CN101903703A - 光电子模块和照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种光电子模块，具体包括连接载体(2)、布置于连接载体(2)上的光电子部件(3)、连接载体(2)布置于其上的冷却元件(9)、在所述连接载体(2)之上延伸的覆盖物(6)和用于控制光电子部件(3)的电(特别是电子)控制元件(8)。一种照明装置，具体包括模块(1)和基体(13)，模块(1)固定到基体(13)。

Description

光电子模块和照明装置
本发明涉及一种光电子模块和一种照明装置。
本发明的目的在于具体说明一种能够以可变方式使用的光电子模块。具体而言，旨在具体说明一种光电子模块，其可以使用在已有的、不必针对光电子模块进行调整的照明装置中。另外，本发明的目的在于具体说明一种包括光电子模块的照明装置。
这些目的借助独立专利权利要求的主题内容来实现。从属专利权利要求涉及有利的配置和扩展。
特别有利地，可以提供一种模块，其中一个或者多个功能单元已经集成于该模块中。这意味着照明装置不再必须在很大程度上针对该模块进行调整。更确切地说，光电子模块可以简单地并入已有的照明装置中，而无需对照明装置采取任何改造措施。可以提供该模块用于普通光照、特别是用于内部或者外部光照。举例而言，该模块可以使用于街灯、隧道光照、公共汽车停靠站光照中，或者使用在建筑照明装置中，如装饰光照、建筑物光照或者建筑物照明中。
功能单元可以包括一个或者多个下述元件：
-一个或者多个光电子部件，优选为发光二极管、特别优选为LED部件。相应部件特别有利地实施为可表面安装的器件(SMD)。适宜地，相应部件设计用于产生辐射，优选地用于产生可见光，例如混色光，特别是白光。优选地，相应部件实施为电功率消耗例如为1W或者更多、特别是2W或者更多的高功率部件。
-用于波束成形的一个或者多个光学元件，特别是一个或者多个透镜和/或一个或者多个反射镜。由此，相应部件可以已经具有光学元件或者被配备这样的元件。特别有利地，可以省去否则会需要设置于模块下游的附加光学系统。因此，可以仅通过在相应光学元件的波束成形来获得模块的所希望的发射特性。由此，可以用伸长方式(特别是具有显著纵向方向)、例如以卵形或者矩形方式实施相应透镜的辐射出射区和/或相应反射镜的辐射出射开口。
举例而言，透镜可以在一个或者多个光电子部件的光束路径中布置于一个或者多个光电子部件的下游。另外，作为布置于一个或者多个光电子部件下游的一个或者多个透镜的一种替代或者除此之外，一个或者多个光电子部件可以布置于反射镜中。由此，反射镜可以特别成形为至少在部分区域中具有椭圆形、抛物线形和/或双曲线形的反射区的凹面镜。
-连接载体，优选为电路板、特别是金属芯电路板，如例如金属芯印刷电路板(MCPCB)。相应光电子部件适宜地布置并且特别是固定于连接载体上。适宜地，相应部件导电地连接到连接载体的一个或者多个连接导体，例如导体轨道。金属芯电路板特别适合于高功率部件。在相应部件中出现的热损耗可以从部件经由连接载体耗散。
-模块载体。优选地，连接载体布置于模块载体上，并且特别是固定到模块载体。特别优选地，连接载体导电地连接到模块载体。相应部件可以布置于连接载体的与模块载体远离的一侧上。模块载体优选地被提供用于散热。通过连接载体向模块载体传导的来自相应部件的废热可以通过模块载体进一步传导离开部件。出于这一目的，模块载体优选地包含金属，比如铝和/或铜，或由金属构成。
另外，模块载体和连接载体也可以实施为同一载体。这可以特别意味着连接载体也实施为模块载体，或者模块载体也实施为连接载体。因而，载体可以实现连接载体的一个或者多个功能(例如进行与一个或者多个光电子部件的电接触)和模块载体的一个或者多个功能(例如使热耗散离开一个或者多个光电子部件)。由此，载体可以具有开篇或下文关于连接载体和/或模块载体描述的特征之中的一个或者多个特征。
-一个或者多个固定装置。相应固定装置优选地被设计用于在照明装置中固定(例如用于螺栓连接)模块。相应固定装置可以连接到模块载体并且特别是固定到模块载体。
-冷却元件。冷却元件优选地被设计用于向模块的周围散发热。冷却元件可以连接到模块载体，并且特别是固定到模块载体。适宜地，冷却元件布置于模块载体的与连接载体远离的一侧上。优选地，冷却元件具有散热元件，例如热管。热管可以例如具有在闭合体积中以部分固体和部分液体、部分固体和部分气体、仅液体、仅气体、部分液体和部分气体、或者部分固体和部分液体和部分气体的状态存在的工作介质。例如在工作介质以液体和气体的状态存在(例如水和/或酒精)的情况下，由于工作介质在热管的第一端蒸发，所以热管可以在这一情况下从周围取得热或者热能，例如源于光电子部件的废热。这可以促成部分工作介质的例如从液体到气体的相转变或者相变换。如果热管的第二端处于比第一端更低的温度，则变换(例如蒸发)的部分工作介质可以例如由于对流而在热管内因此提供的体积或者腔中移动(迁移)到第二端。在第二端，工作介质随着向热管的周围散发热而再次转换成原有相，也就是说，例如凝结和返回到液体状态。由于例如回驱动力，例如重力和/或例如由热管中的芯或者网引起的一个或者多个毛细作用力，所以液体工作介质可以移回到第一端。
