CN105526543A - 包括二极管的照明模块 - Google Patents

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Abstract

一种照明模块(50)，尤其是用于照明和/或信号指示，包括散热器(20)，具有中心轴线(xx’)的发光二极管(40)安装在所述散热器上，所述散热器(20)包括主体(24)，主体的前面(21)被保持为邻接抵靠二极管(40)的后面(42)，所述主体(24)包括穿过所述主体(24)并在主体的前面(21)上敞开的至少一个孔口(23)，从二极管(40)的后面(42)延伸的一个或多个连接销(41)穿过所述至少一个孔口。所述二极管的中心轴线(xx’)没有通过穿过主体(24)并且连接销(41)延伸穿过的孔口(23)。

Description

包括二极管的照明模块
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，并且优选地涉及大功率的激光二极管，其被设计用于装备例如安装在机动车辆上的照明系统。这些二极管使得能够产生光的形式和分布可以根据需要被调节的光束。例如，在公开EP2063170和公开EP2690352中描述了这种装置。
背景技术
然而，由于二极管产生大量的热，这些二极管需要与有效的冷却装置配合。
为此目的，已经提出了将二极管安装在作为散热器的支撑件上，允许二极管组装到照明系统中。
为了优化由二极管发出的光束的定向，于其中安装二极管的光学器件必须被提前调节，并且二极管绕其中心轴线(大体穿过发光二极管的部件的中心)的角位置必须被精确地定位，以便优化该器件的光输出。
然后，绕中心轴线转动该二极管，直到获得该最佳位置。
一般而言，用于激励和控制二极管的连接或联接销被设置在二极管的后部上，并且穿过连接件以与外部电连接件连接。
这些连接销围绕二极管的后中心部位放置，并且位于中心大体设置在二极管的中心轴线上的圆上。在最常见的实例中，其中二极管仅包括两个销，该两个销位于直径对应于连接该两个销的部分并且中心位于二极管的中心轴线上的圆上。
一般而言，二极管设置于其上的支撑件包括单一的大体圆形的孔口，连接销延伸穿过该孔口。然后，二极管以如下方式被定位，即其中心轴线与孔口的轴线为同一轴线。此外，孔口的直径被调节为允许联接销通过。然后，二极管的中心轴线穿过孔口，销延伸进入该孔口。
然而，已经发现二极管的最热位置恰好在位于二极管的中心轴线周围的中心部位。因而，这样的设置意味着因此在连接销穿过的孔口处失去了二极管的位于中心轴线周围并且对应于该热点位置的后部与冷却装置之间的接触。该设置导致散热器排出由二极管产生的热量的能力的降低，这增大了因所产生的过量的热对二极管损坏的风险。
了解了该中心热点现象，激光二极管制造商已经提出了相对于二极管的中心轴线偏心地放置连接销，以便允许冷却系统和该热点所位于的后部中心部位之间更好的接触。因而，连接销不再设置在中心位于二极管的中心轴线上的圆上。此外，当二极管只包括两个销时，二极管的中心轴线不再穿过连接两个销的部分的中间或者不再穿过该部分本身。
使用这种类型的二极管需要连接销所穿过的孔口的直径进一步扩大，以便允许二极管绕其中心轴线旋转。而且，在一定程度上失去了由该新的设置带来的优点，因为孔口具有更大的直径，二极管的中心部位比之前更少地能排出由二极管产生的热量。
发明内容
本发明的目的是提出一种照明模块，尤其是用于照明和/或信号指示，包括散热器，具有中心轴线的发光二极管安装在所述散热器上，所述散热器包括主体，主体的前面被保持为邻接抵靠二极管的后面，所述主体包括穿过所述主体并在主体的前面上敞开的至少一个孔口，从二极管的后面延伸的一个或多个连接销穿过所述至少一个孔口。优选地，孔口为圆形或椭圆形。
照明模块的特征在于：所述二极管的中心轴线没有通过穿过主体并且连接销延伸穿过的孔口。
因而，建立了二极管的围绕中心轴线定位并且对应于二极管的热点的后面与散热器的前面之间的接触。
因而，通过合适地设置连接销和孔口，该安装能够建立二极管的热点和散热器之间的持久接触，并且能够得益于现在由制造商提出的二极管所获得的优点。
根据本发明的照明模块还可以孤立地或者组合地包括下述特征：
-二极管的后面包括定心在中心轴线上的假想盘，该假想盘与散热器的主体的前面接触。
