CN102203942A - 使用固态发光器件并具有透明散热器的照明设备 - Google Patents

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Abstract

一种照明设备(20)，所述照明设备包括至少一个固态发光体(21)和基本透明的散热器(22)。所述散热器和固态发光体彼此相对放置与定位，从而，如果固态发光体被点亮，固态发光体发射的射出照明设备的光通过散热器的至少一部分。

Description

使用固态发光器件并具有透明散热器的照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2008年10月24日、申请号为No.61/108,130的美国临时专利申请的优先权，并在此将该美国临时专利申请的全文引用入本申请中；
本申请要求申请日为2009年7月30日、申请号为No.12/512,653的美国专利申请的优先权，并在此将该美国专利申请的全文引用入本申请中；
技术领域
本发明涉及照明设备。在一些实施例中，本发明涉及包含一个或多个固态发光器件例如发光二极管的照明设备。
背景技术
每年美国大部分的(一些估计数据高达25％)发电量用于照明。相应地，目前需要提供更节能的照明。众所周知，白炽灯是非常耗能的光源，其消耗的大约90％的电以热量形式而不是光的形式释放。荧光灯比白炽灯有效得多(大约10倍)但仍然没有固态发光体有效，例如发光二极管。
另外，与固态发光体，例如发光二极管，的正常寿命相比，白炽灯的寿命相对较短，即典型地大约为750-1000小时。相比之下，发光二极管，例如，典型的寿命为50,000-70,000小时。荧光灯的寿命比白炽灯的寿命长(例如，10,000-20,000小时)，但提供的色彩再现较差。
传统灯具面临的另一问题是需要定期更换照明设备(例如，灯泡等)。当通路困难(例如，拱形天花板、桥梁、高层大楼、交通隧道)和/或更新成本很高时上述问题尤其显著。传统固定装置的典型寿命大约为20年，对应于发光设备至少约44,000小时的使用时间(基于每天使用6小时，使用持续20年)。发光设备的寿命往往短得多，因此需要定期更换。
相应地，因为以上以及其他原因，已经在努力开发采用固态发光体在各种应用中取代白炽灯、荧光灯和其他发光器件。另外，尽管发光二极管(或其他固态发光体)已经在使用中，正在努力开发改进的发光二极管，例如，涉及节能、显色指数(CRI Ra)、对比度、效能(lm/W)和/或使用年限。
多种固态发光体是众所周知的。例如，一种类型的固态发光体是发光二极管。
发光二极管为半导体器件，它将电流转换为光。多种发光二极管以不断扩大的范围的目的被用于更多的不同的领域。
更具体地说，当p-n结结构两端存在电位差时，发光二极管这一半导体器件发射光(紫外光、可见光或红外光)。制造发光二极管和许多相关结构的熟知的方法有很多，本发明可以采用任一这样的设备。举例来说，Sze所著的《半导体器件物理学》(2d Ed.1981)的第12-14章(Chapters 12-14 of Sze，Physics of Semiconductor Devices，(2d Ed.1981))和《现代半导体器件物理学》(1998)的第7章(Chapter 7of Sze，Modem Semiconductor Device Physics(1998))中描述了多种光子器件，包括发光二极管。
这里所用的表达“发光二极管”是指基本的半导体二极管结构(即芯片)。已获得普遍承认并且在商业上出售(例如在电子器件商店中出售)的“LED”通常表现为由多个部件组成的“封装”器件。这些封装器件一般包括有基于半导体的发光二极管，例如但不限于美国专利4,918,487、5,631，190和5,912,477中所公开的各种发光二极管，以及引线连接和封装该发光二极管的封装体。
众所周知地，发光二极管通过激发电子穿过半导体活性(发光)层的导带和价带之间的带隙来发光。电子跃迁产生的光的波长取决于带隙。因此，发光二极管发出的光的颜色(波长)取决于发光二极管的活性层的半导体材料。
尽管发光二极管的发展在许多方面变革了照明产业，但是发光二极管的一些特征提出了挑战，其中的一些特征还未解决或充分满足。
发明内容
如上所述，本发明涉及包括固态发光体例如LED的照明设备。但是，许多固态发光体在高温下不会很好的工作。LED光源，例如，有数十年的使用寿命(与许多白炽灯只有几个月或一年或两年的使用寿命相反)，但是，如果在高温下使用，LED的寿命通常显著缩短。如果需要使用寿命长，通常认为LED的接点温度不应超过85℃。
另外，固态发光体基于环境温度发射的光强不同。例如，发射红光的LED具有很强的温度依赖性(例如，当加热到40℃时，AlInGaP LED的光输出可以减少约20％)，即大约为-0.5％每摄氏度；蓝色InGaN+YAG:Ce LED每摄氏度减少约-0.15％。
在许多情况下(例如，大多数住宅应用)，固定装置(例如灯筒)需要与侧边和顶部足够密闭以防止环境热量或冷气从房间通过固定装置进入吊顶空间(ceiling cavity)的损失。如灯安装在灯筒内，由于灯筒内的空气受热后上升并困在筒内，光源所产生的大部分热量被困在筒内。通常在吊顶空间内灯筒的周围需要绝缘体以进一步减少从房间进入到吊顶空间的热量损失或冷气损失。
