CN102162599A - 用于实现均匀照射或分级照射的多定位光源 - Google Patents

用于实现均匀照射或分级照射的多定位光源 Download PDF

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D·E·道格拉斯
S·S·李
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Abstract

本发明公开了一种用于实现均匀照射或分级照射的多定位光源。公开了一种集成的和模块化的照明系统。该照明系统包括多个模块，每个模块在共同的基片上包括发光二极管的至少两个梯队和电源。模块化的照明系统用于提供封闭展示台的均匀照射。

Description

用于实现均匀照射或分级照射的多定位光源
本申请是由Q技术公司于2007年10月9日申请的、申请号为200780041114.9、发明名称为“用于实现均匀照射或分级照射的多定位光源”一案的分案申请。
优先权
本申请依照35USC第119和120节要求在2006年10月6日提交的、名称为“Multiple Positioned Point Sources to Achieve Uniform orGraded Illumination”的美国临时专利申请号60/850,030的优先权，并且在此通过参考将所述临时专利申请并入。
技术领域
本发明涉及照明系统的各种方面。具体地，本发明涉及部分封闭空间或完全封闭空间(诸如，产品展示柜、杂货店伞棚以及各种展示装置中的底架照明)的照明系统及照射。
背景技术
在照明领域中，公知的是使用荧光灯和照明技术。然而，荧光灯及其镇流器的缺点包括作为副效应的发热，而这不利于与冷却设备一起使用。另外，荧光照明系统中可能出现不安全的状况，包括可能出现高压电弧，这可能直接伤害安装者、消费者或旁观者，或者可能发生火灾而间接伤害他们。在荧光灯中使用汞会危害商店雇员、消费者或者最终消费者的健康，这是因为灯的意外破损会使汞污染橱柜内部或者产品表面。最后，荧光灯泡的寿命有限，需要不方便的更换。
在本领域中，已经尝试利用更加可靠且节能的固态照明(诸如，发光器件)来代替较不可靠且更高电压的荧光灯泡。使用固态照明具有多方面的优势，不过，某些缺点包括：需要单独的电源/功率变换器电路单元，这样会带来能量损失并产生不被期待的热量。另外，固态照明包括局部照明设备，而这些设备不能在较大面积上提供均匀照明。
通常，剧院照明使用多个局部光源来调节照射，以便照亮个体或者产生其他舞台效果。即使不考虑大小和规模存在的差异，效果也还是与产品的均匀展示或者职员隔间的均匀照明的需要不同。
因此，仍然需要改进的照射系统和技术，以用于基本上封闭的空间的均匀或者受控的渐变照射。
背景技术
根据本发明，提供了一种展示台，包括：
面板，其定义至少部分封闭的空间，所述面板还定义竖框、拐角或者二者；
照明固定装置，其沿着所述竖框或拐角延伸；
所述照明固定装置包括集成照明系统，每个集成照明系统将电源和多个发光二极管集成在共同的基片上，所述照明固定装置包括：
安装在所述基片上的输入电路，所述输入电路适于从外部电源接收交流电能；
安装在所述基片上的多个发光二极管；
安装在所述基片上的功率变换器电路，所述功率变换器电路连接至所述输入电路并连接至所述发光二极管；
其中所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供所述多个发光二极管消耗。
根据本发明的一个实施例，所述展示台还包括：
运动检测器，其适于检测运动；
控制器，其连接至所述运动检测器并连接至所述展示台的所述照明固定装置；以及
其中在所述运动检测器检测到运动时，所述控制器控制对所述照明固定装置的加电。
根据本发明，提供了一种照明固定装置，包括：
挤压成型的框架；
多个集成照明模块，其与所述挤压成型的框架相啮合，每个模块包括：
基片；
安装在所述基片上的输入电路，所述输入电路适于从外部电源接收交流电能；
安装在所述基片上的多个发光二极管；
安装在所述基片上的功率变换器电路，所述功率变换器电路连接至所述输入电路并连接至所述发光二极管；
其中所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供所述多个发光二极管消耗；
安装在所述基片上的输出电路，所述输出电路连接至所述输入电路，并适于将所述交流电能转送至外部设备；
所述多个集成照明模块的第一集成照明模块，其经由所述第一集成照明模块的输入电路连接至交流电源；以及
所述多个集成照明模块的第二集成照明模块，所述第二集成照明模块的输入电路连接至所述第一集成照明模块的输出电路。
根据本发明的一个实施例，其中：
所述第一集成照明模块包括第一数量的发光二极管；以及
所述第二集成照明模块包括第二数量的发光二极管，所述发光二极管的第二数量少于所述发光二极管的第一数量。
根据本发明的一个实施例，其中：
所述第一集成照明模块具有第一长度；以及
所述第二集成照明模块具有第二长度，所述第二长度小于所述第一长度。
