LED光源和包含光源体和LED操作设备的设置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的初步特征条款的LED光源，并涉及一 种如权利要求10所述的包括光源体和LED操作设备的设置。

背景技术

诸如DRAGONtape、DRAGONpuck和DRAGONeye的LED模块是众所 周知的，其被例如用作商店光源或家具光源，用作台灯以及用于娱乐作 业的聚光灯，或者用作用于迷你发射器的光电传感头或者用作指示灯。 比起灯头的情况，在这种LED模块的情况下，照度较小并且灯质较弱。 另外，已经使用的高光通量的Golden DragonLED恰好提供了在设计 光源时必需考虑到的最小化的安装高度。

在灯头的情况下，灯、反射器和灯座的常规轴向设置阻止光源具有 低的高度。

发明内容

本发明的目的在于：消除现有技术的缺点并提供尺寸小并且可能实 现高照度和灯质的LED光源。另外，应该提高导热性。此外，包括光源 体和LED操作设备的设置应该与这些要求相匹配，并且应该能够以简单 的方式将LED操作设备连接至光源体，并且LED操作设备应该同样具有 有利的导热性。

这个目地由如权利要求1中所述的光源以及如权利要求10中所述 的设置来完成。根据本发明的改进结构是从属权利要求的主题。

本发明提供一种具有光源体和施加至光源体的至少一个LED模块的 光源，光源体和LED模块的安装高度≤8mm，并且光源体的至少一个部 分形成用于LED模块的热沉。由于光源体的支承功能和热沉作用，能够 实现具有小的厚度的光源，结果在设计光源时具有更大的度数，并且实 现光源温度级的降低。因此可能对于以例如桌灯的形式、用于碗碟厨下 的照明、以表面安装的家具光源或者顶装式光源的形式的光源，由于灯、 反射器和灯座的轴向设计避免了常规的大尺寸。以点光源的形式的LED 模块允许例如工作台的对准目标的照明。

LED模块优选采用板上芯片(chip-on-board)技术制成，并具有大 量具有≥3瓦，优选≥5瓦的总额定功率的发光二极管。板上芯片技术 允许几毫米的LED模块厚度，允许白和红绿蓝模块的使用并允许就照 度和灯质而言以前不可能实现而现在使用具有该安装高度的光源能够实 现的发光效率。

为了偏转光并保护LED模块的目的，优选在LED模块正上方设有光 学系统，结果以低的安装高度可能实现想要的光强度分布。

光源体和LED模块的安装高度可通过将LED模块嵌入光源体而进一 步降低。

例如以防眩环的形式的，在LED模块周围区域的防眩设备有利于眩 光抑制的目的。在这种情况下，防眩设备优选具有部分透明的元件，例 如由聚碳酸酯组成，结果光源的外观质量同样有利。通过适当选取用于 光源体的材料，例如通过选取铝或铜板或者通过以突出部分的形式，同 样获得了视觉上吸引人的光源。由于在获得吸引人的外观质量的同时获 得的表面硬度，使用阳极化的铝是尤其合适的。由于更好的热消散同样 采用了阳极化处理。

由于为了提供电压的目的使用了箔导体，因为可能免除了用于光源 体内的电缆的引导通道，光源体的厚度能够设计得很小。当为了向LED 模块提供电压而在光源体内的通道内使用电缆时，优点在于传输较高功 率的可能性以及同样嵌入LED模块的通道的使用，以便获得低的总安装 高度。

另外，本发明提供包括光源体和LED操作设备的设置，在此情况下， LED操作设备能够以连锁装置和/或施力装置的方式插入光源体中的插 孔或切口以便LED操作设备形成该设置的外面部分。与由于高的安装高 度通常以隐藏的方式设置操作设备的现有技术相比，当前LED操作设备 可能至少部分地用于光源的外部构造。光源体和LED操作设备的整体构 成使得形成通过电力电缆提供电压的紧凑的光源成为可能。

如果光源体的至少一个侧面与LED操作设备齐平延伸，并且光源体 上的LED操作设备的高度≤10mm，则是尤其优选的。用这样的方式， 能够实现光源，在此情况下，LED操作设备不能被认为是分开的元件。 为了得到这些低的安装高度，压电变压器的使用是优选的，因为用这样 的方式，在用于LED模块的额定功率高达16瓦的情况下，除了低的安 装高度之外可能得到高度的效率而没有任何电磁干扰。

