CN102869919A

CN102869919A - 带有led模块的照明设备

Info

Publication number: CN102869919A
Application number: CN2011800180051A
Authority: CN
Inventors: 雅努什·特克拉克
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Osram SBT GmbH
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2013-01-09
Also published as: EP2553317B1; US20130229803A1; EP2553317A1; US8814384B2; DE102010021452A1; WO2011120652A1

Abstract

本发明涉及一种照明设备，特别是户外照明设备，其具有发光元件承载面，其上布置着多个LED模块，其中，LED模块分别具有由多个布置在平面上的LED构成的矩阵和反射器带，该反射器带邻接平面的一个边缘，并且与平面形成角度，其中，LED分别具有集成的光学元件，其在穿过LED的横截面中垂直于平面产生各个LED的光强分布的两个最强光，该最强光相对于平面上的穿过LED的平面法线被侧向地偏转，其中，LED的光束的这两个最强光中的其中一个被反射器带反射。

Description

带有LED模块的照明设备

技术领域

本发明涉及照明设备，特别是用于户外照明的公路或街道照明设备，其具有多个LED模块。

背景技术

作为光源的LED的技术发展的进步，特别是功能特别强劲的LED的发展，使得这种光源能够用作外部照明的发光元件，特别是街道照明。其中，要布置许多LED，为了达到理想的光强分布效果，必须将它们布置在照明设备中，并且有时必须要装配反射器。

由公开文献WO 2006/060905 A1中公知一种包括作为发光元件的LED的街道照明设备。这些LED布置在多个局部平面中，这些局部平面能够相对移位，从而能够产生不同的光强分布效果。

然而，利用现有技术中公知的构造方式产生理想的光强分布效果的可能性是非常有限的。其他的发展方案要在LED模块上设计非常复杂的反射结构，才能产生理想的光强分布效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块式组建的LED照明设备，特别是用于外部照明，它利用构造简单的LED模块使得能够产生特别适于公路和街道照明的光强分布效果。

该目的通过一种具有发光元件承载面的照明设备，特别是户外照明设备得以解决，该承载面上布置了多个LED模块，其中，这些LED模块分别具有布置在一个平面中的多个LED（发光二级管，也可以理解为“有机发光二级管”（OLED））的矩阵和反射器带，该反射器带邻接该平面的一个边缘，并且与该平面形成角度，其中，这些LED分别具有一个集成的光学元件，其在穿过LED的横断面中垂直于该平面分别产生各个LED的光强度分布的两个最强光，这两个最强光相对于通过LED的平面上的平面法线被侧向地偏转，其中，这些LED的这两个最强光的其中一道光射被反射器带反射。

根据本发明的照明设备包括一个发光元件承载面，其上能够布置构造比较简单的LED模块。这些模块上的LED具有集成的光学元件，其在穿过LED的垂直横截面中在光强度分布中产生两个最强光。这种具有光学元件的LED也被公知为“侧光式LED”。然而，这些LED对于应用到街道照明设备中的目的具有以下缺点，即，它总是产生完全对称的光强分布，使得即使将多个这种LED组合在一起也不能形成不对称的光强分布曲线，而这对于为道路或街道照明是有必要的。还公知具有差不多椭圆形的光强分布的侧光式LED，这就是说，光强分布的两个最强光在两个横截面中（沿着该椭圆形的主直径和副直径）截然不同。然而，这种不对称性也不足以通过LED的布置产生照明设备的每种理想的总体光强分布。根据本发明的解决方案预设的模块具有一个布置在一个平面中的LED矩阵侧边的反射器带，其非对称地转换各个模块的照射特征。由于LED模块非对称地发光，并且能够在照明设备内的发光元件承载面上自由地布置LED模块，所以能够让合适的总体光强分布效果产生许多变化。其中，特别需要强调的是，这些LED模块有简单的构造方式。在本发明中不需要复杂的反射结构。

根据一种优选的实施方式，集成的光学元件负责引导垂直穿过LED的横截面中的各个LED的光强度分布曲线的最强光相对于穿过LED的平面法线偏转至少10°，优选地偏转至少20°或30°。这种相对于平面法线的向侧边的引导连同布置在侧边的反射器带足以提供一种LED模块，其光束具有显著的非对称性，于是通过布置这些LED模块能够实现照明设备的理想的（非对称的）总体光强分布。