根据本发明的一个实施例，其中所述挤压成型的框架定义多个插入槽，其允许所述集成照明模块相对于所述挤压成型的框架的其余部分以可变的安装角进行啮合。
根据本发明的一个实施例，其中所述挤压成型的框架定义至少一个凹槽，其适于与沿着所述照明系统延伸的导线相啮合。
根据本发明，提供了一种集成照明系统，包括：
基片；
安装在所述基片上的输入电路，所述输入电路适于从外部电源接收交流电能；
安装在所述基片上的多个发光二极管；
安装在所述基片上的功率变换器电路，所述功率变换器电路连接至所述输入电路并连接至所述发光二极管；
其中所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供所述多个发光二极管消耗；以及
安装在所述基片上的输出电路，所述输出电路连接至所述输入电路并适于将所述交流电能转送至外部设备。
根据本发明的一个实施例，其中所述功率变换器电路包括功率因数补偿电路。
根据本发明的一个实施例，其中齐纳二极管与所述发光二极管的至少一个电并联。
根据本发明的一个实施例，所述照明固定装置还包括：
运动传感器；
电源开关，其连接至所述运动传感器和所述功率变换器电路；
其中所述电源开关进行操作，以在检测到运动时向所述功率变换器电路加电。
根据本发明，提供了一种照明系统，包括：
基片，其具有定义第一平面的第一主表面和定义第二平面的第二主表面；
安装在所述第一主表面上的发光二极管的第一梯队，所述发光二极管的第一梯队以相对于所述基片的第一平面的第一角度安装，并且所述发光二极管的第一梯队包括第一数量的发光二极管；
安装在所述第一主表面上的发光二极管的第二梯队，所述发光二极管的第二梯队以相对于所述基片的第一平面的第二角度安装，并且所述发光二极管的第二梯队包括第二数量的发光二极管；以及
其中所述二极管的第二数量不同于所述二极管的第一数量，并且所述第一角度不同于所述第二角度。
根据本发明的一个实施例，所述集成照明系统还包括：
安装在所述第一主表面上的发光二极管的第三梯队，所述发光二极管的第三梯队以相对于所述基片的第一平面的第三角度安装，并且所述发光二极管的第三梯队包括第三数量的发光二极管；以及
其中所述二极管的第三数量不同于所述二极管的第二数量，并且所述第三角度不同于所述第一角度和第二角度。
根据本发明的一个实施例，其中：
所述发光二极管的第一梯队具有第一特性的第一值；
所述发光二极管的第二梯队具有所述第一特性的第二值；以及
其中所述第一特性是以下特性之一：发射颜色、发射强度、发射锥角和焦距。
根据本发明，提供了一种照明固定装置，包括：
挤压成型的框架；
与所述挤压成型的框架相啮合的集成照明模块，所述每个集成照明模块包括：
基片；
安装在所述基片上的输入电路，所述输入电路适于从外部电源接收交流电能；
安装在所述基片上的多个发光二极管；
安装在所述基片上的功率变换器电路，所述功率变换器电路连接至所述输入电路并连接至所述发光二极管；
其中所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供所述多个发光二极管消耗；
其中：
所述集成照明模块具有第一端，所述第一端可枢转地与所述挤压成型的框架相啮合；以及
所述集成照明模块具有第二端，所述第二端可移动地与所述挤压成型的框架相啮合，由此所述集成照明模块能够相对于所述挤压成型的框架在角度上进行移动。
根据本发明，提供了一种发光二极管封装，包括：
封闭在透明环氧封装材料内的发光二极管，所述发光二极管连接至从所述环氧封装引出的两个金属引线；以及
置于所述环氧封装内的齐纳二极管，所述齐纳二极管与所述发光二极管电并联。
根据本发明，提供了一种发光二极管电路，包括：
安装在基片上的发光二极管；以及
与所述发光二极管并联并且也安装在所述基片上的齐纳二极管。
根据本发明的一个实施例，其中所述齐纳二极管以相对于所述发光二极管的电偏压而言电学上相反的偏压连接。
本发明满足了该需要。在本发明的第一实施方式中，一种展示台，包括面板，其定义至少部分封闭的空间，还定义竖框、拐角或者二者。照明固定装置沿着竖框或拐角延伸。照明固定装置包括集成照明系统。每个集成照明系统将电源和多个发光二极管集成在共同的基片上。所述照明固定装置包括：安装在基片上的输入电路，安装在基片上的功率变换器电路。输入电路适于从外部电源接收交流电能。所述功率变换器电路连接至输入电路并连接至发光二极管。所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供多个发光二极管消耗。可以向展示台添加运动检测器和控制器，以便控制对展示台的照明固定装置的加电。
在本发明的第二实施方式中，一种照明固定装置，包括：挤压成型的框架；以及与该挤压成型的框架相啮合的多个集成照明模块。每个模块包括：基片；安装在基片上的输入电路；安装在基片上的多个发光二极管；以及安装在基片上的功率变换器电路。输入电路适于从外部电源接收交流电能。所述功率变换器电路连接至输入电路并连接至发光二极管。所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供多个发光二极管消耗。输出电路安装在基片上，输出电路连接至输入电路，并适于将交流电能转送至外部设备。多个集成照明模块的第一集成照明模块经由第一集成照明模块的输入电路连接至交流电源。多个集成照明模块的第二集成照明模块具有输入电路，该输入电路连接至第一集成照明模块的输出电路。