图1概念性地示出了包含一个或多个固态发光器件的照明设备的代表性实例。图1描述的照明设备10包含散热器11、固态发光芯片12和封装材料13。图1描述的照明设备10中，移除点亮固态发光芯片12所产生的热量的主要热路径是通过固态发光芯片的背部或底部，即图1中所示的向下的方向(热量移除用箭头示出)。
本发明提供了照明设备，所述照明设备中点亮一个或多个固态发光体所产生的热量也可以在其他方向移除，例如，从芯片的前部移除。
根据本发明的第一方面，提供了一种照明设备，包括至少一个固态发光体和基本透明的散热器，所述散热器和固态发光体彼此相对设置与定位，从而如果所述固态发光体被点亮，由所述固态发光体发射的射出所述照明设备的光通过所述散热器的至少一部分。
根据本发明的第二方面，提供了一种照明设备，包括至少一个固态发光体和基本透明的散热器，所述固态发光体发射的至少一些光通过所述散热器。
根据本发明的第三方面，提供了一种照明设备，包括至少一个固态发光体和从所述固态发光体吸取热量的装置。
参照附图以及本发明的以下详细说明可以更全面地理解本发明。
附图说明
图1是概念性地描述包含一个或多个固态发光器件的照明设备的代表性实例的示意图；
图2是根据本发明描述照明设备的第一实施例的示意图；
图3是根据本发明描述照明设备的第二实施例的示意图；
图4是根据本发明描述照明设备的第三实施例的示意图；
图5是图4中描述的照明设备的俯视图；
图6是根据本发明描述照明设备的第四实施例的示意图；
图7是根据本发明描述照明设备的一部分的实施例的示意图；
图8是根据本发明描述照明设备的一部分的另一实施例的示意图；
图9是根据本发明描述照明设备的一部分的另一实施例的示意图；
图10是描述基本透明的散热器的实施例的示意图；
图11是描述基本透明的散热器的另一实施例的示意图；
图12是描述基本透明的散热器的另一实施例的示意图；
图13是描述基本透明的散热器的另一实施例的示意图；
图14是描述基本透明的散热器的另一实施例的示意图；
图15是描述图12-14中描述的任一实施例的局部放大示意图；
图16是描述基本透明区域的局部放大示意图；
图17是描述使用折射率可变的透明材料使光绕非透明元件折射致使其对发射光不可见的局部放大示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明，附图中显示了本发明的实施例。然而，本发明不应当解释为受这里所阐述的实施例的限制。相反，提供这些实施例目的是使本公开透彻和完整，并且对于本领域的技术人员而言这些实施例将会更完整地表达出本发明的范围。通篇相同的标号表示相同的单元。如这里所述的用语“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。
这里所用的用语仅是为了描述特定实施例，而不用于限制本发明。如所用到的单数形式“一个”，除非文中明确指出其还用于包括复数形式。还将明白用语“包括”和/或“包含”在用于本说明时描述存在所述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或元件，但不排除还存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、单元、元件和/或其组合。
在根据本发明的一些照明设备中，正作出努力使照明设备的传热面积和/或总热容量最大化，特别地，通过使散热器的面积最大化(其与固态发光体热耦合)和/或使散热器的热容量最大化。这里所用的表达“热耦合”指在部件彼此之间很容易传递热量，例如通过传热垫圈、导热油脂(thermal grease)和/或导热胶(thermal adhesive)彼此接触的组件之间。
这里所用的表达“基本透明”意思是，具有基本透明的特点的结构允许至少80％的入射的可见光和/或至少80％的由所述照明设备内包含的一个或多个固态发光体发射的一定波长范围内的光通过。
当一个单元如层、区域或衬底在这里表述为“位于另一单元之上”或“延伸到另一单元之上”时，它也可直接位于另一单元之上或直接延伸到另一单元之上，或者也可出现居间单元(intervening element)。相反，当一个单元在这里表述为“直接位于另一单元之上”或“直接延伸到另一单元之上”时，则表示没有居间单元。此外，当一个单元在这里表述为“连接”或“耦合”到另一单元时，它也可直接连接或耦合到另一单元，或者也可出现居间单元。相反，当一个单元在这里表述为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则表示没有居间单元。
虽然用语“第一”、“第二”等这里可用来描述各种单元、元件、区域、层、部分和/或参数，但是这些单元、元件、区域、层、部分和/或参数不应当由这些用语来限制。这些用语仅用于将一个单元、元件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不背离本发明的示教情况下，以下讨论的第一单元、元件、区域、层或部分可称为第二单元、元件、区域、层或部分。
此外，相对用语(relative term)如“下部”或“底部”以及“上部”或“顶部”这里可用来描述如图所示一个单元与另一单元的关系。除了图中所示的装置的那些朝向之外，这些相对用语还用于包含其他不同的朝向。例如，如果图中所示的装置翻转过来，则描述为在其他单元“下”侧上的单元方向变为在其他单元的“上”侧。因此根据附图的特定朝向示范性用语“下”可包含“上”和“下”两个朝向。同样，如果附图之一的装置翻转过来，则描述为在“在其他单元之下”或
