心线19尽可能多地被移位，从而当照明模块1被安装在灯具中时，进一步提高其效率。
[0094] 图7a和图7b分别以横截面图和俯视图示出了根据本发明的另一实施例的照明模块1。在该实施例中，第一表面12的LED 14a、14b被布置在在纵向方向上延伸的排中，在该排中，每第二个LED 14b朝向中心线19被移位，使得到相邻LED 14a的距离增大。由于相邻LED 14a、14b之间的距离增大，这可以为所示实施例的照明模块1提供改善的热管理，这可以导致降低的操作温度，由此LED 14a、14b的效率提高。
[0095] 通常，该实施例和其他实施例的LED 13、14可以被布置成排，其中每第二个LED被移位，以增大到相邻LED的距离，而不管LED的排被布置在哪个表面上。
[0096] 现在看图8，其示出了根据本发明的另一实施例的照明模块1的横截面图。在该实施例中，所有四个表面11、12(即第一表面12以及不是第一表面的三个其他表面11)被相同地配置。这是通过以下方式实现：将四个表面11、12中的每个表面上的LED 13、14相同地布置在它们的相应表面11、12上，并且为散热器10提供正多边形的横截面形状，使得横截面是离散旋转对称的。
[0097] 这样做的优点是相邻表面11、12的LED 13、14之间的距离增大，从而改善来自散热器10的散热，由此照明模块1实现较低的操作温度，使得LED 13、14可以更高效地工作。将其他表面11与第一表面12相同或基本相同地配置的另一优点是实现围绕轴向轴线的离散旋转对称。因为本发明的照明模块1旨在代替常规的灯(例如HPS灯)，所以在安装照明模块1时常常可能会难以控制照明模块1的定向，因为由于常规的灯的连续旋转对称，为常规的灯所设计的插座很少考虑到灯的最终位置。通过提供照明模块1，其中其他表面11被配置为类似于第一表面12，可以确保当照明模块1被安装时，具有不对称分布的累积发光区域的表面11、12将面向反射器2。
[0098] 图9示出了本发明的另一实施例。所示照明模块1进一步包括控制器9，该控制器9适于通过向第一表面12的不对称地定位的LED 14(其在安装状态下面向反射器2)以及其他表面11的LED 13两者提供电流来控制LED 13、14。此外，控制器9可以包括LED驱动器，该LED驱动器适于将灯具的电压转换和/或调节为驱动照明模块1所需的电压，由此照明模块1与适于其他类型的灯(例如HPS灯)的灯具兼容。应当注意，控制器9是可以被并入到本发明的任何实施例中的一般特征。控制器9可以适于分别控制流向每个相应表面11、12的LED 13、14的电流，由此可以根据反射器2的形状来控制照明模块1的空间光发射和/或可以根据环境光来控制光强度。
[0099] 现在看图10，其以俯视图示出了本发明的照明模块的另一实施例。所示照明模块1进一步包括旋转机构15，该旋转机构15允许散热器10独立于底座17旋转。在将照明模块1安装在灯具中之后，这允许容易地调整照明模块1的表面11、12的定向，由此第一表面12可以被定向为朝向反射器2的表面上的预定点，例如中心点或顶点23。因为在照明模块1被安装在灯具的插座中之后，散热器10可以被旋转，并且因此第一表面12可以被旋转，所以照明模块1可以代替常规的灯，而不管灯具中的插座的类型以及当底座17被安装在插座中时底座17的最终位置。应当注意，旋转机构15可以被包括在本发明的任何实施例中。
[0100] 旋转机构15可以由手手动驱动，由此将照明模块1安装到灯具中的人可以在将底座17连接到插座之后旋转散热器10，以将第一表面12定向为朝向反射器2的表面21上的设定点。
[0101] 在其他实施例中，旋转机构15可以包括自动调整机构，该自动调节机构适于当照明模块1被安装在灯具中时，自动将第一表面12定向为相对于灯具在预定方向上。这种自动调整机构可以由电机以电子方式驱动，由此可以连续地调整第一表面12和其他表面11的定向。这可以由照明模块1的控制器9自主地控制，或者这可以通过无线控制单元来远程地控制。在其他实施例中，旋转机构15可以由重力驱动，使得在安装到灯具中之后，照明模块1将其自己定位到相对于重力场的预定位置中。这可以通过为照明模块1提供不均匀的重量分布来实现，例如通过为照明模块1提供配重，由此照明模块1的较重部分将朝向重力场中的最低点下降，即旋转机构15将旋转以使照明模块1的质量的势能最小化。第一表面12可以与照明模块1的较重部分相对，使得当旋转机构15旋转到其平衡状态时，第一表面12被定向为相对于重力场向上。
[0102] 图11和图12示出了本发明的两个实施例的横截面图，其中散热器10的横截面形状分别为六边形和五边形。通过增大散热器10上的表面11、12的数目，可以为散热器10提供更高阶的旋转对称，从而允许照明模块1更好地模仿弧光灯的全向发光。
[0103] 可以通过根据反射器2的形状和所期望的发射方向选择多个表面11、12来设计照明模块1的空间光发射。通过为散热器10提供偶数个表面11、12，散热器10将由相对且平行的表面11、12构成，从而允许当照明模块1被安装时，一个表面(例如第一表面12)可以被定向为朝向反射器2的顶点23，并且当照明模块1被安装时，相对表面可以被定向为直接朝向光窗22。如果要求垂直地背离光窗22的高的光强度，这可以是有利的，因为一个表面11可以被布置为平行于光窗22。如果要求离开光窗22的光较少地被集中，即垂直地背离光窗22发射的光较少，散热器10可以被设置有奇数个表面11、12，由此当照明模块1被安装并且第一表面12面向反射器2的顶点23和/或中心点24时，其他表面11中的几个表面可以指向光窗22。