在该照明固定装置中，第一集成照明模块包括第一数量的发光二极管，并且第二集成照明模块包括第二数量的发光二极管。发光二极管的第二数量可以少于发光二极管的第一数量。在照明固定装置中，第一集成照明模块具有第一长度，而第二集成照明模块具有第二长度。第二长度可以小于第一长度。在照明固定装置中，挤压成型的框架定义了多个插入槽，其允许集成照明模块相对于挤压成型的框架的其余部分以可变的安装角进行啮合。在照明固定装置中，挤压成型的框架定义了至少一个凹槽，其适于与沿着照明系统延伸的导线相啮合。
在本发明的第三实施方式中，一种集成照明系统，包括：基片；安装在基片上的输入电路；安装在基片上的多个发光二极管；安装在基片上的功率变换器电路；以及安装在基片上的输出电路。输入电路适于从外部电源接收交流电能。所述功率变换器电路连接至输入电路并连接至发光二极管。所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供多个发光二极管消耗。输出电路连接至输入电路，并适于将交流电能转送至外部设备。
在该集成照明系统中，功率变换器电路可以包括功率因数补偿电路。在该集成照明系统中，齐纳二极管可以与每个发光二极管电并联。在该集成照明系统中，下述附加部件可以连接至集成照明系统：运动传感器；以及连接至运动传感器及功率变换器电路的电源开关。该电源开关进行操作，以在运动传感器检测到运动时为功率变换器电路加电。
在本发明的第四实施方式中，一种集成照明系统，包括基片、发光二极管的第一梯队(echelon)和发光二极管的第二梯队。基片具有定义第一平面的第一主表面和定义第二平面的第二主表面。发光二极管的第一梯队安装在第一主表面上，发光二极管的第一梯队以相对于基片的第一平面的第一角度安装，并且发光二极管的第一梯队包括第一数量的发光二极管。发光二极管的第二梯队安装在第一主表面上，发光二极管的第二梯队以相对于基片的第一平面的第二角度安装，并且发光二极管的第二梯队包括第二数量的发光二极管。二极管的第二数量不同于二极管的第一数量，并且第一角度不同于第二角度。
在该集成照明系统中，发光二极管的第三梯队可以安装在第一主表面上。发光二极管的第三梯队以相对于基片的第一平面的第三角度安装，并且发光二极管的第三梯队包括第三数量的发光二极管。二极管的第三数量不同于二极管的第二数量，并且第三角度不同于第一角度和第二角度。在该集成照明系统中，发光二极管的第一梯队具有第一特性的第一值，发光二极管的第二梯队具有第一特性的第二值。第一特性是以下特性之一：发射颜色、发射强度、发射锥角和焦距。
在本发明的第五实施方式中，一种照明固定装置，包括挤压成型的框架和与该挤压成型的框架相啮合的集成照明模块。每个集成照明模块包括基片、输入电路、多个发光二极管和功率变换器电路。输入电路安装在基片上。输入电路适于从外部电源接收交流电能。多个发光二极管安装在基片上。所述功率变换器电路安装在基片上。所述功率变换器电路连接至输入电路并连接至发光二极管。所述功率变换器电路适于将输入的交流电能转换成直流电能，以供多个发光二极管消耗。所述集成照明模块具有第一端，该第一端可枢转地与挤压成型的框架相啮合。集成照明模块具有第二端，该第二端可移动地与挤压成型的框架相啮合，由此集成照明模块能够相对于挤压成型的框架在角度上进行移动。
在本发明的第六实施方式中，一种发光二极管封装，包括发光二极管和齐纳二极管。发光二极管封闭在透明环氧封装材料内。发光二极管连接至从环氧封装引出的两个金属引线。齐纳二极管置于环氧封装内。齐纳二极管与发光二极管电并联。
附图说明
图1是实现本发明一个方面的展示台的透视图；
图2是图1中的展示柜沿着图1中的平面A-A切割的切开剖面视图；
图3是实现本发明另一方面的端侧壁固定装置的透视图；
图4是图3中的端侧壁固定装置的部分沿着平面B-B切割的切开剖面视图；
图5以不同的细节图示出了端侧壁固定装置的部分；
图6是图3中的端侧壁固定装置的集成照明模块组件的更为详细的视图；
图7是图6中的集成照明模块沿着线C-C的切开剖面视图；
图8示出了现有技术的展示台的部分；
图9A、图9B和图9C更详细地示出了图2的部分；
图10是沿线C-C的、具有附加组件的、图6中集成照明模块的切开剖面视图；
图11示出了透光度的图示；
图12是集成照明模块的电路示意图；
图13A和图13B更详细地示出了图3中端侧壁固定装置的端板；
图14示出了本发明的端侧壁固定装置的备选实施方式；
图15是实现本发明又一方面的中心竖框固定装置的透视图；
图16是图15的中心竖框固定装置的部分的透视图；
图17是图15的中心竖框固定装置沿平面D-D切割的切开剖面视图；
图18A和图18B更为详细地示出了图15的中心竖框固定装置的端板；
