BRPI0715105A2 - fonte de luz para fornecer iluminaÇço, e, estrutura de emissço de luz par uso em uma fonte de luz de iluminaÇço - Google Patents
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Abstract
FONTE DE LUZ PARA FORNECER ILUMINAÇçO, E, ESTRUTURA DE EMISSçO DE LUZ PARA USO EM UMA FONTE DE LUZ DE ILUMINAÇçO. A presente invenção fornece uma fonte de luz de modo geral, compreendendo um ou mais elementos de emissão através de borda, cada um tendo substancialmente um mesmo ou similar espectro de emissão, ou respectivos espectro de emissão / cores, e um número de extratores de calor termicamente acoplado a ele. Meios de acionamento também são fornecidos para acionar os elementos de emissão através de borda. Meios ópticos de saída, tal como refletores, lentes, difusores, colimadores, filtros e o similar podem também ser incluídos para coletar, misturar e / ou re-direcionar luz emitida através dos elementos de emissão através de borda para produzir um efeito óptico desejado. A fonte de luz pode também compreender um sistema de retro-alimentação de controle opcional adaptado para monitorar uma saída da fonte de luz e ajustar os meios de acionamento e / ou meios ópticos de saída para manter uma saída ótima ou desejada.
Description
"FONTE DE LUZ PARA FORNECER ILUMINAÇÃO, E, ESTRUTURA DE EMISSÃO DE LUZ PARA USO EM UMA FONTE DE LUZ DE ILUMINAÇÃO" CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção pertence ao campo da iluminação e em particular a uma fonte de luz compreendendo elementos de emissão através de borda.
FUNDAMENTOS
Avanços no desenvolvimento e melhoramentos do fluxo luminoso de dispositivos de emissão de luz tal como diodos de emissão de luz (LEDs) orgânicos e de semicondutor em estado sólido têm tornado esses dispositivos adequados para uso em aplicações de iluminação gerais, incluindo arquitetura, entretenimento, e iluminação de rodovias. Diodos de emissão de luz estão se tornando cada vez mais competitivos com fontes de luz tais como incandescente, fluorescente, e lâmpadas de descarga de alta intensidade.
Um desafio freqüentemente encontrado quando desenvolvendo fontes de luz baseadas em LED reside no desenvolvimento de meios de resfriamento adequados para os LEDs compreendidos nela. Por exemplo, já que o desempenho de LEDs é de modo geral, sensitivo à temperatura, e à variações dela, dissipação e controle de temperatura freqüentemente se torna um importante parâmetro de projeto. Em particular, fontes de luz combinando uma pluralidade de LEDs em uma configuração relativamente apertada, por exemplo, para fornecer maiores intensidades de saída ou espectro de emissão, pode requerer projeto de configuração de fonte de luz cuidadoso para aprimorar o gerenciamento de temperatura.
Na fabricação de matrizes de diodo à laser, e particularmente matrizes de barra de diodos em pilhas, configurações modulares têm sido propostas que combinam uma série de barras de diodos intercaladas entre uma correspondente série de espaçadores termicamente condutivos que fornecem respectivos recipientes de calor e conexão elétrica para como barras de diodos. Esta configuração facilita o teste dos módulos individuais e a substituição deles quando de ocorrência de defeito, e de modo geral, fornece suporte estrutural adicional para como barras de diodo conduzindo a propriedades de emissão melhorada. Os módulos são combinados e acionados em série para fornecer substancialmente uma fonte de luz de alta emissão de banda estreita para uso, por exemplo, como uma bomba óptica para lasers de estado sólido. Exemplos de tais matrizes de diodo à laser são propostas em várias formas e configurações na Patente dos Estados Unidos de Nr. 4.454.602 emitida em 12 de Junho de 1984 por Smith, Patente dos Estados Unidos de Nr. 5.325.384 emitida em 28 de Junho de 1994 por Herb et al, Patente dos Estados Unidos de Nr. 5.394.426 emitida em 28 de Fevereiro de 1995 por Joslin, Patente dos Estados Unidos de Nr. 5.835.515 emitida em 10 de Novembro de 1998 por Huang, Patente dos Estados Unidos de Nr. 6.195.376 emitida em 27 de Fevereiro de 2001 por Wilson et al, Patente dos Estados Unidos de Nr. 6.352.873 emitida em 5 de Março de 2002 por Hoden et al, e Patente dos Estados Unidos de Nr. 6.768.753 emitida em 27 de Julho de 2004 por Treusch.
Fontes de luz baseadas em LED correntemente usadas, por
exemplo, em aplicações de iluminação de propósito geral, de modo geral, combinam um ou mais LEDs de emissão na superfície para fornecer um efeito luminoso desejado. Por exemplo, esses LEDs de emissão na superfície podem ser montados em grupos ou matrizes para fornecer iluminação em um ou mais comprimentos de onda que podem, se configurados de modo apropriado, ser combinados para fornecer um padrão ou espectro de emissão desejado. Fontes de luz baseadas em LED fornecendo tais emissões combinadas podem ser usadas, por exemplo, como uma fonte de luz branca {e.g., combinado LEDs vermelho,verde e azul (RGB), LEDs vermelho, âmbar, verde e azul (RAGB), etc.), como uma fonte de luz padronizada ou multicolorida ou como uma fonte de luz de um espectro de emissão variável ou desejado.
Vários exemplos de tais fontes de luz baseadas em LED de propósito geral são fornecidos na Patente dos US de Nr. 7,048,412 para uma Fonte de LED Axial, emitida em 23 de Maio de 2006 por Martin et al, onde como fontes de luz propostas compreendem um número de LEDs dispostos ao longo das facetas de um eixo da fonte de luz e irradiando para fora dela em direção a um coletor disposto para coletar e re-direcionar a luz emitida para produzir um efeito luminoso desejado. Outro tais fontes de luz baseadas em LED de propósito geral, de modo geral, compreendendo matrizes de LED dispostas perpendicularmente ao eixo da fonte de luz também são ilustradas aqui.
Nessas e outras fontes de luz baseadas em LED de propósito geral disponíveis, os LEDs de emissão na superfície usados são, de modo geral, configurados para fornecer uma primeira grande superfície de emissão de luz e uma superfície oposta da qual o calor gerado pelo LED é dissipado através de um recipiente de calor ou o similar. Para fontes de luz de alta emissão, contudo, a configuração de emissão na superfície acima freqüentemente conduz à várias dificuldades de gerenciamento do calor e de resfriamento que afetam o desempenho total da fonte de luz.
Conseqüentemente, há uma necessidade para fontes de luz melhoradas, compreendendo LEDs e / ou outros tais elementos de emissão de luz, que superam pelo menos, alguns dos inconvenientes de fontes de luz conhecidos.
Esta informação de conhecimento é fornecida para revelar informação creditada pelo requerente para ser de possível relevância para a presente invenção. Nenhuma admissão é necessariamente pretendida, nem deve ser interpretado, que qualquer da precedente informação constitui a técnica anterior contra a presente invenção. SUMÁRIO DA INVENÇÃO Um objeto da presente invenção é fornecer uma fonte de luz compreendendo elementos de emissão através de borda. De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecida uma fonte de luz para fornecer iluminação, compreendendo: um ou mais elementos de emissão através de borda cada um respectivamente compreendendo uma ou mais bordas de emissão de luz unindo, duas superfícies substancialmente opostas, uma área das substancialmente superfícies opostas mencionada sendo maior do que aquela da uma ou mais bordas de emissão de luz mencionada; um ou mais extratores de calor, um ou mais das mencionadas superfícies substancialmente opostas de cada um do um ou mais elementos de emissão através de borda mencionados sendo termicamente acoplado ao respectivo um dos mencionados extratores de calor configurados para extrair calor deles; e meios de acionamento para acionar o um ou mais elementos de emissão através de borda para emitir luz através da uma ou mais bordas de emissão de luz deles para fornecer a iluminação.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido uma estrutura de emissão de luz para uso em uma fonte de luz de iluminação compreendendo meios de acionamento para acionar a estrutura de emissão de luz, a estrutura de emissão de luz compreendendo: duas ou mais camadas de emissão de luz respectivamente intercaladas entre sucessivas camadas de extrator de calor, cada uma das camadas de emissão de luz mencionadas compreendendo um ou mais elementos de emissão através de borda, cada um dos quais compreendendo uma borda de emissão de luz unindo, duas superfícies substancialmente opostas configurada para termicamente acoplar os elementos de emissão através de borda mencionados para como sucessivas camadas de extrator de calor mencionadas, uma área das mencionadas superfícies substancialmente opostas sendo maior do que aquela da uma ou mais bordas de emissão de luz mencionadas. DESCRIÇÃO BREVE DAS FIGURAS Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma fonte de luz compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 2 é uma vista transversal da fonte de luz da Figura 1 tomada ao longo da linha 2-2 dela;
Figura 3 é uma vista transversal de uma fonte de luz compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 4 é uma vista transversal de uma fonte de luz compreendendo um elemento de emissão através de borda de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;
Figura 5 é uma vista transversal de uma fonte de luz compreendendo três elementos de emissão através de borda de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;
Figura 6 é uma vista transversal de uma estrutura de emissão de luz em pilha compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma estrutura de emissão de luz em pilha compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma estrutura de emissão de luz em pilha compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
Figura 9 é uma representação em digrama de um sistema compreendendo uma fonte de luz e um sistema de re-alimentação opcional de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
Figura 10 é uma vista transversal de uma estrutura de emissão de luz em pilha compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
Figura 11 é uma vista lateral de uma fonte de luz compreendendo elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 12 é uma vista do lado de cima de uma extrator de calor
anular transportando elementos de emissão de luz de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 13 é uma vista do lado de baixo de um extrator de calor anular transportando elementos de emissão de luz de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 14 é uma vista em diagrama de uma pilha de elementos de emissão de luz de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 15A é uma vista em perspectiva de um extrator de calor transportando um elemento de emissão de luz de acordo com uma modalidade da presente invenção;
Figura 15B é uma vista em perspectiva de um extrator de calor transportando um elemento de emissão de luz de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;
Figuras 16A to 16D são diagramas de circuito esquemáticos para conectar elementos de emissão de luz de acordo com modalidades da presente invenção;
Figura 17 é uma vista em perspectiva de um extrator de calor transportando elementos de emissão de luz de acordo com uma modalidade da presente invenção; e
Figura 18 é uma vista lateral de um arranjo para misturar
emissões de diferentes elementos de emissão através de borda de acordo com uma modalidade da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Definições O termo " elemento de emissão de luz " é usado para definir um dispositivo que emite radiação em uma região ou combinação de regiões do espectro eletromagnético, por exemplo, a região visível, região de infravermelho e / ou ultravioleta, quando ativada através da aplicação de uma diferença de potência através dele ou passando uma corrente através dele, por exemplo. Por conseguinte a elemento de emissão de luz pode ter características de emissão espectral monocromática, quase-monocromática, poli cromática ou de banda larga. Exemplos de elemento de emissão de luz incluem diodos de emissão de luz de semicondutor, orgânicos, ou polímero / polímero, diodos super-luminescentes, diodos de reflexão, diodos de emissão de luz revestidos de fósforo bombeado opticamente, diodos de emissão de luz de nano cristal bombeado opticamente ou outros dispositivos similares como seria prontamente entendido por um profissional qualificado na técnica. Ainda mais, o termo elemento de emissão de luz é usado para definir o dispositivo específico que emite a radiação, por exemplo, um cubo de LED, e pode igualmente ser usado para definir uma combinação do dispositivo específico que emite a radiação junto com um compartimento ou pacote dentro do qual o dispositivo ou os dispositivos específicos são colocados.