散热元件可以被设计用于从连接载体或者模块载体耗散相应部件的废热。除了散热元件之外，冷却元件还可以具有特别是一个或者多个冷却部分，例如冷却肋、冷却鳍和/或薄片。冷却部分优选地被设计用于向模块的周围散发热。一个或者多个部件的特别是从模块载体前行的废热可以经由散热元件馈送到冷却部分，用于向周围散发。由此，于是有利的是不必为照明装置中模块的可靠运行而设置外部冷却装置。这在高功率部件的情况下特别有利，这些部件可能生成很大量的废热，但是的确也生成对于照明装置有利的大的光通量。
-覆盖物，例如帽体。覆盖物可以固定到模块载体和/或连接载体。覆盖物优选地保护一个或者多个光电子部件免受有害的外部影响，如例如机械或者化学损坏的影响。
-密封装置。所述密封装置可以布置于覆盖物与模块载体之间。密封装置如密封橡胶或者密封橡胶环可以更彻底地密封借助覆盖物形成的内部空间。另外，密封装置也可以包括粘合剂和/或树脂(例如包括硅树脂和/或环氧树脂)。由此，密封装置可以横向上围绕连接载体伸展。特别地，可以用密封成不透灰尘和/或喷水的方式实施内部空间。
和/或
-电子控制元件。例如，具有驱动器电路的控制元件适宜地被设计用于控制一个或者多个光电子部件。控制元件可以实施为控制芯片，例如IC芯片。控制元件可以布置于覆盖物的内部空间以内或者以外。布置于内部为控制元件提供防范损坏影响(如例如灰尘、潮湿和/或机械负重)的有利高度保护。布置于外部便于访问控制元件。这在例如在部件冷却的情况下一个或者多个光电子元件具有比控制元件更长的寿命时可以特别有利。于是，无需打开覆盖物即可更换控制元件。
上述功能元件可以全部都集成于单个模块中。
因此可以提供一种模块，该模块具有用于热管理的一个或者多个部件、用于光束成形的光学系统和/或用于相应部件、特别是高功率部件的驱动或者功率供应的电子控制元件。由此在照明装置中，也仅需要为并入其中的一个或者多个模块的电供应提供电连接。然而，电功率源实际上是常规照明装置的惯有部分。
具体而言，该模块可以包括连接载体、布置于连接载体上并且例如实施为发光二极管的至少一个光电子部件、连接载体布置于其上的冷却元件、在连接载体之上延伸的覆盖物和用于控制光电子部件的电(特别是电子)控制元件。由此可以提供一种模块，该模块在它的光学功能方面例如借助对光电子部件的发射特性的适当选择、在它的电和/或电子功能方面借助提供控制元件、以及在它的热功能方面借助提供冷却元件，可以已经适应于照明装置的约束和规范。借助覆盖物，可以实现机械保护和还防范例如归因于灰尘或者潮湿的退化，从而与上文提到的功能组合，可以保证模块和包括该模块的照明装置的长寿命和高可靠性。
如上文提到的那样，尤其如果可以假设至少一个光电子部件具有比控制元件更长的寿命，则尤其是在覆盖物以外布置控制元件可以是有利的。因此无需打开覆盖物即可更换控制元件，从而覆盖物可以保护至少一个光电子部件免受损坏影响，在这一情况下也无中断。
在这一情况下，覆盖物可以持久地布置于模块载体上和/或连接载体上。由此，持久布置可以特别意味着覆盖物不被提供用于在完成和安装光电子模块之后被再次打开。由此，覆盖物可以优选地以不可分离的方式(也就是说，不再能够释放覆盖物而例如无损于覆盖物或者如果这样做则无损于密封装置)布置和固定于模块载体上和/或连接载体上。
另外，可以借助包括粘合剂和/或树脂(例如包括硅树脂和/或环氧树脂)的密封装置来使覆盖物的持久布置成为可能。
由此，控制元件可以导电地连接到至少一个光电子部件。出于这一目的，举例而言，连接载体可以具有导体轨道，这些导体轨道使控制元件能够电接触地连接到至少一个光电子部件。
可以提供特别是一种高功率模块形式的光电子模块，该高功率模块具有10W或者更多、优选为15W或者更多、特别优选为18W或者更多的电功率消耗，该模块有利地以高度集成的方式实施。
关于上述实施例如果冷却元件具有热管则可以特别有利。另外，如果冷却元件具有多个冷却部分(特别是冷却肋)而热管延伸通过冷却部分，则可以特别有利。由此，热管可以特别是以机械和/或热的方式连接到冷却部分。因而热管可以这样一种简化方式来布置和实施，使得有利地向冷却部分传导来自光电子部件的废热。
另外，如果连接载体布置于模块载体上、连接载体的与光电子部件远离的一侧优选地面对模块载体，则可以是有利的。由此，冷却元件可以布置于模块载体的与连接载体远离的一侧上，冷却元件优选导热地连接到模块载体。
尤其是，固定装置可以比冷却元件更加延伸远离连接载体或者模块载体，从而固定装置在模块载体的与连接载体远离的一侧上，尤其是在与模块载体垂直的方向上突出于冷却元件。由此，固定装置在它与连接载体或者与模块载体远离的一侧上，可以平行于或者基本上平行于连接载体或者模块载体延伸，并且尤其是横向地突出于连接载体或者模块载体。