-散热器的主体安装在壳体中使得散热器的主体相对于所述壳体的角位置能够绕基本上垂直于所述散热器的所述主体的前面的轴线旋转地调节。
-壳体和散热器具有互补的形状。
-在壳体中的散热器的旋转轴线与二极管的中心轴线为同一轴线。
-散热器的旋转轴线没有通过形成在所述散热器的主体中的孔口。
-散热器的主体包括与从二极管的后面延伸的销一样多的孔口，每个孔口被设计用于接收销。
-散热器的主体和二极管包括用于阻止二极管绕其中心轴线相对于散热器的主体旋转的装置。
-用于阻止二极管的旋转的装置通过设置在散热器的主体的前面上的立柱与形成在二极管的横向边上的槽口配合形成。
-照明模块还包括紧靠在激光二极管的前部上的封闭元件，以保持所述二极管紧靠在散热器的主体的前面上。
-封闭元件和壳体以如下方式彼此机械地连接，阻止散热器从所述壳体退出。
-封闭元件和壳体通过螺钉/螺母型的连接或通过夹具或卡扣装置彼此机械地连接。
-散热器包括形成散热器的换热装置，该换热装置延伸通过设置在壳体的端壁中的窗口。
-散热器包括用于冷却流体循环的装置。
-散热器包括用于空气循环的装置。
-散热器包括热电冷却系统。
-发光二极管为大功率的激光二极管。
本发明还涉及一种照明装置，尤其是用于机动车辆的照明和/或信号指示，包括利用壳体固定在所述照明装置的底座上的根据前述特征中的一个或其它特征的照明模块。封闭元件可以有效地由形成底座的一部分的凸台形成。
附图说明
在阅览以举例方式并且以非限制方式提供的附图后将更好地理解本发明，在附图中：
图1和图2是激光二极管的前面和后面的立体图；
图3是根据本发明的照明模块的立体图；
图3b是散热器的主体的变形实施例；
图4是其中安装有激光二极管的照明模块的截面图；
图5是根据替代实施例其中安装有激光二极管的照明模块的立体图；
图6是根据该替代例的照明模块的截面图；
图7是于其上邻接安装激光二极管的散热器的主体的前面的细节图；
图8是包括光源和根据本发明的照明模块的照明装置的示意图。
具体实施方式
图1和2中示出的二极管40(优选地为大功率的激光二极管)包括朝向前方的部分和后面42，朝向前方的部分可以包括相对于彼此横向偏移的一个或多个前面43a、43b。连接销41从后面露出。虽然在本实例中数量为两个，但是销的数量是非限制性的。二极管包括大致垂直于前面43a和后面42并且完全穿过光的发射区44的中心轴线xx’，该发射区构成二极管40的最热位置。因而，由光发射区44产生的热量在中心轴线xx’处最大。
图2中以虚线示出有假想盘47，其定心在二极管的中心轴线xx’上，并且没有与连接销41相交。还可以看出，中心轴线xx’没有构成连接销41的对称轴线，因而，连接销相对于该轴线略微偏心。
这种类型的“大功率”二极管发射350nm-850nm范围内(优选地445nm)的波长的光，它消耗可能5mW-10W范围的电功率。还可以使用发射紫外、蓝色、绿、红或红外光谱的激光二极管。
在本实例中，二极管40包括呈轴环形式的横向边45，在横向边中形成有两个槽口46，下面将详细描述槽口的使用。
图3图示了通过组装散热器20、壳体10和定位盘30形成的根据本发明的照明装置50。
散热器20包括主体24，主体的前面21构成邻接面，二极管40的后面42保持靠在该邻接面上。孔口23穿过散热器的主体24，以便接收连接销41，连接销因此延伸穿过主体24。连接销通过连接器(未示出)与电源(未示出)连接，通过散热器20的后部连接销接近连接器。
作为本说明书的基础的图3图示了一个实例，其中两个连接销41穿过同一孔口23，在这种情况下其优选地具有大致椭圆形的形状。
然而，该实施例是非限制性的，并且为了促进二极管的后面和散热器的主体的前面之间的热交换，很可能设计提供和销一样多的孔口，以增大二极管的后面和散热器的主体的前面之间的接触面积，如图3b所示，其中孔口23具有大致圆形形状。
散热器的前面21还包括两个立柱22，其被设置以便插入形成在二极管40的边45上的槽口46中。这些立柱被设计用于允许二极管精确地定位在散热器20的主体24的前面21上，并且阻止二极管绕其中心轴线xx’相对于散热器20的主体24旋转。
图7能够更详细地示出当二极管10的后面42邻接靠在散热器的前面21上时立柱22想丢与槽口46的定位。
根据本发明的照明模块还包括壳体10，散热器20插入壳体中。散热器邻接靠在壳体10的端壁13上。优选地，壳体10和散热器20具有互补形状。