图19示出了运动敏感的照明系统中的本发明的另一方面；
图20示出了运动敏感的照明系统中的本发明的又一方面；
图21是根据本发明另一方面的集成照明模块的电路示意图；
图22示出了根据本发明又一方面的发光二极管封装；以及
图23是图22中发光二极管封装的电路示意图。
具体实施方式
现在参照图1至图23来描述本发明，这些附图示出了本发明的各种方面、实施方式或者实现。在附图中，出于说明的目的，结构、部分或者元件的某些尺寸可能相对于其他结构、部分或元件的尺寸有所放大，从而用来帮助说明和公开本发明。
图1示出了本发明的一个方面。根据本发明的所示方面，展示台100包括多个面板，诸如侧板104和门或窗102(任何一个都可以打开)。在图1中，将展示台100示出为展示柜，其定义了基本上封闭的空间。然而，本发明可适用于多种环境和设备，诸如，超市中的杂货展示固定装置；餐馆的沙拉展示台。
面板104和门或窗102可以定义竖框、拐角或二者。在图1中，展示台100包括照明固定装置200和300，它们分别沿着展示台100的拐角和竖框延伸。
图2示出了展示台100沿平面A-A切割、并向下看的切开剖面视图。现在参考图1和图2，附图标记110表示展示台100内的架子，出售的产品放在架子110上。附图标记112表示架子110的前缘，前缘112靠近展示台100的前端。在图2中示出了未在图1中示出的另一照明固定装置202，因为从侧板104和门或窗102看过去，该固定装置202被挡住了。
图3是图1和图2中照明固定装置200的透视图。在此，照明固定装置200是端侧壁固定装置200，其可适于放置在图1中展示台100的拐角处。端侧壁固定装置200包括固定装置框架210，其定义了由遮蔽镜片(lens)204覆盖的开口。框架210的端部由端板230覆盖。图4示出了端侧壁固定装置200沿着平面B-B切割的切开剖面视图。为了避免混乱，图4中未示出遮蔽镜片204。在图4中示出了集成照明系统250的切开侧视图，但其未在图3中示出。集成照明系统250在此还称为“集成照明模块”或仅称为“模块”。附图标记250用于总体上或统一地表示集成照明模块。特定集成照明模块在此由图5中示出的250a、250b或250c表示。
图5-图7、图10A-图11、图13、图14A和图14B更为详细地示出了端侧壁固定装置200的各个部分。图5示出了端侧壁固定装置200的集成照明模块250，包括模块250之间的连接的较为详细的视图。图6是集成照明模块250的较为详细的视图。图7示出了集成照明模块250中的一个沿线C-C切割的另一切开剖面视图。
参照图3至图7，示出的端侧壁固定装置200包括三个集成照明系统250。照明固定装置(诸如，端侧壁固定装置200)中的集成照明模块250的数量可以从一个到多个。两个端板230a和230b附接至框架210的端部，每端一个。为了在此讨论方便，使用附图标记230来总体上或者统一地表示端板。端板230包括应力消除232，并且定义了若干开口，诸如，仅用于示例，接线口234、端板螺孔236和安装孔239。而且，抓地爪啮合孔238允许集成照明模块250的电部件进行电接地。
集成照明模块250包括位于共同基板252上的多个发光二极管(LED)和电源。基板252可以是基本上平坦的任何适当材料，诸如印刷电路板(PCB)。基板252具有定义了第一平面的第一主表面251，以及定义了第二平面的第二主表面253。
发光二极管安装在第一主表面251上，并且取决于模块250的定向，其被排列在多个列或行中。在此讨论中，词语“梯队(echelon)”表示发光二极管的线性排列，并不一定限制为词语“行”或“列”可以表示的方向。模块250包括至少两个发光二极管梯队。在附图所示的实施方式中，示出了三个梯队。
发光二极管的第一梯队260安装在第一主表面251上。第一梯队260的发光二极管以相对于基片252的第一平面的第一角度262安装。在所示的示例性实施方式中，第一角度262可以约为90度。在附图中，发光二极管264表示发光二极管的第一梯队260的单个代表性发光二极管。第一梯队260中发光二极管的实际数量(第一数量)取决于实现，并且可以变化极大，从一个到数千个或更多。在所示的示例性实施方式中，发光二极管的第一梯队260在每12英寸上包括约20到30个发光二极管，或者说每英寸约两个发光二极管，所述距离是沿着梯队的方向测量的。
发光二极管的第二梯队270安装在第一主表面251上。第二梯队270的发光二极管以相对于基片252的第一平面的第二角度272安装。在所示的示例性实施方式中，第二角度272可以约为63度。在附图中，发光二极管274表示发光二极管的第二梯队270的单个代表性发光二极管。第二梯队270中发光二极管的实际数量(第二数量)取决于实现，并且可以变化极大，从一个到数千个或更多。在所示的示例性实施方式中，发光二极管的第二梯队270在每12英寸上包括约5到15个发光二极管，或者说每英寸约两个发光二极管，所述距离是沿着梯队的方向测量的。