O termo " elemento de emissão através de borda " é de modo geral, usado para definir um elemento de emissão de luz, como definido acima, que emite luz a partir de uma ou mais de suas bordas, isto é, a partir de uma borda de modo geral, unindo duas superfícies substancialmente opostas cada uma tendo uma área pelo menos, maior do que aquela desta borda. Em outras palavras, o termo " elemento de emissão através de borda " é usado para representar um elemento de emissão de luz a partir do qual a luz é emitida através uma ou mais bordas de emissão de luz dele, a uma ou mais bordas de emissão de luz tendo uma área que é pelo menos, menor do que aquela da pelo menos, algumas das superfícies nominalmente de não emissão do elemento de emissão de luz. Como será ainda discutido abaixo, pelo menos, algumas dessas maiores superfícies de não emissão são usadas para dissipação de calor. O termo " elemento de emissão através de borda também se refere a um elemento emitindo luz a partir da borda de uma camada ativa dentro do elemento, independente de como o elemento é cortado o conjunto de múltiplas camadas durante a fabricação. É contemplado que a luz pode ser emitida a partir da superfície de um elemento de emissão através de borda, como definido aqui, que não é uma das menores superfícies deste elemento, mas que permanece de menor área do que pelo menos, uma das superfícies nominalmente de não emissão do elemento de emissão de luz. O termo elemento de emissão através de borda pode também se referir ao elemento de emissão de luz a partir do qual a luz é refletida totalmente internamente, ou pelo menos, substancialmente refletida, a partir de uma ou mais superfícies de área menores, que por outro lado seriam bordas de emissão de luz, a ser emitida a partir de uma porção ou porções de uma ou mais superfícies maiores, que seriam superfícies nominalmente de não emissão na ausência da reflexão interna total.
O termo "superfície de não emissão" se refere a uma superfície sobre um elemento de emissão de luz, como definido acima, através da qual a luz nominalmente não seria emitida, mas através da qual alguma luz ainda poderia ser emitida na prática. A pessoa de qualificação na técnica prontamente vai entender que tais superfícies de não emissão não são destinadas exclusivamente para definir superfícies a partir das quais a luz não pode ser emitida, mas mais de modo geral, para definir superfícies do elemento de emissão de luz que não são de modo geral, consideradas como superfícies de emissão primárias, isto é, superfícies a partir das quais a luz pode ser emitida, mas em uma proporção que é no máximo relativa à emissões fornecidas a partir da uma ou mais bordas de emissão de luz de tais
elementos de emissão de luz.
O termo " extrator de calor " é usado para definir um material, dispositivo, sistema e / ou ambiente capaz de absorver calor de um outro objeto, a saber um elemento de emissão de luz tal como um elemento de emissão através de borda como definido acima, com a qual ele é termicamente acoplado. Um extrator de calor, que pode compreender um ou mais extratores de calor independente e / ou acoplado, é de modo geral, configurado para conduzir calor absorvido e por meio disso, para longe de sua fonte (e. g., o elemento de emissão de luz) e espalhar ou dissipar o calor sobre uma área de maior superfície. Em geral, o extrator de calor reduz a temperatura da fonte através de massa térmica aumentada e / ou dissipação de calor por condução, convecção, radiação e / ou resfriamento ativo. Exemplos de extratores de calor pode incluir, mas não são limitadas à, diferente tipos de recipiente de calor, por exemplo, compreendido de estruturas de metal tais como, chapas, varetas e o similar (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre-tungstênio, etc.), diferentes tipos de refrigeradores elétricos térmicos, sistema de ar forçado ou tubo(s) de circulação de calor, diferentes tipos de sistemas de resfriamento de fluido de canal micro ou de canal macro, ou outros sistemas de extração e / ou dissipação de calor similares como seria prontamente entendido por um profissional qualificado na técnica. O termo extrator de calor é ainda usado para definir um sistema(s) de resfriamento passivo e / ou ativo, de forma operativa, e / ou termicamente acoplado à, ou integrado dentro de uma estrutura de extração de calor de um dispositivo de iluminação.
Os termos " espectro ", " espectral " e " espectro de emissão " são usados de forma intercambiável para definir uma ou mais características espectrais de uma dada fonte de luz, do elemento de emissão de luz ou outro tal dispositivo de emissão de luz, onde tais características pode incluir, mas não são limitadas à, uma distribuição de potência espectral (SPD), um ou mais intensidade comprimentos de onda de intensidade de pico e / ou bandas de emissão, um ou mais perfis de intensidade espectral, e o similar. Conforme usado aqui, o termo " cerca de " se refere á +/- 10% de variação a partir do valor nominal. E para ser entendido que tal uma variação é sempre incluída em qualquer dado valor fornecido aqui, se é ou não especificamente referido à.
Ao menos que definido ao contrário, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como comumente entendido por alguém de qualificação simples na técnica à qual esta invenção pertence.
A presente invenção fornece uma fonte de luz compreendendo elementos de emissão através de borda. Em particular, a fonte de luz de modo geral, compreende um ou mais elementos de emissão através de borda, cada um tendo substancialmente um mesmo (por exemplo, azul, vermelho, verde, etc.) ou similar (por exemplo, branco quente e branco frio) espectro de emissão, ou tendo substancialmente diferentes respectivos espectro de emissão / cores (por exemplo, vermelho, verde e azul), e um ou mais extratores de calor termicamente acoplado a ele. Meios de acionamento também são fornecidos para acionar os elementos de emissão através de borda. Meios ópticos de saída, tal como refletores, lentes, difusores, colimadores, filtros e o similar pode também ser incluídos para coletar, misturar e / ou re-direcionar a luz emitida pelo um ou mais elementos de emissão através de borda para produzir um efeito óptico desejado. A fonte de luz pode também compreender um sistema de retro-alimentação de controle opcional adaptado para monitorar saída da fonte de luz e ajustar os meios de acionamento e / ou meios ópticos de saída para manter uma saída ótima ou desejado.
Como definido acima, cada elemento de emissão de luz através borda de uma dada fonte de luz de modo geral, compreende uma ou mais bordas de emissão de luz e duas ou mais superfícies de não emissão a partir das quais calor pode ser extraído e dissipado através de extratores de calor respectivamente acoplado a elas. Em geral, as superfícies de não emissão têm uma área maior do que aquela da borda(s) de emissão de luz e assim sendo fornece maior extração e dissipação de calor. Como tal, contrário ao uso de elementos de emissão de luz através de superfície em fontes de luz correntemente disponíveis, o uso de elementos de emissão através de borda, como descrito aqui, fornece maior extração e dissipação de calor, e conseqüentemente maior gerenciamento térmico e controle de temperatura, que pode se traduz em maior desempenho, confiabilidade, estabilidade e longevidade da fonte de luz. Em geral, o um ou mais elementos de emissão através de
borda pode ser acionado independentemente, em um grupo ou matriz, ou como parte de um ou mais dispositivos de emissão através de borda empilhados. Em uma modalidade, por exemplo, cada elemento de emissão através de borda é acionado independentemente através de respectivos meios de acionamento. Nesta modalidade, cada elemento de emissão através de borda é termicamente acoplado a um ou mais respectivos extratores de calor (e. g., ver Figuras 4 e 15). Os extratores de calor de cada elemento de emissão através de borda podem ser usados como meios de extração e dissipação de calor independentes, ou podem ser mutuamente acoplados para fornecer um sistema de extração e dissipação de calor combinado para a fonte de luz inteira, ou para vários subgrupos de elementos de emissão através de borda dela, como descrito abaixo.
Em uma outra modalidade, um número de elementos de emissão através de borda são combinados em uma estrutura de emissão de luz em pilha compreendendo sucessivas camadas de emissão de luz e camadas de extrator de calor intercaladas respectivamente (e. g., ver Figuras 1 à 3, 6 à 8, 10, 11 e 14). A saber, tais estruturas de emissão de luz em pilhas podem compreender uma ou mais camadas de emissão de luz termicamente acoplada entre duas sucessivas camadas de extrator de calor. Por exemplo, em uma modalidade, cada camada de emissão de luz compreende um único elemento de emissão através de borda termicamente acoplado entre duas sucessivas camadas de extrator de calor (e. g., ver Figuras 1 e 6). Em uma outra modalidade, cada camada de emissão de luz compreende dois ou mais elementos de emissão através de borda termicamente acoplados entre duas sucessivas camadas de extrator de calor (e. g., ver Figuras 7, 8, 10 e 11). Outras configurações e permutações de pilha tendo diferentes números de camadas de emissão de luz e camadas de extrator de calor, e tendo várias combinações de elementos de emissão através de borda e extratores de calor para cada tal camada respectivamente, deve ser aparente para a pessoa de qualificação na técnica.
Ainda mais, na estrutura(s) de emissão de luz em pilha acima, cada elemento de emissão através de borda de uma dada camada de emissão de luz pode ter substancialmente um mesmo ou similar espectro de emissão, diferentes espectros de emissão, ou a estrutura pode compreender uma combinação de elementos de emissão através de borda, algum dos quais tendo substancialmente o mesmo ou similar espectro e algum diferente. Por exemplo, em uma modalidade, uma estrutura de emissão de luz em pilha compreende um número de camadas de emissão de luz, cada uma da qual sendo respectivamente compreendida de elementos de emissão através de borda compartilhando substancialmente um mesmo ou similar espectro de emissão / cor. Por exemplo, uma dada estrutura de emissão de luz em pilha pode compreender, de acordo com uma modalidade, uma primeira camada de emissão de luz compreendendo elementos de emissão através de borda cada um tendo um primeiro espectro de emissão, e uma segunda camada de emissão de luz compreendendo elementos de emissão através de borda cada um tendo um segundo, diferente espectro de emissão; três ou mais tais camadas também podem ser fornecidas dependendo da aplicação para a qual a fonte de luz é para ser usada. Em adição, uma dada fonte de luz pode compreender uma única estrutura de emissão de luz em pilha (e. g., ver Figuras 1 to 3 e 11), ou compreender duas ou mais estruturas de emissão de luz em pilha. Por exemplo, em uma modalidade, a fonte de luz compreende duas ou mais estruturas de emissão de luz em pilha cada uma emitindo luz de acordo com um respectivo espectro de emissão ou cor. Em uma outra modalidade, cada estrutura de emissão de luz em pilha da fonte de luz emite luz de acordo com um espectro de emissão combinado obtido combinando as emissões das várias camadas de emissão de luz dela compreendido dos elementos de emissão através de borda, ou subgrupos deles, diferentes espectro de emissão.
