BRPI0718221A2 - Fonte luminosa, e, pacote de elemento emissor de luz - Google Patents
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Description
I “FONTE LUMINOSA, E, PACOTE DE ELEMENTO EMISSOR DE LUZ” CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção pertence ao campo de iluminação e em particular a uma fonte luminosa de elemento emissor de luz e sistema de 5 administração de temperatura para esse fim.
FUNDAMENTO
Avanços no desenvolvimento e melhorias do fluxo luminoso de dispositivos emissores de luz tais como diodos emissores de luz de semicondutor de estado sólido e orgânicos (LEDs) fizeram estes dispositivos 10 adequados para uso em aplicações de iluminação em geral, incluindo iluminação arquitetônica, de entretenimento e de estrada. Diodos emissores de luz estão se tomando crescentemente competitivos com fontes luminosas tais como lâmpadas incandescentes, fluorescentes, e de descarga de alta intensidade. Também, com a seleção crescente de comprimentos de onda 15 LEDs para escolher, fontes luminosas de LED variadas de luz branca e colorida estão se tomando mais populares.
Em geral, estas fontes luminosas incluem um ou mais pacotes de LED, cada um incluindo um substrato ao qual um ou mais LEDs estão montados. Quando a temperatura ambiente muda, ou quando a potência à qual 20 os LEDs são excitados muda, a temperatura dos LEDs também pode mudar. Tais mudanças em temperatura de LED pode conduzir a deslocamentos de comprimento de onda, variações de fluxo e outros tais efeitos geralmente indesejáveis. Em fontes luminosas de LEDS variadas de luz branca ou colorida, estes deslocamento de comprimento de onda e mudanças de fluxo, 25 que podem ser diferentes para LEDs de um mesmo lote ou diferente, pode afetar a temperatura de cor e/ou intensidade de saída da fonte luminosa. Além disso, ao excitar LEDs a correntes altas (por exemplo, LEDs de brilho alto), por exemplo para maximizar uma saída da fonte luminosa, a temperatura de LED pode subir significativamente, que pode conduzir a uma redução em duração de vida e/ou eficiência operacional de LED.
Para reduzir efeitos relacionados à temperatura, várias técnicas foram propostas para extrair calor gerado de uma maneira pelos LEDs de um modo a reduzir a temperatura operacional da fonte luminosa. Tais técnicas 5 podem incluir vários tipos de dissipadores de calor ou similar acoplados termicamente aos LEDs da fonte luminosa, isto é pelo substrato de LED ou similar. Tais técnicas de extração de calor, enquanto provendo meio para extrair calor dos LEDs da fonte luminosa, não habilitam monitoração da temperatura operacional de fonte luminosa, que pode ser usada para afinar 10 bem os parâmetros operacionais da fonte luminosa.
Algumas técnicas foram propostas para monitorar a temperatura operacional de fontes luminosas de LED usando sensores térmicos dispostos sobre ou dentro do dissipador de calor ou substrato condutivo termicamente ao qual estão montados os LEDs da fonte luminosa. 15 Por exemplo, na Patente US No. 6.617.795, um pacote de diodo emissor de luz de múltiplos chips é exposto como tendo um membro de apoio condutivo termicamente, pelo menos dois chips de diodo emissor de luz dispostos no membro de apoio, pelo menos um sensor disposto no membro de apoio para relatar informação quantitativa e espectral a um controlador relativo à saída 20 de luz dos diodos emissores de luz, e um circuito de processamento de sinal, incluindo um circuito lógico de conversor analógico para digital, disposto no membro de apoio para converter a saída de sinal analógico produzido pelos sensores a uma saída de sinal digital.
Também, na Publicação de Pedido de Patente US No. 25 2005/0276052, um sistema de iluminação de LED é exposto, em que uma camada condutora de calor feita de diamante é provida sobre um substrato, no topo de qual uma camada condutiva tendo um padrão predeterminado é formada para excitar operativamente de chips de LED conectados a ela pelos eletrodos de LED. Uma parte de conector do substrato é provida para acoplamento operativo a uma receptáculo, em que corrente é provida a chips de LED respectivos pela camada condutiva do receptáculo, e em que calor gerado nos chips de LED é liberado ao exterior do sistema de iluminação do receptáculo pela camada condutiva e por acoplamento térmico da camada 5 condutora de calor do substrato e uma camada condutora de calor correspondente disposta dentro do receptáculo. Um sensor de temperatura disposto centralmente na superfície da camada condutora de calor também pode ser usado para monitorar aumentos de temperatura do sistema.
Outras tais fontes luminosas são expostas na Patente US No. 10 6.753.661 para uma retro-iluminação de luz branca baseada em LED para mostradores eletrônicos, na Patente US No. 6.683.421 para uma fonte luminosa de arranjo de semicondutor endereçável para entrega de radiação localizada, e na Publicação de Pedido de Patente US No. 2005/0152146 para uma fonte luminosa de estado sólido de alta eficiência e métodos de uso e 15 fabricação.
Nas referências anteriores, um sensor de temperatura está montado sobre ou dentro do dissipador de calor ou substrato de um módulo LED, pacote ou arranjo para monitorar uma temperatura operacional disso. Enquanto a temperatura do dissipador/substrato de calor pode ser monitorada, 20 mudanças na temperatura dos LEDs terá um efeito atrasado na temperatura do dissipador de calor/substrato, devido em parte à grande massa térmica do dissipador de calor/substrato relativo a cada chip de LED. Tais atrasos podem conduzir a uma reação atrasada do sistema de monitoração, e por esse meio permitir efeitos térmicos indesejáveis ocorrerem. Por exemplo, em certos 25 casos, o atraso pode ser suficiente para permitir dano térmico significante aos LEDs. Além disso, quando um sensor é montado a uma dissipador de calor ativamente esfriado, um diferencial de temperatura significante entre os LEDs e o sensor pode ser manifestado, ademais complicando correlação entre estas temperaturas. Além disso, as temperaturas diferentes de múltiplos LEDs podem não ser determinadas independentemente.
Em geral, os métodos de administração de corrente térmica anteriores e outros provêem resultados pobres ou insatisfatórios, principalmente atribuídos, pelo menos em parte, as suas configurações 5 relativas à medição da temperatura operacional de LED. Portanto, há uma necessidade por uma fonte luminosa de elemento emissor de luz e sistema de administração térmico para isso que supera pelo menos algumas das desvantagens de sistemas conhecidos.