通常，二极管的第二数量与二极管的第一数量不同，并且第二角度与第一角度不同。这是因为，在大多数实现中，发光二极管的第二梯队270和发光二极管的第一梯队260意欲照射不同区域，以不同强度进行照射，或者两者兼有。然而，在某些应用中，二极管的第二数量可以等于二极管的第一数量。同样，在某些应用中，第二角度可以等于第一角度。这些应用仍在本发明的范围之内。
发光二极管的第三梯队280安装在第一主表面251上。第三梯队280的发光二极管以相对于基片252的第一平面的第三角度282安装。在所示的示例性实施方式中，第三角度282可以约为35度。在附图中，发光二极管284表示发光二极管的第三梯队280的单个代表性发光二极管。第三梯队280中发光二极管的实际数量(第三数量)取决于实现，并且可以变化极大，从一个到数千个或更多。在所示的示例性实施方式中，发光二极管的第三梯队280在每12英寸上包括约1到9个发光二极管，或者说每英寸约两个发光二极管，所述距离是沿着梯队的方向测量的。
通常，二极管的第三数量与二极管的第一数量和二极管的第二数量都不相同。另外，第三角度通常与第一角度和第二角度都不相同。这是因为，在大多数实现中，发光二极管的第三梯队280、发光二极管的第一梯队260和发光二极管的第二梯队270意欲照射不同区域，以不同强度进行照射，或者两者兼有。然而，在某些应用中，二极管的第三数量可以等于二极管的第一数量、二极管的第二数量、或者二极管的第一数量和二极管的第二数量二者。同样，在某些应用中，第三角度可以等于第一角度、第二角度、或第一角度和第二角度二者。这些应用仍在本发明的范围之内。
可以使用图8来解释为什么二极管的三个梯队的发光二极管数量存在差异，以及为什么安装三个梯队的发光二极管的角度存在差异，其中图8示出了现有技术的设计的展示台的部分。
通过控制各种因素(诸如，每个梯队中发光二极管之间的间距，安装发光二极管的角度等)，可以实现光的均匀性或者期望的分级。在所示的示例性配置中，来自于各梯队的发光二极管的光彼此交叉。这是由安装发光二极管的变化的角度造成的。出于此原因，此布置有时称为交叉射击(cross fire)设计。
如上所述，图2示出了(图1的)展示台100沿平面A-A切割并向下看的切开剖面视图。图2中示出了展示台100的切开剖面视图的部分122。在图9A、图9B和图9C中更为详细地示出了部分122，以有助于讨论集成照明模块250的配置的结果和期待效果。
图8示出了现有技术的展示台(未示出)的类似部分122a，其具有与(图1的)展示台100类似或相同的配置，但是没有本发明的照明固定装置200、300。不同的是，现有技术的展示台包括现有技术的照明系统150和152，它们提供了密度基本上均匀的光。这种现有技术的照明系统150和152例如可以是荧光灯150和152。(现有技术的展示台的)类似部分122a类似于(本发明的展示台100的)部分122。附图标记112a表示现有技术的展示台内的架子110a的前缘。前缘112a类似于图1和图2中示出的本发明的展示台100内的架子110的前缘112。前缘112a表示放置在架子110a上待售的产品的前端。
在现有技术的展示台中，对前缘112a的照射并不均匀。例如，与受到较小强度照射的(即，较暗的)前缘112a的第二部分112c相比，前缘112a的第一部分112b受到更大强度照射，即，较亮。这是因为，与看上去离均匀光源150相对较远的第二部分112相比，第一部分112b离均匀光源150相对较近。
在很多应用中，期待更为均匀地照射放置在架子110a上的产品。本发明提供了对架上产品的更为均匀的照射。这在图9A、图9B和图9C中示出，在这些附图中，较为详细地示出了展示台100的部分122。参考图9A、图9B和图9C并继续参考图2，第一梯队260的发光二极管(由代表性发光二极管264表示)照射前缘112的如下部分，该部分离固定装置200相对最远。这可以使用下述因素的组合来实现：(1)发光二极管的预定发射锥角；(2)二极管梯队安装在基片252上的角度；以及(3)每个梯队的发光二极管数量。
第一梯队260的发光二极管具有预定义的发射锥体，在该锥体内，发射了发光二极管的大部分光，在附图中，发光二极管264的发射锥体由测量角265表示。在市场上，可获得各种特性的发光二极管。特性之一是发射锥角。在本发明的所示示例性实施方式中，发光二极管具有约40度的发射锥角。
第二梯队270的发光二极管(由代表性发光二极管274表示)照射前缘112的如下部分，该部分与第一梯队260的发光二极管所照射的部分相比离固定装置200相对较近，但是与第三梯队280的发光二极管所照射的部分相比离固定装置200相对较远。第二梯队270的发光二极管具有预定义的发射锥体，在该发射锥体内，发光二极管的大部分光被发射，在附图中，发光二极管274的发射锥体由测量角275表示。取决于应用，角度275可以与角度265相同或不同。
第三梯队280的发光二极管(由代表性发光二极管284表示)照射前缘112的如下部分，与第一梯队260的发光二极管所照射的部分以及第二梯队270的发光二极管所照射的部分相比，该部分离固定装置200相对较近。第三梯队270的发光二极管具有预定义的发射锥体，在该发射锥体内，发光二极管的大部分光被发射，在附图中，发光二极管284的发射锥体由测量角285表示。取决于应用，角度285可以与角度265、角度275或二者相同或不同。