照明装置可以具有基体并且优选为没有在一个或者多个模块外部提供的冷却装置。尤其是，可以提供多个模块，这多个模块中的至少两个模块是相同类型的模块，和/或这多个模块中的至少两个模块是不同类型的模块。基体可以具有用于一个或者多个模块的一个或者多个切口，一个或者多个模块插入各切口中。
另外，基体可以在第一端侧与第二端侧之间延伸，一个或者多个模块布置于第一端侧与第二端侧之间，基体优选地在端侧敞开，从而冷却气体如空气可以在基体内从第一端侧流向第二端侧。特别有利地，基体可以实施为在第一和第二端侧之一的区域中离开模块变弯或者弯曲的方式，由此可以有助于冷却气体的流动。尤其是，模块可以保持和布置于基体中，使得冷却气体可以沿着模块的冷却部分流动。另外，基体可以在两个模块之间的区域中敞开，从而冷却气体可以在两个模块之间进入基体中。
更多特征、优点和适宜根据结合附图对示例实施例的下文描述将变得清楚。
图1A、1B和1C基于各种示意图示出了光电子模块的一个示例实施例。
图2基于照明装置的模块的平面图示出了照明装置的一个示例实施例。
图3基于图3A至3D中和图3E至3I中的各种示意图示出了照明装置的另外示例实施例。
图4A、4B和4C示出了根据又一示例实施例的模块的示意分解图以及前视图和后视图。
图5A和5B示出了用于根据另外示例实施例的照明装置的电连接的示例实施例。
图6A和6B基于不同示意图示出了来自根据又一示例实施例的光电子模块的节选。
图7A至7E示出了照明装置中模块的布置的另外示例实施例。
图8结合图8A至8F示出了利用照明装置的示例实施例的发射特性。
图9A至9C示出了利用照明装置的另一示例实施例的发射特性。
相同(类型相同和作用相同)的元件在图中具有相同附图标记。
图1A、1B和1C基于各种示意图示出了光电子模块1的一个示例实施例。图1A示出了模块1的示意平面图，图1B示出了通过根据图1A的模块的示意截面图，而图1C示出了模块1的光学元件的辐射出射区的示意平面图。
光电子模块1具有连接载体2。连接载体2例如实施为电路板，优选为金属芯电路板。多个光电子部件3、特别是发光二极管布置于连接载体上。部件3导电地连接到连接载体2的连接导体，这些连接导体例如是导体轨道，为求简洁未明示连接导体和电链接。此外，部件3实施为可表面安装的部件，尤其是LED部件或者发光二极管。适宜地，部件3实施为电功率消耗为1W或者更多、优选为2W或者更多的高功率部件。举例而言，金龙(Golden Dragon)类型的部件(制造商：OSRAM OptoSemiconductor GmbH)因此是适合的。部件可以被设计用于生成混色光并且尤其是白光。
金属芯电路板尤其对于高功率部件可适合作为连接载体2，因为可以通过连接载体2将部件3中出现的相当大热损耗从部件3向连接载体2的与部件3远离的一侧传导开，该传导开由于金属芯电路板的高热导率而特别有效。
另外，模块1具有模块载体4。连接载体2布置于模块载体4上。由此，部件3布置于连接载体2的与模块载体4远离的一侧上。模块载体4优选地实施为高热导率。出于这一目的，模块载体4可以包含金属，例如Cu和/或Al，或者由其构成。
连接载体2优选导热地连接到模块载体4。连接载体2适宜固定到模块载体4。特别有利地，出于这一目的，在连接载体2与模块载体4之间提供连接层5。借助连接层5，连接载体2可以固定于模块载体4上和/或导热地连接到模块载体4。为了机械和热连接到连接载体2，例如导热粘合剂或者焊剂可适用于连接层5。废热可以借助模块载体4并且如果适当也借助导热的连接层5从部件3更广泛地传导开。作为所示的示例实施例的一种替代，模块载体4和连接载体2也可以被提供为组合载体，其将连接载体2和模块载体4的性质和特征内在地合并。换而言之，连接载体2也可以同时实施为模块载体4。结果，可以进一步简化模块1的构造并且可以实现模块1的部件的更高集成度。
另外，模块1可以具有覆盖物6。覆盖物6适宜地实施成使得它对于要由部件3生成的辐射是辐射透射的。覆盖物6优选地由辐射透射的材料制成。覆盖物6可以例如包含玻璃和/或塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)或者复合材料(例如包括玻璃和塑料膜的复合材料)。覆盖物6的与部件3远离的一侧可以形成模块1的辐射出射侧。覆盖物6可以连接到模块载体4，并且尤其是可以机械稳定地固定到模块载体4。举例而言，覆盖物6与模块载体4螺栓连接在一起(未明示)。覆盖物6优选地以杯状方式包封连接载体2。
借助覆盖物6，腔(覆盖物6的内部空间)优选地形成于连接载体2上方并且尤其是部件3上方。覆盖物6可以保护例如类似于布置于腔中的部件3的那些元件免受有害的外部影响，如例如机械应力、灰尘和/潮湿。