Esta informação de fundamento é provida para revelar informação acreditada pelo requerente ser de possível relevância à presente invenção. Nenhuma admissão é necessariamente planejada, nem deveria ser interpretada, que qualquer da informação precedendo constitui arte anterior contra a presente invenção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Um objetivo da presente invenção é prover uma fonte
luminosa de elemento emissor de luz e sistema de administração de temperatura para esse fim. De acordo com um aspecto da presente invenção, é provida uma fonte luminosa, incluindo: um substrato incluindo uma sonda substancialmente isolada termicamente; um elemento emissor de luz montado 20 operativamente termicamente a dito substrato acoplado à dita sonda; um elemento sensor de temperatura para detectar uma temperatura operacional de dito elemento emissor de luz por dita sonda; e um sistema de excitação acoplado operativamente a dito elemento sensor de temperatura e dito elemento emissor de luz, dito sistema de excitação configurado para prover 25 um ou mais sinais de controle ao elemento emissor de luz, dito um ou mais sinais de controle configurados usando pelo menos em parte dita temperatura operacional sensoreada.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provida uma fonte luminosa, incluindo: um substrato incluindo uma ou mais sondas substancialmente isoladas termicamente; um ou mais elementos sensores de temperatura, cada um de qual acoplado termicamente a uma ou mais respectivas de dita uma ou mais sondas; um ou mais elementos emissores de luz, cada um de quais montado operativamente a dito substrato e um ou de 5 mais de quais respectivamente acoplado termicamente a cada dita uma ou mais sondas, em que uma temperatura operacional respectiva disso pode ser sensoreada por dito um ou mais elementos sensores de temperatura acoplados termicamente a isso por dita uma ou mais sondas; e um sistema de excitação acoplado operativamente a dito um ou mais elementos sensores de 10 temperatura e dito um ou mais elementos emissores de luz, dito sistema de excitação configurado para prover um ou mais sinais de controle ao um ou mais elementos emissores de luz, dito um ou mais sinais de controle configurados usando pelo menos em parte dita temperatura operacional sensoreada.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provido
um pacote de elemento emissor de luz, incluindo: um elemento emissor de luz; e um substrato incluindo circuitos de excitação acoplados operativamente a dito elemento emissor de luz e configurado para ser acoplado operativamente a um sistema de excitação para excitar dito elemento emissor 20 de luz, e uma sonda substancialmente termicamente isolada acoplada termicamente a dito elemento emissor de luz e configurada para acoplar termicamente o mesmo a um elemento sensor de temperatura para detectar uma temperatura operacional disso.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS Figura 1 é um diagrama de alto nível de uma fonte luminosa
de elemento emissor de luz incluindo um sistema de administração térmica de acordo com uma concretização da presente invenção.
Figura 2 é um diagrama de alto nível de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz incluindo um sistema de administração térmica de acordo com outra concretização da presente invenção. Figura 3 é um diagrama de alto nível de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz incluindo um sistema de administração térmica de acordo com outra concretização da presente invenção.
Figura 4 é uma vista de cima de fundo de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz incluindo um sistema de administração térmica de acordo com uma concretização da presente invenção, em que linhas tracejadas ilustram detalhe escondido parcial.
Figura 5 é uma vista de seção transversal da fonte luminosa de elemento emissor de luz da Figura 4 tomada ao longo da linha 5-5 disso.
Figura 6 é uma vista de cima de fundo de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz incluindo uma estrutura de montagem flexível e um sistema de administração térmica de acordo com outra concretização da presente invenção, em que linhas tracejadas ilustram detalhe escondido parcial.
Figura 7 é uma vista de seção transversal da fonte luminosa de elemento emissor de luz de Figura 6 tomada ao longo da linha 7-7 disso.
Figuras 8 é uma vista de cima de fundo de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz, como na Figura 6, incluindo uma estrutura de montagem flexível de acordo com uma concretização da presente invenção.
Figuras 9 é uma vista de cima de fundo de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz, como na Figura 6, incluindo uma estrutura de montagem flexível de acordo com outra concretização da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Definições
O termo "elemento emissor 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 ativado aplicando uma diferença de potencial por ele ou passando uma corrente por ele, por exemplo. Portanto, um elemento emissor de luz pode ter características de emissão espectral monocromáticas, quase monocromáticas, policromáticas ou de banda larga. Exemplos de elementos emissores de luz incluem diodos emissores de luz de 5 semicondutor, orgânicos, ou de polímero/polimérico, diodos emissores de luz cobertos de fósforo bombeados opticamente, diodos emissores de luz de nano-cristal bombeados opticamente, ou outros dispositivos semelhantes como seria entendido prontamente por um trabalhador qualificado na arte. Além disso, o termo elemento emissor de luz é usado para definir o 10 dispositivo específico que emite a radiação, e pode ser usado igualmente para definir uma combinação do dispositivo específico que emite a radiação junto com um alojamento ou pacote dentro qual o dispositivo ou dispositivos específicos são colocados.
Os termos "cor", "espectro" e "saída espectral" são usados 15 intercambiavelmente para definir a saída geral global de uma fonte luminosa e/ou de um elemento emissor de luz disso. Em geral, estes termos são usados para definir um conteúdo espectral da luz emitida por esse meio como percebida por um indivíduo. Além disso, cada cor está tipicamente associada com um dado comprimento de onda de pico ou gama de comprimentos de 20 onda em uma dada região do espectro visível ou visível próximo (por exemplo ultravioleta para infravermelho), mas também pode ser usado para descrever uma combinação de tais comprimentos de onda dentro de um espectro combinado geralmente percebido e identificado como uma cor resultante da combinação espectral.
O termo "característica operacional" é usado para definir uma
característica de uma fonte luminosa, e/ou dos elementos emissores de luz ou outro componente operacional disso (por exemplo elementos emissores de luz, sistema de administração térmica, sistema de realimentação, mecanismo de excitação, etc.), descritivo de uma operação disso. Tais características podem incluir características elétricas, térmicas e/ou ópticas que podem incluir, mas não estão limitadas a, uma distribuição de potência espectral, um índice de representação de cor, uma qualidade de cor, uma temperatura de cor, uma cromaticidade, uma eficácia luminosa, uma largura da banda, uma 5 intensidade de saída relativa, uma intensidade de pico, um comprimento de onda de pico, uma temperatura operacional, uma eficiência, e/ou outras tais características aplicáveis à fonte luminosa, a seus elementos emissores de luz, e/ou a um ou mais de seus outros componentes operacionais, como será apreciado prontamente pela pessoa de habilidade ordinária na arte.
O termo "placa de circuito impresso" (PCB) é usado para
definir placas de circuito de uma variedade de configurações, por exemplo uma placa FR4, uma placa de circuito impresso de núcleo de metal (MCPCB), ou outras placas de circuito como seria entendido prontamente por um trabalhador qualificado na arte.
Como usado aqui, o termo "aproximadamente" se refere a uma
variação de +/-10% do valor nominal, a menos que se referindo a um comprimento de onda em que o termo "aproximadamente" se refere a uma variação de +/-5 nm do comprimento de onda nominal. É para ser entendido que uma tal variação está sempre incluída em qualquer dado valor provido
aqui, se ou não especificamente referido.
A menos que definido caso contrário, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como entendido geralmente por alguém de habilidade ordinária na arte à qual esta invenção pertence.
A presente invenção provê uma fonte luminosa de elemento
emissor de luz incluindo um sistema para detectar, e opcionalmente administrar, uma temperatura operacional da fonte luminosa. Em geral, a fonte luminosa inclui um ou mais elementos emissores de luz, que podem ser arranjados em um ou mais grupos, um ou mais arranjos ou um ou mais agrupamentos disso, montados operativamente a substratos respectivos e/ou comuns. O um ou mais substratos cada um inclui geralmente circuitos acoplando operativamente os elementos emissores de luz montados a isso a um mecanismo ou módulo de excitação de fonte luminosa configurado para 5 conceder uma corrente de excitação aos elementos emissores de luz. Os substratos também incluem uma ou mais sondas térmicas configuradas para acoplar termicamente uma ou mais respectivas e/ou combinações de elementos emissores de luz selecionados a um ou mais elementos sensores de temperatura tal que uma temperatura operacional dos elementos emissores de 10 luz selecionados possa ser sensoreada, monitorada, e opcionalmente controlada a fim de manter características operacionais e/ou de saída de fonte luminosa desejáveis.
Por exemplo, a temperatura operacional de um elemento emissor de luz pode ser monitorada para evitar operar o elemento emissor de 15 luz a uma temperatura que pode conduzir a dano notável e/ou significante e/ou causar flutuações de saída indesejáveis, variações e/ou mudanças. Por exemplo, quando temperatura ambiente muda, ou quando a potência à qual um elemento emissor de luz é excitado muda, a temperatura do elemento emissor de luz pode mudar. Tais mudanças podem elevar a temperatura 20 operacional acima de um limiar aceitável, a qual ponto as condições operacionais do elemento emissor de luz (por exemplo eficiência, duração de vida, qualidade espectral, etc.) podem deteriorar.