A pessoa de qualificação na técnica prontamente vai entender que outras estruturas de emissão de luz em pilha compreendendo diferentes combinações de elementos de emissão através de borda em diferentes configurações de camadas de emissão de luz e camadas de extrator de calor, podem ser consideradas sem fugir do escopo geral e natureza da presente divulgação. Por exemplo, camadas de emissão de luz adjacentes podem compartilhar um extrator de calor comum disposto entre elas, ou serem acopladas à extratores de calor dispostos de forma adjacente mas distintos. Ainda mais, estruturas de emissão de luz podem ser fabricadas para terem várias formas e / ou configurações dependendo da aplicação para a qual fonte de luz é para ser usada. Por exemplo, empilhamentos lineares, quadradas ou retangulares podem ser preferidas em certas aplicações (e. g. ver Figuras 1 e 10), ao passo que empilhamentos cilíndricos, cônicos ou anulares (e. g. ver Figuras 11 to 13) podem ser melhores em outras aplicações. Um empilhamento anular, por exemplo, pode ser dispostos em torno e termicamente conectado a um tubo de circulação de calor axial ou outro componente de transporte térmico ou de condução térmica para extração do calor produzido pelos elementos de emissão de luz.
Em outras modalidades, o empilhamento pode ser de 1D, ou linear, e arrumado na horizontal, vertical ou outra orientação. Pode ser de 2D, em qual caso as superfícies de emissão através de borda formam uma matriz plana de duas dimensões. Pode ser uma matriz de 2D arrumada em uma superfície curva virtual, tal como a superfície de um cilindro. Pode também ser uma matriz de 3D, tendo linhas deslocadas permitindo uma radiação emitida pelos elementos de emissão através de borda posicionados em uma ou mais linhas de retaguarda para passar através dos elementos de emissão através de borda posicionados em uma ou mais linhas de frente. A pessoa com qualificação na técnica vai entender que essas e outras tais variações não são destinadas a fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
Ainda mais, como apresentado acima, estruturas de emissão de luz em pilha, pode compreender elementos de emissão através de borda tendo diferentes espectros de emissão, ou compreende uma série de elementos de emissão através de borda, todos emitindo luz de acordo com substancialmente um mesmo ou similar espectro de emissão. Nesta modalidade, a estrutura de emissão de luz em pilha dos elementos de emissão através de borda de uma dada saída pode ser combinada com estruturas de emissão de luz dos elementos de emissão através de borda tendo diferentes emissões para produzir um efeito óptico combinado. Por exemplo, tais combinações podem ser usadas em uma fonte de luz de alta emissão para fornecer, uma vez que emissões de respectivas estruturas de emissão de luz são combinadas através de coletores, misturadores, etc. de luz comum, uma saída combinada tendo um espectro desejado (e. g., uma saída de cor selecionada, uma fonte de luz branca, etc.).
Elementos de emissão através de borda
Em uma modalidade, um elemento de emissão através de borda compreende substancialmente um elemento de emissão de luz planar tendo uma ou mais bordas de emissão de luz unindo duas substancialmente superfícies de não emissão opostas; a uma ou mais bordas de emissão de luz pode formar um ângulo com, ou ser substancialmente perpendicular às superfícies de não emissão. Ainda mais, uma ou mais superfícies do elemento de emissão através de borda, de modo geral, outra do que a borda de emissão de luz delas, pode ser revestida com um revestimento reflexivo, ou fabricadas para fornecer uma capacidade de reflexão interna aumentada. Tais superfícies reflexivas podem ser usadas, por exemplo, para direcionar emissões do elemento de emissão através de borda fora da única borda, ou de novo fora das bordas diametralmente opostas. Também, uma ou mais superfícies, e particularmente uma ou mais bordas de emissão de luz do elemento de emissão através de borda, pode ser revestida com um revestimento anti- reflexão, ou fabricadas para fornecer uma capacidade de reflexão interna diminuída. Tais superfícies anti-reflexivas podem ser usadas, por exemplo, para aprimorar uma eficiência de emissão do elemento de emissão através de borda em questão.
Em uma outra modalidade, um elemento de emissão através de
borda é pelo menos, parcialmente fabricadas de materiais de orientação de luz tais que a luz gerada pelo elemento de emissão através de borda é guiada por esses materiais de orientação de luz para a uma ou mais bordas de emissão de luz a partir das quais é emitida. Materiais de orientação de luz de índice de refração mais baixo podem, por exemplo, ser dispostos ao longo de uma ou mais das superfícies de não emissão do elemento de emissão através de borda para formar um guia de onda. Por exemplo, uma estrutura, tal como um guia de onda de ponta ou o similar pode ser desenvolvido no elemento de emissão através de borda. Guiar onda pode, por exemplo, ocorrer devido à variação de índice de refração entre a camada ativa, camada de orientação e camada de revestimento em um elemento de emissão de luz de semicondutor tal como um laser de diodo de semicondutor. Um outro exemplo seria a aplicação de camadas de espelho interno que anexa a camada ativa similar como na aplicação de um única camada de espelho no lado do substrato dos LEDs de emissão através de superfície. Em adição uma combinação de camadas de guia de onda interna e camadas de guia de onda externa tal como revestimento de espelho e o similar pode ser usado para alcançar um efeito desejado. Outros exemplos de elementos de emissão através de borda similares serão prontamente entendido por um profissional qualificado na técnica.
Em uma outra modalidade da presente invenção, materiais de reflexão e / ou de reflexão parcial, podem ser revestidos na uma ou mais bordas de emissão de luz de modo a facilitar reflexão entre essas superfícies de borda. As superfícies podem ser polidas, e podem ser planas ou curvas.
Em uma outra modalidade da presente invenção, um elemento de emissão através de borda pode ser configurado tal que uma borda de emissão de luz dele oposta é configurada para fornecer total ou substancial reflexão interna, e por meio disso, re-direcionando a luz direcionada nela em direção a uma porção de uma nominalmente superfície de não emissão. Nesta modalidade, o elemento de emissão através de borda mantém o benefício de fornecer uma ou mais, de modo geral, maiores superfícies das quais, calor podem ser extraído e / ou dissipado, enquanto fornecendo uma alternativa para a capacidade de direção de saída. Nesta configuração, a luz gerada pelo elemento de emissão através de borda é emitida através de uma borda de emissão de luz dele, que é, nesta modalidade, configurada para re-direcionar a luz a ser emitida dela em direção à superfície nominalmente de não emissão.
Em adição, um elemento de emissão através de borda pode ser o dispositivo específico que emite uma radiação, por exemplo, um cubo de LED, e pode igualmente ser usado para definir uma combinação do dispositivo específico que emite a radiação junto com um compartimento ou pacote dentro do qual o dispositivo específico ou dispositivos são colocados (e. g., incluindo extratores de calor tal como recipientes de calor, eletrodos de acionamento, estruturas de guia de onda, revestimentos e / ou estruturas reflexivas, etc.). Em uma modalidade, um elemento de emissão através de borda pode compreender um elemento de emissão através de borda ou uma combinação de tais elementos de emissão através de borda integralmente ou, de forma operativa, acoplado em uma dada configuração ou matriz, por exemplo, uma camada de emissão de luz através de borda de um estrutura ou dispositivo de emissão de luz em camada compreendida de duas ou mais elementos de emissão através de borda. Extrator de calor
Será entendido por uma pessoa de qualificação na técnica que vários tipos de extratores de calor, se dispostos em camadas entre respectivas camadas de um ou mais elementos de emissão através de borda, ou dispostos como extratores de calor individuais para elementos de emissão através de borda únicos, podem ser considerados aqui sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação. Ainda mais, várias formas e configurações de extrator de calor e podem ser consideradas dependendo da forma da fonte de luz, e a combinação e configuração estrutural selecionada do elemento de emissão através de borda dela.
Em uma modalidade, cada extrator de calor compreende um recipiente de calor, a saber uma chapa ou estrutura de metal (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre-tungstênio, etc.), termicamente acoplado a uma ou mais das superfícies de não emissão (ou porção delas) de um ou mais elementos de emissão através de borda. Cada recipiente de calor pode ainda ser termicamente acoplado a uma base do recipiente de calor, este último, opcionalmente, termicamente acoplando cada extrator de calor de um dado elemento de emissão através de borda, de uma dada camada de emissão de luz, de uma dada matriz ou grupo de elementos de emissão através de borda ou de uma dada estrutura de emissão de luz em pilha. A base do recipiente de calor, ou de novo um dado recipiente de calor de um particular elemento de emissão através de borda, ou grupo, matriz ou estrutura em pilha deles, pode ainda atuar como um suporte para os elementos de emissão através de borda na fonte de luz (e. g., ver Figura 1). Como será prontamente entendido pela pessoa de qualificação na técnica, a base do recipiente de calor pode também conduzir a um sistema de gerenciamento de calor adicional, tal como um sistema de resfriamento ativo, para ainda controlar e manter a acionamento dos elementos de emissão através de borda em uma temperatura de acionamento ótima e / ou desejado.
Alternativamente, cada extrator de calor pode ser acionado independentemente, ou em subgrupos, dependendo d projeto específico e requisitos operacionais da dada fonte de luz. A pessoa de qualificação na técnica prontamente vai entender que um número de meios de extração e dissipação de calor pode ser usado como extratores de calor no presente contexto sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação. A saber, vários tipos e / ou combinações de extratores de calor podem ser consideradas para fornecer transferência de calor das superfícies de não emissão dos elementos de emissão através de borda para o ambiente ou para um sistema de resfriamento passivo e / ou ativo associado. Como colocado acima, tais extratores de calor pode incluir, mas não são limitadas à, vários tipos de recipiente de calor, refrigerador elétrico térmico, sistema de ar forçado, tubo(s) de circulação de calor, sistemas de resfriados por fluido tais como refrigeradores de canal micro ou de canal macro e outros sistemas de extração e / ou dissipação de calor tal como um sistema(s) de resfriamento passivo e / ou ativo, de forma operativa, e / ou termicamente acoplado à, ou integrado dentro, de uma estrutura de extração de calor dos elementos de
emissão através de borda.