这里所用的表达“照明”(或“被点亮”)，当所指为固态发光体时，意思是，至少一些电流供给给固态发光体以使固态发光体发出至少一些光。所述表达“被点亮”包含固态发光体持续发光或以一定速率间歇发光以使人眼感知为持续发光的情况，或多个相同颜色或不同颜色的固态发光体间歇发光或交替发光(持续时间有或没有重叠)以使人眼将其感知为持续发光的情况(并且在发出不同颜色的光情况下，将其感知为那些颜色的混合)。
这里所用的表达“照明装置”除了它要能发光之外不具有任何限制性。即照明装置可以是照射一定面积或容积(如建筑物、游泳池或温泉区、仓库、方向灯(indicator)、路面、车辆、路面标记、广告牌、大船、玩具、镜面、容器、电子设备、小艇、航行器、运动场、计算机、远端音频装置、远端视频装置、蜂窝电话、树、窗户、LCD显示屏、洞穴、隧道、院子、街灯柱等)的装置，或照射包围空间的一个装置或一系列装置、或用于边缘照明或背面照明的装置(如背光广告、标志、LCD显示)、灯泡替代品(例如取代AC白炽灯、低电压灯、荧光灯等)、用于室外照明的灯具、用于安全照明的灯具、用于住宅外照明的灯具(壁式，柱/杆式)、天花板灯具/壁式烛台、柜下照明设备、灯(地板和/或餐桌和/或书桌)、风景照明设备、跟踪照明设备(track lighting)、作业照明设备、专用照明设备、吊扇照明设备、档案/艺术显示照明设备、高振动/撞击照明设备-工作灯等，镜面/梳妆台照明设备(mirrois/vanity lighting)或任何其他发光装置。
除非另有定义，这里所用的所有用语(包括科学和技术术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员普遍理解的含义相同。还应进一步明白，如常规使用的词典里定义的那些用语将解释为其含义与它们在相关领域以及本发明的上下文环境中的含义相一致，除非本文明确定义外不会从理想或过度形式化(formal sense)的层面上理解。本领域的技术人员还应理解，参照“邻近”另一特征分布的结构或特征可具有与该邻近的特征重叠或在其之下的部份。
如上所述，根据本发明，提供了一种照明设备，包括至少一个固态发光体和基本透明的散热器。
根据本发明的照明装置中的发光体(或数个发光体)可以是任何期望的发光体。这些发光体中的大多数是本领域中众所周知并且能够获得的。这些发光体的类型示例包括白炽灯、荧光灯、具有或不具有发光材料的LED(有机的或无机的，包括聚合物发光二极管(PLED)、激光二极管、薄膜电致发光器件、发光聚合物(LEP)、卤灯、高强度放电灯、电激发光灯等等。根据本发明的照明装置的某些实施例包括两个或多个发光体。在这样的照明装置中，各个发光体可以彼此相同、不同或是以组合的形式(也就是，多个一种类型的发光体、或两个或多个类型的一个或多个发光体)。
各个发光体可以彼此相似、彼此不同或任意组合(例如，可以有多个同一类型的固态发光体，或两种或两种以上类型的一个或多个固态发光体)。
如果需要的话，所述一或个多个固态发光体可以与一个或多个任一其它类型的固态发光体联合，例如，一个或多个白炽灯、一个或多个荧光灯等。
如上所述，根据本发明的照明设备可以包括任一需要数量的固态发光体。例如，根据本发明的照明设备可以包括单一发光二极管、或50个或更多的发光二极管、或可以包括1000个或更多的发光二极管等。
如上所述，LED是可以采用的一种类型的固态发光体。上述LED可以从任一发光二极管中选择(所述多种发光二极管对本领域技术人员来说容易获得和是熟知的，因此没有必要详细描述上述设备，和/或没有必要描述制成上述设备的材料)。例如，发光二极管的类型的实例包括无机的和有机的发光二极管，其中各种对本领域的技术人员是熟知的。
基本透明的散热器可由任一材料(或材料组合)制成，(1)所述材料为透明的或可以变得透明，(2)所述材料有很好的导热性(例如，导热系数为至少1W/m-K)。合适材料的典型实例包括氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、金刚石、类钻碳(DLC)、多种透明聚合材料的任一透明聚合材料、多种陶瓷材料的任一陶瓷材料、多种晶体材料的任一晶体材料、多种多晶形材料或无定形材料的任一多晶形材料或无定形材料、和多种玻璃材料的任一玻璃材料。或者，所述基本透明的散热器可以包括基本透明的材料(可以具有中等导热系数或低导热系数，例如玻璃)和位于所述基本透明的材料内的一或多个高导热性能的元件(例如，一或多个导线、条、层、颗粒、区域和/或片)。
所述基本透明的散热器可以由单一散热器单元组成，或可以包括多个散热器单元。
所述基本透明的散热器可以是任一需要的形状。在本发明的一些实施例中，所述基本透明的散热器具有提供相对大的表面积的形状(例如，至少10mm2的表面积)。如下所述，所述基本透明的散热器可以采取多种形状，包括预计的以多种复杂方式折射光线的形状。使用根据本发明的任一照明设备，尤其是包含以复杂方式折射光线的基本透明的散热器的照明设备，本领域的技术人员熟悉试验和调整光折射形状从而实现需要的光聚焦、光导向和/或光混合性能，包括不同色调的光的混合。
所述散热器可以是固体的形式，它能够以需要的形状结合入照明设备，也可以，如果需要的话，包括精确定位的单元，所述单元具有增加的导热系数。