根据本发明的一个实施例，光源体的两个相对侧面本质上与LED操 作设备的侧面齐平延伸，结果，即使当从多个方向上看时，LED操作设 备也不再能被认为是分开的单元。尤其优选的是光源体和LED操作设备 的三个侧面的齐平设置，从而使LED操作设备的外面的大面积由观察者 看起来是光源体的一部分。

LED操作设备能够是以光源条的两个光源体部分之间的机械和电连 接件的形式。用这样的方式，每个光源体部分能够具有分给它的专用的 LED操作设备，结果，尽管使用了大量LED模块，但是对每个LED操作 设备仍能实现低的额定功率，并因此实现低的安装高度兼有低的热输 出。如果光源体用于冷却LED操作设备，结果不需要用于LED操作设备 的单独的热沉，则是尤其有利的。

根据本发明的一个实施例，LED操作设备为了将LED操作设备推到 光源体上的目的而具有带鸠尾槽的切口，结果可能使用实体的并因此坚 固的光源体。

根据本发明如果上述的光源具有上述的LED操作设备则是优选的。 这种设计使得可能确保在LED操作设备，例如通过切口的内侧上的触点 与光源体，例如平导线的端部的连接面之间构成受保护的连接。作为一 种替换形式，利用光源体的纵向上的电接头在LED操作设备和光源体之 间构成电接触，结果可能以简单的方式用LED操作设备和光源体的轴向 平移实现电连接和机械连接。

附图说明

下面将结合优选具体实施例详细解释本发明。图中：

图1示出相应于本发明的第一具体实施例的光源的根据本发明的照 明单元，

图2示出相应于本发明的第二具体实施例的光源的根据本发明的照 明单元，

图3A、3B、3C和3D示出在相应于本发明的第一或第二具体实施例 的光源中的照明单元的第一具体设置，

图4、5、6和7示出在相应于本发明的第一或二具体实施例的光源 中的照明单元的第二、第三、第四和第五设置，

图8A和8B示出相应于本发明的第三具体实施例的光源的一部分，

图9示出相应于本发明的第四具体实施例的光源的一部分，

图10示出能够在根据本发明的光源中使用的电缆设置，以及

图11A和11B示出相应于本发明的第五具体实施例的光源的一部 分。

具体实施方式

图1示出相应于第一具体实施例的具有光源体2的光源1的详图， 照明单元5施加至该光源体。

在图1中，光源体2由阳极化的铝构成。作为一种替换形式，该照 明体也例如可以是弯曲的或者直的挤压件的形式或者是由铝或铜制成的 弯曲金属部件的形式。在这种情况下，材料合金和表面处理依照对照明 单元5可能最好的热传导和热扩散而最优化。

照明单元5具有LED模块3，通过诸如两种成分的粘合剂或导热胶 的热传导材料与弹簧相互作用将该LED模块3施加至光源体2的表面。 结果，光源体2既具有支承功能又对LED模块3具有热沉作用。

额定功率≥3W，优选≥5W的模块被用作LED模块。这种LED模块利 用板上芯片技术制成而没有外壳。例如，美国新泽西州Westampton郡 的Lamina Ceramics公司采用LTCC-M技术(金属基低温共烧陶瓷技术)， 以将陶瓷层和主要光学系统用多个LED的n-p连接方式施加给金属的方 式，制造了这样的LED模块，例如型号BL 2000、BL 3000和BL 4000 的薄片特亮(Lamina Super-Bright)LED阵列。

这种LED模块具有几毫米的低的高度以及高的发光效率，并使得由 LED模块上的大量LED的工作产生的热量通过其后侧有效消散成为可能， 该后侧由金属构成。由于采用了LED技术，与常规灯头相比光源的温度 级被降低，这允许在LED模块3的周围区域采用更多对温度敏感的材料。

此外，这种LED模块3不仅可获得白光，而且作为红绿蓝LED可获 得红、绿、蓝和黄。

由于通过热传导材料在LED模块3和光源体2之间热耦合，光源体 2对LED模块3具有热沉作用。

光学系统4相对于光源体2施加在LED模块3的相反侧，利用该光 学系统，能够实现照明单元所要求的辐射角。在本具体实施例中，光学 系统使得120°的LED模块的辐射角转变成90°的照明单元的辐射角。 除了光偏转之外，平的光学系统4也用于保护LED模块3。

由于施加给光源体2的防眩环6，LED模块3具有对侧面眩光的抑 制作用。在第一具体实施例中，防眩环6是部分透明的，为此目的，能 够有利地采用聚碳酸酯。可选择地，采用金属的或其它不透光的防眩设 备。