取决于光发射锥角265、275和285以及第一梯队260、第二梯队270和第三梯队280的二极管的安装角度(二极管以该角度安装在基片252上)，二极管的三个梯队所照射的前缘112的部分可以重叠。
在本发明中，如果三个二极管梯队的发光二极管具有相同强度的光，并且每个二极管梯队中二极管的数量相同，则前缘112的照射将不是均匀的，然而，在本发明中，三个二极管梯队中二极管的数量是不同的(如附图中所示)，二极管的第一梯队250包括的二极管的数量(第一数量)大于第二梯队270的二极管数量(第二数量)。同样地，第二数量大于第三梯队280的二极管数量(第三数量)。因此，实现了对展示台100的架子110的前缘112更为均匀的照射。
在本发明的备选实施方式中，通过使用具有各种特性的不同值的二极管，可以实现其他的照射效果。例如，二极管的第一梯队260可以具有第一特性的第一值，诸如，具有二极管中特性颜色为红色的值，而第二梯队270可以具有特性颜色值。可以选择其值的二极管特性包括，仅作为示例，发射颜色、发射强度、发射锥角和焦距。
图10示出了本发明的另一方面，该方面涉及发光二极管在基片252上的安装角度。图10示出了集成照明模块250之一沿着图6的线C-C切割的另一切开剖面视图，以及遮蔽镜片204(图3中示出)。遮蔽镜片204保护照明固定装置200的内部，并对照明固定装置200提供附加的支撑。遮蔽镜片204通常由透明材料制成，以允许来自发光二极管的光以最小的衰减透过；然而，遮蔽镜片204对光造成了某种程度的衰减。图11示出了这样的图，该图示出：遮蔽镜片204对于来自于发光二极管的光的透光度高度取决于光在遮蔽镜片204上的入射角。更具体地，该图示出：对于小于45度的入射角或者高于135度的入射角，透光度急剧下降。
参照图10和图11，为了最小化由遮蔽镜片204造成的衰减所导致光损失，发光二极管的三个梯队的发光二极管被安装在基片252上，使得来自发光二极管的光的入射角205和207不会小于45度或者超过135度。
再次参照图6，集成照明模块250是“集成的”，原因在于模块250在共同的基片252上包括前述发光二极管的梯队260、270和280，以及电路元件(在此称为“电源”或“功率变换器电路”)，以便将容易获得的电源的交流电形式变换成发光二极管和发光二极管梯队所需的电源的直流电形式。
图12是集成照明模块250的电路示意图。参考图6和图12，集成照明模块250包括安装在基片252上的输入电路290。输入电路290例如包括连接垫294a和294b，其适于连接至外部电源，以及适用于从外部电源接收交流电能。输入电路290还可以包括连接垫292a和292b，其适于连接至其他集成照明模块250，以从其他集成照明模块250接收电能。
集成照明模块250包括安装在基片252上的功率变换器电路(也称为“电源”)。功率变换器电路240连接至输入电路290，并连接至集成照明模块250的发光二极管梯队。在图12中，集成照明模块250的所有梯队的发光二极管由虚线框254中的二极管表示。功率变换器电路240适于将输入的交流电能变换成直流电能，以供多个发光二极管254消耗。
在功率变换器电路240中，熔丝F1提供了限流(以避免破坏性的持续峰值电流)和电阻器R1(以限制涌流)以及电容器C1和C2(以限制稳态电流)。R1还可以是负温度系数热敏电阻(NTC)，以在单元被激励时的初始电流浪涌(current surge)之后减小能量损失。电源电路240驱动级联串配置的发光二极管254。归因于限流部件，电源输出处(即，跨越C3的连接点处)的电压被减小至负载之下的发光二极管安全驱动水平，例如132伏特。通过使用电容器C1和C2来限制进入电流，避免了电阻器或晶体管中热消散的缺点。如果是无负载的断路，则电容C3额定为高于从120Vac线操作的倍压器电路所产生的标称340Vdc，以避免部件损坏的可能性。
在所示的示例性实施方式中，熔丝F1是1安培的微型熔丝；电阻器R1是额定值为1瓦特的24欧姆电阻器；电容器C1和C2具有1微法、250伏特额定值；电容器C3具有4.7微法、400伏特额定值；二极管D1和D2具有1N4004的额定值400伏特、1安培；而MOV(金属氧化物变阻器)具有150伏特、5mm额定值。
为了提供高效、低噪音和低部件数量，选择了利用非损耗电容性电抗的限流电源。通过使用全波倍压器配置，可以实现对桥馈送电容输入滤波器电源的改进功率因数。电阻(R1)或者NTC(负温度系数)热敏电阻在最初打开并对C1、C2和C3充电时，提供浪涌电流限制。可以使用NTC(负温度系数)热敏电阻，因为其在室温并被打开的情况下具有高阻抗，但是在流过电流且发热之后将阻抗改变为较低的值。利用这种方式，可以在单元运转之后，将发散损耗最小化。