所述基本透明的散热器可以，如果需要的话，在其表面和/或内部包含一或多个光学特征。这里所用的表达“光学特征”指三维形状，所述三维形状的轮廓与周围环境的轮廓不同，或者指多个形状构成的样式(a pattern of shapes)，其轮廓与周围环境的轮廓不同。上述轮廓的大小可以是纳米、微米、或宏观尺寸或规模。光学特征的样式可以是提供需要的光漫射和/或混合的任一样式。所述样式可以是重复的、伪随机的或随机的。表达“伪随机的”意思是包含一或多种类型的重复的随机子样式的样式。表达“随机的”意思是不包含任一重复的基本区域的样式。本领域技术人员熟悉这里定义的多种光学特征，根据本发明，可以在照明设备中采用任一上述光学特征。
在本发明的一些实施例中，基本透明的散热器与至少一个固态发光体直接接触。在一些实施例中，所述基本透明的散热器通过热导管与至少一个固态发光体热接触。
在本发明的一些实施例中，所述基本透明的散热器完全包围至少一个固态发光体。
在本发明的一些实施例中，所述基本透明的散热器完全包围并与至少一个固态发光体的所有表面直接接触。
如上所述，根据本发明，在一些实施例中，所述照明设备进一步包括至少一个发光材料。所述发光材料能够以任一需要的形式提供，技术人员熟悉多种发光材料和形式。例如，发光材料能够以一层颗粒被使用，和/或能以荧光剂(lumiphor)的形式提供，例如，一或多个发光材料分散其中的固体单元(本领域技术人员熟悉多种荧光剂)。
在一些实施例中，发光材料(例如，磷光体)，如果采用的话，可以与一或多个固态发光体间隔开(例如，“远程”发光材料)。例如，发光材料可以覆盖在散热器的表面。在上述实施例中，所述发光材料由于与作为热源的发光体间隔开，可以保持温度更低一些。
发光材料，如果采用的话，可以从磷光体、闪烁剂、可见辉光带(day glow tapes)、紫外光照射后发出可见光的油墨(inks)等中选择。所述一或多个发光材料可以是下迁移或上迁移的，或可以包含两种类型的组合。
根据本发明的所述照明设备可以，如果需要的话，进一步包括一或多个透明的封装材料(包括，例如，一或多个硅胶材料、环氧树脂材料、玻璃材料或金属氧化物材料)，所述封装材料通过任一需要的方式设置，例如，在固态发光体上或在固态发光体和荧光剂(如果提供的话)之间。本领域技术人员熟悉多种封装材料的配方和形状，根据本发明，可以采用任一上述配方和形状。
根据本发明，所述照明设备也可以包括一或多个添加物，本领域技术人员熟知所述的多种添加物，例如，扩散器、散热器、染色剂等。在一些实施例中，任一上述添加物可以包含于基本透明的散热器中、荧光剂中和/或封装材料中。
本发明的照明设备能以任一需要的方式排列、安装和供电，能安装在任一需要的住房或固定装置上。技术人员熟悉多种排列、安装方案、供电装置、住房与固定装置、和任一采用的与本发明有关的上述排列、方案、装置、住房和固定装置。本发明的照明设备可以与任一需要的电源电连接(或选择性连接)，本领域技术人员熟悉各种上述电源。
例如，可能用于实施本发明的固定装置、其他安装结构和完整的照明设备在以下专利申请中介绍：
2005年12月21日申请的美国专利申请，申请号为No.60/752,753，题为“照明设备”(发明人：Gerald H.Negley，Antony Paul van de Ven and Neal Hunter；律师事务所案卷号为No.931_002PRO)和2006年12月20日申请的美国专利申请，申请号为No.11/613,692，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年5月5日申请的美国专利申请，申请号为No.60/798,446，题为“照明设备”(发明人：Antony Paul van de Ven；律师事务所案卷号为No.931_008PRO)和2007年5月3日申请的美国专利申请，申请号为No.11/743,754，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年5月31日申请的美国专利申请，申请号为No.60/809,618，题为“照明设备与照明方法”(发明人：Gerald H.Negley，Antony Paul van de Ven and Thomas G.Coleman；律师事务所案卷号为No.931_017PRO)和2007年5月30日申请的美国专利申请，申请号为No.11/755,153，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年9月18日申请的美国专利申请，申请号为No.60/845,429，题为“照明设备、照明组件、固定装置和使用照明设备、照明组件、固定装置的方法”(发明人：Antony Paul van de Ven；律师事务所案卷号为No.931_019PRO)和2007年9月17日申请的美国专利申请，申请号为No.11/856,421，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年9月21日申请的美国专利申请，申请号为No.60/846,222，题为“照明组件、安装照明件的方法和更换灯的方法”(发明人：Antony Paul van de Ven and Gerald