散热器20相对于壳体10的角位置可以绕轴线XX’调整。该旋转轴线XX’基本上垂直于散热器的主体的前面21。
当二极管邻接靠在散热器20的主体24的前面21上并且立柱22插入槽口46中时，通过合适地定位孔口23和立柱22，可以使二极管的中心轴线xx’与壳体10中的散热器的旋转轴线XX’吻合。
这样，散热器绕轴线XX’旋转通过给定角度值使二极管绕其中心轴线xx’旋转相同的角度值。
由图3可知，孔口23还被设置为使得一旦二极管已安装到散热器20上，二极管的中心轴线xx’不会穿过所述孔口23。因而，在散热器20的前面21上也有假想盘26，也由虚线示出，其定心在与轴线XX’为同一轴线的轴线xx’上，二极管40的假想盘47邻接在假想盘26上，以便促进二极管40的对应于最热区的中心部位和散热器20之间的热交换。
应当注意，当销基本对称地设置在定心在中心轴线xx’上的圆上或者在两个销的情况下设置在定心在穿过销的根部的部分的中间上的圆上时，也可以获得相似的设置。事实上，它满足在散热器20中形成和销一样多的孔口23，其中具有大致圆形截面的每个孔口因而具有较小的直径，使得只允许一个单独的销通过，如图3b所示。因此，根据本发明的装置允许壳体10中的其上安装有二极管40的散热器20绕其轴线XX’(对应于二极管40的中心轴线xx’)旋转，以调整其中插入有照明模块的照明装置，同时获得由二极管产生的热量的最佳排放。
因而，根据本发明的照明模块能够使围绕热点和中心轴线xx’定心的二极管的后面区47与散热器的前面区26接触放置，而与所采用的二极管类型无关。
窗口11形成在形成壳体10的端壁的壁13中，以允许连接线通过。
封闭元件30与壳体10配合，封闭元件与壳体10机械地连接。通过将散热器和二极管封闭在壳体内，该封闭元件30被设计用于使二极管保持邻接靠在散热器的前面上。开口31形成在封闭元件30的中心以允许光源44发射的光线通过。封闭元件支承在二极管的轴环45上。
在图3和4所示的实例中，分别设置在壳体的内侧面12和封闭元件30的侧面32上的螺纹使得能够建立封闭元件和壳体之间的螺钉/螺母型的机械连接。然而，封闭元件和壳体之间的机械连接方法是非限制性的，并且例如也可以借助于夹具或卡扣装置获得。
当照明模块50已经被组装后，封闭元件30将二极管40的后面42按压在散热器的前面21上，并且散热器的主体的后面紧靠壳体10的端壁13，使得二极管以特定的、固定角位置保持在壳体10内。
如图3-6所示，封闭元件可以为单独的部件。这时它构成壳体10的互补部件。它也可以构成可选地形成照明装置的底座的一部分并且允许壳体10固定在所述底座上的连接部件。
为了调节二极管绕其轴线xx’的角位置，它有能力将壳体相对于封闭元件30轻微地旋松，并使散热器绕与二极管的中心轴线xx’对齐的轴线XX’转动，以使二极管绕其轴线xx’经历相同角度值的旋转。立柱22阻止二极管相对于散热器的主体的丝毫旋转。当二极管的角位置令人满意时，壳体以如下方式被旋回到封闭元件上，即用轴向压力放回二极管40和散热器，并且阻止壳体10内的散热器和二极管的移动。
图4按照侧截面图图示了组装的照明模块50，并且照明模块包括安装在散热器20的主体24上的二极管40，它们被设置在利用封闭元件30封闭的壳体10中。
可以观察到，孔口23相对于二极管的中心轴线xx’足够偏移，以允许二极管的热点和散热器的前面之间接触。该接触能够促进来自该后中心部位的热量朝向由散热器构成的散热装置流动。
图5和6图示了散热器的变形实施例，该散热器的主体24承载在主体24的后部中轴向延伸并且穿过壳体10的端壁13中的开口11的换热元件25。
被示出为支持本说明书的该散热器的实施例是非限制性的，并且根据本发明的照明模块可以具有包括空气循环装置的散热器，该装置用于允许热量朝外部冷源排出的冷却液或传热流体的循环，或者可以具有包括基于被称作珀尔帖效应的物理原理的热电系统的散热器。
图8示出了包括根据本发明的照明模块50的的照明装置。
照明装置60包括壳体61，透镜62安装在壳体上。壳体还包括已经作为参考引用的公开EP2690352中描述的类型并且照明模块50构成主光源的光学器件。光学成像系统66、波长转换装置65、扫描装置64和照明模块50安装到同样支撑壳体61的底座63上。
从二极管40的光源发出的辐射被引向扫描装置64，该扫描装置将光束分布在波长转换装置65上。被波长转换装置65再发射的光被引到光学成像系统66上，该光学成像系统使光束穿过透镜62投射到照明装置60的前方
