CN103563485B - 照明模块 - Google Patents
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Abstract
本披露涉及一种照明模块，其中提供DC‑DC转换器和LED模块作为照明模块的组成部分，并且与照明模块分离地提供AC‑DC模块。AC‑DC模块实际上是远程电源，其可以在不必更换、重新配置或以其他方式修改照明模块的情况下容易地更换。通过此配置，DC‑DC模块可以被调谐以用于照明模块的特定LED模块，并且在AC‑DC模块故障的情况下，AC‑DC模块可以在不必更换或重调DC‑DC模块的情况下进行更换。
Description
此申请要求2011年4月1日提交的序号为61/470,771的美国临时专利申请的权益，该申请的披露内容以其全文通过引用并入本文。
技术领域
本披露涉及照明模块。
背景技术
近年来，机件已经获得动力来用使用更加有效的照明技术的照明器材来替代白炽灯泡。展现巨大前景的一种此类技术使用发光二极管（LED）。与白炽灯泡相比，基于LED的照明器材在将电能转换成光方面更加有效得多并且更加持久，且因此，使用LED技术的照明器材被预期替代住宅、商业以及工业应用中的白炽灯泡。
这样，需要基于LED的照明器材能够以有效且经济的方式用于住宅、商业以及工业应用中。
发明内容
本披露涉及照明模块，其中提供DC-DC转换器和LED模块作为照明模块的组成部分，并且与照明模块分离地提供AC-DC模块。AC-DC模块实际上是远程电源，其可以在不必更换、重新配置或以其他方式修改照明模块的情况下容易地进行更换。通过此配置，DC-DC模块可以被调谐以用于照明模块的特定LED模块，并且在AC-DC模块故障的情况下，AC-DC模块可以在不必更换或重调DC-DC模块的情况下进行更换。
在一个实施例中，照明模块安装在安装壳体内并且从安装在安装壳体外部的远程AC-DC模块接收DC功率。照明模块包括包含多个LED的LED模块和DC-DC模块。DC-DC模块被配置成从远程AC-DC模块接收DC功率信号并且提供至少一个驱动信号以便驱动LED模块的多个LED。
在此实施例中，照明模块可以被配置成从远程AC-DC模块接收基于用于多个LED的所需调光等级的输出调光信号，其中DC-DC模块被配置成基于输出调光信号来控制至少一个驱动信号。LED模块被配置成向DC-DC模块提供反馈信号，DC-DC模块被进一步配置成至少部分地基于反馈信号来控制至少一个驱动信号。例如，LED模块被配置成检测与LED模块相关的故障或温度以及与和LED模块相关的故障或温度有关的反馈信号。
在另一个实施例中，DC-DC模块被配置成向远程AC-DC模块提供反馈信号，远程AC-DC模块被进一步配置成至少部分地基于反馈信号来控制DC功率供应。DC-DC模块被配置成检测与DC-DC模块相关的故障或温度以及与和DC-DC模块相关的故障或温度有关的反馈信号。
在另一个实施例中，远程AC-DC模块被配置成至少部分地基于反馈信号产生输出调光信号并将其提供给DC-DC模块，并且DC-DC模块被配置成基于输出调光信号来控制至少一个驱动信号。远程AC-DC模块可以被配置成基于与AC功率信号分离的输入调光信号来产生输出调光信号。或者，远程AC-DC模块可以被配置成基于AC功率信号的特征来产生输出调光信号。
在又一个实施例中，提供照明组件，其包括照明模块和可以距离照明模块远程定位的AC-DC模块。照明模块包括具有多个LED的LED模块和DC-DC模块。DC-DC模块可以被配置成接收DC功率信号并提供至少一个驱动信号以便驱动LED模块的多个LED。AC-DC模块可以被配置成将AC功率信号转换成用于DC-DC模块的DC功率信号。照明模块被配置成安装在安装壳体内部并且AC-DC模块被配置成安装在安装壳体外部。所得的照明组件可以包括安装框架，其中安装壳体被安装到安装框架并且照明组件形成用于天花板的凹入式照明器材。照明组件可以进一步包括安装在安装框架上并且在安装壳体外部的接线盒，其中AC-DC模块安装在接线盒内部并且照明模块安装在安装壳体内部。
本领域技术人员在结合附图阅读以下详细描述之后将了解本披露的范围并且实现其额外方面。
