ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ БЛОК Российский патент 2015 года по МПК F21K99/00 

Изобретение относится к осветительному блоку для освещения больших поверхностей с несущим устройством, на котором несколько светодиодов закреплены в двумерной конфигурации.

Такой осветительный блок обычно служит для освещения наружных поверхностей (например, улиц, стоянок автомобилей, пешеходных дорожек, спортивных площадок) или внутренних помещений зданий (например, промышленных зданий, гаражей, торговых центров, вокзалов, аэропортов). Применение светодиодов позволяет снизить энергопотребление по сравнению, например, с обычными натриевыми, ртутными лампами, лампами накаливания или люминесцентными лампами.

Задачей изобретения является создание осветительного блока со светодиодами, который при простой конструкции можно легко отрегулировать в зависимости от необходимого применения. Другая задача изобретения состоит в создании осветительного блока со светодиодами, обладающего малым энергопотреблением.

Эта задача решается с помощью осветительного блока с признаками п.1 формулы изобретения.

Осветительный блок имеет несущее устройство, на котором для создания так называемого массива (Array) несколько светодиодов закреплены в двумерной конфигурации. Светодиоды установлены, например, в несколько рядов, простирающихся в соответствующем продольном направлении. Эти ряды установлены в поперечном направлении, т.е., перпендикулярно указанному продольному направлению рядом друг с другом. Тем самым светодиоды образуют прямоугольную матрицу. В порядке альтернативы светодиоды могут быть расположены, например, в форме растра с круглым контуром, как несколько концентрических колец, в форме треугольника или другого многоугольника (например, шестиугольника). В каждом из указанных случаев образован плоский осветительный блок для освещения больших поверхностей. Светодиоды, в частности, могут испускать белый свет (например, с помощью субстанций, модифицирующих длину волны). Однако в принципе возможен любой эмиссионный спектр, причем возможны даже невидимые эмиссионные спектры (например, инфракрасное излучение) и причем могут также комбинироваться эмиссионные спектры разных цветов (например, группа красных светодиодов, группа зеленых светодиодов и группа голубых светодиодов). Предпочтительно, используются светодиоды с мощным световым потоком («high brightness»).

Между светодиодами на несущем устройстве закреплены несколько отражательных элементов. Отражательные элементы, предпочтительно, имеют продольную форму и образуют перегородку между по меньшей мере двумя соседними светодиодами. Тем самым отражательные элементы приданы нескольким светодиодам, т.е., каждый отражательный элемент выступает в качестве отражателя для нескольких светодиодов. Соответствующий отражательный элемент, предпочтительно, располагается сбоку от распределенных светодиодов, не окружая светодиоды по объему (например, воронкообразно). Отражательные элементы выполнены отдельно друг от друга, а также отдельно от светодиодов.

Тем самым для плоскостного распределения светодиодов образованы отражательные структуры, располагающиеся между светодиодами. Отражатель осветительного блока имеет благодаря этому особенно простую и надежную конструкцию. Нет необходимости в отдельных линзах осветительного блока, т.е., линзах в дополнение к возможным уже встроенным линзам светодиодов. Кроме того, для промежутка между соседними отражательными элементами не требуется обязательный наполнитель.

Прежде всего осветительный блок путем выбора между различными отражательными элементами можно легко отрегулировать в соответствии с разными применениями или пожеланиями клиента. С одной стороны, в зависимости от намеченной высоты установки осветительного блока и в зависимости от намеченной характеристики излучения осветительного блока (например, угловой характеристики в направлении X/Y), например, на основе расчетной формулы или таблицы параметров выбирается подходящий угол наклона отражательных элементов. Другими словами, на несущем устройстве закрепляются такие отражательные элементы, угол наклона которых задает для определенной высоты установки соответствующую характеристику излучения. В порядке альтернативы или дополнения могут быть выбраны соответственно, например, количество отражательных элементов на одно несущее устройство, расположение отражательных элементов на несущем устройстве, форма отражательных элементов и/или их длина. Особенно предпочтительной является такая регулировка осветительного блока, например, для уличного освещения, поскольку блоки уличного освещения смонтированы на неодинаковой высоте.

С другой стороны, в зависимости от желательной освещенности и яркости несколько осветительных блоков упомянутого типа для увеличения поверхности, вдоль которой установлены светодиоды, и тем самым для увеличения потока излучения (световой мощности) могут быть установлены рядом друг с другом в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В частности, может быть предусмотрена двумерная конфигурация нескольких осветительных блоков по типу мозаики.

Благодаря применению нескольких отдельных отражательных элементов характеристика излучения может быть особенно точно согласована с желательным применением. Поскольку отражательные элементы установлены между светодиодами без необходимости окружения светодиода соответствующим отражательным элементом , крепление отражательных элементов на несущем устройстве, предпочтительно, может осуществляться с большими допусками без оказания ощутимого воздействия на характеристику излучения. Таким образом, несмотря на дополнительные шаги по закреплению (для нескольких отдельных отражательных элементов), изготовление осветительных блоков требует незначительных затрат.