H.Negley；律师事务所案卷号为No.931_021PRO)和2007年9月21日申请的美国专利申请，申请号为No.11/859,048，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年11月13日申请的美国专利申请，申请号为No.60/858,558，题为“照明设备、照明的包围空间和照明方法”(发明人：Gerald H.Negley；律师事务所案卷号为No.931_026PRO)和2007年11月13日申请的美国专利申请，申请号为No.11/939,047，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年11月14日申请的美国专利申请，申请号为No.60/858,881，题为“光引擎组件”(发明人：Paul Kenneth Pickard and Gary David Trott；律师事务所案卷号为No.931_036PRO)和2007年11月13日申请的美国专利申请，申请号为No.11/939,052，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年11月14日申请的美国专利申请，申请号为No.60/859,013，题为“照明组件与用于照明组件的部件”(发明人：Gary David Trott and Paul Kenneth Pickard；律师事务所案卷号为No.931_037PRO)和2007年4月18日申请的美国专利申请，申请号为No.11/736,799，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年10月23日申请的美国专利申请，申请号为No.60/853,589，题为“照明设备与在照明设备壳体内安装光引擎壳体和/或装饰件的方法(发明人：Gary David Trott and Paul Kenneth Pickard；律师事务所案卷号为No.931_038PRO)和2007年10月23日申请的美国专利申请，申请号为No.11/877,038，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年11月30日申请的美国专利申请，申请号为No.60/861,901，题为“具有附属附件的LED下射式灯具”(发明人：Gary David Trott，Paul Kenneth Pickard and Ed Adams；律师事务所案卷号为No.931_044PRO)，本专利申请在本申请中为全文引用，以供参考；
2007年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.60/916,384，题为“灯具、照明设备与灯具、照明设备的组件”(发明人：Paul Kenneth Pickard，Gary David Trott and Ed Adams；律师事务所案卷号为No.931_055PRO)和2007年11月30日申请的美国专利申请，申请号为No.11/948,041发明人：Gary David Trott，Paul Kenneth Pickard and Ed Adams；律师事务所案卷号为No.931_055PRO)，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2007年5月4日申请的美国专利申请，申请号为No.60/916,030，题为“照明器材”(发明人：Paul Kenneth Pickard，James Michael LAY and Gary David Trott；律师事务所案卷号为No.931_069PRO)和2008年5月5日申请的美国专利申请，申请号为No.12/114,994，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2007年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.60/916,407，题为“灯具与照明设备”(发明人：Gary David Trott and Paul Kenneth Pickard；律师事务所案卷号为No.931_071PRO)和2008年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.12/116,341，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2008年2月15日申请的美国专利申请，申请号为No.61/029,068，题为“灯具与照明设备”(发明人：Paul Kenneth Pickard and Gary David Trott；律师事务所案卷号为No.931_086PRO)和2008年3月18日申请的美国专利申请，申请号为No.61/037,366和2008年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.12/116,346，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；以及
2008年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.12/116,348，题为“灯具与照明设备”(发明人：Paul Kenneth Pickard and Gary David Trott；律师事务所案卷号为No.931_088PRO)本专利申请在本申请中为全文引用，以供参考。