可以提供密封装置7，用于更彻底地密封覆盖物6的内部空间。密封装置7适宜布置于覆盖物6与模块载体4之间。密封装置7优选横向环周侧地围绕连接载体2，并且特别优选的是，密封装置7完全围绕连接载体2。密封装置7例如实施为密封橡胶环。借助密封装置7，可以使覆盖物6与模块载体4之间的腔至少密封成不透喷水和/或灰尘。腔可以例如满足本领域技术人员已知的保护级IP65程度的密封性要求。
为了形成与部件3并且尤其是与连接载体2的电接触，模块载体4可以具有切口。在模块载体4中优选地在连接载体2的旁边形成对应切口40。因此便于连接载体2并且尤其是光电子部件3的电接触连接。举例而言，可以经过切口40导引供电线缆(未图示)。
此外，光电子模块1具有电(尤其是电子)控制元件8。控制元件8适宜被设计用于电驱动光电子部件3。适宜地，控制元件8导电地连接到部件3，并且尤其是导电地连接到连接载体2(未明示)。
控制元件8可以被设计用于向部件3供应电流。举例而言，控制元件8可以实施为将外部施加到模块1的AC电压(例如24V)转换成优选地保持恒定(例如保持在350mA)的DC电流的电流转换器。借助控制元件8，模块1因此可以适应由外部功率供应规定的边界条件。电子控制元件8可以例如实施为控制芯片，尤其是实施为IC芯片。
控制元件8可以布置于覆盖物6中。作为一种替代，控制元件8可以布置于覆盖物6以外。布置于覆盖物6以外在图1A和1B中由虚线表明。如上文已经提到的那样，布置于覆盖物6以内具有对控制元件8的有利高度保护。布置于覆盖物6以外简化从外部对控制元件8的访问，从而可以用简化方式(尤其是不必去除覆盖物6)更换所述控制元件。
另外，模块1具有冷却元件9。冷却元件9适宜布置于连接载体2的与部件3远离的一侧上。冷却元件9可以布置于模块载体4的与连接载体2远离的一侧上。另外，冷却元件9适宜导热地和/或机械稳定地连接到模块载体4。冷却元件9可以例如焊接或者粘接到模块载体4。
经由模块载体4，可以向冷却元件9转发来自部件3的热损耗，以便散发到模块1的周围。冷却元件9优选地具有散热元件90。散热元件90可以例如实施为热管。热管特别适合如上所述的有效热传递。散热元件90优选地被设计用于从模块载体4的与部件3远离的一侧散热。散热元件90可以在面向模块载体4的一侧上先沿着模块载体延伸，然后在离开模块载体4的区域中延伸，并且随后再次沿着模块载体4(特别是平行或者基本上平行于后者)延伸。散热元件90可以通过它面向模块载体4的一侧来固定到模块载体4，尤其是粘接或者焊接到模块载体4。
尤其是，散热元件90可以实施为使得它至少在一些区域中或者完全地成形为U形。由此，散热元件90适宜布置成使得它与模块载体4垂直或者基本上垂直地延伸。U形成形的一个腿部可以连接到模块载体4，而另一腿部可以与模块载体4间隔开。
此外，冷却元件9具有多个冷却部分91，尤其是冷却肋或者冷却鳍。冷却部分91优选地以伸长方式、尤其是垂直或者基本上垂直地延伸离开连接载体2并且尤其是离开模块载体4。
冷却部分91导热地并且优选地也机械稳定地连接到散热元件90。冷却部分91优选地被设计用于向模块1的周围散发废热。冷却部分90的冷却肋式实施例由于大表面面积而特别适合这一目的。为了从散热元件90向冷却部分91的有效热传递，散热元件可以导热地粘接或者焊接到冷却部分91。散热元件90可以延伸通过冷却部分91。出于这一目的，冷却部分91适宜地在通过区域中对应设置有切口。特别优选地，在散热元件90通过冷却部分91的通过区域中实现向冷却部分91的有效热传递。穿过冷却部分91的通过尤其是可以设置在散热元件90的与模块载体4远离的一侧上。
举例而言，提供尤其是相同类型的两个单独的冷却元件9用于冷却。
借助这样的冷却，即使在作为高功率模块的模块1具有10W或者更多、优选为15W或者更多、例如16W或者更多或者18W或者更多的功率消耗这样的实施例的情况下，仍然保证充分耗散来自光电子部件3的热。
如果提供有冷却元件9，则在覆盖物6以外布置电子控制元件8可以是特别适宜的，因为在这一情况下应当预计，由于光电子部件3的长寿命而必须比部件3更早地更换控制元件8。
另外，模块1具有多个固定装置10。固定装置10优选地作为分开的固定装置固定到模块载体4。通过对固定装置10的适当选择，因此可以针对多种照明装置来优化模块1，使得可以用简化方式将该模块固定到照明装置。由此，固定装置10例如先横向地延伸超过模块载体4，然后倾斜或者垂直地延伸离开模块载体4，并且在远离模块载体4的一侧上又再次平行于或者基本上平行于模块载体4延伸。固定装置10尤其是沿着垂直或者基本上垂直于模块载体4的方向延伸，优选地比冷却元件9更远离模块载体4，从而冷却元件9无碍于借助固定装置10的与模块载体4远离的端侧在照明装置中安装模块1。
固定装置10的与模块载体4远离的端侧因此可以被设置用于在照明装置中安装模块1。
为了安装于照明装置，固定装置10可以具有安装装置100。安装装置100例如可以实施为切口，该切口延伸穿过固定装置10并且例如被提供用于将固定装置10螺栓连接到照明装置。相应固定装置10优选地也横向突出于模块载体4。相应固定装置10可以在模块载体4的端侧处固定到模块载体4。优选地，固定装置10固定于模块载体4的相反端侧。尤其是，相应固定装置10可以布置成比(相应)冷却元件9更接近模块载体4的边缘。