Предпочтительные варианты выполнения описаны ниже и в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно предпочтительному варианту выполнения отражательные элементы выполнены продольными, например, в виде отражательных перегородок. Благодаря этому соответствующий отражательный элемент может простым образом одновременно обслуживать большое количество светодиодов, а именно, светодиодов, установленных по обе продольные стороны соответствующего отражательного элемента.

Отражательные элементы для обеспечения простого расположения между двумя прямолинейными рядами светодиодов имеют прямолинейную форму. В порядке альтернативы отражательные элементы могут иметь изогнутую форму (например, С- или S-образную форму) или угловатую форму (например, L- или Z-образную форму). Кроме того, возможна также, например, форма меандра, например, змеевидная или зигзагообразная форма.

Согласно одному из вариантов выполнения отражательные элементы сужаются в поперечном сечении (т.е., в плоскости, перпендикулярной несущему устройству и перпендикулярной направлению продольной протяженности соответствующего отражательного элемента) по мере удаления от несущей платы. Благодаря этому может задаваться желательная характеристика излучения осветительного блока.

Отражательные элементы в поперечном сечении (т.е., в плоскости, перпендикулярной несущему устройству и перпендикулярной направлению продольной протяженности соответствующего отражательного элемента) могут быть, например, трапецеидальными или клиновидными. Благодаря этому отражательные элементы для обоих соседних рядов светодиодов могут выполнять функцию направления.

Отражательные элементы с двух продольных сторон, обращенных к соседним светодиодам, могут иметь боковые поверхности, которые относительно нормали к поверхности несущего устройства наклонены на уже упомянутый угол наклона. Благодаря тому, что отражательные элементы содержатся с разными такими углами наклона и закрепляются на несущем устройстве выборочно, может быть установлена желательная характеристика излучения.

Указанные боковые поверхности отражательных элементов могут проходить относительно плоскости продольного сечения, проходящей параллельно несущему устройству, и, в частности, относительно направления продольной протяженности соответствующего отражательного элемента, и быть по своей длине сплошь прямолинейными или сплошь вогнутыми. Благодаря этому конструкция отражательных элементов получается особенно простой, причем продольная регулировка возможна за счет простой торцовки. Однако в порядке альтернативы возможно также, например, чтобы отражательные элементы в продольном направлении были выполнены с количеством углублений, соответствующих количеству соседних светодиодов. Таким образом, в результате для каждого светодиода образуется участок отдельного отражателя.

Предпочтительно, отражательные элементы привинчены к несущему устройству. В порядке альтернативы возможно, например, чтобы отражательные элементы к несущему устройству приклепывались, приклеивались, припаивались, приваривались или крепились посредством прессовой посадки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере некоторые из светодиодов установлены в несколько рядов, причем указанные отдельные отражательные элементы закреплены на несущем устройстве между рядами светодиодов и по существу располагаются параллельно указанным рядам светодиодов. Благодаря этому соответствующий отражательный элемент может обслуживать оба соседних ряда светодиодов, в то время как характеристику излучения можно одновременно изменить путем простой замены рефлекторного элемента.

Предпочтительно, между каждой парой соседних рядов светодиодов на несущем устройстве закреплен по меньшей мере один отражательный элемент. Однако это (в зависимости от желательной характеристики излучения) не является безусловно необходимым. В частности, между соседними светодиодами или соседними рядами светодиодов некоторые промежутки могут также быть незанятыми отражательными элементами.

Как уже упоминалось, предпочтительно, применяются светодиоды с мощным световым потоком. Чтобы эффективно отвести возникающую при этом мощность потерь, наиболее предпочтительно, если упомянутые отражательные элементы одновременно действуют как охлаждающие устройства по типу ребер охлаждения. При этом предпочтительно, чтобы отражательные элементы на несущем устройстве были соединены со светодиодами (например, с их задней стороной) с обеспечением теплопроводности.

В частности, отражательные элементы могут быть выполнены из металла, например из алюминия (глянцевого или матового), причем по выбору может быть предусмотрен прозрачный защитный слой. Благодаря этому желательные теплопроводные свойства особенно эффективно сочетаются с соответствующими отражательными свойствами. Однако в порядке альтернативы отражательные элементы могут быть выполнены, например, из пластмассы с металлопокрытием, например из пластмассы с покрытием из алюминия. В порядке альтернативы или дополнения к применению отражательных элементов в качестве охлаждающего устройства на стороне несущего устройства, противоположной светодиодам, может быть установлен теплоотвод, или несущее устройство само образует теплоотвод.

Особенно благоприятные отражательные свойства появляются, если отражательные элементы выполнены с диффузным отражением, причем светодиоды, предпочтительно, установлены вне фокуса отражательных элементов. Тем самым отражательные элементы при простой конструкции осуществляют лишь ограничение угла излучения светодиодов в направлении, перпендикулярном направлению протяженности соответствующего отражательного элемента, без фокусировки. Таким образом, осветительный блок особенно хорошо подходит для освещения больших площадей с неоднородной угловой характеристикой в направлении X/Y, как это, в частности, желательно для уличного освещения. Такое выполнение с диффузным отражением может быть, например, достигнуто за счет применения в качестве отражательного материала матового алюминия.