附图说明
并入此说明书中并且形成其一部分的附图展示本披露的若干方面，并且与描述一起用以解释本披露的原理。
图1是用于根据本披露的一个实施例的照明器材的电子器件的方框图。
图2图示其中提供图1的照明器材的安装组件。
图3A至3G是用于根据本披露的一个实施例的图1的照明器材的照明模块的各个视图。
图4A至4G是用于根据本披露的一个实施例的图1的照明器材的照明模块的各个视图。
图5A和5B分别是用于图3A至3G和图4A至4G中所示的实施例的散热片的等距视图。
图6A和6B分别是用于图3A至3G和图4A至4G中所示的实施例的壳体的等距视图。
具体实施方式
以下阐述的实施例代表使得本领域技术人员能够实践本披露的必要信息并且说明实践本披露的最佳模式。在根据附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将理解本披露的概念并且将认识到这些概念的应用并不特别在本文提出。应理解，这些概念和应用属于本披露的范围内。
将理解，本文可以使用诸如“前”、“向前”、“后”、“下方”、“上方”、“上”、“下”、“水平”或“竖直”的相对术语来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的如图中所示的关系。将理解，这些术语意欲涵盖除图中所描绘的定向之外的装置的不同定向。
参照图1，图示用于所披露的照明器材的一个实施例的电子器件。如图所示，电子器件包括AC-DC（交流-直流）模块10、DC-DC（直流-直流）模块12以及LED（发光二极管）模块14。DC-DC模块12和LED模块14合作以形成光引擎16，其中DC-DC模块12产生必需的驱动电流IN以驱动由LED模块14提供的相应股的LED。DC-DC模块12由AC-DC模块10来部分地供电和控制。
AC-DC模块10被配置成接收AC电源信号PAC和输入调光信号SDIM，并且基于这些信号来将DC电源信号PDC和输出调光信号SD提供给DC-DC模块12。AC-DC模块10包括电路来将AC电源信号PAC降压并整流到所需的DC电压（其代表DC电源信号PDC）。DC电源信号PDC用以对DC-DC模块12供电。
输入调光信号SDIM是代表相对于LED模块14的最大所需流明输出的所需调光等级的模拟或数字控制信号。输入调光信号SDIM可以从适当的远程控制模块或照明开关（未示出）提供，如本领域技术人员将理解的。AC-DC模块10提供必需的电路来处理输入调光信号SDIM并且基于所需的调光等级来产生相应的输出调光信号SD。如本领域技术人员将理解，输出调光信号SD通常是脉宽调制（PWM）信号，其中输出调光信号SD的占空比实际上是输入调光信号SDIM的函数。由于输入调光信号SDIM对应于所需的调光等级，所以输出调光信号SD的占空比是所需的调光等级的函数。
在替代实施例中，可以通过使用调光器进行照明控制来提供AC电源信号PAC。调光器可以是前沿或后沿受控的。AC电源信号PAC中接收到的AC波形的部分对应于所需的调光等级。这样，AC-DC模块10被配置成分析AC电源信号PAC并基于其产生输出信号SD。
DC-DC模块12包括DC-DC转换器和由DC-DC转换器供应的多个电流源。电流源产生单独的驱动电流IN，所述电流图示为I1、I2以及I3并且用以分别驱动LED模块14的三个不同股的LED。DC-DC模块12的DC-DC转换器被配置成驱动电流源以便控制驱动电流I1、I2以及I3，这样使得对应股的LED基于输出调光信号SD输出所需颜色以及所需强度的光。在一个实施例中，一个或多个股可以由红色LED形成，而一个或多个其他股可以由蓝移黄色LED形成。不同的股由驱动电流I1、I2以及I3驱动，这样使得从所述股发出的光基于所需的调光等级而混合形成所需色温度以及所需强度的光。
DC-DC模块12可以被配置成向AC-DC模块10提供一个或多个反馈信号FDC。反馈信号FDC可以提供与DC-DC模块12的操作有关的温度、故障或其他信息，并且AC-DC模块10可以被配置成响应反馈信号FDC并且以所需方式调整或控制输出调光信号SD、DC电源信号PDC或二者。类似地，LED模块14可以被配置成向DC-DC模块12提供一个或多个反馈信号FLED。反馈信号FLED可以提供与LED模块14的操作有关的温度、故障或其他信息，并且DC-DC模块12可以被配置成响应反馈信号FLED并且以所需方式调整或控制驱动电流IN。