[0104] 在图11和图12所示的实施例中，从横截面图看，第一表面12被制作得较宽，使得第一表面的LED 14可以被移位为较远离中心线19，并且从而累积发光区域也可以被移位为较远离中心线19。这可以增强累积发光区域的不对称放置的效果，从而当照明模块1被安装在灯具中时，进一步提高照明模块1的效率。通常，第一表面12可以被制作得比其他表面11宽。
[0105] 图13示出了本发明的与图6a和图6b所示实施例类似的一个实施例。所示实施例进一步包括在第一表面12的未被累积发光区域覆盖的部分中的大部分上的反射区域。当照明模块1被安装并且活跃时，反射区域允许反射回第一表面12的光再次被反射朝向反射器2。可以通过用反射材料涂覆第一表面12和/或通过用在可见光谱内具有高反射率的材料制成散热器10来提供反射区域。这种反射区域还可以被设置在其他表面11上，并且还可以被并入到其他实施例中。
[0106] 现在看图14，其中从俯视图看本发明的照明模块的一个实施例，在所示实施例中，第一表面包括沿着中心线19布置的至少一个LED14b和远离中心线19布置的至少一个LED 14a。从而通过对称分布的部分发光区域和不对称分布的部分发光区域提供照明模块1，该对称分布的部分发光区域由沿着中心线19布置的LED 14b(包括多个)限定，该不对称分布的部分发光区域由离开中心线19布置的LED 14a(包括多个)限定。两个部分发光区域从而构成累积发光区域。
[0107] 为了控制来自对称和不对称的部分发光区域的光发射，照明模块1进一步包括控制器9，该控制器9能够单独地控制向对称和不对称的部分发光区域提供的电流。这允许照明模块1从一个或两个部分发光区域发射光，由此照明模块1可以在对称或不对称的空间光分布之间切换。如果照明模块1被安装为使得第一表面12面向光窗22而不面向反射镜2，则照明模块1可以被配置为通过仅激活沿着中心线19布置的LED 14b对称地发射光。
[0108] 从图15中可以看到，图15从横截面图示出了本发明的照明模块的被安装在灯具的反射器2中的一个实施例，其他表面11还可以设置有图14所示的第一表面12的配置，由此其他表面11中的每个表面还包括远离中心线19布置的至少一个LED 13a和沿着中心线19布置的至少一个LED 13b。在这种实施例中，控制器可以独立地控制第一表面12和其他表面11的LED 13a、13b、14a、14b，使得第一表面12和其他表面11中的每个表面可以被配置为相对于相应表面11、12的中心线19对称或不对称地发射光。通过提供这种照明模块1，照明模块1的相对于反射器2的最终定向可以是不重要的，因为第一表面12和其他表面11中的每个表面可以被配置为不对称地发射光。
[0109] 为了当照明模块1被安装时确定照明模块1的定向，图15的照明模块1进一步包括传感器16，该传感器16适于感测照明模块1的相对于反射器2和/或重力场的位置。在图15所示的实施例中，第一表面12和其他表面11中的每个表面包括传感器16，该传感器16被布置为用于感测反射器2和/或光出射22。然后，控制器9可以相应地为面向反射器2的表面的不对称LED 14a和面向其他方向的表面11的对称LED 13b供电。传感器16(包括多个)可以由光检测器提供，该光检测器适于测量撞击相应表面11、12的光量。传感器16(包括多个)然后可以基于哪个传感器16测量到最大量的反射光来确定表面11、12中的哪个表面面向反射器2的顶点23。
[0110] 这种传感器16还可以有利地被提供在包括自动调整旋转机构15的实施例中。然后，旋转机构15可以基于由传感器16(包括多个)所确定的位置来定位照明模块1。
[0111] 图16示出了根据本发明的照明模块的具有六边形横截面形状的一个实施例的横截面图，其安装在灯具的反射器2中。如之前所提到的，这种实施例可以更好地模仿弧光灯的全向发光，并且因此可以更好地适合于某些形状的反射器2。
[0112] 通常，照明模块的以上实施例中的任一个实施例可以进一步包括热管，以改善热能的耗散和/或改善热管理。这可以通过将热管用作传热设备并且组合热导率和相变的原理以改善热能的散热和热管理。热管可以是恒定导率热管、蒸气室、可变导率热管、压力控制热管、二极管热管、热虹吸管、旋转热管、或任何常用的热管类型。
[0113] 图17示出了与图1和图2所示的光线跟踪仿真类似的光线跟踪仿真，但是其中本发明的照明模块的一个实施例被放置在灯具的反射器2中。当与现有技术的照明模块(图2)相比时，可以看到从第一表面发射的减少量的光被反射回照明模块1，由此较多量的光到达反射器的光窗24。因此，当本发明的照明模块1被安装在灯具中时，提供比现有技术的LED灯高的效率。
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