可能用于实行本发明的电路的典型实例在以下专利申请中介绍：
2006年6月1日申请的美国专利申请，申请号为No.60/809,959，题为“冷却的照明设备”(发明人：Thomas G.Coleman，Gerald H.Negley and Antony Paul van de Ven；律师事务所案卷号为No.931_007PRO)和2007年1月24日申请的美国专利申请，申请号为No.11/626,483，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年5月31日申请的美国专利申请，申请号为No.60/809,595，题为“照明设备与照明方法”(发明人：Gerald H.Negley；律师事务所案卷号为No.931_018PRO)和2007年5月30日申请的美国专利申请，申请号为No.11/755,162，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2006年9月13日申请的美国专利申请，申请号为No.60/844,325，题为“具有低端MOSFET电流控制的升压/反激式电源拓扑结构”(发明人：Peter Jay Myers；律师事务所案卷号为No.931_020PRO)和2007年9月13日申请的美国专利申请，申请号为No.11/854,744，题为“负载电源供电电路”以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；
2007年6月14日申请的美国专利申请，申请号为No.60/943,910，题为“包含固态发光体的照明设备的能量转换的设备与方法”(发明人：Peter Jay Myers；律师事务所案卷号为No.931_076PRO)和2008年5月8日申请的美国专利申请，申请号为No.12/117,280，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考；以及
2008年1月23日申请的美国专利申请，申请号为No.61/022,886，题为“变频调光信号发生”(发明人：Peter Jay Myers，Michael Harris and Terry Given；律师事务所案卷号为No.931_085PRO)和2008年3月27日申请的美国专利申请，申请号为No.61/039,926，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考。
根据本发明的一些实施例进一步包括一或多个散热板。该散热板的导热系数往往比基本透明的散热器的导热系数高。例如，在本发明的一些实施例中，提供散热板是为了使热量散布到更大的表面区域，通过所述表面区域热量可以通过基本透明的散热器和/或其他结构消散掉。
可以制造散热板(如果提供的话)的材料的典型实例包括铜、铝、金刚石和DLC。散热板(如果提供的话)可以是任一需要的形状。
根据本发明，在一些实施例中，所述基本透明的散热器包括至少一个具有第一导热系数的基本透明的区域和至少一个具有第二导热系数的热传递区域，第二导热系数比第一导热系数高。热传递区域可以由任一合适的材料制成，并可以是任一需要的形状。使用具有更高导热系数的材料制成热传递区域通常提供更好的热传递，使用更大表面积和/或截面积的热传递区域通常提供更好的热传递，但是可能阻止更多光线的通过。可以用于制造热传递区域的材料的典型实例，如果提供的话，包括金属、金刚石、DLC等。热传递区域可以形成的形状的典型实例，如果提供的话，包括条(可能完全横跨基本透明的散热器或只是部分，例如，悬臂式的，跨过基本透明的散热器)、交叉条(crossbar)、导线(wire)和/或导线图案(wire pattern)。所述热传递区域，如果包含的话，也可以用作一或多个电气端子向一或多个固态发光体输电。
根据本发明，一些实施例进一步包括一或多个印刷电路板，所述印刷电路板上可以安装一或多个固态发光体。本领域技术人员熟悉多种电路板，根据本发明的照明设备中可以采用任一上述电路板。金属芯印刷电路板是具有相对高的导电系数的电路板的一个典型实例。
根据本发明的一些实施例进一步包括一或多个透镜。本领域技术人员熟悉多种照明设备的透镜(例如，菲涅尔透镜、棱镜和圆顶回收透镜(dome recycling lenses))，根据本发明的照明设备中可以采用任一上述透镜。上述透镜可以作为单独组件提供，或可以作为基本透明的散热器的一部分提供，或与基本透明的散热器一体化。
本发明的照明设备一般可以排列在任一需要的方位，其中各种对本领域技术人员是熟知的。例如，所述照明设备可以是背反射设备或前发射设备。
本领域技术人员熟悉背反射设备，例如，以下美国专利中公开的背反射设备，专利号分别为No.6,578,998,No.5,924,785和No.7,246,921，以上专利申请在本申请中均为全文引用，以供参考。
本领域技术人员也熟悉前发射设备，例如，照明设备中，由一或多个固态发光体发出的光从大致相同的方向(例如，“上”或“下”)射出照明设备。
本发明还涉及受到照射的包围空间(illuminated enclosure)(其容积可受到均匀或不均匀的照射)，包括一封闭空间和至少一个根据本发明的照明装置，其中照明装置(均匀或不均匀地)照射所述封闭空间的至少一部分。