Для достижения желательных теплопроводных свойств несущее устройство, предпочтительно, содержит один металлический слой, причем отражательные элементы соединены с металлическим слоем непосредственно или через теплопроводный изоляционный слой (т.е., теплопроводный, но электроизоляционный слой). Металлический слой состоит, например, из меди, из медного сплава, из алюминия или из алюминиевого сплава.

Предпочтительно, упомянутый металлический слой нанесен с той стороны несущего устройства, на которой закреплены светодиоды, причем упомянутый изоляционный слой для излучения, эмитируемого светодиодами, является максимально прозрачным, чтобы одновременно функционировать в качестве дополнительного отражателя.

В случае несущего устройства речь идет, например, о гибкой или жесткой печатной плате с гибкой или жесткой подложкой из пластмассы, металла или керамики (например, из фольги или жести) и с токоведущими дорожками, электрически соединенными со светодиодами для обеспечения светодиодов электроэнергией. В частности, вышеупомянутый металлический слой одновременно может образовывать токоведущую дорожку.

При этом наиболее простым является подключение светодиодов, когда несколько светодиодов электрически соединены последовательно. Альтернативно светодиоды могут быть включены параллельно, или светодиоды могут управляться по отдельности.

Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения осветительный блок содержит световой датчик, измеряющий яркость окружающего света. Кроме того, предусмотрено устройство обработки данных, выполненное для управления энергоснабжением светодиодов в зависимости от величины, измеренной световым датчиком. Устройство обработки данных может, например, считывать из справочной таблицы соответствующую величину электрического питающего тока в зависимости от величины, измеренной световым датчиком, или, например, от времени суток, или от сигнала управления, подведенного извне. Проведено может быть также простое сравнение заданного значения с фактическим.

При таком варианте выполнения со световым датчиком расход энергии может быть существенно снижен, тем что снабжение светодиодов осуществляется в зависимости от потребности.

Особенно эффективное снижение расхода энергии достигается, если упомянутый световой датчик обладает спектральной чувствительностью, согласованной со спектральной чувствительностью человеческого глаза. А именно, этим добиваются того, чтобы регистрация яркости окружающего света ощущалась подобно восприятию человеческого глаза, и стремятся избежать того, чтобы устройство обработки данных на основе неподходящей спектральной чувствительности светового датчика устанавливало чрезмерно высокое энергоснабжение световых диодов, то есть, излишне высокую яркость. Спектральная чувствительность человеческого глаза находится в диапазоне от примерно 380 до примерно 780 нм, в то время как спектральная чувствительность типового светочувствительного элемента заходит далеко в инфракрасную область (например, достигает максимума в фотоэлементах на основе кремния при примерно 900 нм или при примерно 1500 нм в фотоэлементах на основе германия).

Для этого световой датчик может содержать комбинацию из светочувствительного элемента (например, фотодиода, фототранзистора) с оптическим фильтром (например, полосно-пропускающим фильтром, щелевым фильтром).

Особенно предпочтительно в этой связи, чтобы спектральная чувствительность светового датчика была согласована со спектральной чувствительностью ночного зрения человеческого глаза (так называемого скотопического зрения), которая в общем случае имеет место при более коротких длинах волн, чем спектральная чувствительность дневного зрения человеческого глаза (так называемого фотопического зрения). В частности, спектральная чувствительность светового датчика может лежать в диапазоне от примерно 400 до примерно 620 нм с максимумом примерно при 510 нм.

Кроме того, предпочтительно, чтобы световой датчик был установлен с передней или задней стороны осветительного блока в зависимости от угла излучения светодиодов. Относительно рабочего положения осветительного блока это обычно верхняя сторона осветительного блока. Благодаря этому предотвращается нежелательная оптическая обратная связь со светом, испускаемым осветительным блоком.

В порядке альтернативы или дополнения осветительный блок может содержать радиоприемник и устройство обработки данных. Радиоприемник может, например, получать по радиосвязи от главного устройства управления или от осветительного блока, установленного рядом, сигнал управления, анализируемый устройством обработки данных, с тем, чтобы в зависимости от полученного управляющего сигнала осуществлять управление энергоснабжением светодиодов. Это управление может относиться к простому включению и выключению или регулированию яркости свечения светодиодов.