对于本披露，光引擎16的DC-DC模块12和LED模块14提供在照明模块18中，而AC-DC模块10被设计成安装成与照明模块18分开，如图2中所示。如图所示，照明模块18安装在安装壳体20内部，而AC-DC模块10安装在安装壳体20外部。具体来说，AC-DC模块10安装到接线盒22上或其内。安装壳体20和接线盒22可以通过安装框架24连接在一起从而形成安装组件26。例如，安装组件26的安装框架24可以被配置为凹入式照明组件，其安装在相邻的天花板托梁之间这样使得安装壳体20被悬挂在需要照明模块18的位置处。电缆28用来连接AC-DC模块10和DC-DC模块12。电缆28被展示为从AC-DC模块10穿过安装壳体20的上部延伸到照明模块18。在所选实施例中，电缆18可以提供在管道中。
DC-DC模块12和LED模块14安装到照明模块18的部分上或其中。除了DC-DC模块12和LED模块14之外，照明模块18包括散热片30、支撑托架32、具有反射内部的混合腔室34、漫射器36以及透镜38。在所示实施例中，散热片30提供其中安装DC-DC模块12的分隔室40。这样，DC-DC模块12被安装在散热片30的外边界的界限内。
在此实施例中，LED模块14安装到散热片30，其中可以使用导热垫（未示出）来将LED模块14热连接到散热片30。导热垫可以由任何导热材料形成，诸如金属或导热树脂。可以使用螺栓或其他紧固机构来将LED模块14和导热垫附接到散热片30的向前的表面。显然，LED模块14被图示为具有以阵列布置的不同股LED的LED的印刷电路板（PCB）。电缆组件用来将LED模块14连接到DC-DC模块12。
支撑托架32是用于照明模块18的主要结构部件。支撑托架32具有底部边缘，其形成后开口并且通过螺栓安装到散热片30，这样使得LED模块14的至少LED阵列通过后开口暴露。在所示实施例中，支撑托架32的后开口的大小和形状被确定成对应于LED模块14的PCB并且容纳该PCB。支撑托架32还具有容纳混合腔室34的向前的开口。混合腔室34可以采用各种形式。在所示实施例中，混合腔室34具有圆锥形或抛物线形主体，其具有的后开口的大小和形状被确定成使得LED模块14的LED阵列保持暴露。混合腔室34还具有由向前的凸缘形成的向前的开口。混合腔室34同心地位于支撑托架32内，其中混合腔室34的向前的凸缘的后表面靠在支撑托架的向前的凸缘的向前的表面上。
形状和大小通常对应于混合腔室34的向前的凸缘的外周边的平面漫射器36可以放置在混合腔室34的向前的凸缘的向前的表面上，并且因此覆盖混合腔室34的向前的开口。由漫射器36提供的漫射程度和类型可以各实施例不同。此外，漫射器36的颜色、半透明度或不透明度可以各实施例不同。漫射器36通常由聚合物或玻璃形成，但是其他材料是可行的。类似地，通常对应于漫射器36的形状和大小以及混合腔室34的向前的凸缘的外周边的平面透镜38可以放置在漫射器36上方。与漫射器36一样，透镜38的材料、颜色、半透明度或不透明度可以各实施例不同。此外，漫射器36和透镜38都可以由一种或多种材料或者相同或不同材料的一层或多层形成。虽然仅描绘一个漫射器36和一个透镜38，但是照明模块18可以具有多个漫射器36或透镜38；没有漫射器36，没有透镜38，没有漫射器36或透镜38，或者具有替代所示的漫射器36和透镜38的整体形成的漫射器和透镜（未示出）。
可以提供保持环以将混合腔室34、漫射器36以及透镜38保持就位。在操作中，从LED模块14的LED阵列发出的光在混合腔室34内混合并且通过透镜38沿向前方向被引导出从而形成光束。如所指出，LED模块14的LED阵列可以包括发出不同颜色光的LED。例如，LED阵列可以包括发出红色光的红色LED和发出青黄或青绿色光的蓝移黄色或蓝移绿色LED，其中红色和青黄或青绿色光在所需的色温度被混合形成“白”光。为了获得均匀颜色的光束，需要从LED阵列发出的光的相对透彻的混合。混合腔室34和漫射器36都用于混合从LED模块14的LED阵列发出的光。