结合了串行限流元件(R1)的MOV或者金属氧化物变阻器提供了瞬态电压保护，这种瞬态电压保护在某些苛刻的工业用电环境中可以找到。部件D1、D2、C1、C2和C3包括全波倍压电源，其中电容器C1和C2被选来提供足够将输出电流限制为发光二极管规范电流的电容电抗。C3用来减小C1和C2上出现的脉动电压，从而减小LED 120Hz闪烁。由于这种电源电路的固有简单性，可靠性得到了改善，并且其低成本可以允许其成为每个集成照明模块上的冗余电路。
在机械上，为了装配模块250以便更容易地滑动到框架210内，功率变换器电路240的某些部件可以安装在基片252的背面(第二主表面)。集成照明模块250包括安装在基片252上的输出电路296。输出电路296连接至输入电路290，并且适于通过其连接垫298a和298b而将交流电能转递至外部设备，诸如，另一模块250。
从图12的示意图中易见，通过将第一集成照明模块250的输出垫298a和298b分别连接至输入垫292a和292b，集成照明模块250可以彼此以菊花链方式连接。为了将电能提供给以菊花链方式连接的集成照明模块集合的整个链，仅需要将电能连接至以菊花链方式连接的集成照明模块集合中的一个集成照明模块。
图5示出了具有多个集成照明模块250的固定装置200的部分，如区域258所示，这些集成照明模块250电连接。如图所示，第一集成照明模块250a通过其输入电路连接至交流电电源。第二集成照明模块250b的输入电路连接至第一集成照明模块250a的输出电路。
模块250的大小约为几英寸或十几英寸。在本发明中，不需要模块250的大小相同。事实上，取决于期待的应用，可以使用具有各种大小的模块。例如，第一模块250a的长度251a可以大于第二模块251b的长度251b。
借助交叉发射发光二极管，镜片204的固定装置中的镜片槽218(见图4)保持在最小宽度，从而允许使用可用的最薄镜片材料，同时保证机械上的完整性。这使得镜片透射损失最小化。固定装置框架210设计还对镜片进行定位并使其弯曲，以维持每个梯队的发光二极管与镜片内表面之间近似垂直的关系，从而进一步减小透射衰减。固定装置框架设计还提供了充足的外表面区域，以允许发光二极管的冷却操作。
再次参考图4，固定装置框架210定义了多个啮合槽212a、212b和212c，以允许模块250在固定装置200内的啮合。在此，啮合槽212a、212b和212c总体上或统一地称为啮合槽212。在图4示出的示例中，模块250与啮合槽212a和212b啮合，相对于固定装置框架210的其余部分形成了啮合角度213。从附图中易见，如果模块250与啮合槽212a和212c啮合，则啮合角度将改变为与角度213的值不同的某个值。这是可以调整来自发光二极管的光的角度和方向的技术之一。
固定装置框架210进一步定义了凹槽214，其提供了方便的凹穴，用于与可以沿着固定装置200延伸的电线进行啮合。
图13A和图13B示出了端板230a和230b，它们附接至框架210的端部，如图3部分所示，每端一个。
图14示出了本发明的备选实施方式。图14示出了照明固定装置400，其配置类似于从图3到图12的照明固定装置200。不过，在照明固定装置400中，其挤压成型的框架410的部分以及其端板430的部分进行了不同配置。集成照明模块450的配置类似于从图4到图7的集成照明模块250。在此，集成照明模块450具有第一端，其可枢转地与挤压成型的框架410啮合，如枢转点431所示。集成照明模块450的第二端在箭头435示出的方向上可移动地或者可滑动地与端板430啮合。因此，集成照明模块450的角位433可以相对于挤压成型的框架410而进行角度上的调节。
图15是图1的照明固定装置300的透视图。在此，照明固定装置300是中央竖框固定装置300，其适于放置在图1的展示台100的竖框处。中央竖框固定装置300包括固定装置框架310，其定义了由遮蔽镜片304a和304b(总体上或者统称为304)覆盖的开口。图16是固定装置框架310的透视图。图17示出了中央竖框固定装置300沿着平面D-D切割的切开透视图。为了避免混乱，图18中未示出遮蔽镜片304。在图17中示出了集成照明系统250的切开侧视图，但其未在图15中示出。图17的集成照明系统250与在图4到图7中示出并在上面讨论的集成照明系统250一样。
中央竖框固定装置300具有由遮蔽镜片304a和304b覆盖的两个开口。这是因为中央竖框固定装置300适于通常在箭头301和303指出的两个方向上提供光。基于此原因，中央竖框固定装置300包括集成照明模块250的两个集合。遮蔽镜片304a和304b未在图17中示出。
图18A和图18B示出了端板330a和330b，它们附接在框架310的端部，如图15中部分所示，每端一个端板。为了在此讨论方便，端板330a和330b总体上或者统一地使用附图标记330来表示。端板330包括应力释放332，并且定义了若干开口，诸如，仅作为示例，接线口334、端板螺孔336和安装孔339。而且，抓地爪啮合孔338允许集成照明模块350的电学组件电接地。