Em particular, para algumas aplicações, os elementos emissores de luz de uma dada fonte luminosa são excitados com tanta 25 corrente quanto possível para obter máxima saída de luz. Tais correntes de excitação altas elevam invariavelmente a temperatura dos elementos emissores de luz, que pode diminuir a duração de vida esperada dos elementos emissores de luz e reduzir sua eficiência operacional. Isto é particularmente pertinente para elementos emissores de luz de alto brilho que dissipam grandes quantidades de calor. Medição da temperatura operacional de um elemento emissor de luz pode assim ser útil em reduzir dano ao elemento emissor de luz, em ajudar a prolongar sua duração de vida e/ou em manter uma saída desejada.
5 Além disso, efeitos térmicos podem se tomar crescentemente
importantes em uma fonte luminosa combinando elementos emissores de luz diferentes, por exemplo de cores diferentes, para produzir uma saída óptica combinada. Tal fonte luminosa (por exemplo fonte luminosa policromática, fonte luminosa branca, fonte luminosa de cor variável, etc.) pode 10 experimentar efeitos notáveis, e possivelmente prejudiciais quando as condições operacionais de um ou mais de seus elementos emissores de luz constituintes começam a divergir devido a uma mudança em temperatura operacional. Por exemplo, se a saída espectral de um dado elemento emissor de luz mudar devido a um aumento de temperatura (por exemplo alargamento 15 espectral, deslocamentos de comprimento de onda de saída de pico, variações e/ou flutuações de intensidade/fluxo, etc.), a saída combinada da fonte luminosa (por exemplo temperatura de cor, qualidade de cor, índice de representação de cor, intensidade de saída, etc.) também pode mudar. Para certas aplicações de fonte luminosa variáveis policromática, branca e/ou 20 colorida, tais mudanças espectrais podem ser importantes, e como tais, deveriam ser monitoradas e retificadas tão melhor e tão depressa quanto possível. Além disso, desde que variações de saída induzidas termicamente de elementos emissores de luz individuais podem ser diferentes para cores diferentes ou para elementos emissores de luz dos mesmos lotes ou diferentes, 25 pode ser benéfico monitorar todo elemento emissor de luz, ou todo grupo, arranjo e/ou agrupamento disso independentemente para prover compensação apropriada quando precisado.
Para reduzir tais efeitos térmicos, por exemplo reduzir ou evitar deslocamentos de cor transientes, variações de fluxo e/ou dano indevido, é provida uma fonte luminosa de elemento emissor de luz incluindo um sistema de administração térmica configurado, de acordo com várias concretizações da presente invenção, para monitorar a temperatura operacional de um ou mais elementos emissores de luz da fonte luminosa. Os 5 elementos emissores de luz da fonte luminosa podem ser monitorados, de acordo com concretizações diferentes, baseado em critérios diferentes e/ou características operacionais diferentes da fonte luminosa e/ou elementos emissores de luz, por exemplo, e dependendo da saída desejada e constrangimentos que podem se aplicar a isso.
Em particular, e de acordo com concretizações diferentes da
presente invenção, o seguinte expõe vários sistemas e configurações de administração térmica incluindo um mais ou sondas térmicas acoplando termicamente um ou mais elementos emissores de luz de interesse a um ou mais elementos sensores de temperatura dedicados, comuns e/ou respectivos 15 dispostos dentro da fonte luminosa. Os elementos sensores de temperatura podem incluir tipos diferentes e números diferentes de dispositivos sensores de temperatura que será apreciado prontamente pela pessoa qualificada na arte (por exemplo termistor, termopar, sensor de temperatura de silício, detector de temperatura de resistência (RTD), e outros tais meios sensores térmicos), 20 está disposto em proximidade íntima e em bom contato térmico com o um ou mais elementos emissores de luz de interesse tal que uma leitura de temperatura acessada por estes elementos proveja uma representação relativamente boa da temperatura atual dos elementos emissores de luz com os quais a sonda térmica está associada. Como resultado, as concretizações da 25 presente invenção permitem uma medição de temperatura relativamente direta e responsiva dos elementos emissores de luz de interesse dentro da fonte luminosa. Um módulo de controle de saída de fonte luminosa (por exemplo circuitos de controle, hardware, firmware e/ou software) pode então usar estas medições para ajustar uma corrente de excitação provida aos elementos emissores de luz de interesse, e/ou para elementos emissores de luz cujas saídas respectivas e/ou combinadas estão associadas com, ou pertinentes à saída dos elementos emissores de luz de interesse, e assim controlam uma saída disso, por esse meio reduzindo uma probabilidade de dano aos 5 elementos emissores de luz e/ou facilitando a manutenção de características operacionais e/ou de saída selecionadas.
Figura 1 provê um diagrama de alto nível de uma fonte luminosa de elemento emissor de luz, referida geralmente usando o numeral 100, incluindo um sistema de administração térmica de acordo com uma concretização da presente invenção. Em geral, a fonte luminosa 100 inclui um substrato 102 e um elemento emissor de luz 104 montados a ele. A fonte luminosa ademais inclui um elemento sensor de temperatura 106 para detectar uma temperatura operacional do elemento emissor de luz 104. Em particular, o substrato 102 inclui circuitos de excitação, descritos esquematicamente como locais 108, acoplados operativamente ao elemento emissor de luz 104 e conduzindo a um mecanismo ou módulo de excitação de fonte luminosa, integrado neste exemplo dentro de módulo de monitoração/excitação/controle 110, configurado para conceder uma corrente de excitação ao elemento emissor de luz 104 para emitir luz dele. O substrato 102 ademais inclui uma sonda térmica 112 acoplando termicamente o elemento emissor de luz 104 ao elemento sensor de temperatura 106. Módulo de monitoração, excitação e controle 110 também é provido para excitar o elemento emissor de luz por circuitos de excitação 108, enquanto mantendo uma temperatura operacional aceitável, monitorada pelo elemento sensor de temperatura 106 e sonda térmica 112.
Em uma concretização, o substrato 102 e elemento emissor de luz 104 fazem parte de um pacote de elemento emissor de luz 114 disposto dentro da fonte luminosa 100 e acoplado operativamente ao mecanismo de excitação 110 por uma estrutura de montagem 116. Como será aparente à pessoa qualificado na arte, o pacote 114 pode incluir um ou mais elementos e características adicionais, tal como óptica primária 120 por exemplo (por exemplo lente, difusor, etc.).
Na concretização ilustrada na Figura 1, o elemento sensor 106 5 está disposto na estrutura de montagem 116 que provê uma extensão de sonda termicamente condutiva 118 da sonda térmica 112. Nesta configuração, o elemento sensor 106 não precisa fazer parte do pacote de elemento emissor de luz 114. Isto pode ser benéfico quando o tamanho do elemento sensor 106 e/ou o espaço restringido provido dentro do pacote 114 são proibitivamente 10 descasados. Claramente, a pessoa de habilidade na arte entenderá que um pacote de elemento emissor de luz semelhante pode ser construído assim para incluir o elemento sensor 106 no ou dentro do pacote 114. Uma fonte luminosa semelhante também pode ser construída em que alguns ou todos os elementos de pacote 114 são integrados dentro da estrutura de apoio 116.