В дополнение к радиоприемнику осветительный блок может иметь радиопередатчик с тем, чтобы осветительный блок мог двунаправлено сообщаться с вышестоящим устройством управления или с осветительным блоком, установленным рядом. Благодаря этому несколько соседних осветительных блоков могут образовывать линию связи с тем, чтобы при небольшом радиусе действия охватить по радиосвязи большое количество осветительных блоков. Предпочтительно, устройство обработки данных при наличии радиопередатчика выполнено для передачи посредством радиопередатчика параметров состояния и/или параметров окружения. Упомянутые параметры состояния содержат, например, информацию о работоспособности соответствующего осветительного блока, о расходе электроэнергии соответствующего осветительного блока, о работоспособности светодиодов соответствующего осветительного блока и/или о работоспособности другого осветительного блока (от которого предварительно по радиосвязи был получен соответствующий сигнал о параметрах состояния). Упомянутые параметры окружения содержат, например, величину, измеренную световым датчиком, соединенным с устройством обработки данных, величину, измеренную температурным датчиком, соединенным с устройством обработки данных, и/или величину измерения, ранее полученную по радиосвязи.

При таком варианте выполнения с радиоприемником расход энергии также может быть существенно сокращен, поскольку снабжение светодиодов происходит в зависимости от потребности.

Изобретение в общем относится также к осветительному блоку с несколькими светодиодами, в котором независимо от расположения светодиодов и независимо от наличия или оформления отражателя предусмотрены световой датчик и устройство обработки данных или радиоприемник и устройство обработки данных для управления энергоснабжением светодиодов вышеприведенным способом.

Кроме того, изобретение относится также к осветительному устройству с несколькими осветительными блоками упомянутого типа, установленными как модульная система рядом друг с другом в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Благодаря этому при использовании одинаковых несущих устройств осветительное устройство может быть с легкостью отрегулировано в соответствии с желательным потоком излучения (световой мощности).

Изобретение относится также к модульной системе с осветительными блоками, содержащей по меньшей мере один осветительный блок вышеприведенного типа, причем модульная система содержит по меньшей мере один вид несущего устройства (с заранее определенным или избирательным расположением светодиодов) и разные комплекты отражательных элементов, закрепляемые выборочно на несущем устройстве для регулировки соответствующего осветительного блока под желательное применение или соответственно для установки желательной характеристики излучения. Отражательные элементы различных комплектов (и тем самым отражательные элементы разных осветительных блоков) различаются в такой модульной системе по меньшей мере одним из следующих признаков:

- соответствующим углом наклона относительно нормали к поверхности несущего устройства,

- формой,

- длиной,

- количеством отражательных элементов на несущее устройство и/или

- расположением отражательных элементов на несущем устройстве (например, расположением отражательного элемента между каждым рядом светодиодов или только между каждым вторым рядом).

Благодаря применению нескольких отдельных отражательных элементов характеристика излучения может устанавливаться особенно точно, например, путем варьирования количества отражательных элементов на несущее устройство или путем закрепления на одном (единственном) несущем устройстве отражательных элементов с разными углами наклона.

По выбору такая модульная система может содержать также различные типы несущих устройств (например, разных размеров).

Ниже устройство описывается только примерно со ссылкой на чертежи.

Фиг.1 изображает осветительный блок в перспективе.

Фиг.2 изображает неукомплектованное несущее устройство в перспективе.

Фиг.4а - 4d изображают соответствующие поперечные сечения различных отражательных элементов.

Фиг.5 изображает продольное сечение отражательного элемента.

Фиг.6а-6b изображают схемы управления яркостью.

На фиг.1 изображен осветительный блок с несущим устройством 11, на котором закреплены несколько светодиодов 13 (например, напаяны, присоединены или наклеены с обеспечением проводимости). Светодиоды 13 установлены в несколько рядов 15, располагающихся в соответствующем продольном направлении X параллельно друг другу, а в поперечном направлении Y установлены рядом друг с другом, так что светодиоды 13 установлены соответственно двухмерному растру.

Между двумя соседними рядами 15 светодиодов 13 на несущем устройстве 11 закреплен, а именно в показанном здесь примере привинчен, соответствующий отражательный элемент 17 в виде перегородки. Снаружи на несущем устройстве 11 рядом с обоими крайними в поперечном направлении Y рядами 15 светодиодов 13 также установлен соответствующий отражательный элемент 17. Таким образом, каждый отражательный элемент 17 выступает в качестве отражателя для нескольких светодиодов 13.

В номинальном угле излучения порядка 120° светодиоды 13 обычно испускают видимый свет в основном с белым эмиссионным спектром или инфракрасное излучение. Светодиоды 13 могут базироваться, например, по меньшей мере на одном слое InGaN. Речь идет о светодиодах 13 с мощным световым потоком для возможности освещения больших поверхностей.

Несущее устройство 11 согласно фиг.1 показано также на фиг.2. Несущее основание 11 является плоским. Речь идет о печатной плате с несколькими металлическими токоведущими дорожками 19, 21, 23 и с несколькими контактными площадками (т.е. поверхностями пайки) 25, 27, 29, 31. Токоведущая дорожка 19 одним концом соединена с контактной площадкой 25, служащей положительным выводом. С другого конца токоведущая дорожка 19 соединена с контактными площадками 27, служащими для контактирования соответствующего анода нижних светодиодов на фиг.2. Токоведущие дорожки 21 соединяют соответствующую контактную площадку 29 каждого ряда 15, служащую в качестве отрицательного вывода, с контактной площадкой 31, служащей для контактирования соответствующего катода верхних светодиодов на фиг.2. Токоведущие дорожки 23 соединяют соответствующую контактную площадку 27 (для анода соответствующего светодиода) с соответствующей контактной площадкой 31 (для катода соседнего светодиода того же ряда 15). Вышеуказанные полярности можно также поменять местами.

