[发明专利]具有类似的热和光传播方向的照明模块

说明书

技术领域

本发明涉及照明装置的热管理和光束整形，并且更具体地涉及一种具有用于一个或多个光源的热管理的排热元件的照明装置。

背景技术

高亮度照明模块用于多种发光应用，譬如环境光、加强光、墙壁投射光、标记光、广告光、装饰光和展示发光、外观发光、定制光等。这些照明模块典型地包括多种光源，譬如白炽灯、荧光管、氖灯、或者固态发光二极管(LED)，这些光源耦合到电力管理系统以依据发光应用的亮度要求来提供和控制光源的强度。

然而在工作中，多数高亮度照明模块产生过量的热能。在白炽灯泡的情况下，该热能用于把灯丝加热到高温以产生光。然而，对于具有LED的固态照明器而言，来自这些LED的热能被传递到衬底，从而导致温度上升，且这些LED不太理想地起作用，从而造成输出光光通量的下降。因此，要求更多的驱动电流将这些LED的输出光保持在所要求的水平。然而，驱动电流的增加引起衬底中温度的进一步上升，从而增加这种热能对固态照明模块的性能的负面影响。

固态照明器的另一个方面是需要相对较大的光学器件，以提供从该照明器内分离的发光二极管发出的不同波长的尽可能多的混合。大的光学器件的另一个可能的好处是较大的输出光束准直效率。照明器中的热管理系统的尺寸和定位往往限制可用于光束整形光学器件的空间，这可能降低彩色光混合和光束准直的质量

因此希望开发一种热管理系统以克服过量的热对固态照明模块性能的不利的影响，而不过分地降低光学系统的性能。这样的热管理系统的例子是热管。热管是一种其中含有少量工作流体如水的导热管。一般来讲，该热管的一端位于热源的附近以保持与该热源如LED的热接触。随着热源温度的上升，由该热源产生的热能引起该热管中的液体蒸发。因此，来自该热源的热由正在蒸发的液体吸收，从而从该热源排出热。蒸发的液体从热源离开，经过管道，到达该管道的冷却端，该冷却端典型地称为冷凝端。在该热管的冷凝端，蒸汽冷凝成其最初的液体形式并且完成热逸散循环。典型地来讲，将该热管的冷凝端热耦合到散热器以改进热逸散。

已经提出过多种热管热管理系统。Livesay等人的美国专利申请公开2006/0092639说明了一种光源，该光源具有多个布置以形成光再循环腔的热管。来自安装在该热管上的LED阵列的光被捕捉并且从该光再循环腔反射。在该结构中，这种热要么垂直于该源发出的光从该源行进，要么以与该源发出的光相反的方向从该源离开，其中，这两种构造都可能造成笨重的布置。

Huang的美国专利申请公开2005/0092469教导一种用于冷却LED照明设备的环路热管。该环路热管的蒸发器端与这些LED热连通，并且该热管的冷凝器端与该照明设备的盖相关联。与Huang的环路热管相关的缺点是这种盖笨重并且必须采取该环路热管的形状。使用这种环路热管可能要求复杂的布置，这可能限制这种照明设备的设计并且可能提高成本。

Wang等人的美国专利申请公开2005/0169006说明了一种具有散热装置的LED灯，这种LED灯具有反射器、LED模块和总体上呈U形的热管，该热管在一端热耦合到该LED模块并且在另一端连接到该散热装置。在该LED灯中，该热管总体上位于与该光源的发光侧相对的位置，这可能造成这种LED灯的伸长结构。

Hamilton等人的美国专利5,852,339教导用于逸散一种无电极灯泡组件的驱动电路发出的热的散热装置。Hamilton等人的散热装置包括沿该散热器的长度纵向布置的多个热管。Hamilton等人揭示的散热装置设计用于从该驱动电路而不是从该无电极灯泡引导热。

Arik等人的美国专利申请公开2005/0258438揭示了一种照明设备，这种照明设备具有安装在芯片支持壁上的LED芯片，该芯片支持壁连接到凹形密封的体积。该密封的体积包括热传递流体并且限定用于冷却这些LED芯片的无源的热管。为了有效地运行，将该密封的体积构造成某种最小尺寸。因此，由于随着使用更多的LED芯片要求较大的空间，所以用于照明设备的这种布置可能并不实际，这可能造成笨重的照明设备。