另外，光电子部件3各自具有光学元件30。相应光电子部件3可以已经与光学元件30一同制造，或者可以在制造之后、但在安装在连接载体2上之前装备光学元件。作为一种替代，光电子部件3可以在它们已经安装于连接载体2上之后配备光学元件30。
图1C以举例的方式示出了图1B中的截面图中所示光学元件30之一的辐射出射区31的平面图。光学元件30优选实施为使得它们在各自情况下为相同类型。相应光学元件30的辐射出射区31具有凹面弯曲的部分区域310。后者优选实施为使得它居中位于辐射出射区31中。凹面弯曲的部分区域310由凸面弯曲的部分区域311包围。凸面弯曲的部分区域311优选地完全围绕凹面弯曲的部分区域310。特别优选地，相应部件3的光轴11穿过凹面弯曲的部分区域310。在图1C中，光轴11垂直于图示平面。实施为透镜的光学元件30的这样的成形，尤其是旋转对称的形状，也称作ARGUS。
光学元件30优选实施为平面图中的伸长方式，也就是说，具有显著纵向方向，并且尤其是实施为卵形方式。举例而言，光学元件30在辐射出射区31的平面图中椭圆状地成形。光学元件30的这样的实施例尤其适合于道路照明、例如使用于街灯中。
此外，模块1、连接载体2和/或模块载体4优选地具有显著纵向方向。该模块1可以尤其整体上以伸长方式实施。光学元件30的显著纵向方向(也就是说，例如光学元件30的椭圆形辐射出射区31的较长主轴)可以沿着模块1、连接载体2和/或模块载体4的这一纵向延伸方向定向。如果光学元件30的纵向方向沿着待照明的物体如道路的主延伸方向定向，则可以实现对物体如道路的特别有效的照明。同时，可以减少产生的辐射对周围(例如位于道路的住宅建筑物)的污染，因为光学元件30将辐射集中到待照明的物体上。具有凹面弯曲的部分区域311和在凹面弯曲的部分区域311周围伸展的凸面弯曲的部分区域310并且具有透镜长形造型的辐射出射区31的造型特别适合这一点。
图2示出了固定有模块1的照明装置12的平面图，这些模块优选地根据先前示例实施例来实施。照明装置12如街灯具有基体13。可以用伸长方式实施后者。
此外，基体13优选地具有切口19。在每个切口19中插入模块1、尤其是恰好一个模块1。插入模块1使它们的显著纵向方向横切基体13的显著纵向方向。适宜以如下方式插入模块1，使得先将模块1的具有冷却元件9并且尤其是固定装置10的一侧引入到切口19中(未明示)。模块1然后可以通过固定装置10固定(例如螺栓连接)到基体13。所示平面图可以代表街灯的面向道路的一侧。
举例而言，通过相对于一个或者多个光学元件30布置一个或者多个光电子部件3，模块1的相应发射特性可以是可调节的，并且尤其是以简化方式适应于对例如用于街道光照或者隧道光照的照明装置12强制的规范和约束。在这一情况下，可以用相同方式实施模块1。作为它的替代方式，也可以是至少两个模块1不同方式地实施，使得通过多个模块1的组合可以实现期望的照明装置12的发射特性。示例发射特性——也结合如结合图6A和6B所示的另外光学元件——在图8A至9C中有图示，并且在下文中更具体地加以描述。
图3基于图3A至3D中的各种示意图示出了照明装置12的另一示例实施例。该示例实施例实质上对应于结合图2描述的实施例。
与图2形成对照，基体13在它的端侧14、15具有冷却气体通道16、17。端侧14、15优选为基体13沿着它的显著纵向方向延伸于其间的端侧。冷却气体通道16、17可以在各自情况下包括多个冷却槽。这里，在照明装置12的最终布置中，冷却气体通道之一优选地以抬高在其它冷却气体通道上方的方式来布置。这可以通过把基体13实施为在第一端侧的区域中从模块1变弯或者弯曲的方式来实现，光电子模块1特别优选地布置于基体13的变弯或者弯曲区域以外。冷却气体如环境空气可以经由冷却气体通道17进-13中。冷却气体可以随后沿着冷却元件9、尤其是冷却部分91流动，输送废热离开模块1，并且随后通过冷却气体通道16从基体13的壳体显出。冷却气体流在图3中由箭头标识。
另外，冷却气体通道18可以在每个情形下布置在两个模块1之间。冷却气体通道18可以各自具有基体13中的多个孔状切口。优选地，在每个情形下，两个冷却气体通道18在模块1旁边延伸，模块1特别优选地布置于所述冷却气体通道之间。冷却气体通道18可以尤其沿着模块1的显著纵向方向延伸。冷却气体如环境空气可以类似地通过冷却气体通道18进入基体13中。因此改进了模块1的冷却，并且因此减少模块1由于过热所致的故障风险。
另外，图3结合图3E至3I示出了照明装置12的又一示例实施例，这一示例实施例代表图3A至3D中所示示例实施例的一种修改。
与先前示例实施例形成对照，图3E至3I中的照明装置12具有包括第一基体部分131和第二基体部分132的基体13。由此，第一基体部分131实施为用于第二基体部分132的保持装置，并且优选地用于将第二基体部分132固定于例如待照明的物体或者道路上方。第二基体部分132用于类似于根据先前示例实施例的基体13以上文已经进一步描述的方式容纳模块1。