На фиг.2 видно, что светодиоды одного ряда 15 электрически включены последовательно (между контактной площадкой 25, или токоведущей дорожкой 19, с одной стороны, и соответствующей контактной площадкой 29, или соответствующей токоведущей дорожкой 21, с другой стороны).

Токоведущие дорожки 19, 21, 23 и контактные площадки 25, 27, 29, 31 образуют местами прерывистый металлический слой 32 несущего устройства 11, нанесенный на показанную на фиг.2 верхнюю сторону несущего устройства 11. Этот металлический слой 32 в отношении эмиссионного спектра светодиодов 13 обладает отражающими свойствами и большей частью (а именно, за исключением контактных площадок 25, 27, 29, 31) покрыт изоляционным слоем 34, который в отношении эмиссионного спектра светодиодов 13 должен быть максимально прозрачным. Изоляционный слой 34 осуществляет электрическую изоляцию. Однако она через металлический слой 32 обеспечивает возможность теплового соединения отражательных элементов 17 со светодиодами 13, так что теплоотвод создается не только металлическим слоем 32, но и отражательные элементы 17 (свободно расположенные на верхней стороне несущего устройства 11) также выступают в качестве охлаждающего устройства для светодиодов 13. Для этого отражательные элементы 17 перекрывают боковые участки токоведущих дорожек 23. Тем самым отражательные элементы 17 служат (переднесторонними) ребрами охлаждения для лучшего отвода тепла светодиодов 13 большой яркости (high brightness).

Отражательные элементы 17 в показанном здесь примере состоят из массивного металла. Благодаря этому поясненная здесь функция охлаждения может выполняться особенно хорошо. Один из отражательных элементов 17 согласно фиг.1 показан на фиг.3. Отражательные элементы 17 имеют продольную форму и по всей своей длине выполнены цельными. Отражательные элементы 17 имеют трапецеидальное поперечное сечение, причем отражательные элементы 17 сужаются по мере удаления от несущего устройства 11, т.е., в направлении вдоль нормали Z к поверхности несущего устройства 11. Каждый отражательный элемент 17 имеет вдоль обеих своих продольных сторон соответствующую боковую поверхность 33, образующую собственно отражающую поверхность. На обоих продольных концах каждый отражательный элемент 17 имеет крепежный участок 35 с отверстием 37. С помощью обоих крепежных участков 35 каждый отражательный элемент 17 крепится на несущем устройстве 11, а именно, посредством винтов 38, пропускаемых сквозь соответствующее отверстие 37 (ср. фиг.1).

На фиг.4а показано поперечное сечение отражательного элемента 17 согласно фиг.1 и 3 вдоль плоскости YZ. На фиг.4а видно, что боковые поверхности 33 наклонены относительно нормали Z к поверхности несущего устройства 11 на угол α наклона. Этот угол α наклона может составлять, например, 10°, 20°, 30°, 40° или 50°. На фиг.4b изображен пример выполнения с большим углом α наклона. В частности, комплекты отражательных элементов 17, которыми для достижения желательной заранее определенной характеристики излучения данного осветительного блока выборочно оснащается соответствующее несущее устройство 11, могут быть предусмотрены с разными углами α наклона боковых поверхностей 33.

На фиг.4с изображен пример выполнения, аналогичный примеру на 4а, причем поперечное сечение отражательного элемента 17 здесь является клиновидным, т.е., треугольным.

В примерах выполнения на фиг.4а-4с боковые поверхности 33 в поперечном сечении являются прямолинейными. В порядке альтернативы для достижения модифицированной характеристики излучения боковые поверхности 33 в поперечном сечении могут быть вогнутыми. Это показано на фиг.4d.

В варианте выполнения отражательных элементов 17 согласно фиг.1 и 3 боковые поверхности 33 в продольном направлении X являются сплошь плоскими. В порядке альтернативы боковые поверхности в продольном направлении X в соответствии с поперечным сечением согласно фиг.4d могут быть сплошь вогнутыми.

Особенно хорошая яркость получается, если высота рефлекторных элементов 17 (протяженность в направлении Z) превышает их ширину (протяженность в направлении Y), что имеет место в вариантах выполнения согласно фиг.4а, 4с и 4d.

Согласно очередному варианту выполнения на боковых поверхностях 33 отражательных элементов 17 выполнены несколько углублений 39, причем каждое углубление 39 относится к соседнему светодиоду 13 для создания для него отражательного участка. Таким образом, углубления 39 равномерно распределены в продольном направлении X. На фиг.5 изображен продольный участок такого отражательного элемента 17, причем плоскость сечения соответствует плоскости XY, т.е., она смещена параллельно плоскости протяженности несущего устройства 11. При этом углубления 39 располагаются в направлении наблюдения, т.е., вдоль направления Z.