本发明还涉及受到照射的区域，包括从由以下项构成的组中选择的至少一个区域：建筑物、游泳池或温泉区、仓库、方向灯(indicator)、路面、车辆、路面标记、广告牌、大船、玩具、镜面、容器、电子设备、小艇、航行器、运动场、计算机、远端音频装置、远端视频装置、蜂窝电话、树、窗户、LCD显示屏、洞穴、隧道、院子、街灯柱等，在它们之中或之上安装了至少一个如这里所述的照明装置。
这里参照截面图(和/或平面图)来描述根据本发明的实施例，这些截面图是本发明的理想实施例的示意图。同样，可以预料到由例如制造技术和/或公差导致的示意图的形状上的变化。因此，本发明的实施例不应当视为受这里所示的区域的特定形状的限制，而是应当视为包括由例如制造引起的形状方面的偏差。例如，显示为或描述为矩形的模塑区域(molded region)一般还具有圆形的或曲线的特征。因此，图中所示的区域实质上是示意性的，它们的形状不用于说明装置的某区域的准确形状，并且也不用于限制本发明的范围。
图2是根据本发明描述照明设备20的第一实施例的示意图。参照图2，所述照明设备20包括固态发光体芯片21、固体材料形成的基本透明的散热器22、铝形成的散热板23、封装材料24和印刷电路板25。
图3是根据本发明描述照明设备30的第二实施例的示意图。参照图3，所述照明设备30包括固态发光体芯片31、固体材料形成的基本透明的散热器32、引脚框33和荧光剂34。所述基本透明的散热器包括散热片35和光学特征36。
图4是根据本发明描述照明设备40的第三实施例的示意图。所述照明设备40是背反射照明设备。参照图4，所述照明设备40包括固态发光体芯片41、固体材料形成的基本透明的散热器42、反光表面材料制成的背反射器43、封装材料44、负极端子45和正极端子46。
图5是图4中描述的照明设备40的俯视图。
图6是根据本发明描述照明设备60的第四实施例的示意图。所述照明设备60与所述照明设备40相类似(所述照明设备60包括固态发光体芯片61、固体材料形成的基本透明的散热器62、反光表面材料制成的背反射器63、封装材料64、负极端子65和正极端子66)，除此之外照明设备60中，基本透明的散热器62延伸至并且与背反射器63相接触。
图7是根据本发明描述照明设备70的一部分的实施例的示意图。参照图7，所述照明设备70包括基本透明的散热器72，所述散热器72包括散热片73。
图8是根据本发明描述照明设备80的一部分的另一实施例的示意图。参照图8，所述照明设备80包括固体材料形成的基本透明的散热器82，所述散热器具有高表面积体积比。
图9是根据本发明描述照明设备90的一部分的另一实施例的示意图。参考图9，所述照明设备包括固体材料形成的基本透明的散热器92，所述散热器具有具有高表面积体积比。
图10是描述固体材料形成的基本透明的散热器100的实施例的示意图，所述散热器包括基本透明区域101和导热条形式的热传递区域102，所述导热条由高导热系数的第二材料形成。
图11是描述固体材料形成的基本透明的散热器110的实施例的示意图，所述散热器包括基本透明区域111和交叉条形式的热传递区域112，所述交叉条由高导热系数的第二材料形成。
图12是描述固体材料形成的基本透明的散热器120的实施例的示意图，所述散热器包括基本透明区域121和多个导热线122形式的热传递区域。
图13是描述固体材料形成的基本透明的散热器130的实施例的示意图，所述散热器包括基本透明区域131和多个导热线132形式的热传递区域。
图14是描述固体材料形成的基本透明的散热器140的实施例的示意图，所述散热器包括基本透明区域141和多个导热线142形式的热传递区域。
图15是描述图12-14中描述的任一实施例的局部放大示意图，包括亚微米氧化铝陶瓷形成的基本透明区域151和导线152。
图16是描述玻璃和导电金刚石形成的基本透明区域161、石墨烯-石墨边缘162的局部放大示意图。
图17是描述使用电线172(保温材料)周围的折射率可变或负折射率的材料使光绕电线弯曲的局部放大示意图。图17中的曲线171是绕嵌入的电线172弯曲的光线。在这一实施例中，所述电线172可以用具有可变或负折射率的透明材料173覆盖从而光绕电线弯曲，因此使电线不可见(可用的折射率可变的材料，包括负折射率可能实现上述情况)。所述透明材料173可以被玻璃174包围。
这里描述的照明设备的任意两个或多个结构部分可以整合。这里描述的照明设备的任一结构部分可以通过两个或多个部分提供。
此外，虽然参照各个部件的特定组合来阐述本发明的特定实施例，但在不背离本发明的示教的情况下可提供各种其他组合。因此，本发明不应解释为受这里所述以及附图所示的特定示范性实施例的限制，而是还可包含各种所述实施例的部件的组合。
本领域的普通技术人员可在不背离本发明的精神和范围的情况下根据本发明的公开对其进行许多种变化和修改。因此，必须明白所述的实施例仅用于举例，不应当将其视为限制由所附权利要求定义的本发明。因此，所附的权利要求应理解为不仅包括并行陈述的部件的组合，还包括以基本相同的方式完成基本相同功能以获得基本相同结果的所有等效部件。这些权利要求在此理解为包括以上具体阐述和说明的内容、概念上等效的内容以及结合了本发明的实质思想的内容。

Claims (27)

1.一种照明设备，其特征在于，包括：
至少第一固态发光体；以及
基本透明的散热器，