在如图3E至3I中所示的照明装置12中(其中示出了例如八个模块1)，可以实现模块1的光电子部件3——实施为LED——在功率消耗约为140瓦特时约8960流明的光通量。通过在基体13中适配模块1以及还有模块1的数目，这些性能数据可按比例增减，且可适应于广泛各种目的(例如普通光照、街道光照、隧道光照或者物体光照)的照明装置12的要求。
图4A示出了如结合图1A至1C描述的光电子模块1的示意分解图。图4B和4C在覆盖物6的前视图中和在冷却元件9的后视图中以组装方式示出了光电子模块1。下文描述同样涉及图4A至4C。
模块1在光电子部件3的一侧或者两侧上具有连接载体2上的电子控制元件6，为求简洁并未示出所述控制元件。在所示的示例实施例中，光电子部件3以六边形方式布置于连接载体2上，从而连接载体2可以由光电子部件3尽可能密集地覆盖。
光电子模块1实现在广泛各种类型的照明装置中的可变使用。尤其是，可以实现例如功率消耗为100W或者更多、尤其是140W或者更多的高功率照明装置。各个希望的功率在这里可以通过模块数目和每个模块的部件数目来依比例决定。
以长度200mm、宽度70mm和高度60mm以及重量为700克这样的尺度生产如图4中所示的光电子模块1。作为光电子部件16，如图1中所示以光学元件30为透镜的发光二极管(LED)施加于连接载体2上。光电子部件3在每个LED为350毫安、电压为3.2伏特时的操作效率约为每瓦特70流明，在该情况下在模块1的操作期间实现约1120流明的光通量。经由切口40，能够向覆盖物2中适配的电子控制元件6(未示出)施加24伏特的AC电压，该电子控制元件然后提供光电子部件3在电流为700毫安时的操作所需的24伏特DC电压的操作电压。光电子部件3和电子控制元件6产生约22瓦特的热功率。对这一类模块1的模型的热测量和仿真表明：借助冷却元件9以及上述的冷却元件9到连接载体2的热连接，可以实现在环境温度为30摄氏度(无风)时少于65摄氏度的操作温度。
尤其是，模块1可以使用于未具体针对模块1来调整的已有照明装置12中。另外，如果适当则可以用太阳能功率操作模块1。
提出的模块1特别适合使用于街灯、隧道光照、公共汽车停靠站光照中，或者建筑照明装置如装饰光照中。
图5A和5B示意地示出了用于包括一个或者多个模块1的照明装置12的电连接的两个示例实施例。
如图5A中所示，这里描述的照明装置12可以例如集成到现有街道光照系统中。出于这一目的，可以例如借助电站98并且经由已有的电流传送路径来提供220伏特AC电压下的电流。借助变压器97，以这一方式提供的电流可以转换成24伏特AC电压下的电流，该电流然后可以借助集成于一个或者多个模块1中的一个或者多个电控制元件来直接馈送给相应光电子部件，如结合图4A至4C所述。
由于与具有荧光管或者白炽灯的常规街道光照系统相比较，对于这里提供的照明装置12而言，需要提供电压明显更低下的电流(例如在电流强度为350毫安时仅24伏特AC电压)，所以如图5B中所示，作为一种替代或者除此之外，也可以经由太阳能装置95(也就是说，包括太阳能电池的光伏装置)实现电连接，借助太阳能装置95可以将来自太阳99的能量转换成电流。出于这一目的，还可以提供逆变器和电池系统96，与变压器97并排的该系统可以使由太阳能装置95提供的电流适应于照明装置12和/或照明装置12中模块的要求。
图6A和6B基于不同示意图示出了来自根据又一示例实施例的模块的节选，在该情况下图6A示出了三维示图，以及图6B示出了截面示图。以下描述同样涉及图6A和6B。
在所示的示例实施例中，仅作为例子，各自具有实施为透镜的光学元件30的四个光电子部件3布置于连接载体2上。由此，可以例如如结合图1A至1C所述那样实施光电子部件3、实施为透镜的光学元件30和连接载体2。
另外，又一光学元件20布置并且优选地固定于连接载体2上。该又一光学元件实施为反射镜。由此，光电子部件3和分别直接设置于其下游的光学元件30布置于反射镜20内，使得具体而言实施为反射镜的光学部件20共同地分配给所示的多个光电子部件3。例如，反射镜20在内侧具有反射区或者侧区210，反射区或者侧区210优选地相对于连接载体倾斜伸展并且在各自情况下具有抛物线形曲线。另外，反射镜20具有由反射区210围成和作为边界并且在所示的示例实施例中为矩形的辐射出射开口21。作为所示的示例实施例的一种替代，反射镜例如也可以具有平面、椭圆形和/或双曲线形反射区。取决于反射区210的成形，辐射出射开口210可以替代地或者补充地具有方形、圆形、椭圆形或卵形或者其组合。反射镜20在所示的示例实施例中实施为反射镜壶。