Осветительный блок, описанный в связи с фиг.1-5, служит для наружного освещения (например, уличного освещения) или для освещения больших площадей внутреннего пространства зданий. Этот осветительный блок отличается простой и надежной конструкцией, так как в качестве оптических элементов по существу необходимы только отражательные элементы 17. Поскольку отражательные элементы выполнены отдельно от несущего устройства 11, осветительный блок имеет модульную структуру. Благодаря этому имеется возможность оснащения соответствующего осветительного блока по выбору одним из нескольких различных комплектов отражательных элементов 17, отличающихся, например, углом α наклона боковых поверхностей 33 отражательных элементов 17. Благодаря этому простым способом для определенного применения может быть отконфигурирован особенно подходящий осветительный блок.

Например, на основе единожды составленной справочной таблицы (Look-Up Table) можно определить, какой угол α наклона лучше всего подходит для определенной высоты закрепления осветительного блока, причем в качестве результата соответствующий комплект отражательных элементов 17 крепится на несущем устройстве 11. Соответствующим образом может быть также определено, могут ли быть несколько упомянутых осветительных блоков установлены рядом друг с другом в продольном направлении (направлении X) и/или в поперечном направлении (направлении Y). Таким образом, благодаря этому создана модульная система, позволяющая пользователю на основе простых таблиц самому создавать подходящую конфигурацию осветительного устройства (состоящую в случае необходимости из нескольких осветительных блоков указанного типа).

Кроме того, особым преимуществом является то, что нет безусловной необходимости в дополнительных оптических элементах, как, например, линзах. Нет также необходимости предусматривать дополнительный наполнитель в промежутке между соседними отражательными элементами 17. Достаточно простого прозрачного покрытия в качестве защиты от загрязнения.

В то время как в примере выполнения на фиг.1-5 показано прямоугольное расположение четырех рядов 15 по шесть светодиодов 13 в каждом, естественно, возможны и другие двухмерные расположения светодиодов. Предпочтительно, предусмотрены по меньшей мере два ряда 15 светодиодов 13, причем каждый ряд 15 содержит по меньшей мере три светодиода 13. Однако в рамках изобретения возможно также расположение светодиодов, например, в виде растра с круглым контуром или как несколько концентрических колец, причем форма отражательных элементов в принципе согласована с очертанием промежутков между соседними светодиодами.

В рамках изобретения возможно также, чтобы между двумя отражательными элементами 17 проходили также несколько, в частности два ряда, 15 светодиодов. В примере выполнения согласно фиг.1-5 могут также отсутствовать, например, средний отражательный элемент 17 или второй и четвертый отражательные элементы 17. Для лишь незначительной модификации характеристики излучения по сравнению с примером выполнения согласно фиг.1-5 отражательные элементы 17 могут быть также закреплены на несущем устройстве 11 под несколькими разными углами α наклона.

Ниже со ссылкой на фиг.6а и 6b поясняются еще два особенно предпочтительных усовершенствованных варианта выполнения осветительного блока с несколькими светодиодами. Преимущества, описанные в этой связи, не ограничены осветительным блоком, имеющим согласно фиг.1-5 несколько отражательных элементов 17. В обоих нижеописываемых случаях осуществляется управление мощностью светодиодов и тем самым управление яркостью осветительного блока.

На фиг.6а показана схема управления со световым датчиком 41, например с фототранзистором или фотодиодом (в случае необходимости с усилителем). Световой датчик 41 выполнен и установлен в осветительном блоке таким образом, чтобы световой датчик 41 обеспечивал измерение окружающей освещенности. Например, световой датчик 41 может быть установлен на передней или задней стороне осветительного блока или несущего устройства для светодиодов осветительного блока в зависимости от угла излучения светодиодов. Выход светового датчика 41 соединен с устройством 43 обработки данных, анализирующим величину, измеренную световым датчиком 41, для управления устройством 45 энергоснабжения, снабжающим электроэнергией светодиоды 13 соответствующего осветительного блока. В случае устройства 45 энергоснабжения речь может идти, например, об управляемом источнике тока.

Устройство 43 обработки данных согласно простому варианту выполнения может иметь компаратор, сравнивающий величину, измеренную световым датчиком 41, с записанной заданной величиной или величиной, заданной иным способом, для управления устройством 45 энергоснабжения в зависимости от сравнения фактической величины с заданной. Благодаря этому добиваются того, что при достаточном окружающем свете осветительный блок вырабатывает меньшую световую мощность. Тем самым обеспечивается снижение энергопотребления.