在第一具体实施例中，利用施加给光源体2的箔导体或平导线或者 利用化学地或直接电镀施加给光源体2的导电轨迹对光源1施加电压。

由于具有光学系统4的LED模块3的低的安装高度，并且由于通过 光源体2的热量消散，本发明使得实现具有光源体、LED模块和光学系 统的安装高度h≤8mm的光源成为可能，如图1中所示，该光源具有点 光源，利用该点光源可能实现功率≥3W，导致用于根据本发明的LED光 源的新用途区域。箔导体的使用有助于实现低的安装高度。

根据本发明的光源因此适合于大量照明应用，例如作为桌灯、悬吊 光源、壁装式光源、顶装式光源、隐藏式地板光源、表面安装的家具光 源以及碗碟厨下的光源。

图2示出相应于第二具体实施例的具有光源体12光源10的详图， 照明单元15施加至该光源体12。如同第一具体实施例中的，照明单元 15具有LED模块3、光学系统4以及防眩环16。

根据第二具体实施例，就提供的电压而言，光源10与第一具体实 施例的光源1不同。当第一具体实施例中采用箔导体时，例如如图8A 中所示，在第二具体实施例中通道14被引入光源体12中用于绝缘电缆， 利用绝缘电缆向LED模块3提供电压。其上设有光学系统4的LED模块 3也定位于通道14中，结果，与第一具体实施例相比，照明单元15的 安装高度能够进一步降低。通道14的深度能够以这样的方式来设计： 即LED模块3的眩光抑制通过通道14自身而实现。图2也示出了防眩 环16，根据通道14的深度以及眩光抑制的需求可省略该防眩环16。

同样在第二具体实施例中，能够实现光源体、LED模块以及光学系 统的安装高度h≤8mm的光源，如图2中所示。

为了对根据本发明的光源提供视觉上更吸引人的设计并且为了帮助 眩光抑制，第二具体实施例中的通道14能够利用一罩子(未示出)而 封闭。

作为一种替换形式，电缆通道可设置在光源体12的与照明单元相 反的一侧。例如在顶装式光源的情况下，对于光源视觉上吸引人的设计， 并不是必然需要用于通道的罩子，这是有利的。然而，由于LED模块不 能引入通道中，这增加了光源的安装高度。

图3A至3D示出了相应于第一和第二具体实施例的光源的照明单元 5a、5b、5c的第一具体设置的示意图，图3A示出了透视图，图3B示出 了纵向上的侧视图，图3C示出了从下面的视图以及图3D示出了横向上 的侧视图。

光源2、12是在这样的情况下，例如由阳极化的铝制成的矩形的平 的材料，以顶装式光源的形式，光源体2、12通过两个载流悬挂装置8a、 8b以及两个导向轴套9a、9b固定至天花板上。相应于第一或第二具体 实施例，照明单元5a、5b、5c按照向下指示的辐射方向以规律的间隔 固定在光源体上。照明单元5a、5b、5c是点光源，其构成要求的区域 的可能的对准目标的照明。

图4至7示出相应于第一和第二具体实施例的光源的照明单元25 的第二、第三、第四和第五具体设置。照明单元25是第一或第二具体 实施例中的照明单元5或照明单元15。

图4中所示的第二设置中，光源体26在平面视图中设置为方形， 照明单元25设置在所述光源体26的中心，而在图5中所示的第三设置 中，光源体27在平面视图中是圆形的，照明单元25的中心点设置在圆 的中心点。

图6中所示的第四设置表示了图5中所示的设置以下面的方式的改 进结构：将来自图5的三个圆形光源体27以并入光源体28的中心部分 28a的方式组合形成一个光源体28。这种情况下，三个臂28b、28c、28d 导致其能够相互独立地移出中心部分28a的平面，结果，点光源能够相 互对向或相互远离辐射。

图7中所示的第五设置示出了圆形的光源体29，该光源体29具有 接近其圆周设置的五个照明单元25。由于点光源的圆形设置，例如桌子 的较大的区域能够以具有高发光效率的对准目标的方式被照明。

相应于图3A至3D以及相应于图4、5、6和7的用于照明设置的第 一至第五设置中，LED操作设备并未设置在光源体上，而是固定在墙上 或天花板上，光源体通过悬挂装置固定在该墙上或天花板上。

下面将描述第三、第四和第五具体实施例，在这些具体实施例中， 为了以电流或电压调整方式馈电给LED模块的目的，以平的变压器集成 在光源体内形式的LED操作设备代替了外部LED操作设备。