根据一种优选的实施方式，具有集成的光学元件的各个LED相对于穿过LED的平面法线具有椭圆的或者环形的照射特征。这种照射特征能够通过一种比较简单的光学元件直接在LED上产生。此外，椭圆的放射特征还有以下优点，即，这些LED能够布置成椭圆的较长轴线横向朝向反射器带。这样一来，一个最强光（其相对于平面上穿过LED的平面法线具有较大的偏转角）为了进行反射对准反射器带，由此在总体上让各个模块的光强分布更加不对称。然而，为了分别均衡各个LED模块的光强分布还可以优选的是，这样布置具有椭圆形光强分布的LED，使得椭圆的主轴线相对于垂直于反射器带的横断面具有+/-5°之间的角度。由此能够让LED模块产生的光强分布均衡一些。

根据一种优选的实施方式，在LED模块中，反射器带与其中布置着LED矩阵的平面形成在65°和115°之间的角度，优选地在80°和100°之间，特别优选地大约是90°。将反射器带布置成大约与LED矩阵平面正交有以下优点，即，LED的光强分布（它在垂直于平面并且垂直于反射器带的横截面中具有两个相对于平面法线倾斜+/-γ的最强光）在反射器带上进行反射以后转向到一侧上。如果反射器带被布置成相对于LED矩阵平面具有90°角度，那么光强度分布曲线的朝向反射器带方向的最强光在反射器带上进行反射以后在相同的方向上发射出去（仅仅平行位移），正如LED的相对侧面上的对称的最强光。这样一来，光强分布的两个最强光相加，并且产生非常不对称的光强分布。

根据一种优选的实施方式，LED模块的平面相对于发光元件承载面形成非0°的角度，优选地形成+/-5°至+/-40°之间的角度。利用这种倾斜效果能够让LED模块之间例如在不同的行或列中具有不同的朝向，从而由此实现照明设备的理想的总体光强分布。

根据一种优选的实施方式，这些LED模块平行地布置在发光元件承载面上的横行内。发光元件承载面上的一个这种横行在垂直朝向这些横行的纵向延伸线的方向上产生照明设备的总体光强度分布的最强光。特别是能够镜面对称地布置LED模块的两个这种横行，由此形成具有两个相对对称的最强光的总体光强度分布。这种光强分布适于为纵向延伸的平面照明，正如一段道路或者一段街道，其上布置着该照明设备。

根据一种优选的实施方式，至少某些LED模块被这样布置，即，使得那些边缘（反射器带在这些边缘上与平面邻接）的朝向相互不平行。通过这样布置LED模块能够产生一种光强分布特征，即，它具有非0°的光带弯曲效果。光带弯曲应理解为光强分布的两个最强光不是在穿过照明设备的水平截面中的一个共同的轴线上延伸的，而是相互形成不同于180°的角度，例如140°或170°的角度。这种光强分布效果特别适于为街道照明，其具有布置在街道侧边的照明设备。

根据一种优选的实施方式，LED在模块的平面中的间距至少有20mm，优选地在25mm和50mm之间。如果间距低于20mm，就会导致散热问题，因为为了外部照明使用的高功率LED会发出大量的热量。为了给LED散热，LED模块的平面还可以布置在由导热材料制成的托板上，例如在铝制体上。如果LED之间的间距大于50mm，模块能产生的光密度就会降低。在这种情况下，为了能够在外部照明中发挥作用，用于实现预先给定的总光强的模块就太大了。

本发明的另一方面涉及一种LED模块，正如先前描述的那样。这些模块可以作为零部件生产和销售，从而作为先前所述实施方式的照明设备的更换元件。

附图说明

下面，借助优选实施方式联系附图描述本发明的其他特征和优点。图中示出：

图1至4示出根据本发明的照明设备的不同实施方式，其中，为了简易起见省去了外壳和遮盖元件。

图5示出符合图1至4所示的实施方式的照明设备的截取图，其中仅示出了一个LED模块。

图6示出在不具有反射器带的LED模块的LED矩阵的四个圆锥-套面-曲线图中测得的光强。

图7示出在三个不同的垂直平面中的光强度分布曲线，这些平面穿过不具有侧边的反射器带的LED模块的LED矩阵。

参照附图1至4使出了LED户外照明设备的不同实施方式，其中，为了简易起见，未示出照明设备的外壳和可能存在的遮盖装置（例如散射光的盖板或盆形罩）以及其他机械的和电的组装部件。遮盖装置可以是透明的或者散射光的盖盘，优选为平坦的。此外，可以在盖盘上设计抗反射覆层。该抗反射覆层也可以被构造成本身负责光散射。