某些光线（称为未反射光线）从LED模块14的LED阵列发出并且通过漫射器36和透镜38离开混合腔室34而不会被混合腔室34的内表面反射。其他光线（称为反射光线）从LED模块14的LED阵列发出并且在通过漫射器36和透镜38离开混合腔室34之前被混合腔室34的反射内表面反射。通过这些反射，反射的光线可以有效地彼此混合并且在混合腔室34内的至少一些未反射光线通过漫射器36和透镜38离开混合腔室34之前与其混合。漫射器36用于在未反射和反射光线离开混合腔室时将其漫射并且因此混合，其中混合腔室34和漫射器36提供从LED模块14的LED阵列发出的光的充分混合从而提供一致颜色的光束。除了混合光线之外，漫射器36被设计并且混合腔室34被成形的方式为控制从漫射器36和透镜38射出的所得光束的相对浓度和形状。例如，第一照明模块18可以设计成提供用于聚光灯的集中光束，其中另一个模块可以设计成提供用于泛光灯的广泛散布的光束。显然，也可以提供抛光贴面（未示出）以进一步有助于光混合、光束成形或二者。取决于所需美感和功能性，抛光贴面的内表面的范围可以从高反射金属涂层变化到磨砂黑色抛光。
图3A至3G和图4A至4G分别图示本披露的两个实施例的各个视图。在这些实施例中并且如以下进一步详细描述，散热片30的侧面可以形成为具有从散热片30的向前的表面延伸到散热片30的后表面的凹入部分30R。可以在散热片30的凹入部分30R之一中并且沿着其提供分隔室40，这样使得分隔室40不会延伸越过散热片30的总横向尺寸。如图3F和3G中清楚描绘，分隔室40可以由安装到散热片30并且大体上或整体位于凹入部分30R内的分离壳体提供。该壳体可以可选地具有底部和可拆卸盖，这样使得DC-DC模块12受到保护免受元件损害。图3F、3G以及4E图示在分隔室40上就位的盖。图3F和4E图示穿过分隔室40的盖中提供的剖开部定位于分隔室40内的DC-DC模块12。或者，分隔室40的主体可以形成为散热片30的组成部分并且被配置成容纳可选盖。
如图4A至4G中所示，电缆28以及电缆28在其中延伸的任何管道也可以被配置成离开与散热片30的凹入部分30R相邻的支撑托架32。这样，电缆28可以穿过凹入部分30R并且在散热片30的外周边内延伸。
在所选实施例中，支撑托架32被配置成在散热片30的翅片与支撑托架32的主体之间形成气隙，从而提供穿过散热片30的翅片的额外气流。
图5A和5B图示用于对应实施例的散热片30和对应凹入部分30R。散热片30包括基本上平行于基本上圆柱形散热片30的中心轴线的径向翅片44。在所示实施例中，较短翅片部分具有径向地延伸到相对于散热片30的中心轴线的第一距离的一组相邻径向翅片44。在一个或多个较长翅片部分中或之间提供对应于凹入部分30R的较短翅片部分。如所图示，图5A的实施例具有两个较短翅片部分，并且因此具有两个凹入部分30R。图5B的实施例具有一个较短翅片部分，并且因此具有一个凹入部分30R。较短和较长翅片部分的数量可以各实施例不同。
较长翅片部分具有径向地延伸到相对于散热片30的中心轴线的第二距离的一组相邻径向翅片，其中第二距离大于第一距离。相对于较长翅片部分，较短翅片部分有效地形成凹入部分30R。虽然仅图示较长和较短翅片部分，但是可以提供一个或多个中间翅片部分（未示出），其中中间翅片部分（未展示）具有径向地延伸到相对于散热片30的中心轴线的第三距离的一组相邻的径向翅片，其中第三距离在第一距离与第二距离之间。
如以上所提及，散热片30的凹入部分30R提供其中可以形成或安装用于DC-DC模块12的分隔室40的通道。凹入部分30R也可以用作电缆槽。
如图5A和5B中所示，散热片30可以包括固体、通常圆柱形的芯体46，其中散热片30的中心轴线通常对应于芯体46的中心轴线。径向翅片44从圆柱形芯体46的外表面向外有效地延伸，其中圆柱形芯体46和径向翅片44形成散热片30。在替代实施例中。芯体46可以是空心的或者其中具有一个或多个开口或空腔。可以在散热片30的向前表面和后表面或翅片上形成带螺纹的安装孔，以促进附接诸如支撑托架32、LED模块14、分隔室40等的元件。在一个实施例中，散热片30的整体作为单个集成部件由诸如铝、铜、金等高导热金属挤压成形。如所注意的，可以用以容纳DC-DC模块12的分隔室40可以与散热片30整体地形成或者可以形成在安装到散热片30上的分离壳体中，并且有可能形成在其中提供的凹入部分30R中。