Figura 2 provê um diagrama de alto nível de uma fonte
luminosa de elemento emissor de luz 200 semelhante, de acordo com outra concretização da presente invenção. A fonte luminosa inclui um substrato 202 e quatro elementos emissores de luz 204 montados a ele. Um ou mais elementos sensores de temperatura 206 para detectar uma temperatura 20 operacional de um ou mais elementos emissores de luz 204 selecionados também são providos. Nesta concretização, cada um dos quatro elementos emissores de luz é monitorado pelos elementos sensores 206. Porém, a pessoa de habilidade na arte entenderá que números elementos emissores de luz 204 diferentes podem ser selecionados para monitoração sem partir da extensão 25 geral e natureza da presente exposição.
Neste exemplo, o substrato 202 inclui circuitos de excitação 208 acoplados operativamente aos elementos emissores de luz 204 e conduzindo a um sistema de excitação de fonte luminosa 210 configurado para conceder uma corrente de excitação para os elementos emissores de luz 204. O substrato 202 ademais inclui uma ou mais sondas térmicas 212, nesta concretização incluindo uma sonda térmica 212 para cada um dos quatro elementos emissores de luz 204, para acoplar termicamente cada um destes elementos emissores de luz aos elementos sensores de temperatura 206. Os 5 elementos sensores de temperatura 206 estão ademais acoplados operativamente ao módulo de monitoração, excitação e controle de fonte luminosa, que excita os elementos emissores luz 204 por circuitos 208, enquanto mantendo uma temperatura operacional aceitável, monitorada pelos elementos sensores 206 e sondas térmicas 212.
O substrato 202 e elementos emissores de luz 204 podem
novamente fazer parte de um pacote de elemento emissor de luz 214 acoplado operativamente ao sistema de excitação 210 por uma estrutura de montagem 216, o pacote 214 incluindo um ou mais elementos e características adicionais, tal como óptica primária 220 ou similar como seria entendido 15 prontamente pela pessoa qualificada na arte. Extensões de sonda termicamente condutivas 218 podem ser usadas para acoplar as sondas térmicas 212 aos elementos sensores 206 dispostos na estrutura de montagem 216.
Figura 3 provê outro diagrama de alto nível de uma fonte 20 luminosa de elemento emissor de luz 300 de acordo com outra concretização da presente invenção. A fonte luminosa inclui um substrato 302 e quatro elementos emissores de luz 304 montados a ele. Um ou mais elementos sensores de temperatura 306 para detectar uma temperatura operacional de um ou mais elementos emissores de luz 304 selecionados também são providos. 25 Nesta concretização, cada um dos quatro elementos emissores de luz é monitorado pelos elementos sensores 306, como na Figura 2, porém, dois dos elementos emissores de luz 304 são monitorados por uma sonda térmica 312 comum. Novamente, o substrato 302 inclui circuitos de excitação 308 acoplados operativamente aos elementos emissores de luz 304 e conduzindo a um sistema de excitação de fonte luminosa 310 configurado para conceder uma excitação de corrente aos elementos emissores de luz 304.
O substrato 302 e elementos emissores de luz 304 podem novamente fazer parte de um pacote de elemento emissor de luz 314 acoplado 5 operativamente ao sistema de excitação 310 por uma estrutura de montagem 316, o pacote 314 incluindo um ou mais elementos e características adicionais, como óptica primária 320 ou similar, como seria entendido prontamente pela pessoa qualificada na arte. Extensões de sonda termicamente condutivas 318 podem ser usadas novamente para acoplar a 10 sonda térmica 312 aos elementos sensores 306 dispostos na estrutura de montagem 306.
Elementos Emissores de Luz
A fonte luminosa pode incluir um ou mais elementos emissores de luz em várias combinações de tipos, cores e/ou tamanhos. Por exemplo, a fonte luminosa pode incluir um único ou tipo único de elemento emissor de luz, por exemplo incluindo elementos emissores de luz de uma única cor, ou incluindo dois ou mais tipos diferentes de elementos emissores de luz provendo um efeito espectral combinado, por exemplo provendo luz de uma dada temperatura ou qualidade de cor. Exemplos do anterior podem incluir, mas não estão limitados a, elementos emissores de luz vermelhos, verdes e azuis (RGB), elementos emissores de luz vermelhos, âmbares, verdes e azuis (RAGB), um elemento emissor de luz branco coberto com fósforo, elementos emissores de luz de RGB e um elemento emissor de luz branco coberto com fósforo, elementos emissores de luz de RAGB e um elemento emissor de luz branco coberto com fósforo e outras tais combinações como seria entendido prontamente pela pessoa qualificada na arte.
Como discutido acima, em uma fonte luminosa incluindo uma única cor ou tipo de elemento emissor de luz, de acordo com uma concretização da presente invenção, o sistema de administração de temperatura pode ser usado para manter uma temperatura operacional dos elementos emissores de luz abaixo de um dado limiar acima do qual operação dos elementos emissores de luz pode conduzir a danos e/ou condições operacionais/saída indesejáveis (por exemplo deslocamentos espectrais, 5 variações de fluxo de saída, flutuações e/ou reduções, expectativa de duração de vida reduzida, eficiência reduzida, etc.).
Como para uma fonte luminosa combinando saídas de cores e/ou tipos diferentes de elementos emissores de luz, de acordo com uma concretização da presente invenção, o sistema de administração de 10 temperatura pode caso contrário ou ademais ser usado para manter temperaturas operacionais globais e/ou respectivas conducentes para manter substancialmente uma saída de fonte luminosa combinada desejada. Por exemplo, este sistema pode permitir à fonte luminosa manter uma temperatura de cor substancialmente constante, qualidade de cor, índice de representação 15 de cor, cromaticidade, e outras tais características de saída prontamente entendidas pela pessoa qualificada na arte.
Além disso, a pessoa de habilidade na arte entenderá que o um ou mais elementos emissores de luz podem ser configurados em qualquer número e/ou tipos de arranjos, grupos e/ou agrupamentos para prover efeitos 20 diferentes. Elementos emissores de luz individuais, ou grupos, arranjos e/ou agrupamentos disso podem ser montados independentemente ou como parte de pacotes emissores de luz auto-suficientes incluindo qualquer número de circuitos de excitação, sondagem térmica e/ou elementos ópticos.
Substrato e Estrutura de Montagem Opcional O um ou mais elementos emissores de luz são geralmente
montados sobre um substrato ou similar, os eletrodos dos elementos emissores de luz sendo acoplados operativamente a um circuito de excitação (por exemplo PCB, etc.) provido nisso. Em algumas concretizações, um substrato pode ser provido para cada elemento emissor de luz ou para cada grupo de elemento emissor de luz, arranjo e/ou agrupamento, por esse meio definindo pacotes de elemento emissor de luz individual ou similar. Em outras concretizações, cada elemento emissor de luz pode ser montado a um mesmo substrato.
5 A pessoa de habilidade na arte entenderá que várias
combinações e configurações de substrato podem ser consideradas no presente contexto sem partir da extensão geral e natureza da presente exposição. Por exemplo, em uma concretização, elementos emissores de luz individuais podem ser montados a um substrato comum e excitados tal como 10 por um circuito de excitação geralmente disposto incluindo todos os elementos necessários para excitar, e opcionalmente monitorar e/ou controlar uma saída óptica dos elementos emissores de luz.