Em uma modalidade, um extrator de calor pode suportar um ou mais trilhas condutivas que são eletricamente isolados do material principal do extrator de calor. Energia elétrica pode assim sendo ser fornecida ao elemento de emissão através de borda, através da trilha condutiva e do extrator de calor. Exemplos de trilhas condutivas podem ser vistos nas Figuras 15 A e 15B, por exemplo. No exemplo da Figura 15A, um extrator de calor substancialmente plano 1208 transporta um elemento de emissão através de borda 1202 tendo um contato de superfície metálica superior 1230. O contato de superfície metálica superior 1230 é unido por fio 1232 a uma trilha condutiva 1234 em uma camada termicamente condutiva mas eletricamente isolante 1236 disposta em uma extremidade de dissipação de calor 1238 do extrator de calor 1208. No exemplo da Figura 15B, um extrator de calor mais grosso 1208' carrega um elemento de emissão através de borda 1202' tendo um contato saliente metálico superior 1230'. O contato saliente metálico superior 1230' é unido por fio 1232' a uma trilha condutiva 1234' em uma camada termicamente condutiva, mas eletricamente isolante 1236', disposta em uma extremidade da dissipação de calor 1238' do extrator de calor 1208'. Em um outro exemplo, o extrator de calor poderia ser um material eletricamente isolante, tal como uma cerâmica, com boa condutividade térmica. Neste caso duas trilhas poderiam ser usadas para cada elemento de emissão através de borda. Elementos ópticos de saída Opcionais
Nas modalidades acima, as emissões de cada elemento de emissão através de borda de uma dada fonte de luz, se independente, combinada em subgrupos ou matrizes, ou compreendidos em uma ou mais estruturas de emissão de luz em pilha, podem ser combinadas, usando elementos ópticos de saída apropriados, para fornecer um efeito óptico desejado. Por exemplo, as saídas dos vários elementos de emissão através de borda podem ser combinadas em um número de caminhos para fornecer uma saída padronizada, uma saída colimada, uma saída de uma cor ou característica de cromo selecionada (e.g., através de uma mistura de vermelho, verde e azul (RGB), uma mistura de vermelho, âmbar, verde e azul (RAGB), etc.), uma saída de intensidade ou característica de cromo variável (e.g., através de meios de acionamento variáveis e / ou elementos ópticos de saída), ou o similar.
Em uma modalidade, a fonte de luz compreende elementos de emissão através de borda que fornecem duas ou mais espectro de emissão / cores. Por exemplo, uma fonte de luz tendo, um elemento de emissão através de borda vermelha, um elemento de emissão através de borda verde e um elemento de emissão através de borda azul, pode ser considerada (e.g., ver Figuras 1, 5 e 11). Em tal uma fonte de luz, as respectivas emissões coloridas dos diferentes elementos de emissão através de borda pode ser coletadas e misturadas através de meios ópticos adequados (e.g., refletores, lentes, colimadores, difusores, filtro(s) ópticos, etc.) para fornecer um espectro de emissão combinada, a saber uma característica de cromo desejada. Em uma modalidade, a saída desejada é luz branca gerada a partir da combinação de emissões de vermelho, verde e azul. Em uma outra modalidade, a fonte de luz compreende
elementos de emissão através de borda que fornece quatro ou mais espectros de emissão / cores. Por exemplo, a fonte de luz pode compreender quatro elementos de emissão através de borda, ou grupos, matrizes ou camadas dela, tendo diferentes espectros de emissão / cores, a saber, por exemplo, vermelho, âmbar, verde e azul (e. g., ver Figura 3). De novo, as emissões coloridas dos respectivos elementos de emissão através de borda podem ser coletadas e misturadas através de meios ópticos adequados para fornecer um espectro de emissão combinada, tal como luz branca. Alternativamente, como apresentado acima, a fonte de luz pode compreender um ou mais matrizes de elementos de emissão através de borda, cada matriz tendo um respectivo espectro de emissão geral ou comprimento de onda. A saber, como visto na figura 7, 8 e 11, os elementos de emissão através de borda pode ser empilhados em uma configuração para fornecer, entre cada dois extratores de calor, dois ou mais elementos de emissão através de borda que, dependendo da aplicação para qual a fonte de luz é desenvolvida, pode ser configurada para emitir luz tendo um, substancialmente, mesmo ou similar espectro de emissão. Em uma modalidade, cada elemento de emissão através de borda de uma dada camada de emissão de luz fornece um, substancialmente, mesmo ou similar espectro de emissão. Em uma outra modalidade, três camadas de emissão de luz são fornecidas para, respectivamente, produzir luz de cores vermelha, verde e azul cores (e.g, ver Figuras 1, 5 e 11). Em uma outra modalidade adicional, quatro camadas de emissão de luz são fornecidas para, respectivamente produzir luz de cor vermelha, âmbar, verde e azul cores (e. g., ver Figuras 3 e 6). Em uma modalidade adicional, a luz produzida por uma dada camada de emissão de luz é coletada e misturada com luz produzida através das outras camadas de emissão de luz para produzir um efeito óptico combinado. Coleta e mistura de luz produzida por elementos de emissão através de borda e / ou camadas de emissão de luz individuais pode ser fornecida através de uma combinação de meios ópticos tal como refletores, filtros, lentes, colimadores, difusores, e o similar.
Em uma outra modalidade, o respectivo espectro de emissão de uma pluralidade de elementos de emissão através de borda são sobrepostas tal que uma saída combinada dos elementos de emissão através de borda forma um espectro não zero contínuo sobre um intervalo de comprimento de onda que é amplo em comparação ao intervalo de comprimento de onda de um único elemento de emissão através de borda, por exemplo. A saída combinada pode trocar, por exemplo, substancialmente de comprimentos de onda de azul para vermelho, fornecidos, por exemplo, de dois, três, quatro ou mais espectros de emissão individuais.
A pessoa de qualificação na técnica prontamente vai entender que vários dispositivos e componentes ópticos podem ser usados dentro, ou em conjunto com, as várias modalidades da fonte de luz divulgada, para fornecer um efeito desejado. Por exemplo, combinações de filtro em pilha e / ou em estágios podem ser usadas para adequadamente combinar e misturar as várias emissões coloridas dos elementos de emissão através de borda. Várias configurações de refletor também podem ser consideradas, a saber para coletar e re-direcionar a luz emitida proveniente de cada elemento de emissão através de borda, ou grupo, matriz ou camada deles. Por exemplo, refletores podem ser planares, cônicos, parabólicos, parabólicos compostos, parabólicos compostos assimétricos, moldado em forma de chifre, de seção de polígono, e / ou uma combinação deles, ou de outras tais formas conhecidas na técnica. Também, colimadores, lentes e o similar podem ser usados para moldar e re- direcionar a saída da fonte de luz, enquanto difusores e o similar podem ser usados para misturar e tornar difusa as várias emissões.
A pessoa de qualificação na técnica ainda vai entender que várias manipulações ópticas da saída de luz a partir dos vários elementos de emissão através de borda podem também ser fornecidas através de vários atributos estruturais e / ou de configuração dos elementos de emissão através de borda ou das próprias camadas de emissão de luz. Por exemplo, vários revestimentos reflexivos e anti-reflexivos podem ser aplicados a esses elementos (e. g., para superfícies de não emissão e / ou bordas de emissão de luz) para re-direcionar a luz emitida deles de acordo com uma capacidade de direção de saída desejada. Estruturas de guia de onda e / ou lentes, micro espelhos gravados e / ou integrados podem também ser associados ou fornecidos com elementos / camadas individuais.
Por exemplo, em uma modalidade, um difusor pode ser aplicado diretamente para um componente óptico de uma fonte de luz.
Em uma outra modalidade, o material de conversão de comprimento de onda pode ser revestido sobre a uma ou mais bordas de emissão de luz do um ou mais elementos de emissão através de borda. Alternativamente, um material de conversão de comprimento de onda pode ser revestido nos elementos ópticos de saída de reflexão, difusores e / ou materiais de preenchimento de uma dada modalidade.
Outro tais considerações deve ser aparente para a pessoa de qualificação na técnica e são assim sendo não consideradas para fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
Meios de acionamento
A fonte de luz também compreende meios de acionamento
para acionar o um ou mais elementos de emissão através de borda para emitir
luz, ou de acordo com um, substancialmente, mesmo ou espectro de emissão
similar para todos os elementos de emissão através de borda, ou de acordo
com respectivo espectro de emissão para cada elemento de emissão através de
borda ou subgrupo deles.
Em geral, os meios de acionamento podem ser configurados
para aplicar uma diferença de potencial através dos vários elementos de
emissão através de borda de uma fonte de luz. Esta diferença de potencial é de
modo geral, aplicada entre duas nominalmente superfícies de não emissão do
elemento de emissão através de borda, por exemplo, as superfícies
termicamente acopladas aos respectivos extratores de calor. Como tal, em
uma modalidade, os meios de acionamento são configurados para aplicar uma
voltagem de acionamento a cada elemento de emissão através de borda
através dos extratores de calor termicamente acoplados a ele. Por exemplo,
em uma modalidade onde cada elemento de emissão através de borda é
acionado individualmente, um dado elemento de emissão através de borda
pode ser acionado por uma voltagem aplicada diretamente entre os dois
extratores de calor deste dado elemento de emissão através de borda.
Alternativamente, em uma modalidade onde os elementos de emissão através
de borda são configurados em uma estrutura de emissão de luz em pilha, os
elementos de emissão através de borda podem ser acionados por uma
voltagem aplicada entre os dois mais externos extratores de calor, fornecendo
uma pilha de camadas de emissão de luz acionadas em série. Como será aparente para a pessoa de qualificação na técnica, várias configurações de acionamento podem ser consideradas dependendo da aplicação para a qual a fonte de luz é para ser usada. Por exemplo, se cada camada de emissão de luz dentro de um dispositivo de emissão de luz em pilha é para ser acionada independentemente, então condutores podem ser integrados entre cada camada de emissão de luz e suas respectivas camadas de extrator de calor usando uma camada fina de material eletricamente isolante que tem uma alta condutividade térmica. Esta configuração vai permitir dissipação de calor apropriada de cada camada de emissão de luz para suas respectivas camadas de extrator de calor, enquanto mantendo isolação elétrica
para cada camada de emissão de luz.
Em uma modalidade, uma fonte de luz poderia compreende
múltiplas pilhas, e cada pilha poderia compreender um diferente comprimento de onda de emissão. Cada pilha poderia ser acionada em série, por exemplo, e acionada independentemente ou interdependentemente das outras.
Em uma outra modalidade, elementos de emissão através de borda entre um mesmo par de extratores de calor poderia ser acionado em paralelo.