图19示出了本发明的另一方面。在图19中，图1和图2的展示台100连接至控制器500和运动检测器502。当运动检测器502检测到运动时，信号被发送至连接到运动检测器502的控制器500。在从运动检测器502接收到信号后，控制器500引起对展示台100的照明固定装置的加电。加电的意思是：展示台100的照明固定装置处于未加电状态，并且加电以启用展示台100的照明固定装置；或者展示台100的照明固定装置在较低的功率下比较昏暗，将该功率增大以提高展示台100的照明固定装置的亮度。
控制器500可以被编程为在各种条件下使照明固定装置关机或者掉电(使昏暗)，其中各种条件例如是：在商店关闭时的预定时段；当运动检测器502没有检测到运动时；或者在运动检测器502检测到运动后的预定时段。
图20示出了本发明的另一方面。在图20中，集成照明模块250连接至包括电源开关的运动检测器510。电源开关进行操作，以在运动传感器510检测到运动时向(集成照明模块250的，参见图12)功率变换器电路加电。利用此实施方式，运动传感器510和集成照明模块250可以安装在图1的展示台100内。
图21是图20的集成照明模块250的电路示意图。图21的电路示意图与图12的电路示意图一样，区别在于控制器电路515连接在连接垫(294a和294b)与功率变换器电路240之间。控制器电路515连接至图20的运动传感器510。控制器电路515包括继电器、传感器接口和可调节的关闭延迟电路。继电器例如是常规的继电器，或者固态继电器，诸如零电压切换(ZVS)固态继电器(SSR)。传感器接口连接至外部传感器。可调节的关闭延迟电路连接至外部时间延迟调节分压计517。
图22和图23示出了本发明的又一方面。在图22中，发光二极管封装520包括发光二极管522，其被封闭在透明环氧封装材料中。发光二极管522连接至两个金属引线526，它们从环氧封装528中引出，用于电连接和放热。同样封闭在环氧封装材料528中的还有齐纳二极管524，其也连接至两个金属引线526。图23是发光二极管封装520的电路示意图。如图所示，齐纳二极管524与发光二极管526电并联。
在正常操作期间，电能通过发光二极管526，引起发光二极管526发光。发光二极管526具有正常操作电压范围，诸如从1.5伏特到3.8伏特。选择齐纳二极管524，使得其反向击穿电压稍微高于发光二极管526正常工作电压的上限。在本实例中，齐纳二极管524具有约4伏特的反向击穿电压。当发光二极管526未能使电路打开时，正常施加给发光二极管526的电压现在施加给了齐纳二极管524。由于电流在齐纳二极管524处堆积，跨过齐纳二极管524的电压增大，直到齐纳二极管524击穿并开始导通。因此，失效的发光二极管不会阻碍其它部件(诸如其他发光二极管)需要的电流。
图22中所示的将齐纳二极管524放入发光二极管封装520内是本发明的一种可行实施方式；然而，这并不是本发明的唯一可行配置。例如，再次参考图12并继续参考图23，在集成照明系统250中，齐纳二极管(诸如，齐纳二极管524)可以与虚线框254中的二极管所表示的发光二极管梯队的一个或多个发光二极管电并联。在此备选实施方式中，齐纳二极管可以置于发光二极管之外，但是安装在诸如印刷电路板(PCB)510的基片510上。
在本发明的备选实施方式中，发光二极管封装520可以用来替代图5至图7中所示梯队260、270和280的二极管264、274和284。在本发明的另一备选实施方式中，齐纳二极管跨越集成照明模块250的每个发光二极管而连接，从而与每个发光二极管电并联。
从上述可知，本发明是新颖的，并且相对于当前的技术提供了优势。尽管以上描述并示出了本发明的特定实施方式，但是本发明并不限于这样描述和示出的特定形式或布置。例如，可以使用不同的配置、尺寸或者材料来实践本发明。本发明由所附权利要求进行限定。

Claims (3)

1.一种照明系统，包括：
基片，其具有定义第一平面的第一主表面和定义第二平面的第二主表面；
安装在所述第一主表面上的发光二极管的第一梯队，所述发光二极管的第一梯队以相对于所述基片的第一平面的第一角度安装，并且所述发光二极管的第一梯队包括第一数量的发光二极管；
安装在所述第一主表面上的发光二极管的第二梯队，所述发光二极管的第二梯队以相对于所述基片的第一平面的第二角度安装，并且所述发光二极管的第二梯队包括第二数量的发光二极管；以及
其中所述二极管的第二数量不同于所述二极管的第一数量，并且所述第一角度不同于所述第二角度。
2.根据权利要求1所述的集成照明系统，还包括：
安装在所述第一主表面上的发光二极管的第三梯队，所述发光二极管的第三梯队以相对于所述基片的第一平面的第三角度安装，并且所述发光二极管的第三梯队包括第三数量的发光二极管；以及
其中所述二极管的第三数量不同于所述二极管的第二数量，并且所述第三角度不同于所述第一角度和第二角度。
3.根据权利要求1所述的集成照明系统，其中：
所述发光二极管的第一梯队具有第一特性的第一值；
所述发光二极管的第二梯队具有所述第一特性的第二值；以及
其中所述第一特性是以下特性之一：发射颜色、发射强度、发射锥角和焦距。
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