尤其是，先前示例实施例中所示的模块也可以具有一个或者多个这一类型的反射镜。这里，在各自情况下，个别光电子部件3、具有多个光电子部件3的组或者布置于相应连接载体2上的所有光电子部件可以布置于实施为反射镜的光学元件20中，并且如果适当则可以与连接载体2上的另外光电子部件3光学去耦合。通过对成形为透镜的光学元件30和实施为反射镜的光学透镜20的适当选择和组合，模块的发射特性可以个别地以简化方式且以作为目标的方式适应于模块的要求，或者适应于无需另外附加必须设置于一个模块或者多个模块的下游的光学系统的照明装置。通过光电子部件和/或光学元件20和/或30相对于彼此的旋转、歪斜和/或移位，来产生用于设置所需发射特性的更多自由度。
图7A至7E示出了模块1在照明装置中的布置的更多示例实施例。由此，为求简洁仅示出了模块1，并且为求简洁未示出例如如结合先前示例实施例描述的照明装置的另外特征。由此，结合图7A至7E示出的布置可能性仅为举例，并且尤其是也可以相互组合。
在图7A中的示例实施例中，模块1沿着一行相互并排布置。在图7B中的示例实施例中，模块1在矩阵式布置中按行和列相互并排布置。图7C示出了基体13，该基体13在行形式的各情况下具有相互并排布置的三组模块1，所述组相互间隔开。这里在所示的示例实施例中，具有模块1的组各自具有不同数目的模块1。图7D示出了模块1的自由布置。如图7E中所示，模块可以不仅布置在共同平面中，而且沿着弯曲、弓形和/或变弯的区域布置。
具有相同以及不同发射特性的模块的自由组合获得模块化系统的类型。这可以意味着可以提供具有不同发射特性的模块，从而可以根据照明装置的要求通过这些不同模块的不同组合来产生所需的发射特性和亮度分布。这意味着根据具有各情况下相同或者不同的模块发射特性的照明装置的使用要求，如先前所示的模块可以以简单方式相对于彼此布置。
图8结合图8A至8F示出了根据先前示例实施例的照明装置的发射特性的仿真。借助前述的模块的模块化系统及它们相对于彼此的布置，可以获得不同发射特性。
图8A至8F在各自情况下示出了两个照明装置12以及由后者在假定要布置照明装置12的道路部分上产生的亮度分布。相应亮度分布由借助虚线来分隔的亮度区域101、102和103表明。由此，亮度区域101对应于大于或者等于约30勒克斯的照度，亮度区域102对应于大于或者等于约17勒克斯而少于约30勒克斯的照度，以及亮度区域103对应于少于约17勒克斯的照度。由此，根据照明装置和模块的前述示例实施例来实施照明装置12。
在图8A中，照明装置12的模块具有根据图1A至1C中的示例实施例来实施的光电子部件3，这些光电子部件具有实施为卵形透镜的光学元件30，这些光学元件具有凹面和凸面弯曲的部分区域310、311。
通过改变光电子部件3和光学元件30的相对布置(例如通过相对于彼此的旋转和/或移位)，并且通过改变光学元件30相比于光电子部件3的相对尺度(例如通过加长和/或加宽)，可以如图8B中所示减少在照明装置12之间的照度少于约17勒克斯的亮度区域103，从而可以实现更均匀照度。
除了用于生成根据图8A的亮度分布的照明装置12的实施例之外，还可以通过另外使用如图6A和6B中那样实施为反射镜的又一光学元件20来实现根据图8C的亮度分布。
通过针对光学元件20、30相对于光电子部件3的尺寸和布置来更改光学元件20、30，可以实现如图8D中所示亮度分布的进一步均匀化。
图8E示出了类似于结合了图8A中的亮度分布的照明装置12来实施的照明装置12的仿真。然而在这一情况下，以可以在照明装置12之间产生最高亮度这样的方式(所谓“填充间隙”实施例)适配模块1的发射特性。
通过混合具有根据图8A的发射特性和具有根据图8E的发射特性的照明装置12中的模块，可以实现具有根据图8F的生成亮度分布的发射特性。
借助模块1和照明装置12的可调性和可变性，可以使发射特性适应所需亮度分布，而不会例如由于阴影或者非目标的发射导致浪费光并且因此浪费能量，从而这里描述的照明装置12与常规照明装置相比可以促成电功率的很大量节省。
图9A至9C结合与可以生成的亮度分布有关的仿真示出了照明装置的又一示例实施例。
在图9A和9B中示出了照明装置12沿着道路的布置。由此，关于照明装置12的尺度，类似于用于街道光照的已知标准250W高压钠蒸汽灯来实施照明装置12。这如图9A中所示意味着8米的安装高度110、2米的悬伸长度111、15度的悬臂角度和1.5米的悬臂长度，从而获得道路上方7.994米的高度。取代了高压钠蒸汽灯，本示例实施例的照明装置具有10个模块1，这些模块具有在9760流明的光通量下实施为LED的光电子部件3的180瓦特总电功率消耗。
如图9B中所示，以在道路的一侧上相互距离为30米并且以针对在道路的相反侧上的照明装置12有偏移的方式布置照明装置12。
图9C以标识恒定照度40、30和20勒克斯的线条形式示出了由此可以实现的仿真亮度分布。由此，可以借助所示的示例实施例来实现的平均照度为30勒克斯，而最大照度为48勒克斯和最小亮度为14勒克斯。在所示的示例实施例中，最小与最大照度之比为0.29而照度的均匀度——本领域技术人员公知的——为0.47。与之比较，包括高压钠蒸汽灯的已知街道光照系统生成最大照度明显更高的均匀性更低的照度。因而与常规街道光照系统相比，结合更低功率消耗，也可以用这里描述的照明装置和模块来实现道路的改进的均匀性和照度。