图8A和8B示出相应于本发明的第三具体实施例的光源。更确切来 说，第三具体实施例表现出相应于第一具体实施例的光源的改进结构。

如图8A中所示，在第三具体实施例中，在根据第一具体实施例的 光源体2的前端设有切口20，该切口20由两个侧导承22a、22b限定。 插入式元件24以插入式元件的接头电连接至平导线23的方式设置在两 个侧导承22a、22b之间。平导线23电连接至相应于第一具体实施例的 照明单元(图8A中未示出)。

图8B示出了根据第三具体实施例的具有接线电缆34的LED操作设 备30。该LED操作设备30具有本质上的方形设计，该方形设计具有相 对的两个侧面30a、30b以及相对的两个侧面30c、30d，并且该两个侧 面30c、30d相关于侧面30a、30b偏移90°。连接元件32a、32b以这 样的方式凹进侧面30c、30d内：LED操作设备30的连接元件32a与光 源体2的侧导承22a一起以及LED操作元件30的连接装置32b与光源 体2的侧导承22b一起使得LED操作设备30插入并保持在光源体2中 成为可能。

在所示的实施例中，光源体2的侧导承22a、22b在舌槽连接中是 槽的形式，而LED操作设备30的连接元件32a、32b在舌槽连接中是舌 的形式。然而，本发明并不局限于此，而是能够采用任意想要的相互作 用的例导承和连接元件22a、32a、22b、32b。

接头(图8A中未示出)设置在LED操作设备30与接线电缆34相 反的前端处，并能够促使该接头与插入式元件24啮合，以便将LED操 作设备电连接至平导线23并机械地耦合至光源体2。

LED操作设备30的连接元件32a、32b深深地凹进LED操作设备30 的侧面30c、30d，从而如果LED操作设备30被插入光源体2时，使施 加至光源体2的LED操作设备30的侧面30c与光源体2的侧面2c齐平 延伸，并使施加至光源体2的LED操作设备30的侧面30d与光源体2 的侧面2d齐平延伸。为此目的，连接元件32a、32b的长度T1与光源 体2中的切口20的长度T1在轴向上相等。

另外，光源体2的高度h1与LED操作设备30的高度h1相等，结 果，LED操作设备30的侧面30a和30b之间具有与光源体2的侧面2a、 2b之间相同的距离。插入式元件24具有相同的高度h1。因此当LED操 作设备30插入光源体2内时，侧面2a和30a以及侧面2b和30b关于 插入式元件24的各个外面齐平地延伸。LED操作设备30的高度h1≤10 mm。

为了对LED操作设备30实现低的安装高度，原封不动地采用了例 如用于Ostbevern的Friwo公司的充电设备PT3的，或者由德意志兰茨 贝格(Deutschlandsberg)的EPCOS所生产的平的、压电变压器。这种变 压器使得达到例如3W的输出功率成为可能。然而，能够达到甚至更高 的输出功率，例如高达大约16W。

连接元件32a、32b和侧导承22a、22b当LED操作设备30插入光 源体2内时用于引导的目的；具有闭锁部分以便LED操作设备30不能 不被阻碍地移出光源体2；也在LED操作设备30和光源体2之间用作传 热目的。用这样的方式，光源体2不仅作为照明单元5的热沉，而且作 为LED操作设备30的热沉。

在第三具体实施例中，LED操作设备30是端件的形式。

图9用第四具体实施例表现了第三具体实施例的变型。在第四具体 实施例中，LED操作设备40是以中段的形式设置，与LED操作设备30 不同。

LED操作设备40具有长度尺寸L，相当于切口20的尺寸T1的两倍， 并具有相对的两个侧面40a、40b以及在所述侧面40a、40b之间相对的 两个侧面42a、42b。插入式元件形成在LED操作设备40的前端41a、41b， 在前端41a形成插入式元件以便能够促使这些插入式元件与图8A中所 示的光源体2的插入式元件24啮合。

在图9中所示的第四具体实施例中，除了相反端部分的切口20之 外，在第一具体实施例的光源体2内设有深度T2的切口60，所述切口 60与切口20的深度T1相等。切口60由两个侧导承62a、62b以及插入 式元件64限定，能够促使该插入式元件64与LED操作设备40的前端41b 电啮合或机械啮合。插入式元件64连接至平导线(未示出)，这对于通 过平导线馈给LED操作设备40的系统电压或传导电压是可能的。