Em geral, várias combinações de conexões em série e em paralelo podem ser consideradas aqui, sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação. Exemplo de configurações de acionamento, que pode permitir aos elementos de emissão através de borda de uma dada fonte de luz a ser acionado independentemente, como um grupo, ou em vários subgrupos ou combinações, são representados nas Figuras 16A à 16D. Outro tais configurações devem ser aparentes para a pessoa de qualificação na técnica e são assim sendo não consideradas para fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação. Sistema de Retro-alimentação Opcional
De acordo com uma modalidade da presente invenção, a fonte de luz pode ainda compreende um sistema de retro-alimentação opcional (e.g., ver Figura 9), onde uma saída da fonte de luz pode ser monitorada, ou diretamente ou indiretamente, e voltagens acionando os elementos de emissão através de borda individuais, ou matrizes ou combinações deles, ajustados conseqüentemente através dos respectivos mecanismos para controlar e manter uma saída desejada. Tal um sistema de retro-alimentação pode ser usado, por exemplo, para manter uma saída desejada (e. g., cor, característica de cromo, intensidade, potência, saída de fluxo luminoso, etc.) apesar de flutuações nas emissões de elementos de emissão através de borda individuais (e. g., potência de saída, comprimento de onda de pico, ampliação do espectro, etc.) devido ao envelhecimento, variações de temperatura e o similar, e apesar da interferência de outras fontes.
Por exemplo, em uma modalidade da fonte de luz compreendendo três ou mais elementos de emissão através de borda, ou grupos, matrizes ou camadas deles, tendo diferente espectro de emissão (e. g., RGB, RAGB, etc.), o sistema de retro-alimentação pode ser configurado para monitorar as características de saída da fonte de luz (e. g., espectro de emissão, característica de cromo, qualidade de cor (CQS), índice de representação de cor (CRI), eficácia de luminosidade, etc.) e ajustar, quando necessário, as voltagens de acionamento, correntes, etc., de cada elemento de emissão através de borda, ou grupo, matriz ou camada dele, para ajustar sua saída e por meio disso, controlar a saída combinada da fonte de luz.
Alternativamente, o sistema de retro-alimentação opcional pode ser configurado para ajustar vários componentes dos elementos ópticos de saída (e. g., capacidade de reflexão dos filtros, posicionamento dos refletores / lentes, etc.) para ajustar a saída óptica enquanto mantendo uma substancialmente constante acionamento dos vários elementos de emissão através de borda da fonte de luz. Será prontamente entendido pela pessoa de qualificação na técnica que outros sistemas de retro-alimentação similares podem ser considerados para fornecer um efeito parecido, e como tal não deve ser considerado fugirem do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
A invenção será agora descrita com referência a exemplos específicos. Será entendido que os seguintes exemplos são pretendidos para descrever modalidades da invenção e não são pretendidos para limitar a invenção em qualquer maneira. EXEMPLOS EXEMPLO 1:
Com referência agora às Figuras 1 e 2, a fonte de luz, de modo geral, referida usando o numerai 100, e de acordo com uma modalidade da presente invenção, será agora descrita. A fonte de luz 100 de modo geral, compreende três elementos de emissão através de borda, como nos elementos 102, e um número de extratores de calor termicamente acoplados a eles, como nos extratores 108. Será apreciado que mais ou menos elementos de emissão através de borda podem ser considerados no presente exemplo, o número deles representado nas Figuras 1 e 2 sendo somente exemplo. A estrutura de emissão de luz em pilha definida através dos elementos de emissão através de borda e extratores de calor é de modo geral, disposta ao longo de um eixo perpendicular a um eixo óptico de uma fonte de luz 100, que é perpendicular a um eixo de emissão geral dela. Meios ópticos, tal como refletores 116 também são fornecidos para coletar, misturar e re-direcionar a luz emitida através dos elementos de emissão através de borda 102 para fornecer uma saída óptica desejada ao longo daquele eixo óptico. Meios de acionamento (não mostrado) também são fornecidos para acionar os elementos de emissão
através de borda.
Conforme ilustrado aqui, cada elemento de emissão através de
borda compreende duas respectivas bordas de emissão de luz, como nas bordas 120, e duas grandes superfícies de não emissão, como nas superfícies 122, a partir das quais o calor pode ser extraído e dissipado através dos extratores de calor 108. Conforme ilustrado na figura 2, luz é gerada dentro da área ativa 124 do elemento de emissão através de borda. Orientar as emissões das bordas de emissão de luz 120 pode ocorrer, por exemplo, através de revestimentos 127 ao longo da borda superior e inferior do elemento de emissão através de borda, e também através de revestimento nas duas maiores superfícies de não emissão 122.
Na modalidade ilustrada das Figuras 1 e 2, os extratores de calor 108 compreendem recipientes de calor, a saber chapas ou estruturas de metal (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre-tungstênio etc.), cada um termicamente acoplando às superfícies de não emissão adjacente 122 dos elementos de emissão através de borda adjacentes 102. Os extratores de calor também são mutuamente termicamente acoplados a uma base do recipiente de calor 125 e extensão 126, está ultima fornece um suporte para os elementos de emissão através de borda na fonte de luz 100. Como será prontamente entendido pela pessoa com qualificação na técnica, a base do recipiente de calor 125 pode também conduzir a um sistema de gerenciamento de calor, tal como um sistema de resfriamento ativo e / ou passivo, para ainda controlar e manter a acionamento dos elementos de emissão através de borda em uma temperatura de acionamento ótima ou desejada. A pessoa com qualificação na técnica também vai entender que termicamente e ou eletricamente extratores de calor distintos para cada elemento de emissão através de borda também pode ser considerados sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
A fonte de luz 100 também compreende meios de acionamento
(não mostrado) para acionar os elementos de emissão através de borda. Na modalidade ilustrada, os elementos de emissão através de borda emitem luz em respectivos comprimentos de onda, de modo geral, de acordo com respectivos espectros de emissão. Por exemplo, a fonte de luz 100 é compreendida de três elementos de emissão através de borda 102, a saber, um elemento de emissão através de borda vermelho, um elemento de emissão através de borda verde e um elemento de emissão através de borda azul, dos quais as respectivas emissões sendo coletadas e misturadas através dos refletores 116 para fornecer um espectro de emissão combinado, neste exemplo, opcionalmente fornecendo luz branca. Alternativamente, um efeito similar pode ser fornecido quando a fonte de luz 100 é configurada para incluir três ou mais matrizes ou camadas de elementos de emissão através de borda, a saber, respectivas matrizes ou camadas de elementos de emissão através de borda, vermelho, verde e azul. EXEMPLO 2:
Figura 3 ilustra uma fonte de luz 200, de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, que de modo geral, compreende quatro elementos de emissão através de borda, como no elemento 202, e um número de extratores de calor termicamente acoplados a eles, como nos extratores 208. A estrutura de emissão de luz em pilha definida através dos elementos de emissão através de borda e extratores de calor é de modo geral, disposta ao longo de um eixo óptico da fonte de luz 200, que é um eixo de emissão geral dela. Meios ópticos, tal como os refletores 216, e o difusor 219, também são fornecido para coletar, misturar e re-direcionar a luz emitida através dos elementos de emissão através de borda 202 para fornecer uma saída óptica desejada ao longo daquele eixo óptico. Meios de acionamento (não mostrados) também são fornecidos para acionar os elementos de emissão através de borda.
Conforme ilustrado aqui, cada elemento de emissão através de
borda compreende duas respectivas bordas de emissão de luz, como nas bordas 220, e duas grandes superfícies de não emissão, como na superfície 222, da qual o calor pode ser extraído e dissipado através dos extratores de
calor 208. Na modalidade ilustrada da Figura 3, os extratores de calor 208 compreendem recipientes de calor, a saber chapas ou estruturas de metal (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre-tungstênio etc.), cada uma termicamente acoplando as superfícies de não emissão adjacentes 222 dos elementos de emissão através de borda adjacentes. Como será prontamente entendido por uma pessoa de qualificação na técnica, os extratores de calor pode ser configurados para conduzir a um sistema de gerenciamento de calor adicional, tal como um sistema de resfriamento ativo e / ou passivo, para ainda controlar e manter a acionamento dos elementos de emissão através de borda em uma temperatura de acionamento ótima ou desejada. A pessoa com qualificação na técnica também vai entender que termicamente e ou eletricamente, extratores de calor distintos para cada elemento de emissão através de borda também podem ser considerados sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
A fonte de luz 200 também compreende meios de acionamento (não mostrados) para acionar os elementos de emissão através de borda. Na modalidade ilustrada, os elementos de emissão através de borda emitem luz em respectivos comprimentos de onda, de modo geral, de acordo com os respectivos espectros de emissão. Por exemplo, a fonte de luz 200 é compreendida de quatro elementos de emissão através de borda 202, a saber, um elemento de emissão através de borda vermelho, um elemento de emissão através de borda âmbar, um elemento de emissão através de borda verde e um elemento de emissão através de borda azul, dos quais as respectivas emissões sendo coletadas e misturadas através dos refletores 216 e do difusor 219 para fornecer um espectro de emissão combinado, neste exemplo, opcionalmente fornecendo luz branca. Alternativamente, a fonte de luz 200 pode compreender quatro ou mais matrizes ou camadas de elementos de emissão através de borda, a saber, as respectiva matrizes ou camadas de elementos de emissão através de borda vermelho, âmbar, verde e azul para fornecer um efeito similar. EXEMPLO 3:
Figura 4 ilustra uma fonte de luz 300, de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, que de modo geral, compreende um elemento de emissão através de borda 302, ou uma matriz linear dele, e um par de extratores de calor termicamente acoplados a ele, como no extrator 308. Meios ópticos, tal como refletores 316, lentes 317 e difusor 319, também são fornecidos para coletar, misturar e re-direcionar a luz emitida pelo elemento de emissão através de borda 302 para fornecer uma saída óptica desejada. Meios de acionamento também são fornecidos, a saber, através da base 330, para acionar o elemento de emissão através de borda 302. Em uma modalidade, o volume envolto pela lente 317 pode ser preenchido com um material de preenchimento. Também, o volume entre os extratores de calor 308 que não é ocupado pelo elemento de emissão através de borda 302 (e. g. volume 323), pode opcionalmente conter uma cerâmica termicamente condutiva, por exemplo, para extração de calor melhorada.
Conforme ilustrado aqui, o elemento de emissão através de borda 302 compreende uma borda de emissão de luz 320 e duas grandes superfícies de não emissão 322 a partir das quais calor pode ser extraído e dissipado através dos extratores de calor 308.