照明设备的实施方式包括发光元件承载面10，根据所示实施方式，该承载面是平坦的。在该承载面10上布置着许多LED模块20。

参照图5阐明LED模块20的形状和功能。该LED模块20具有例如由常见的电路板构成的平面24。优选地，在该电路板（图中未示出）下方布置金属板，优选地由铝制成，作为稳定的载体，并且负责排散热量。

在平面24上布置着LED的矩阵22。在图中，这些LED布置成一种方形的矩阵。然而矩阵也可以理解成LED的其他有规律的布置方案。特别是可以将LED布置成在矩阵的不同横行或竖列中相对位移。

此外，LED模块具有侧边的反射器带26，它垂直地连接在平面24的边缘上。该反射器带26在朝向LED一侧上被构造成高光泽反射性的或者无光泽反射性的。在平面24的相对置的边缘上布置了固定带27，其相对于平面24具有角度α，优选地在5°和40°之间。固定带27平坦地布置在发光元件承载面10上，使得该平面24相对于发光元件承载面10以角度α倾斜。

每个LED22都具有一个集成的光学元件（图中不可见），它负责让每个LED在垂直于平面24的横截面中具有光强分布中的至少两个最强光，它们相对于平面24上穿过LED的平面法线28倾斜。为了说明情况，参照附图6和7，它们示出了不具有反射器带26的LED模块的光强度的测量情况。图7以极坐标图用三个不同的穿过LED矩阵的垂直的剖面示出LED矩阵的光强度分布。能够看出的是，在所有三个剖面中分别形成了两个对称的最强光。最强光在0°-180°的平面中处于大约+/-55°的位置。在与之垂直的平面中，也就是说90°-270°的平面中，最强光显示的没那么强，处于大约+/-35°的位置。

在根据图6的示图中，光强添加在圆锥套面曲线图中，这就是说，它们示出沿着圆锥套面的、围绕着LED矩阵平面法线28的边沿的光强的测量情况。如果是在环形对称发光的LED中，图中就只能看到环形。所示实施方式的LED却具有椭圆形的光强度分布。据此，光强在圆锥套面曲线图中扭曲成椭圆形，或者说甚至具有沿着较短轴线的狭隘之处。

LED22或者说集成的光学元件被这样布置在LED模块中，即，延展的最强光（也就是说在根据图7所示的0°-180°平面中或者说在图6的0°-180°轴线中的处于+/-55°处的最强光）对准垂直朝向反射器带26的方向。在图6中，由两道光束示出最强光的朝向。它们相应于图7中最强光的位置相对于穿过LED22的平面法线28具有+/-γ的偏斜。这两个最强光的右边一个在不反射的情况下以相对于平面法线28的角度γ离开LED模块。这两个最强光的左边一个在朝向反射器带26的方向上发出，并且在上面发生一次反射。通过相对平面24以90°布置反射器带，实现在某一个方向上的反射，该方向朝向对面的最强光的方向平行位移，而对面的最强光以角度γ直接离开LED。据此，在LED模块的总体光强分布中，光强度分布的两个最强光相加。就要照明的面积相对于照明设备的距离而言，这两道所示光束（它们示出最强光的方向）的平行位移无关紧要。

因此，LED模块22产生高度不对称的光强分布，它以相对于法线的角度γ+α朝向发光元件承载面10离开LED模块。

利用这些模块22能够构造户外照明设备的不同实施方式，它们被示例性地在图1至4中示出。为了产生朝两侧的具有两个对称的最强光的总体光强分布，LED模块22可以布置在两个横行中，其中分别平行地布置着LED模块，并且这两个横行被布置成相互镜面对称。其中，反射器带26的背面可以相对立（见图1），或者LED模块可以被布置成利用朝向LED的反射性侧面相对立（见图2）。两种实施方式都产生差不多相同的光强分布。这些照明设备特别适合用作道路或者街道照明设备，它们被布置在要照明的道路或街道路段上，因为产生的总体光强分布能够均匀地照亮纵长的面积，也就是说平行于街道或道路。