图6A和6B图示用于对应实施例的示例性支撑托架32。
本领域技术人员将认识到对本披露的实施例的改进和修改。例如，尽管以上实施例是针对其中照明模块18的主要部件实际上是基本上圆柱形的照明模块18和远程AC-DC模块10；然而，这些部件中的任一个或所有可以采用其他形式，诸如矩形、三角形、椭圆形等。作为另一个实例，DC-DC模块12可以与LED模块14整体形成。所有这些改进和修改被认为在本文披露的概念的范围之内。
Claims (29)
1.一种用于安装在安装壳体内并且从安装在所述安装壳体外部的远程AC-DC模块接收DC功率的照明模块，其包括：
包括多个LED的LED模块；以及
配置成从所述远程AC-DC模块接收DC功率信号并且提供至少一个驱动信号以驱动所述LED模块的所述多个LED的DC-DC模块;
其中所述DC-DC模块被配置成向所述远程AC-DC模块提供反馈信号，所述远程AC-DC模块被进一步配置成至少部分地基于所述反馈信号来控制所述DC功率信号。
2.如权利要求1所述的照明模块，其中所述DC-DC模块被配置成从所述远程AC-DC模块接收基于用于所述多个LED的所需调光等级的输出调光信号并且所述DC-DC模块被配置成基于所述输出调光信号来控制所述至少一个驱动信号。
3.如权利要求1所述的照明模块，其中所述LED模块被配置成向所述DC-DC模块提供反馈信号，所述DC-DC模块被进一步配置成至少部分地基于所述反馈信号来控制所述至少一个驱动信号。
4.如权利要求3所述的照明模块，其中所述LED模块被配置成向DC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与LED模块的操作有关的温度信息。
5.如权利要求3所述的照明模块，其中所述LED模块被配置成向DC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与LED模块的操作有关的故障信息。
6.如权利要求1所述的照明模块，其中所述DC-DC模块被配置成向远程AC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与DC-DC模块的操作有关的温度信息。
7.如权利要求1所述的照明模块，其中所述DC-DC模块被配置成向远程AC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与DC-DC模块的操作有关的故障信息。
8.如权利要求1所述的照明模块，其中所述远程AC-DC模块被配置成至少部分地基于所述反馈信号来产生输出调光信号并将其提供给所述DC-DC模块，并且所述DC-DC模块被配置成基于所述输出调光信号来控制所述至少一个驱动信号。
9.如权利要求8所述的照明模块，其中所述远程AC-DC模块被配置成将AC功率信号转换成所述DC功率信号并且基于与所述AC功率信号分离的输入调光信号来产生所述输出调光信号。
10.如权利要求8所述的照明模块，其中所述远程AC-DC模块被配置成将AC功率信号转换成所述DC功率信号并且基于所述AC功率信号的特征来产生所述输出调光信号。
11.如权利要求1所述的照明模块，进一步包括具有分隔室的散热片，其中所述DC-DC模块安装在所述分隔室内。
12.如权利要求1所述的照明模块，其中所述多个LED包括发出淡红色光的第一组LED和发出青绿或青黄色光的第二组LED，这样使得所述淡红色光和所述青绿或青黄色光在所需的色温度混合以形成白光。
13.一种照明组件，其包括：
照明模块，其包括：
包括多个LED的LED模块；以及
配置成接收DC功率信号并且提供至少一个驱动信号以驱动所述LED模块的所述多个LED的DC-DC模块，以及