Na modalidade ilustrada da Figura 4, os extratores de calor 308 compreendem um par de recipientes de calor, a saber, chapas ou estruturas de metal (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre- tungstênio etc.), termicamente acoplando as superfícies de não emissão 322 do elemento de emissão através de borda 302 com uma base do recipiente de calor 325. Como será prontamente entendido por uma pessoa com qualificação na técnica, os extratores de calor 308 e / ou a base do recipiente de calor 325 podem ser termicamente acoplados a um sistema de gerenciamento de calor adicional, tal como um sistema de resfriamento ativo e / ou passivo, para ainda controlar e manter a acionamento do elemento de emissão através de borda 302 em uma temperatura de acionamento ótima ou desejada. EXEMPLO 4:
Figura 5 ilustra uma fonte de luz 400, de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, que de modo geral, compreende três elementos de emissão através de borda, como nos elementos 402, cada um do qual é termicamente acoplado entre um par de extratores de calor, como no extrator 408. Meios ópticos, tal como refletores 416, lente 417 e difusor 419, também são fornecidos para coletar, misturar e re-direcionar a luz emitida através dos elementos de emissão através de borda 402 para fornecer uma saída óptica desejada. Meios de acionamento também são fornecidos, a saber, através da base 430, para acionar o elemento de emissão através de borda 402
Conforme ilustrado aqui, cada elemento de emissão através de borda compreende uma respectiva borda de emissão de luz, como nas bordas 420, e duas grandes superfícies de não emissão, como nas superfícies 422, das quais calor pode ser extraído e dissipado através os extratores de calor 408.
Na modalidade ilustrada da Figura 5, os extratores de calor 408 compreende recipientes de calor, a saber, chapas ou estruturas de metal (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre-tungstênio etc.), cada par do qual termicamente acoplando as superfícies de não emissão 422 dos respectivos elementos de emissão através de borda 402 a uma base do recipiente de calor 425. Como será prontamente entendido por uma pessoa de qualificação na técnica, os extratores de calor 408 e / ou a base do recipiente de calor 425 podem ser termicamente acoplados a um sistema de gerenciamento de calor adicional, tal como um sistema de resfriamento ativo e / ou passivo, para ainda controlar e manter a acionamento dos elementos de emissão através de borda 402 em uma temperatura de acionamento ótima ou desejada. A pessoa com qualificação na técnica também vai entender que termicamente e ou eletricamente extratores de calor distintos para cada elemento de emissão através de borda também podem ser considerados sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
A fonte de luz 400 também compreende meios de acionamento (e.g., fornecidos através da base 430) para acionar os elementos de emissão através de borda 402. Na modalidade ilustrada, os elementos de emissão através de borda 402 emitem luz em respectivos comprimentos de onda, de modo geral, de acordo com os respectivos espectros de emissão. Por exemplo, a fonte de luz 400 é compreendida de três elementos de emissão através de
borda 402, a saber, um elemento de emissão através de borda vermelho, um elemento de emissão através de borda verde e um elemento de emissão através de borda azul, dos quais as respectivas emissões coletadas e misturadas através dos refletores 416, da lente 417 e do difusor 419 para fornecer um espectro de emissão combinado, neste exemplo opcionalmente
fornecendo luz branca.
Na modalidade da Figura 5, os elementos de emissão através de borda pode ser acionados independentemente cada um do outro, por exemplo, conforme facilitado pela separação entre os extratores de calor dos elementos de emissão através de borda vizinhos.
Em uma outra modalidade, uma pluralidade de elementos de
emissão através de borda em cada cor poderia ser fornecida, os elementos de uma dada cor todos sendo posicionados, por exemplo, entre um mesmo par de extratores de calor. Em geral, esta poderia fornecer arranjo dos elementos de emissão através de borda em uma matriz em 2D. EXEMPLO 5:
Figura 6 ilustra a estrutura de emissão de luz em pilha 500 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. A estrutura de emissão de luz em pilha 500 é de modo geral, para uso em uma fonte de luz tendo meios de acionamento dela, como nas fontes de luz 100, 200, 300 e 400 das Figuras 1 e 2, 3, 4 e 5 respectivamente, e outros tais fontes de luz, e de modo geral, compreende quatro elementos de emissão através de borda, como nos elementos 502, e um número de extratores de calor termicamente acoplado a eles, como nos extratores 508.
Conforme ilustrado aqui, cada elemento de emissão através de borda compreende uma respectiva borda de emissão de luz, como na borda 520, e duas grandes superfícies de não emissão, como na superfície 522, da qual calor pode ser extraído e dissipado através dos extratores de calor 508. As bordas opostas às bordas de emissão de luz 520 são cada uma, cobertas com um revestimento reflexivo 521, por meio disso, de forma operativa, aumentando as respectivas emissões das bordas 520. Um revestimento de anti-reflexão também pode ser fornecido nas bordas 520 to ainda aumentar
uma eficiência de emissão dela.
Na modalidade ilustrada da Figura 6, os extratores de calor 508 compreendem recipientes de calor, a saber chapas ou estruturas de metal (e. g., cobre, alumínio, nitrato de alumínio, cobre-tungstênio etc.), cada um termicamente acoplando às superfícies de não emissão 522 adjacentes dos elementos de emissão através de borda adjacentes. Alternativamente, os extratores de calor podem compreender tubos de circulação de calor ou refrigeradores de canal macro ou o similar para fornecer um efeito similar. Como será prontamente entendido pela pessoa com qualificação na técnica, os extratores de calor podem ser configurados para conduzir a um sistema de gerenciamento de calor adicional, tal como um sistema de resfriamento ativo e / ou passivo, para ainda controlar e manter a acionamento dos elementos de emissão através de borda em uma temperatura de acionamento ótima ou desejada. A pessoa com qualificação na técnica também vai entender que termicamente e ou eletricamente extratores de calor distintos para cada elemento de emissão através de borda também podem ser considerados sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação. Quando a estrutura de emissão de luz em pilha é acionada, por exemplo, através de um conjunto de condutores (não mostrado) dispostos ao longo, ou integrados dentro, dos extratores de calor 508, os elementos de emissão através de borda dela emitem luz em respectivos comprimentos de onda, de modo geral, de acordo com os respectivos espectros de emissão. Por exemplo, a estrutura de emissão de luz em pilha 500 é compreendida de quatro elementos de emissão através de borda 502, a saber, um elemento de emissão através de borda vermelho, um elemento de emissão através de borda âmbar, um elemento de emissão através de borda verde e um elemento de emissão através de borda azul. Combinando as emissões de cada elemento de emissão através de borda usando elementos ópticos de saída apropriados, vários efeitos, tal como misturando cor, moldando feixe, e / ou temporariamente mudando padrões, para nomear alguns, podem ser gerados. EXEMPLO 6:
Figura 7 ilustra, lateralmente, um estrutura de emissão de luz
em pilha 600 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. A estrutura de emissão de luz 600 é de modo geral, para uso em uma fonte de luz tendo meios de acionamento nela, como nas fontes de luz 100, 200, 300 e 400 das Figuras 1 e 2, 3, 4 e 5 respectivamente, e outras tais fontes de luz, e de modo geral, compreende uma matriz em camada dos elementos de emissão através de borda formando uma camada de emissão de luz 602, e dois substancialmente recipientes de calor planares acoplados a ela formando camadas de extrator de calor 608 e 610. A estrutura de emissão de luz 600 pode também compreende meios ópticos de saída integrados, tal como lente integrada 617 ou o similar (ilustrada de forma parcial, aqui cortada para identificar os elementos de emissão através de borda dispostos atrás dela), par combinar e / ou re-direcionar a luz emitida através dos elementos de emissão através de borda da camada de emissão de luz 602.
Conforme ilustrado aqui, cada elemento de emissão através de borda compreende uma respectiva borda de emissão de luz, como na borda 620, e duas grandes superfícies de não emissão, como na superfície 622, da qual calor pode ser extraído e dissipado através das camadas de extrator de calor 608 e 610. As bordas opostas as bordas de emissão de luz 620 são cada uma cobertas com um revestimento reflexivo, e por meio disso, de forma operativa, aumentado as respectivas emissões das bordas 620. As bordas perpendiculares à borda de emissão de luz podem, por exemplo, também ser revestidas de modo reflexivo para reduzir perdas. Um revestimento de anti- reflexão também pode ser fornecido nas bordas 620 para ainda aumentar uma
eficiência de emissão dela.
Quando acionados, os elementos de emissão através de borda da estrutura de emissão de luz 600 podem emitir luz em respectivos comprimentos de onda, de modo geral, de acordo com os respectivos espectros de emissão. Combinando a saída de cada camada de emissão de luz usando elementos ópticos de saída apropriados, várias características de feixe desejadas, em característica de cromo e / ou distribuição de feixe, por exemplo, podem ser geradas. Alternativamente, como discutido acima, cada elemento de emissão através de borda da camada de emissão de luz 602 pode ser configurado para emitir a luz de acordo com um, substancialmente, mesmo ou similar espectro de emissão. Tal uma configuração pode ser útil quando combinando em uma única fonte de luz diferentes estruturas de emissão de luz em pilha tendo diferentes espectros de emissão, ou de novo quando uma única fonte de luz de saída é desejada. EXEMPLO 7:
Figura 8 ilustra uma estrutura de emissão de luz em pilha de 2 dimensões 700 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. A estrutura de emissão de luz em pilha 700 é de modo geral, para uso em uma fonte de luz tendo meios de acionamento nela, como nas fontes de luz 100, 200, 300 e 400 das Figuras 1 e 2, 3, 4 e 5 respectivamente, e outras tais fontes de luz, e de modo geral, compreende duas ou mais matrizes em camada dos elementos de emissão através de borda, a saber, formando camadas de emissão de luz 702, 704, etc., e um número de extratores de calor termicamente acoplado a elas, a saber, formando camadas de extrator de calor 708, 710, 712, etc.
Conforme ilustrado aqui, cada elemento de emissão através de borda compreende uma respectiva borda de emissão de luz, como nas bordas 720, e duas grandes superfícies de não emissão, como nas superfícies 722, das quais calor pode ser extraído e dissipado através das camadas de extrator de calor 708, 710, 712, etc. A bordas opostas às bordas de emissão de luz 720 são cada uma cobertas com um revestimento reflexivo, e por meio disso, de forma operativa, aumentando as respectivas emissões das bordas 720. Um revestimento de anti-reflexão também pode ser fornecido nas bordas 720 para ainda aumentar uma eficiência de emissão delas. Na modalidade ilustrada da Figura 8, as camadas de extrator
de calor 708, 710, 712, etc. são compreendidas de recipientes de calor ou o similar, cada uma termicamente acoplando as superfícies de não emissão adjacentes 722 das camadas de emissão de luz através de borda adjacentes 702, 704, etc.