图3和4示出可替代的实施方式，它们用于产生光带弯曲。这要被理解为产生的光的总体光强分布不具有两个以180°相对置的最强光（如图6中所示），而是最强光相对于轴线（相应于图6中所示的0°-180°轴线）倾斜。这种照明设备特别适于通过布置在街道侧边上的照明设备为街道照明。光带弯曲效果是通过反射模块产生的，它的纵向边缘，也就是说平面24和反射器带26之间的边沿，沿着一条弯曲的曲线延伸。在图3和4中，特别是分别由前面的六个LED模块22负责实现光带弯曲。两个后面的LED模块主要为照明设备下方的面积照明。

先前所述实施方式的其他修改方案在本发明的由权利要求定义的框架内是可能实现的。特别是本发明设计让LED模块能够任意地布置在发光元件承载面上，从而产生理想的光强分布效果。例如，这些LED模块也能够布置成环形的，从而形成街道照明设备，它们从中心出发为一个圆形区域或者环路照明。同样地，也能够实现其他的实施方式。

参考标号列表

10发光元件承载面

20LED模块

22LED

24平面

26反射器带

27固定带

28平面法线

Claims

1.一种照明设备，特别是户外照明设备，具有发光元件承载面（10），在所述发光元件承载面上布置着多个LED模块（20），

其中，所述LED模块（20）分别具有由多个布置在平面（24）上的LED（22）构成的矩阵和反射器带（26），所述反射器带邻接所述平面（24）的一个边缘并与所述平面（24）形成角度，其中，所述LED（22）分别具有集成的光学元件，其在穿过所述LED（22）垂直于所述平面（24）的横截面中产生各个所述LED（22）的光强分布的两个最强光，所述最强光相对于所述平面（24）上的穿过所述LED（22）的平面法线（28）被侧向地偏转，其中，所述LED（22）的光束的两个所述最强光中的一个被所述反射器带（26）反射。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其中，所述集成的光学元件将各个所述LED的光强度分布曲线的最强光在所述横截面中相对于所述平面法线偏转至少+/-10°的角度，优选地偏转至少+/-20°或+/-30°的角度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，具有所述集成的光学元件的各个所述LED（22）相对于所述平面（24）的穿过所述LED（22）的所述平面法线（28）具有椭圆形的或者环形的照射特征。

4.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，在所述LED模块中，所述反射器带（26）相对于所述平面（24）形成65°至115°的角度，优选在85°和95°之间的角度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述LED模块（20）的所述平面（24）相对于所述发光元件承载面（10）形成非0°的角度α，优选地形成5°和40°之间或者-5°和-40°之间的角度α。

6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述LED模块（20）在所述发光元件承载面（10）上的至少一个行内是相互平行布置的。

7.根据权利要求6所述的照明设备，其中，至少有两行的所述LED模块（20）镜面对称地布置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，这样布置至少若干个LED模块（20），即，使邻接有所述反射器带（26）的所述平面（24）的边缘不相互平行地指向。

9.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述LED（22）在所述矩阵中与下一个相邻的所述LED（22）的间距至少为20mm，优选地在25mm和50mm之间。

10.一种用于装配到根据前述权利要求中任一项所述的照明设备的发光元件承载面（10）上的LED模块，其中，所述LED模块（20）分别具有由多个布置在平面（24）上的LED（22）构成的矩阵，并且分别具有反射器带（26），所述反射器带邻接所述平面（24）的一个边缘并且与所述平面形成角度，其中，所述LED（22）分别具有集成的光学元件，所述光学元件在穿过所述LED（22）垂直于所述平面（24）的横截面中产生各个所述LED（22）的光强分布的两个最强光，所述最强光相对于所述平面（24）上的穿过所述LED（22）的平面法线（28）被侧向地偏转，并且所述LED（22）的光束的两个所述最强光中的一个被所述反射器带（26）反射。