Em outra concretização, o elemento emissor de luz pode incluir um ou mais pacotes de elemento emissor de luz, cada um incluindo um 15 ou mais elementos emissor de luz montados operativamente sobre um substrato de pacote provendo os acoplamentos de eletrodo de elemento emissor de luz necessários (por exemplo blocos de eletrodo, trilhas, etc.) para excitar os elementos emissores de luz. Tais pacotes podem então ser acoplados operativamente a uma estrutura de montagem ou similar provendo 20 os vários elementos de circuito de excitação para excitar os pacotes. Por exemplo, em algumas concretizações, a fonte luminosa pode incluir pacotes emissores de luz diferentes para cores diferentes, tais como pacotes emissor de luz vermelhos, verdes e azuis, cada um incluindo um ou mais elementos emissor de luz daquela cor. Em outras concretizações, a fonte luminosa pode 25 incluir um ou mais pacotes cada um tendo elementos emissores de luz de cores diferentes e excitados para prover uma saída espectral combinada. Estas e outras tais configurações de pacote deveriam ser aparentes à pessoa qualificada na arte e assim não serão discutidas ademais aqui. Estas e outras tais variações, porém, não deveriam ser consideradas partirem da extensão geral e natureza da presente exposição.
Em uma concretização incluindo um ou mais pacotes de elemento emissor de luz, ou mais geralmente incluindo um ou mais elementos emissores de luz montados sobre substratos respectivos de pacote, grupo, 5 arranjo e/ou agrupamento, este substratos respectivos podem ser ademais montados e acoplados operativamente a uma estrutura de montagem ou similar (por exemplo PCB, etc.). Esta estrutura de montagem pode geralmente ser acoplada operativamente à fonte de energia da fonte luminosa (por exemplo diretamente ou indiretamente por um módulo-circuito, hardware, 10 firmware e/ou software de excitação/monitoração/controle de fonte luminosa) e incluem números diferentes de elementos de circuito de excitação/monitoração/controle usados para operar os elementos emissores de luz nos seus substratos respectivo.
Em algumas concretizações, a estrutura de montagem provê 15 uma estrutura de montagem de peça única sólida à qual estão montados o um ou mais pacotes de elemento emissor de luz (por exemplo veja as Figuras 4 e 5). Em outras concretizações, a estrutura de montagem inclui uma ou mais regiões flexíveis às quais estão montados respectivamente um ou mais pacotes da fonte luminosa (por exemplo veja as Figuras 6 a 9). Nestas concretizações 20 anteriores, as regiões flexíveis são geralmente delimitadas por uma série de fendas cortadas pela estrutura de montagem (por exemplo cortes em forma de L das Figuras 6 e 9, cortes curvados da Figura 8, etc.), que permitem a esta região flexível, e assim ao pacote montado a ela, dobrar e articular em várias direções relativas à periferia da estrutura de montagem.
Esta flexibilidade estrutural adicionada pode ajudar a reduzir
tensão estrutural entre a estrutura e os pacotes e opcionalmente, ademais prover o benefício adicionado de isolar o pacote montado do resto da estrutura de montagem. Este benefício adicionado, por exemplo, pode prover um maior isolamento térmico do pacote de elemento emissor de luz do resto da estrutura de montagem tal que uma leitura de temperatura operacional precisa do um ou mais elementos emissores de luz selecionar pode ser mais fácil de obter. Por exemplo, se o calor gerado pelos elementos emissores de luz for permitido se difundir livremente pela estrutura de montagem inteira, então uma medição 5 obtida por um elemento sensor disposto na estrutura de montagem e acoplado termicamente à sonda térmica de um dado elemento emissor de luz, pode ser então menos precisa do que uma medição semelhante obtida de um pacote de elemento emissor de luz e elemento sensor disposto dentro de uma região isolada termicamente pelo menos parcialmente da estrutura de montagem. IO Como será aparente à pessoa qualificada na arte, esta característica adicionada não precisa ser incluída para obter o resultado desejado, mas pode no entanto ser considerada aqui prover, em algumas circunstâncias, resultados melhorados.
Sistema de Excitação A fonte luminosa inclui um sistema de excitação acoplado
operativamente aos elementos emissores de luz por circuitos de excitação dispostos sobre ou dentro do substrato de elemento emissor de luz. Tais circuitos podem incluir trilhas impressas sobre uma PCB, fios, e similar acoplados operativamente aos eletrodos dos elementos emissores de luz.
O sistema de excitação pode ademais incluir meio de controle
(por exemplo provido por um módulo de excitação/controle integrado) para controlar uma corrente de excitação concedida aos elementos emissores de luz e por esse meio controlar uma intensidade de saída deles. Tais mecanismos de controle podem ser de natureza simples para controlar uma intensidade de 25 saída da fonte luminosa, ou podem ser mais complexos para afinar bem uma cor de saída (por exemplo cromaticidade, temperatura de cor, qualidade de cor, etc.) ao usar elementos emissores de luz de saídas espectrais diferentes, por exemplo.
Em uma concretização, o módulo de excitação e controle é configurado para reagir a um aumento em temperatura sensoreada pelos elementos sensores de temperatura sondando termicamente um ou mais elementos emissores de luz selecionados, e ajustar sinais de controle por exemplo na forma de uma corrente de excitação, para estes elementos 5 emissores de luz manterem uma saída óptica substancialmente constante. Em outra concretização, o módulo de controle ajusta uma corrente de excitação a fim de evitar sobre-aquecer e por esse meio reduzir a probabilidade de danificar os elementos emissores de luz selecionados.
Será apreciado pela pessoa de habilidade na arte que vários 10 tipos de módulos de controle podem ser considerados aqui, tais como, dispositivos ou circuitos implementados por microcontroladores hardware, software e/ou firmware, e similares, sem partir da extensão e natureza geral da presente exposição. Também será aparente a esta pessoa que vários níveis de controle podem ser requeridos baseado na saída desejada e nível de precisão 15 requerida para alcançar esta saída, por esse meio afetando a complexidade do mecanismo de excitação, e sistemas de controle opcionais a serem implementados em associação com isso.
Sonda Térmica e Elementos Sensores de Temperatura
Cada uma da uma ou mais sondas térmicas da fonte luminosa é geralmente configurada para acoplar um ou mais dos elementos emissores de luz da fonte luminosa a um ou mais elementos sensores.
Por exemplo, em uma concretização, a fonte luminosa inclui uma sonda térmica para cada um dos elementos emissores de luz dos fonte luminosa, e cada sonda térmica é configurada para acoplar seu elemento 25 emissor de luz correspondente a um elemento sensor respectivo tal que uma temperatura respectiva de cada elemento emissor de luz possa ser monitorada. Em outra concretização, uma sonda térmica pode ser usada para amostrar a temperatura de um grupo, arranjo ou agrupamento de elementos emissores de luz. Por exemplo, cada elemento emissor de luz de uma dada cor, ou de um mesmo lote ou caixa, pode ser sondado por uma mesma sonda térmica e elemento sensor, por esse meio reduzindo a complexidade do sistema de administração de temperatura enquanto provendo uma avaliação razoável da temperatura operacional de cada elemento emissor de luz. Outros tais exemplos deveriam ser aparentes à pessoa de habilidade ordinária na arte.
Em geral, as sondas térmicas serão configuradas tal que uma temperatura operacional de um elemento emissor de luz acoplado a elas seja transferida eficientemente a elas e comunicada ao elemento sensor. Em uma concretização, o elemento emissor de luz está em contato direto com a sonda térmica. Por exemplo, a sonda térmica pode incluir uma trilha metálica ou similar (por exemplo cobre) à qual está acoplada termicamente o elemento emissor de luz, isto é por contato direto ou por um agente de ligação termicamente condutivo ou similar. Como tal, devido à alta condutividade térmica da trilha de sonda relativa ao substrato no qual está disposta, a sonda térmica é isolada substancialmente termicamente disso por esse meio permitindo calor transferido à sonda ser guiado diretamente ao elemento sensor com dissipação mínima no substrato. Um agente de ligação termicamente isolando pode ser ademais provido entre a trilha de sonda e o substrato para aumentar o isolamento térmico do anterior do último.