Quando acionados, os elementos de emissão através de borda
da estrutura de emissão de luz em pilha 700 emitem luz em respectivos comprimentos de onda, de modo geral, de acordo com os respectivos espectros de emissão. Por exemplo, a estrutura de emissão de luz em pilha 700 é compreendida de duas ou mais camadas de emissão de luz 702, 704, etc., cada uma respectivamente emitindo luz em um dado comprimento de onda. Combinando a saída de cada camada de emissão de luz usando elementos ópticos de saída apropriados, vários efeitos, tal como misturando cor, moldando feixe, e temporariamente mudando padrões, para nomear alguns podem ser gerados. Alternativamente, como discutido acima, cada camada de emissão de luz pode ser configurada para emitir luz de acordo com um, substancialmente, mesmo ou similar espectro de emissão. Tal uma configuração pode ser útil quando combinando em uma única fonte de luz diferentes estruturas de emissão de luz em pilha tendo diferentes espectros de emissão, ou de novo quando um único comprimento de onda ou espectro comum da fonte de luz é desejado. EXEMPLO 8:
Figura 9 fornece uma representação em diagrama de uma fonte de luz 800 compreendendo um sistema de controle de retro-alimentação 850 operável para controlar e gerenciar uma saída dos respectivos elementos de emissão através de borda dela (de forma esquemática, ilustrado como o bloco 802), com em um ou mais diodos em série, em paralelo, ou combinados arranjos em série / em paralelo para fornecer uma saída combinada desejada (exemplos de digramas de circuito de diodos são mostrados nas Figuras 16A to 16D). O sistema de retro-alimentação 850 pode ser projetado para monitorar uma saída de cada elemento de emissão através de borda 802, ou cada grupo deles, por exemplo, através de vários meios de monitoração óptica / elétrica (e. g., sensor(es) de luz 860) e fornecer um laço de retro-alimentação para um sistema de controle e acionamento 890, por exemplo, que ajusta os respectivos meios de acionamento para cada elemento de emissão através de borda 802, ou grupo deles, para manter cada saída dentro de um intervalo prescrito que produz a saída combinada desejada.
Neste exemplo, a fonte de luz 800 de modo geral, ainda compreende uma fonte de energia externa 880 para fornecer potência para a fonte de iluminação 800 onde esta potência fornecida é regulada pelo sistema de acionamento e controle 890. Esta regulação de potência pode incluir a conversão da potência externa fornecida para um nível de potência de entrada desejado que possa ser determinada com base, por exemplo, nas características dos elementos de emissão através de borda 802 dentro da fonte de luz 800. Em adição à conversão de potência, o sistema de acionamento e controle 890 pode fornece meios para controlar a transmissão de sinais de controle para os elementos de emissão através de borda 802 e por meio disso, controlar sua ativação. O sistema de acionamento e controle 890 pode receber dados de entrada proveniente da fonte de iluminação 800, por exemplo, a partir do sistema de retro-alimentação 850, e / ou pode receber dados de entrada externos proveniente de outras fontes de luz ou outros dispositivos de controle. Uma porta de comunicação adicional 895 pode fornece ao sistema de acionamento e controle 890 a capacidade para ambos entrada e saída de sinais para e da fonte de luz 800, respectivamente.
O sistema de retro-alimentação 850 dentro da fonte de luz 800 pode compreende uma ou mais formas de detectores ou outros dispositivos similares. Por exemplo, um sensor óptico 860 e / ou sensor térmico 870 pode ser integrado no sistema de retro-alimentação 850. O sensor óptico 860 pode detectar e fornecer informação para o sistema de acionamento e controle 890 que pode se relacionar ao fluxo luminoso e característica de cromo da iluminação gerada pelos elementos de emissão de luz 802 e adicionalmente pode se relacionar, por exemplo, as leituras de luz do dia do ambiente. Esta forma de informação pode possibilitar ao sistema de acionamento e controle 890 modificar a ativação dos elementos de emissão de luz 802 dentro da fonte de luz 800 de modo que uma iluminação desejada seja gerada. Um sensor térmico 870 pode detectar, por exemplo, a temperatura do substrato no qual os elementos de emissão de luz 802 estão montados, a temperatura de um ou de cada um dos elementos de emissão de luz 802 e / ou a temperatura dentro da própria fonte de luz 800. Esta informação de temperatura pode ser transferida para o sistema de acionamento e controle 890 e por meio disso, possibilitar a modificação da ativação dos elementos de emissão de luz 802 de modo a reduzir danos térmicos dos elementos de emissão de luz 802 devido a, por exemplo, superaquecimento, e por meio disso, melhorando a longevidade deles.
Um sistema de gerenciamento térmico, representado aqui como um sistema de condução térmica 808, fornece um sistema para transferir calor gerado pelos elementos de emissão através de borda 802 para um recipiente de calor ou outro dispositivo de dissipação de calor. O sistema de gerenciamento térmico 808 de modo geral, compreende contato térmico íntimo com os elementos de emissão de luz 802 e fornece um caminho térmico pré-definido para o calor a ser transferido para fora dos elementos de emissão de luz 802. Opcionalmente, o sistema de gerenciamento térmico 808 pode ainda fornecer meios para transferir calor para fora do sistema de
sistema de acionamento e controle 890.
O sistema óptico 816 recebe a iluminação criada pelos elementos de emissão de luz 802 e fornece meios para eficiente manipulação óptica desta iluminação. O sistema óptico 816 pode, por exemplo, fornecer meios para a coleta e / ou colimação do fluxo luminoso emitido pelos elementos de emissão de luz 802 e pode, por exemplo, fornecer mistura de cor da emissão de múltiplos elementos de emissão de luz 802. O sistema óptico 816 também pode fornecer controle sobre a distribuição espacial da luz emanando da fonte de luz 800. Em adição, o sistema óptico 816 pode fornece meios para direcionar uma fração da iluminação para o sensor óptico 860 de modo a possibilitar sinais de retro-alimentação a serem gerados que são representativos das características da iluminação gerada pela fonte de luz 800.
Em uma modalidade o sistema de acionamento e controle 890 da a fonte de luz 800 pode acionar independentemente de outras fontes de luz
externas e sistema de controle externo.
Em uma outra modalidade, o sistema de acionamento e controle 890 pode receber dados de entrada de outras fontes de luz ou de um sistema de controle externo através de uma porta de comunicações opcionais 895, onde estes dados podem, por exemplo, incluir sinais de estado, sinais de iluminação, informação de retro-alimentação e comando operacionais. O sistema de acionamento e controle 890 pode igualmente transmitir esses dados recebidos externamente ou os dados gerados ou coletados internamente de outras fontes de luz ou de um sistema de controle externo. Esta transmissão de informação pode ser possibilitada pela porta de comunicação opcional 895 acoplada, por exemplo, ao sistema de acionamento e controle 890.
A pessoa com qualificação na técnica vai entender que vários tipos e configurações de sistemas de controle de retro-alimentação podem ser usados no presente contexto sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação. EXEMPLO 9:
Na Figura 10, e de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, é fornecido uma vista transversal de uma fonte de luz 900 compreendendo três elementos de emissão através de borda 902, de forma operativa, e termicamente acoplados entre um conjunto de extratores de calor 908 (ver, por exemplo, o extrator de calor 1208' da Figura 15B) cada um termicamente interconectado em uma estrutura em pilha.
Neste exemplo, os extratores de calor podem compreender estruturas de metal revestidas com material termicamente condutivo e eletricamente isolante 930. Nesta Figura, cada elemento de emissão através de borda 902 é montado sobre o extrator de calor 908 a sua esquerda, e acoplado ao extrator de calor 908 a sua direita (e. g. uma camada de extrator de calor adjacente àquela na qual é montada um respectivo elemento de emissão através de borda) através de uma cola eletricamente e termicamente condutiva 932, ou outro tal conector térmico e elétrico. Um extrator de calor mais para a direita 908 completa a estrutura em pilha.
A fonte de luz 900 ainda compreende um tubo de circulação de calor 940 termicamente acoplado à cada extrator de calor 908 através de respectivos buracos fornecidos neles através dos quais o tubo de circulação de calor 940 pode ser disposto. O tubo de circulação de calor 940 é de modo geral, configurado para compreender um pavio 942, e é revestido com um material termicamente condutivo e eletricamente isolante 944 e por meio disso, possibilitar extração de calor dos extratores de calor 908 sem efetuar conexões elétricas entre eles. Em uma modalidade, a extremidade remota 946 do tubo de circulação de calor 940 é conectado a meios de dissipação de calor, tal como um recipiente de calor ou o similar. Será apreciado que outros sistemas e configurações de dissipação de calor, como será aparente para a pessoa com qualificação na técnica, podem ser considerados neste exemplo sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
A fonte de luz 900 do presente exemplo ainda compreende uma matriz de conjunto de lentes 916 posicionadas de modo a interceptar uma saída óptica 950 dos elementos de emissão através de borda 902 assim fornecendo uma saída desejada. Será apreciado que vários posicionamentos e disposições da matriz de conjunto de lentes 916, como para vários outros elementos ópticos usáveis no presente contexto, podem ser considerados aqui, como será aparente para a pessoa com qualificação na técnica, sem fugir do escopo geral e da natureza da presente divulgação.
Neste exemplo, a estrutura em pilha é eletricamente ligada em série por fios com energia fornecida para a pilha através dos extratores de calor mais à esquerda e mais à direita 908. Será apreciado pela pessoa com qualificação na técnica que usando diferentes combinações de conexões e materiais eletricamente isolantes e / ou eletricamente condutivos para se ligar os extratores de calor adjacentes 908, diferentes configurações de circuitos de fios são possíveis. Por exemplo, cada elemento de emissão através de borda 902 poderia ser acionado independentemente através dos respectivos meios de acionamento, eles poderiam, por exemplo, ser acionados em paralelo, ou em vários grupos paralelos e / ou subgrupos de elementos de emissão através de borda acionados em série. EXEMPLO 10:
Com referência às Figuras 11 e 12, e de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, é fornecido uma fonte de luz 1000 (ver Figura 11) compreendendo sucessivas camadas de elementos de emissão através de borda 1002, de forma operativa, acoplados entre e dispostos em torno de sucessivos extratores de calor anulares 1008. Por exemplo, os extratores de calor 1008 pode compreender anéis metálicos sobre os quais são montados várias elementos de emissão através de borda 1002. As superfícies superiores dos elementos de emissão através de borda 1002 podem ser conectadas, por exemplo, através de fios de ligação e trilhas condutivas 1030, considerando que a superfície inferior 1032 do anel é coberta, por exemplo, com uma camada eletricamente isolante. Fios elétricos passando através dos vãos 1034 podem ser conectados às trilhas 1030 para acionar os elementos de
emissão através de borda 1002. A fonte de luz 1000 ainda compreende um tubo de circulação
de calor 1040 compreendendo um pavio 1042 e uma camada externa termicamente condutiva e eletricamente isolante 1044. Como no exemplo 9, o tubo de circulação de calor 1040 pode ser direcionado para os meios de dissipação de calor, tal como um recipiente de calor ou o similar. Será apreciado que outros sistemas e configurações de dissipação de calor, como será aparente para a pessoa com qualificação na técnica, podem ser considerados neste exemplo sem fugir do escopo geral e da natureza da
presente divulgação.