所述散热器和所述固态发光体彼此相对放置与定位，从而，如果所述固态发光体被点亮，由所述第一固态发光体发射的射出所述照明设备的光通过所述散热器的至少一部分。
2.一种照明设备，其特征在于，包括：
至少第一固态发光体；以及
基本透明的散热器，由所述第一固态发光体发射的至少一些光通过所述散热器。
3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述散热器的导热系数是至少1W/m-K。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述散热器的表面积是至少10mm2。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，如果所述固态发光体被点亮，所述固态发光体发射的射出所述照明设备的基本所有光通过所述散热器的至少一部分。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述散热器包括至少一个散热器单元。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备进一步包括至少一个散热板，所述散热板具有比所述散热器的导热系数高的导热系数。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述散热器的表面至少一部分包括光学特征。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述散热器包括至少一个具有第一导热系数的基本透明区域和至少一个具有第二导热系数的热传递区域，所述第二导热系数高于所述第一导热系数。
10.一种照明设备，其特征在于，包括：
至少一个固态发光体；以及
从所述固态发光体吸取热量的装置。
11.根据权利要求1至10任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备进一步包括至少一个发光材料。
12.根据权利要求1至11任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备进一步包括至少一个封装材料，所述封装材料与所述固态发光体接触。
13.根据权利要求1至12任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备进一步包括印刷电路板，所述固态发光体安装在所述印刷电路板上。
14.根据权利要求1至13任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备是背反射设备。
15.根据权利要求1至13任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备是前发射设备。
16.根据权利要求10所述的照明设备，其特征在于，所述吸取热量的装置具有至少1W/m-K的导热系数。
17.根据权利要求10或16所述的照明设备，其特征在于，所述吸取热量的装置的表面积是至少10mm2。
18.根据权利要求10、16和17任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，如果所述固态发光体被点亮，所述固态发光体发射的射出所述照明设备的基本所有光通过所述散热器的至少一部分。
19.根据权利要求10和16-18任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述吸取热量的装置包括至少一个散热器单元。
20.根据权利要求10和16-19任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备进一步包括至少一个散热板，所述散热板具有比所述吸收热量的装置的导热系数高的导热系数。
21.根据权利要求10和16-20任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述吸取热量的装置的表面至少一部分包括光学特征。
22.根据权利要求10和16-21任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述吸取热量的装置包括至少一个具有第一导热系数的基本透明区域和至少一个具有第二导热系数的热传递区域，所述第二导热系数高于第一导热系数。
23.根据权利要求9或22所述的照明设备，其特征在于，所述热传递区域包括金属。
24.根据权利要求9、22或23任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述热传递区域包括至少一个条。
25.根据权利要求9和22-24任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述热传递区域包括至少一个交叉条。
26.根据权利要求9和22-25任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述热传递区域包括至少一导线。
27.根据权利要求9和22-26任一权利要求所述的照明设备，其特征在于，所述热传递区域也用作电气端子。
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