В порядке альтернативы варианту выполнения устройства 43 обработки данных с простым компаратором устройство 43 обработки данных может быть соединено с запоминающим устройством 47, в котором хранится справочная таблица. В этом случае устройство 43 обработки данных в зависимости от величины, измеренной световым датчиком 41, и в зависимости от других параметров (как, например, времени суток или дня недели) может считывать из запоминающего устройства 47 подходящую величину, передаваемую в устройство 45 энергоснабжения в качестве управляющего сигнала. В порядке альтернативы справочной таблице могут быть записаны также заранее определенные правила вычисления.

На фиг.6 показана аналогичная схема управления для осветительного блока со светодиодами. Этот вариант выполнения содержит радиоприемник 51, выполненный для приема управляющего сигнала, передаваемого по радиосвязи. Этот сигнал управления может посылаться с центрального устройства управления на несколько осветительных блоков. Сигнал, принимаемый радиоприемником 51, передается в устройство 43 обработки данных, содержащее, например, микропроцессор. В зависимости от сигнала, принятого радиоприемником 51, устройство 43 обработки данных управляет устройством 45 энергоснабжения для светодиодов 13 осветительного блока. Благодаря этому для сокращения энергопотребления можно простым способом управлять яркостью осветительного блока в зависимости от потребности.

Устройство 43 обработки данных согласно фиг.6b в дополнение к сигналу, принимаемому радиоприемником 51, может учитывать другие параметры или входные сигналы. В частности, возможна также комбинация вариантов выполнения согласно фиг.6а и 6b. Таким образом, устройство 43 обработки данных может учитывать величину, измеренную световым датчиком 41, и дополнительно сигнал, принятый радиоприемником 51, с тем, чтобы на основании заранее определенных правил вычисления или на основании справочной таблицы осуществлять управление устройством 45 энергоснабжения осветительного блока.

Кроме того, возможно, чтобы в схеме управления согласно фиг.6b для создания приемо-передающего устройства (так называемого трансивера (Transceiver)) радиоприемник 51 одновременно выполнен как радиопередатчик. В этом случае устройство 43 обработки данных выполнено для управления радиоприемником/радиопередатчиком 51 с целью передачи параметров состояния и/или параметров окружения (например, информации о работоспособности светодиодов 13 или величины, измеренной подсоединенным световым датчиком 41 согласно фиг.6а).

Перечень позиций

11 несущее устройство

13 светодиод

15 ряд

17 отражательный элемент

19 токоведущая дорожка

21 токоведущая дорожка

23 токоведущая дорожка

25 контактная площадка

27 контактная площадка

29 контактная площадка

31 контактная площадка

32 металлический слой

33 боковая поверхность

34 изоляционный слой

35 крепежный участок

37 отверстие

38 винт

39 углубление

41 световой датчик

43 устройство обработки данных

45 устройство энергоснабжения

47 запоминающее устройство

51 радиоприемник

α угол наклона

Х продольное направление

Y поперечное направление

Z нормаль к поверхности несущего устройства.

Осветительный блок для освещения больших поверхностей содержит несущее устройство (11), на котором несколько светодиодов (13) закреплены в двухмерной конфигурации. Между светодиодами на несущем устройстве закреплены несколько отдельных отражательных элементов (17, которые через несущее устройство соединены со светодиодами с обеспечением теплопроводности, так что отражательные элементы выступают для светодиодов в качестве охлаждающего устройства, отражательные элементы выполнены из металла или пластмассы с металлопокрытием. Осветительное устройство содержит несколько осветительных блоков, которые установлены рядом друг с другом в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Модульная система осветительного блока включает несущее устройство и различные комплекты отражательных элементов. Техническим результатом является уменьшение энергопотребления. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Осветительный блок для освещения больших поверхностей с несущим устройством (11), на котором несколько светодиодов (13) закреплены в двумерной конфигурации, причем между светодиодами (13) на несущем устройстве (11) закреплены несколько отдельных отражательных элементов (17), причем отражательные элементы (17) через несущее устройство (11) соединены со светодиодами (13) с обеспечением теплопроводности, так что отражательные элементы (17) выступают для светодиодов (13) в качестве охлаждающего устройства, причем отражательные элементы (17) выполнены из металла или пластмассы с металлопокрытием.

2. Осветительный блок по п.1, причем каждому отражательному элементу (17) приданы несколько светодиодов (13).

3. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) выполнены продолговатыми и, в частности, в виде отражательных перегородок.

4. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) имеют прямолинейную, изогнутую, угловатую форму или форму меандра.

5. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) относительно плоскости поперечного сечения, проходящей перпендикулярно несущему устройству (11), сужаются по мере удаления от несущего устройства (11).

6. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) относительно плоскости поперечного сечения, проходящей перпендикулярно несущему устройству (11), являются трапецеидальными или клиновидными.

7. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) имеют боковые поверхности (33), наклоненные относительно нормали (Z) к поверхности несущего устройства (11).

8. Осветительный блок по п.7, причем боковые поверхности (33) относительно плоскости поперечного сечения, проходящей перпендикулярно несущему устройству (11), являются прямолинейными или вогнутыми.

9. Осветительный блок по п.7, причем боковые поверхности (33) относительно плоскости продольного сечения, проходящей параллельно несущему устройству (11), являются сплошь плоскими, сплошь вогнутыми или выполнены с несколькими углублениями (39).