Em uma concretização da presente invenção, a sonda térmica inclui um tubo de calor de microcanal ou um termo-sifao de microcanal configurado para transferir calor do elemento emissor de luz para o elemento sensor. Nesta concretização, devido às capacidades de transferência térmica e resistência térmica substancialmente baixa de um tubo de calor de microcanal ou um termo-sifao de microcanal, o elemento sensor pode ser posicionado em um local que é uma maior distância longe do elemento emissor de luz, quando comparado a uma trilha metálica, por exemplo.
A pessoa de habilidade na arte entenderá que vários materiais e/ou configurações podem ser consideradas para as sondas térmicas sem partir da extensão e natureza geral da presente exposição. Por exemplo, uma dada sonda térmica pode incluir ambas uma sonda primária e uma extensão de sonda. O anterior poderia ser disposto no substrato no qual o elemento emissor de luz está montado e acoplado a este elemento emissor de luz, por 5 exemplo disposto sobre um substrato de pacote de elemento emissor de luz, enquanto o último poderia ser disposto sobre uma estrutura de apoio à qual está montado o substrato de elemento emissor de luz (ou pacote), que acopla termicamente a sonda primária, por exemplo por um agente de ligação condutivo termicamente ou similar, a um elemento sensor também disposto 10 na estrutura de montagem.
Como será aparente à pessoa de habilidade na arte, vários tipos de elementos sensores podem ser considerados sem partir da extensão e natureza geral da presente exposição. Por exemplo, vários sensores de temperatura, tais como um termistor, termopar, sensor de temperatura de silício, detector de temperatura de resistência (RTD) ou similar, podem ser montados ao substrato de elemento emissor de luz (por exemplo sobre ou dentro de um pacote de elemento emissor luz quando tais pacotes são usados), ou sobre um elemento emissor de luz ou estrutura de apoio de pacote (por exemplo PCB ou similar) e acoplado à sonda térmica para detectar uma temperatura do elemento emissor de luz ao qual está acoplado. Estes sensores podem então comunicar a temperatura sensoreada a um módulo de monitoração/controle (por exemplo microprocessador ou similar) por qualquer meio adequado como será entendido prontamente pela pessoa qualificada na arte (por exemplo fios, trilhas de circuito impresso sobre uma PCB, etc.).
Além disso, em uma concretização, as sondas térmicas dispostas no substrato (por exemplo pacote e/ou estrutura de apoio PCB) podem ser isoladas eletricamente dos circuitos de excitação configurados para energizar os elementos emissores de luz. Alternadamente, as sondas térmicas podem estar em contato elétrico com uma ou mais das trilhas de circuitos de excitação, por exemplo, provendo extensões abertas disso. Nesta configuração, as sondas térmicas são configuradas substancialmente usando uma trilha elétrica de baixa resistência e assim não faz parte dos circuitos de 5 excitação aos quais está conectada eletricamente.
A invenção será descrita agora com referência a exemplos específicos. Será entendido que os exemplos seguintes são pretendido para descrever concretizações da invenção e não são pretendidos para limitar a invenção de qualquer forma.
EXEMPLOS Exemplo 1:
Se referindo agora às Figuras 4 e 5, uma fonte luminosa, geralmente referida usando o numeral 400, e de acordo com uma concretização da presente invenção, será descrita agora. A fonte luminosa 400 15 inclui geralmente um substrato 402 e quatro elementos emissores de luz, como em elementos 404, montados a ela. A fonte luminosa 400 ademais inclui quatro elementos sensores de temperatura, como em elementos 406, para detectar uma temperatura operacional de cada um dos elementos emissores de luz 404.
Em particular, a face de topo do substrato 402 inclui um
segmento (não mostrado) de circuitos de excitação 408 acoplados operativamente aos elementos emissores de luz 404 e conduzindo a um mecanismo de excitação de fonte luminosa (não mostrado) configurado para conceder uma corrente de excitação aos elementos emissores de luz 404. A 25 face de topo do substrato 402 ademais inclui sondas térmicas 412 (Figura 5) acoplando termicamente cada elemento emissor de luz 404 a um elemento sensor de temperatura 406 respectivo. Um módulo de monitoração, excitação e controle também é provido (não mostrado) para excitar o elemento emissor de luz por circuitos 408, enquanto mantendo uma temperatura operacional de elemento emissor de luz aceitável, que é monitorada pelos elementos sensores 406 e sondas térmicas 412.
Nesta concretização, o substrato 402 e elementos emissores de luz 404 fazem parte de um pacote de elemento emissor de luz 414 disposto 5 dentro da fonte luminosa 400 e acoplado operativamente ao mecanismo de excitação disso por uma estrutura de montagem 416. Como será aparente à pessoa qualificada na arte, o pacote 414 pode incluir vários elementos e características adicionais, tal como uma lente de saída 420 (por exemplo lente hemisférica), e outro elemento elétrico e/ou óptico como entendido 10 prontamente pela pessoa qualificada na arte.
Nesta concretização, os elementos sensores 406 estão dispostos no lado inferior da estrutura de montagem 416, que também inclui extensões de sonda condutivas termicamente 418 das sondas térmicas 412 acoplada ilustrativamente a isso por um agente de ligação condutivo 15 termicamente ou similar. Nesta configuração, os elementos sensores 406 não precisam fazer parte do pacote de elemento emissor de luz 414. Isto pode ser benéfico quando o tamanho dos elementos sensores 406 e/ou o espaço restrito provido dentro do pacote 414 são proibitivamente descasados. Claramente, a pessoa de habilidade na arte entenderá que um pacote de elemento emissor de 20 luz semelhante pode ser construído assim para incluir os elementos sensores 406 sobre ou dentro do pacote 414. Uma fonte luminosa semelhante também pode ser construída em que alguns ou todos os elementos de pacote 414 são integrados dentro da estrutura de apoio 416.
A fonte luminosa pode ademais incluir um dissipador de calor 422 ou similar (por exemplo tubo térmico, etc.), acoplado termicamente ao lado inferior do substrato de pacote 402 por um agente de ligação condutivo termicamente 424 ou similar, e configurado para extrair calor do pacote de elemento emissor de luz 414, como é comum na arte.
Para montar o pacote de elemento emissor de luz 414 à estrutura de montagem 416, um furo 430 é provido no último. A lente 420 do pacote 414 é inserida pelo furo 430 e as sondas térmicas 412 e circuitos de excitação 408 são acoplados apropriadamente tanto respectivamente por contatos térmicos e elétricos diretos, ou por agentes de ligação condutivos 5 termicamente e eletricamente (por exemplo solda ou similar). Nesta configuração, os elementos emissores de luz 404 são excitados por circuitos 408 dispostos, pelo menos em parte, no lado inferior da estrutura de montagem 416 e no lado superior do substrato de pacote 402, conduzindo aos eletrodos de elemento emissor de luz (não mostrado).
Os elementos emissores de luz 404, que estão montados sobre
um segmento das suas sondas térmicas 412 respectivas, transferem o calor representativo da sua temperatura operacional para estas sondas 412 respectivas. As sondas 412 correm sobre o substrato 402 e fora da lente de pacote 420, para transferir o calor representativo para extensões de sonda 418, 15 e finalmente para elementos sensores 406 respectivos, onde as temperaturas operacionais dos elementos emissores de luz 404 são medidas e comunicadas ao módulo de monitoração e controle de fonte luminosa.