配置成将AC功率信号转换成用于所述DC-DC模块的所述DC功率信号的AC-DC模块，其中所述照明模块被配置成安装在安装壳体内部并且所述AC-DC模块被配置成安装在所述安装壳体外部;
其中所述DC-DC模块被配置成向所述AC-DC模块提供反馈信号，所述AC-DC模块被进一步配置成至少部分地基于所述反馈信号来控制所述DC功率信号。
14.如权利要求13所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被配置成安装在接线盒内部，所述接线盒安装在所述安装壳体外部。
15.如权利要求14所述的照明组件，进一步包括所述安装壳体、所述接线盒以及所述安装壳体和所述接线盒安装于其上的安装框架。
16.如权利要求14所述的照明组件，进一步包括延伸穿过所述安装壳体中的开口、连接所述AC-DC模块和所述DC-DC模块并且将所述DC功率信号从所述AC-DC模块携带到所述DC-DC模块的电缆。
17.如权利要求13所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被配置成基于用于所述多个LED的所需调光等级来产生输出调光信号并将其提供给所述DC-DC模块，并且所述DC-DC模块被配置成基于所述输出调光信号来控制所述至少一个驱动信号。
18.如权利要求17所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被配置成基于与所述AC功率信号分离的输入调光信号来确定用于所述多个LED的所需调光等级。
19.如权利要求17所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被配置成基于所述AC功率信号的特征来确定用于所述多个LED的所需调光等级。
20.如权利要求13所述的照明组件，其中所述LED模块被配置成向所述DC-DC模块提供反馈信号，所述DC-DC模块被进一步配置成至少部分地基于所述反馈信号来控制所述至少一个驱动信号。
21.如权利要求20所述的照明组件，其中所述LED模块被配置成向DC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与LED模块的操作有关的温度信息。
22.如权利要求20所述的照明组件，其中所述LED模块被配置成向DC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与LED模块的操作有关的故障信息。
23.如权利要求13所述的照明组件，其中所述DC-DC模块被配置成向AC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与DC-DC模块的操作有关的温度信息。
24.如权利要求13所述的照明组件，其中所述DC-DC模块被配置成向AC-DC模块提供一个或多个反馈信号，反馈信号提供与DC-DC模块的操作有关的故障信息。
25.如权利要求13所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被配置成至少部分地基于所述反馈信号来产生输出调光信号并将其提供给所述DC-DC模块，并且所述DC-DC模块被配置成基于所述输出调光信号来控制所述至少一个驱动信号。
26.如权利要求25所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被进一步配置成基于与所述AC功率信号分离的输入调光信号来产生所述输出调光信号。
27.如权利要求25所述的照明组件，其中所述AC-DC模块被进一步配置成基于所述AC功率信号的特征来产生所述输出调光信号。
28.如权利要求13所述的照明组件，进一步包括安装框架和安装到所述安装框架上的所述安装壳体，并且其中所述照明组件形成用于天花板的凹入式照明器材。
29.如权利要求28所述的照明组件，进一步包括安装在所述安装框架上并且在所述安装壳体外部的接线盒，其中所述AC-DC模块安装在所述接线盒内部并且所述照明模块安装在所述安装壳体内部。
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