借助这里描述的照明装置和模块，可以明显减少或者甚至完全防止已知照明装置的弊端，如例如刺眼效果、光污染和夜间活跃的昆虫的不利干扰。借助发射光的可选和可调发射特性和关联的方向性，例如可以通过减少或者防止刺眼效果来增加道路交通中的安全性。由于效率更佳，而可以减少成本并且可以减少光污染。可以借助集成于模块中的光学元件和光电子元件来增加光源的效率及其寿命。这样做的结果可以是与常规照明装置相比增加的安全性、均匀性和效率并且也减少成本和维护间隔时间。另外，例如，这里描述的照明装置和模块可以借助光电子部件如LED的集成来可调光和/或可迅速切换，从而可以实现智能照明解决方案，其中例如可以适配指标中的亮度和/或颜色表现，这又可以有助于道路交通中的安全性。上述模块化系统这一形式的模块化构造在模块和照明装置的尺度和尺度设定方面提供了灵活的设计选项和高度可缩放性。借助可以利用作为光电子部件的LED来实现的辐射谱，照明装置和模块的外观可以调节，这可以获得高度灵活性和前述夜间活跃的昆虫的不利干扰的降低。
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2008 036 020.1和中国专利申请CN200710194365.2的优先权，其公开内容通过引用由此并入到本申请中。
本发明不受基于示例实施例的描述所限制。实际上，本发明涵盖任何新特征和特征的任何组合(其尤其包括专利权利要求中的特征的任何组合)，即使这一特征或者这一组合本身未在专利权利要求或者示例实施例中加以明确具体说明。

Claims (15)

1.一种光电子模块，包括：
-连接载体(2)，
-光电子部件(3)，布置于所述连接载体(2)上，
-冷却元件(9)，所述连接载体(2)布置于所述冷却元件上，
-覆盖物(6)，在所述连接载体(2)之上延伸，以及
-电控制元件(8)、尤其是电子控制元件(8)，用于控制所述光电子部件(3)。
2.根据权利要求1所述的模块，其中：
-所述冷却元件(9)具有尤其是热管的散热元件(90)和/或尤其是冷却肋的多个冷却部分(31)。
3.根据任一前述权利要求所述的模块，其中：
-所述连接载体(2)实施为电路板、特别为金属芯电路板。
4.根据任一前述权利要求所述的模块，其中：
-所述连接载体(2)布置于模块载体(4)上，所述连接载体(2)的与所述光电子部件(3)远离的一侧面向所述模块载体(4)。
5.根据权利要求4所述的模块，其中：
-所述冷却元件(9)布置于所述模块载体(4)的与所述连接载体(2)远离的一侧上并且导热地连接到所述模块载体(4)。
6.根据权利要求4或者5所述的模块，其中：
-所述覆盖物(6)连接到所述模块载体。
7.根据权利要求4至6中的任一权利要求所述的模块，其中：
-密封装置(7)尤其是密封橡胶环被布置于所述模块载体(4)与所述覆盖物(6)之间。
8.根据任一前述权利要求所述的模块，
-具有设计用于将所述模块(1)固定到照明装置(12)的一个或者多个固定装置(10)。
9.根据任一前述权利要求所述的模块，其中：
-所述光电子部件(3)具有从具有辐射出射区的透镜和具有辐射出射开口的反射镜中选择的一个或者多个光学元件(2)。
10.根据权利要求1至9中的任一权利要求所述的模块，其中：
-所述控制元件(8)布置于所述覆盖物(6)内部。
11.根据权利要求1至9中的任一权利要求所述的模块，其中：
-所述控制元件(8)布置于所述覆盖物(6)外部。
12.一种照明装置，包括：
-根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的模块(1)，以及
-基体(13)，所述模块(1)固定到所述基体(13)。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其中：
-提供有多个模块(1)，所述多个模块(1)中的至少两个模块为相同类型和/或所述多个模块(1)中的至少两个模块为不同类型。
14.根据权利要求12或者13所述的照明装置，其中：
-所述基体(13)在第一端侧与第二端侧(14，15)之间延伸，所述(相应)模块(1)布置于所述第一端侧与所述第二端侧(14，15)之间，并且所述基体(13)在所述端侧被打开，从而冷却气体如空气可以在所述基体(13)内从所述第一端侧流向所述第二端侧(14，15)。
15.根据权利要求12至14中的任一权利要求所述的照明装置，其中：
-所述基体(13)在两个模块(1)之间的区域中被打开，从而冷却气体可以在两个模块(1)之间进入所述基体(13)中。
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