As sondas térmicas 412 são geralmente não dissipadoras de calor e tem uma baixa massa térmica. Como resultado, devido à alta 20 condutividade térmica das sondas 412 (por exemplo incluindo extensões 418) relativa ao substrato no qual elas estão dispostas (por exemplo incluindo substratos de pacote 414 e apoio 416), as sondas térmicas 412 são substancialmente isoladas termicamente disto por esse meio permitindo calor transferido às sondas 412 ser guiado diretamente aos elementos sensores 406 25 com dissipação mínima nos substratos. Uma agente de ligação isolante termicamente pode ser ademais provido entre as sondas 412 e os substratos para aumentar o isolamento térmico do anterior do último. Por exemplo, uma camada adesiva de epóxi interveniente tendo uma alta resistência térmica pode ademais aumentar resultados. Ao usar sondas térmicas de cobre 412 com materiais de PCB convencionais, por exemplo, o material de PCB não condutor terá uma condutividade térmica de cerca de 1500 vezes menos que o cobre das sondas. Desde que as sondas 412 são relativamente curtas, a temperatura e fluxo de calor na PCB (substrato) tem influência mínima na temperatura das sondas térmicas 412, e assim na medição de temperatura provida pelo elemento sensor 406.
Exemplo 2:
Se referindo agora às Figuras 6 e 7, uma fonte luminosa, referida geralmente usando o numeral 500, e de acordo com uma concretização da presente invenção, será descrita agora. A fonte luminosa 500 inclui geralmente um substrato 502 e quatro elementos emissores de luz, como em elementos 504, montados a ela. A fonte luminosa 500 ademais inclui quatro elementos sensores de temperatura, como em elementos 506, para detectar uma temperatura operacional de cada um dos elementos emissores de luz 504.
Em particular, a face de topo do substrato 502 inclui um segmento (não mostrado) de circuitos de excitação 508 acoplados operativamente aos elementos emissores de luz 504 e conduzindo a um mecanismo de excitação de fonte luminosa (não mostrado) configurado para conceder uma corrente de excitação para os elementos emissores de luz 504. A face de topo do substrato 502 ademais inclui sondas térmicas 512 acoplando termicamente cada elemento emissor de luz 504 a um elemento sensor de temperatura 506 respectivo. Um módulo de monitoração, excitação e controle também é provido (não mostrado) para excitar o elemento emissor de luz por circuitos 508, enquanto mantendo uma temperatura operacional de elemento emissor de luz aceitável, que é monitorada pelos elementos sensores 506 e sondas térmicas 512.
Nesta concretização, o substrato 502 e elementos emissores de luz 504 fazem parte de um pacote de elemento emissor de luz 514 disposto dentro da fonte luminosa 500 e acoplado operativamente ao mecanismo de excitação disso por uma estrutura de montagem 516. Como será aparente à pessoa qualificada na arte, o pacote 514 pode incluir vários elementos e 5 características adicionais, tal como uma lente de saída 520 (por exemplo lente hemisférica), e outro elemento elétrico e/ou óptico como entendido prontamente pela pessoa qualificada na arte.
Nesta concretização, os elementos sensores 506 estão dispostos no lado inferior da estrutura de montagem 516, que também inclui extensões de sonda termicamente condutivas 518 das sondas térmicas 512 acopladas ilustrativamente a isso por um agente de ligação termicamente condutivo ou similar. Nesta configuração, os elementos sensores 506 não precisam fazer parte do pacote de elemento emissor de luz 514. Isto pode ser benéfico quando o tamanho dos elementos sensores 506 e/ou o espaço restrito provido dentro do pacote 514 são proibitivamente descasados. Claramente, a pessoa de habilidade na arte entenderá que um pacote de elemento emissor de luz semelhante pode ser construído assim para incluir os elementos sensores 506 sobre ou dentro do pacote 514. Uma fonte luminosa semelhante também pode ser construída em que alguns ou todos os elementos de pacote 514 são integrados dentro da estrutura de apoio 516.
A fonte luminosa 500 pode ademais incluir um dissipador de calor 522 ou similar (por exemplo tubo térmico, etc.), acoplado termicamente ao lado inferior do substrato de pacote 502 por um agente de ligação termicamente condutivo 524 ou similar, e configurado para extrair calor do pacote de elemento emissor de luz 514, como é comum na arte.
Além disso, a estrutura de montagem 516 inclui uma região flexível 528 delimitada geralmente por uma série de fendas em forma de L 526 cortadas pela estrutura de montagem 516, à qual está montado o pacote 514 da fonte luminosa. Esta região flexível, e assim o pacote montado a ela, pode assim dobrar e articular em várias direções relativas à periferia da estrutura de montagem 516. Como discutido acima, esta flexibilidade estrutural adicionada pode ajudar a reduzir tensão estrutural entre a estrutura 516 e o pacote 514 e opcionalmente, ademais prover o benefício adicionado 5 de isolar o pacote montado 514 do resto da estrutura de montagem 516. Este benefício adicionado, por exemplo, pode prover um maior isolamento térmico do pacote de elemento emissor de luz 514 do resto da estrutura de montagem 516, tal que uma leitura de temperatura operacional precisa dos elementos emissores de luz 504 possa ser mais fácil de obter. Por exemplo, se o calor 10 gerado pelos elementos emissores de luz 504 for permitido se difundir livremente pela estrutura de montagem 516 inteira, então uma medição obtida por um elemento sensor 506 disposto na estrutura de montagem 516 e acoplado termicamente a uma dada sonda térmica 512 do elemento emissor de luz, pode então ser menos precisa do que uma medição semelhante obtida 15 de um pacote de elemento emissor de luz 514 e elemento sensor 506 disposto em uma região isolada parcialmente termicamente 528 da estrutura de montagem 516.
Para montar o pacote de elemento emissor de luz 514 à estrutura de montagem 516, um furo 530 é provido no último. A lente 520 do 20 pacote 514 é inserida pelo furo 530 e as sondas térmicas 512 e circuitos de excitação 508 são acoplados apropriadamente tanto respectivamente por contatos térmicos e elétricos diretos, ou por agentes de ligação condutivos termicamente e eletricamente (por exemplo solda ou similar). Nesta configuração, os elementos emissores de luz 504 são excitados por circuitos 25 508 dispostos, pelo menos em parte, no lado inferior da estrutura de montagem 516 e no lado superior do substrato de pacote 502, conduzindo aos eletrodos de elemento emissor de luz (não mostrado).
Os elementos emissores de luz 504, que estão montados sobre um segmento das suas sondas térmicas 512 respectivas, transferem o calor representativo da sua temperatura operacional para estas respectivas sondas 512. As sondas correm sobre o substrato 502 e fora da lente de pacote 520, para transferir o calor representativo para extensões de sonda 518, e finalmente para elementos sensores 506 respectivos, onde as temperaturas 5 operacionais dos elementos emissores de luz 504 são medidas e comunicadas ao módulo de monitoração e controle de fonte luminosa (não mostrado).
As sonda térmicas 512 não são geralmente dissipadoras de calor e tem uma baixa massa térmica. Como resultado, devido à alta condutividade térmica das sondas 512 (por exemplo incluindo extensões 518) 10 relativas ao substrato no qual elas estão dispostas (por exemplo incluindo substratos de pacote 514 e apoio 516), as sondas térmicas 512 são substancialmente isoladas termicamente disto por esse meio permitindo calor transferido às sondas 512 ser guiado diretamente aos elementos sensores 506 com dissipação mínima nos substratos. Um agente de ligação isolante 15 termicamente pode ser ademais provido entre as sondas 512 e os substratos 502 para aumentar o isolamento térmico do anterior do último. Por exemplo, uma camada adesiva de epóxi interveniente tendo uma alta resistência térmica pode ademais aumentar resultados.
Ao usar sondas térmicas de cobre 512 com materiais de PCB 20 convencionais, por exemplo, o material de PCB não condutor terá uma condutividade térmica de cerca de 1500 vezes menos que o cobre das sondas 512. Desde que as sondas 512 são relativamente curtas, a temperatura e fluxo de calor na PCB (substrato) terá influência mínima na temperatura das sondas térmicas 512, e assim na medição de temperatura provida pelos elementos 25 sensores 506.