A fonte de luz 1000 da presente exemplo ainda compreende um refletor parabólico 1016, e / ou outro tais elementos de emissão de luz óptica, configurados e dispostos para re-direcionar e colimar a luz emitida radialmente proveniente dos elementos de emissão através de borda 1002.
Será apreciado que cada um dos elementos de emissão através de borda 1002 pode ser configurado para emitir luz tendo um, substancialmente, mesmo espectro, ou configurado para emitir luz tendo diferentes espectros, ou de camada à camada, e / ou dentro da mesma camada. Neste exemplo, cada elemento de emissão através de borda de uma mesma primeira, segunda e terceira camada é configurado para emitir luz vermelha, verde e azul luz, respectivamente.
Com referência à Figura 13 mostrando uma de muitas possíveis alternativas para o exemplo das Figuras 11 e 12, uma fonte de luz 1000' compreende extratores de calor eletricamente isolantes 1008', tal como anéis de cerâmica ou o similar, uma superfície superior e inferior da qual cada uma compreendendo trilhas eletricamente condutivas 1030' para fornecer potência aos elementos de emissão através de borda 1002'. Empilhando um número de sucessivos extratores de calor e camadas de emissão de luz através de borda, como representado na figura 11, calor pode ser extraído com eficiência de ambas das nominalmente grandes superfícies de não emissão dos elementos de emissão através de borda 1002'. EXEMPLO 11:
Com referência à Figura 14, e de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, uma vista parcial de uma estrutura de emissão de luz em pilha 1100 é representada para compreender um número de elementos de emissão através de borda 1102 cada um compreendendo um elemento de reflexão interna total 1150 disposto oposto a uma borda de emissão de luz dele 1160, que re-direciona a luz que seria emitida desta borda oposta, para fora de uma pequena porção 1170 de uma nominalmente grande superfície de não emissão 1180 do elemento de emissão através de borda 1102 unindo esta borda. Conseqüentemente, a luz pode ser emitida do elemento de emissão através de borda 1102 através de uma borda de emissão de luz dele, que, nesta modalidade, fornece uma reflexão da luz gerada, em direção a uma porção de uma superfície de não emissão oposta, a ser emitida dele. A estrutura em pilha ainda compreende um número de extratores de calor 1108 intercalados com os elementos de emissão através de borda 1102 e configurados para extrair calor deles para dissipação, opcionalmente através um ou mais mecanismos e / ou sistemas de dissipação de calor, como conhecidos na técnica. EXEMPLO 12:
Com referência à Figura 17, e de acordo com uma outra
modalidade da presente invenção, é representado um ID ou matriz linear 1400 de elementos de emissão através de borda 1402, cada um do qual montado, através da nominalmente grande superfície de não emissão dele, em um único extrator de calor 1408 tal que calor pode ser extraído dele através de sua grande superfície enquanto a luz pode ser emitida da borda menor dos elementos de emissão através de borda 1402. Será apreciado que a matriz 1400 pode ser usada em conjunto com vários outros meios de gerenciamento óptico e / ou térmico, como descrito ou referido acima, para fornecer um efeito desejado no contexto de uma dada fonte de luz para a qual esta matriz é adaptada.
EXEMPLO 13:
Com referência à Figura 18, e de acordo com uma outra modalidade da presente invenção, é fornecido uma fonte de luz 1500 compreendendo três elementos de emissão através de borda 1502, dos quais as respectivas emissões sendo direcionadas aos refletores seletivos de comprimento de onda 1590 para combinar essas emissões. Será apreciado que este princípio, como representado na figura 18, pode ser aplicado a outros números de elementos de emissão através de borda e outra configuração de matriz, tais como, por exemplo, matrizes de 2D.
As precedentes modalidades da invenção são exemplos e podem ser variada em muitas maneiras. Tais variações presentes ou futuras não são para serem consideradas como um fuga do espírito e escopo da invenção, e todas tais modificações, como seria aparente para alguém qualificado na técnica são pretendidas para serem incluídas dentro do escopo das seguintes reivindicações.
Claims (21)
1. Fonte de luz para fornecer iluminação, caracterizada pelo fato de compreender: - um ou mais elementos de emissão através de borda, cada um respectivamente compreendendo pelo menos um diodo de emissão de luz (LED) configurado para emitir luz através de uma ou mais bordas de emissão de luz unindo duas superfícies substancialmente opostas, uma área das mencionadas superfícies substancialmente opostas sendo maior do que aquele da uma ou mais bordas de emissão de luz mencionadas; - um ou mais extratores de calor, um ou mais das mencionadas superfícies substancialmente opostas de cada um ou mais dos mencionados elementos de emissão através de borda sendo termicamente acoplados para um respectivo um dos mencionados extratores de calor configurados para extrair calor deles; e - meios de acionamento para acionar o mencionado um ou mais elementos de emissão através de borda para emitir a luz através da mencionada uma ou mais bordas de emissão de luz do mesmo para fornecer a iluminação.
2. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender elementos ópticos de saída para re-direcionar a luz emitida mencionada para fornecer a iluminação.
3. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de compreender dois ou mais dos mencionados elementos de emissão de luz, os mencionados elementos ópticos de saída sendo configurados para misturar respectivas saídas dos mencionados elementos de emissão de luz para produzir um efeito óptico combinado.
4. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os mencionados elementos de emissão de luz são configurados para produzir dois ou mais espectros de emissão e em que os elementos ópticos de saída são configurados para misturar dois ou mais mencionados espectros de emissão para produzir o mencionado efeito óptico combinado.
5. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que os elementos de emissão de luz compreendem um ou mais do seguinte: um ou mais elementos de emissão de luz vermelha, um ou mais elementos de emissão de luz âmbar, um ou mais elementos de emissão de luz verde e um ou mais elementos de emissão de luz azul; em que os elementos ópticos de saída são configurados para misturar o mencionado espectro de emissão para, substancialmente, produzir luz branca.
6. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que um ou mais do um ou mais mencionados elementos de emissão de luz compreende duas bordas de emissão de luz, os elementos ópticos de saída sendo configurados para re-direcionar e combinar a luz emitida de ambas as mencionadas bordas de emissão de luz para fornecer a iluminação.
7. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que mencionadas uma ou mais bordas de emissão de luz de pelo menos alguns do um ou mais mencionados elementos de emissão de luz são orientados tais que um eixo de emissão deles é, substancialmente, perpendicular a um eixo óptico da fonte de luz, os elementos ópticos de saída sendo configurados para re-direcionar a mencionada luz emitida ao longo do eixo óptico mencionado da fonte de luz.
8. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender uma estrutura de emissão de luz em pilha, a mencionada estrutura de emissão de luz em pilha compreendendo duas ou mais camadas de extrator de calor cada uma, compreendendo um ou mais dos mencionados extratores de calor, e uma ou mais camadas de emissão de luz, de forma operativa, dispostos intercalados entre e cada uma compreendendo uma ou mais dos mencionados elementos de emissão de luz.
9. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender dois ou mais elementos de emissão de luz dispostos em uma matriz substancialmente linear, a matriz substancialmente linear sendo orientada substancialmente perpendicular a um eixo óptico da fonte de luz.
10. Fonte de luz de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ainda compreender um sistema de retro- alimentação para sensoriamento de uma característica operacional da fonte de luz e ajustando os mencionados meios de acionamento conseqüentemente para substancialmente manter uma dada característica da iluminação.
11. Estrutura de emissão de luz para uso em uma fonte de luz de iluminação, caracterizada pelo fato de compreender meios de acionamento para acionar a estrutura de emissão de luz, a estrutura de emissão de luz compreendendo: - duas ou mais camadas de emissão de luz respectivamente intercaladas entre sucessivas camadas de extrator de calor, cada uma das mencionadas camadas de emissão de luz compreendendo uma ou mais elementos de emissão através de borda, cada um dos quais compreendendo pelo menos um diodo de emissão de luz (LED) configurado para emitir luz através de uma borda de emissão de luz unindo duas substancialmente superfícies opostas configuradas para termicamente acoplar os mencionados elementos de emissão através de borda para as sucessivas mencionadas camadas de extrator de calor, uma área das mencionadas superfícies substancialmente opostas sendo maior do que aquela da uma ou mais mencionadas bordas de emissão de luz.
12. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que um ou mais dos mencionados elementos de emissão através de borda são configurados para emitir a luz de uma cor diferente do que aquela de pelo menos um outro do um ou mais mencionados elementos de emissão através de borda.
13. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que cada um do um ou mais mencionados elementos de emissão através de borda de uma dada camada das mencionadas camadas de emissão de luz é configurado para emitir a luz de uma mesma cor e em que cada um do um ou mais mencionados elementos de emissão através de borda de uma outra das mencionadas camadas de emissão de luz é configurada para emitir luz de uma mesma outra cor.
14. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 13 caracterizada pelo fato de compreender três ou mais camadas de emissão de luz, cada uma, compreendendo um ou mais elementos de emissão através de borda configurados para emitir a luz de uma respectiva cor.
15. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 14 caracterizada pelo fato de compreender um ou mais camadas de emissão de luz vermelha, uma ou mais camadas de emissão de luz verde e uma ou mais camadas de emissão de luz azul.
16. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de compreender uma ou mais camadas de emissão de luz vermelha, uma ou mais camadas de emissão de luz âmbar, um ou mais camadas de emissão de luz verde e um ou mais camadas de emissão de luz azul.
17. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de ainda compreender condutores de acionamento configurados para acoplamento operativo aos meios de acionamento, os mencionados condutores de acionamento sendo dispostos ao longo de pelo menos, duas das mencionadas camadas de extrator de calor e, de forma operativa, acoplados aos mencionados elementos de emissão de luz dispostos entre eles para acionar os mesmos.
18. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que os condutores de acionamento são dispostos ao longo de umas camadas mais externas das mencionadas camadas de extrator de calor e, configurados para acionar os mencionados elementos de emissão através de borda dispostos entre eles em série.
19. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que os condutores de acionamento são dispostos ao longo de umas camadas selecionadas das mencionadas camadas de extrator de calor para, de forma seletiva acionar os elementos de emissão através de borda dispostos entre eles independentemente de outros, os mencionados elementos de emissão de luz de uma estrutura de emissão de luz em pilha e por meio disso, sendo pelo menos, de forma parcial, acionados em paralelo.
20. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que os mencionados condutores de acionamento são eletricamente isolados a partir das mencionadas camadas de extrator de calor ao longo dos quais eles são respectivamente dispostos através de um meio de acoplamento termicamente condutivo e eletricamente isolante.
21. Estrutura de emissão de luz de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de ser configurada para controle operativo através dos meios de acionamento da fonte de luz tal que uma intensidade de luz emitida pelos elementos de emissão através de borda de uma mesma cor é controlada relativa a uma intensidade de luz emitida pelos elementos de emissão através de borda de uma outra cor assim para produzir uma substancialmente saída de luz branca combinada.
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