如果LED操作设备40既被引入第三具体实施例的切口20，又被引 入切口60，LED操作设备40的面40a、40b与光源体2、2＇的面2a、2b 和2＇a、2＇b齐平延伸。因此由于LED操作设备40而延伸大量光源体 以形成光源条是可能的，每个光源体通过光源条中的LED操作设备40 之一或者通过具有端件功能的LED操作设备30提供电压。

在光源条的情况下，为了避免在切口60一端结束的终端，能够将 没有任何电功能的终端件引入该切口60，该终端件允许齐平终止的前端 和齐平延伸的面2＇a、2＇b。

图10示出采用图2中所示的第二具体实施例的结构的第三和第四 具体实施例中可选择的改进装置。更确切来说，在这个改进结构中绝缘 电缆73a、73b被设置在光源体12的通道14内，而不是第一具体实施 例的平导线23，并且这些绝缘电缆73a、73b连接至插入式元件24和64 以及图2中所示的照明单元15内。通道14由保护罩74覆盖以便电缆 73a、73b保持在通道14内，并且因此在光源体12这一端有视觉上吸引 人的终端。

图11A和11B示出具有LED操作设备50的本发明的第五具体实施 例。LED操作设备50以与第二和第三具体实施例的LED操作设备30和 40相同的方式具有压电变压器。与LED操作设备已经插入光源体内地额 切口内的第三和第四具体实施例相比，第五具体实施例中的LED操作设 备50是被推到光源体120上以便LED操作设备50在光源体120周围一 端部分处接合。

LED操作设备50本质上是方形的形式，带鸠尾槽的切口54引入其 中，能够促使该带鸠尾槽的切口54通过推入的方式与光源体120上的 带鸠尾榫的结构126接合。在这种情况下，带鸠尾槽的切口54中的凸 起(图11A中未示出)在形成在光源体120的横向上的凹陷128a、128b 之后接合，以便LED操作设备50固定在光源体120上。

触点52a、52b形成在LED操作设备的指向带鸠尾槽的切口54的那 侧上，并能够促使与平导线122的连接面124a、124b接触，以便LED 操作设备50能够向通过平导线122连接的照明单元提供电压。

同样在第五具体实施例的LED操作设备50的情况下，与光源体120 的连接以光源体120作为用于LED操作设备的热沉的方式发生。

作为平导线122的替换方式，在第五具体实施例中，连接面124a、 124b能够连接至光源体中通道内的绝缘电缆73a、73b。

本发明并不局限于所描述的光源体和LED操作设备之间的连接系 统，而是任何想要的保持式、插入式以及耦合系统都能够用于将LED操 作设备电地或机械地连接至光源体的目的。

根据第三、第四和第五具体实施例的LED操作设备防止平稳器移位， 并且同时，在将该过程中确保的LED操作设备的有效冷却施加给光源体 的情况下，将平稳器以前的安装高度从15-30mm减少到≤10mm。在这 种情况下，LED操作设备至少部分地形成光源的一外面。

本发明公开了一种LED光源，在此情况下，将LED模块(3)施加 至光源体(2)从而使光源体和LED模块的高度≤8mm，并且使光源体 (2)至少部分地形成用于该LED模块(3)的热沉。在这种情况下，采 用具有≥3瓦的额定功率的LED模块。LED操作设备能够用于提供电压 的目的，形成包括光源体和LED操作设备的设置的一外面部分，光源体 和LED操作设备的总高度≤10mm，并且LED操作设备优选通过光源体 来冷却。

参考标记列表

1               光源

2               光源体

2a、b、c、d     侧面

3               LED模块

4               光学系统

5               照明单元

5a、b、c        照明单元

6               防眩环

8a、b           悬挂装置

9a、b           导向轴套

10              光源

12              光源体

12a、b、c、d    侧面

14              通道

15              照明单元

16              防眩环

20              切口

22a、22b        侧导承

23              平导线

24              插入式元件

25              照明单元

26              光源体

27              光源体

28              光源体

29              光源体

30              LED操作装置，端件

30a、b、c、d    侧面

32a、b          连接元件(舌槽连接)

34              接线电缆

40              LED操作设备，中段

40a、b          侧面

41a、b          前端

42a、b          连接元件

50              LED驱动器

50a，b          侧面

52a，b          接头

54              带鸠尾槽的切口

60              切口

62a、b          连接元件

64              插入式元件

73a、b          绝缘电缆

74              保护罩

120             光源体

122             平导线

124a、b         连接面

126             带鸠尾榫的结构

128a、b         凹陷