Exemplo 3:
Figuras 8 e 9 provêem estruturas de montagem 616 e 716 diferentes para uso em montar pacotes de elemento emissor de luz 614 e 714 respectivos semelhantes àqueles descritos anteriormente com referência às Figuras 4 a 7. No exemplo de Figura 8, as aberturas 626 são geralmente curvadas em natureza definindo uma região flexível substancialmente oblonga 628. No exemplo de Figura 9, as fendas 726 são em forma de L, definindo como na Figura 6, uma região flexível quadrada ou retangular 728. Outras 5 formas e configurações de fenda provendo vantagens semelhantes deveriam ser aparentes à pessoa qualificada na arte e assim não deveriam significar partir da extensão e natureza geral da presente exposição.
A pessoa de habilidade na arte entenderá que as concretizações precedentes da invenção são exemplos e podem ser variadas em muitas 10 formas. Tais variações presentes ou futuras não são para serem consideradas como uma partida do espírito e extensão da invenção, e todas as tais modificações como seria aparente a alguém qualificado na arte são pretendidas para serem incluídas dentro da extensão das reivindicações seguintes.
Claims (25)
1. Fonte luminosa, caracterizada pelo fato de compreender: um substrato incluindo uma sonda substancialmente isolada termicamente; um elemento emissor de luz montado operativamente a dito substrato acoplado termicamente à dita sonda; um elemento sensor de temperatura para detectar uma temperatura operacional de dito elemento emissor de luz por dita sonda; e um sistema de excitação acoplado operativamente a dito elemento sensor de temperatura e dito elemento emissor de luz, dito sistema de excitação configurado para prover um ou mais sinais de controle ao elemento emissor de luz, dito um ou mais sinais de controle configurados usando pelo menos em parte dita temperatura operacional sensoreada.
2. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender dois ou mais elementos emissores de luz e elementos sensores de temperatura respectivos para detectar uma temperatura operacional de cada um de ditos dois ou mais elementos emissores de luz por sondas respectivas.
3. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender dois ou mais elementos emissores de luz acoplados termicamente à dita sonda, dito elemento sensor de temperatura configurado para detectar uma temperatura operacional de ditos dois ou mais elementos emissores de luz por dita sonda.
4. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que dito sistema de excitação está acoplado operativamente a dito elemento emissor de luz por um circuito de excitação disposto sobre dito substrato.
5. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, a fonte luminosa caracterizada pelo fato de compreender ainda uma estrutura de montagem à qual são montados operativamente distintamente dito substrato e dito elemento sensor, dita estrutura de montagem incluindo uma extensão de sonda substancialmente isolada termicamente acoplando termicamente dito elemento sensor à dita sonda.
6. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que dito substrato e dito elemento emissor de luz fazem parte de um pacote de elemento emissor de luz acoplado operativamente à dita estrutura de montagem.
7. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que dita estrutura de montagem compreende uma região isolada parcialmente termicamente à qual está acoplado operativamente dito substrato.
8. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que dita região inclui uma região flexível delimitada pelo menos parcialmente por uma ou mais fendas formadas dentro de dita estrutura de montagem.
9. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que dita sonda está acoplada a dito substrato por um agente de ligação isolado termicamente.
10. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais grupos de elementos emissores de luz e uma sonda respectiva e elemento sensor para detectar uma temperatura operacional disso.
11. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, a fonte luminosa caracterizada pelo fato de compreender ainda um módulo de controle configurado para controlar dito sistema de excitação respondendo por dita temperatura operacional sensoreada a fim de minimizar dano térmico a dito elemento emissor de luz.
12. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 1, a fonte luminosa caracterizada pelo fato de compreender ainda um módulo de controle configurado para controlar dito sistema de excitação a fim de manter substancialmente uma ou mais características operacionais de dito elemento emissor de luz.
13. Fonte luminosa, caracterizada pelo fato de compreender: um substrato incluindo uma ou mais sondas substancialmente isoladas termicamente; um ou mais elementos sensores de temperatura, cada um de quais acoplado termicamente a uma ou mais respectivas de dita uma ou mais sondas; um mais ou elementos emissores de luz, cada um de quais montado operativamente a dito substrato e um ou mais de quais respectivamente acoplado termicamente a cada de dita uma ou mais sondas, em que uma temperatura operacional respectiva disso pode ser sensoreada por dito um ou mais elementos sensores de temperatura acoplados termicamente a isso por dita uma ou mais sondas; e um sistema de excitação acoplado operativamente a dito um ou mais elementos sensores de temperatura e dito um ou mais elementos emissores de luz, dito sistema de excitação configurado para prover um ou mais sinais de controle ao um ou mais elementos emissores de luz, dito um ou mais sinais de controle configurados usando pelo menos em parte dita temperatura operacional sensoreada.
14. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de compreender uma pluralidade de elementos emissores de luz, dois ou mais de quais estando acoplado termicamente a uma mesma sonda tal que uma temperatura operacional média disso possa ser sensoreada disso por dito elemento sensor de temperatura acoplado termicamente a isso.
15. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais grupos, agrupamentos ou arranjos de elementos emissores de luz, um ou mais elementos emissores de luz de cada um de quais estando acoplado termicamente a uma mesma sonda tal que uma temperatura operacional representativa de grupo, agrupamento ou arranjo possa ser sensoreada por dito elemento sensor de temperatura acoplado termicamente a isso.
16. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de compreender uma pluralidade de elementos emissores de luz, cada um de quais estando acoplado termicamente a uma respectiva de ditas sondas.
17. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma estrutura de apoio à qual estão montados dito um ou mais elementos sensores de temperatura e dito substrato, dita estrutura de apoio incluindo uma ou mais extensões de sonda térmica acoplando termicamente dito um ou mais elementos sensores às ditas sondas respectivas de dito substrato.
18. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de compreender ainda uma região isolada termicamente pelo menos parcialmente à qual está montado dito substrato.
19. Fonte luminosa de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que dita região inclui uma região flexível circunscrita por um ou mais fendas cortadas por dita estrutura de apoio.
20. Pacote de elemento emissor de luz, caracterizado pelo fato de compreender: um elemento emissor de luz; e um substrato incluindo circuitos de excitação acoplados operativamente a dito elemento emissor de luz e configurado para ser acoplado operativamente a um sistema de excitação para excitar dito elemento emissor de luz, e uma sonda substancialmente isolada termicamente acoplada termicamente a dito elemento emissor de luz e configurada para acoplar termicamente o mesmo a um elemento sensor de temperatura para detectar uma temperatura operacional disso.
21. Pacote de elemento emissor de luz de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que dita sonda incluindo uma trilha metálica disposta sobre dito substrato e em contato térmico direto com dito elemento emissor de luz.
22. Pacote de elemento emissor de luz de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que dita trilha metálica está isolada eletricamente de ditos circuitos de excitação.
23. Pacote de elemento emissor de luz de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que dito sonda está disposta sobre dito substrato por um agente de ligação termicamente isolante ou um agente de ligação termicamente condutivo.
24. Pacote de elemento emissor de luz de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de compreender uma ou mais sondas e uma pluralidade de elemento emissores de luz, um ou mais de quais estando acoplado termicamente às respectivas de dita uma ou mais sondas.
25. Pacote de elemento emissor de luz de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que dita sonda incluindo um tubo de calor de microcanal ou um termo-sifao de microcanal disposto sobre dito substrato para acoplar termicamente dito elemento emissor de luz e dito elemento sensor de temperatura.
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