10. Осветительный блок по п.1, причем высота отражательных элементов (17) превышает их ширину.

11. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) на несущем устройстве (11) привинчены, приклепаны, приклеены, припаяны, приварены, зафиксированы или закреплены посредством прессовой посадки.

12. Осветительный блок по п.1, причем по меньшей мере некоторые из светодиодов (13) установлены в несколько рядов (15), причем отражательные элементы (17) между рядами (15) светодиодов (13) закреплены на несущем устройстве (11).

13. Осветительный блок по п.12, причем между каждой парой соседних рядов (15) светодиодов (13) на несущем устройстве (11) закреплен по меньшей мере один отражательный элемент (17).

14. Осветительный блок по п.12, причем ряды (15) светодиодов (13) проходят в продольном направлении (X) и установлены в поперечном направлении (Y) рядом друг с другом, так что светодиоды (13) образуют двухмерную матрицу, причем отражательные элементы (17) также располагаются в продольном направлении (X).

15. Осветительный блок по п.14, причем рядом с обоими самыми крайними в поперечном направлении (Y) рядами (15) светодиодов (13) на несущем устройстве (11) также закреплен соответствующий отражательный элемент (17).

16. Осветительный блок по п.2, причем предусмотрены по меньшей мере два ряда (15) светодиодов (13), причем каждый ряд содержит по меньшей мере три светодиода (13).

17. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) сделаны из матового алюминия.

18. Осветительный блок по п.1, причем отражательные элементы (17) обладают диффузным отражением и/или причем светодиоды (13) установлены за пределами фокуса отражательных элементов (17).

19. Осветительный блок по п.1, причем несущее устройство (11) содержит по меньшей мере один металлический слой (32), причем отражательные элементы (17) соединены с металлическим слоем (32) непосредственно или посредством теплопроводящего изоляционного слоя (34).

20. Осветительный блок по п.19, причем металлический слой (32) предусмотрен на той стороне несущего устройства (11), на которой закреплены светодиоды, причем изоляционный слой (34) является прозрачным.

21. Осветительный блок по п.1, причем несущее устройство (11) является плоским.

22. Осветительный блок по п.1, причем несущее устройство (11) содержит токопроводящие дорожки (19, 21, 23), с которыми светодиоды (13) соединены электрически.

23. Осветительный блок по п.1, причем несколько светодиодов (13) или все они электрически соединены последовательно или параллельно, или причем светодиоды (13) управляются по отдельности.

24. Осветительный блок по п.1, причем осветительный блок содержит световой датчик (41) для измерения окружающего света и устройство (43) обработки данных, выполненное для управления энергоснабжением (45) светодиодов (13) в зависимости от величины, измеренной световым датчиком.

25. Осветительный блок по п.24, причем световой датчик (41) обладает спектральной чувствительностью, согласованной со спектральной чувствительностью человеческого глаза.

26. Осветительный блок по п.25, причем световой датчик (41) содержит комбинацию светочувствительного элемента с оптическим фильтром и/или причем спектральная чувствительность светового датчика (41) находится в диапазоне от примерно 400 до примерно 620 нм с максимумом примерно при 510 нм.

27. Осветительный блок по п.24, причем световой датчик (41) установлен на передней или задней стороне осветительного блока.

28. Осветительный блок по п.1, причем осветительный блок содержит радиоприемник (51) и устройство (43) обработки данных, выполненное для управления энергоснабжением (45) светодиодов (13) в зависимости от сигнала, принимаемого радиоприемником.

29. Осветительный блок по п.28, причем осветительный блок, кроме того, содержит радиопередатчик, причем устройство (43) обработки данных выполнено для управления радиопередатчиком с целью передачи параметров состояния и/или параметров окружения.

30. Осветительный блок по п.1, причем светодиоды (13) имеют белый эмиссионный спектр, инфракрасный эмиссионный спектр или эмиссионные спектры разных цветов.

31. Осветительный блок по п.1, причем осветительный блок выполнен без отдельных линз и/или без наполнителя в промежутке между соседними отражательными элементами (17).

32. Осветительное устройство с несколькими осветительными блоками по любому из пп.1-31, причем осветительные блоки установлены рядом друг с другом в одном направлении или в двух взаимно перпендикулярных направлениях (X, Y).

33. Модульная система осветительного блока по меньшей мере с одним осветительным блоком по одному из пп.1-31 включает в себя несущее устройство (11) и различные комплекты отражательных элементов (17), причем указанные комплекты отражательных элементов (17) выполнены с возможностью крепления на несущем устройстве (11) для установки заранее определенной характеристики излучения, причем отражательные элементы (17) различных комплектов отличаются друг от друга по меньшей мере одним из следующих признаков:
- соответствующим углом (α) наклона относительно нормали (Z) к поверхности несущего устройства (11),
- формой,
- длиной, и/или
- количеством отражательных элементов (17) на несущее устройство (11).