照明模块50包括大功率的激光二极管40，该大功率的激光二极管紧靠插入在壳体10中的散热器20安装。
在该实例中，封闭元件由形成底座63的一部分并且壳体10被螺合在其上的凸台67形成。
激光二极管绕其轴线xx’(其与壳体10中的散热器的旋转轴线XX’为同一轴线)的角位置通过旋松壳体10并使散热器转动直至获得最佳位置而非常简单地调节。一旦调节完成，壳体10被旋回到作为封闭元件的凸台67上。
虽然是关于激光二极管描述的本发明，但是本发明同样可以应用于包括至少一个半导体发光芯片(优选地为电致发光二极管)的光源。
本发明的作为本说明书基础的优选实施例是非限制性的，并且可以为能够获得所描述的并且所要求保护的技术效果或者对本领域技术人员来说显而易见的等同效果的变形例的主题。

Claims (14)

1.一种照明模块(50)，尤其是用于照明和/或信号指示，包括散热器(20)，具有中心轴线(xx’)的发光二极管(40)安装在所述散热器上，所述散热器(20)包括主体(24)，主体的前面(21)被保持为邻接抵靠二极管(40)的后面(42)，所述主体(24)包括穿过所述主体(24)并在主体的前面(21)上敞开的至少一个孔口(23)，从二极管(40)的后面(42)延伸的一个或多个连接销(41)穿过所述至少一个孔口，其特征在于：所述二极管的中心轴线(xx’)没有通过穿过主体(24)并且连接销(41)延伸穿过的孔口(23)。
2.根据权利要求1所述的照明模块(50)，其中二极管的后面(42)包括定心在中心轴线(xx’)上的假想盘(47)，该假想盘与散热器(20)的主体(24)的前面(21)接触。
3.根据权利要求1或2所述的照明模块(50)，其中散热器(20)安装在壳体(10)中使得散热器(20)相对于所述壳体(10)的角位置能够绕基本上垂直于所述散热器(20)的主体(24)的前面(21)的轴线(XX’)旋转地调节。
4.根据权利要求3所述的照明模块(50)，其中在壳体(10)中的散热器(20)的旋转轴线(XX’)与二极管(40)的中心轴线(xx’)为同一轴线。
5.根据权利要求3或4所述的照明模块(50)，其中散热器(20)的旋转轴线(XX’)没有通过形成在所述散热器(20)的主体(24)中的孔口(23)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的照明模块(50)，其中散热器(20)的主体(24)包括与从二极管(40)的后面(42)延伸的连接销(41)一样多的孔口(23)，每个孔口被设计用于接收连接销。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的照明模块(50)，其中散热器(20)的主体(24)和二极管(40)包括用于阻止二极管绕其中心轴线(xx’)相对于散热器(20)的主体(24)旋转的装置(22、46)。
8.根据权利要求7所述的照明模块(50)，其中用于阻止二极管(40)的旋转的装置通过设置在散热器(20)的主体(24)的前面(21)上的立柱(22)与形成在二极管(40)的横向边(45)上的槽口(46)配合形成。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的照明模块(50)，还包括紧靠在二极管(40)的前部(43b)上的封闭元件(30)，以保持所述二极管(40)紧靠在散热器(20)的主体(24)的前面(21)上。
10.根据权利要求9所述的照明模块(50)，其中封闭元件(30)和壳体(10)以如下方式彼此机械地连接，阻止散热器(20)从所述壳体(10)退出。
11.根据权利要求10所述的照明模块(50)，其中封闭元件(30)和壳体(10)通过螺钉/螺母型的连接或通过夹具或卡扣装置彼此机械地连接。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的照明模块(50)，其中二极管(40)为激光二极管。
13.一种照明装置(60)，尤其是用于机动车辆的照明和/或信号指示，包括利用壳体(10)固定在照明装置(60)的底座(63)上的根据权利要求1-12中任一项所述的照明模块(50)。
14.根据引用权利要求9的权利要求13所述的照明装置，其中封闭元件由形成底座(63)的一部分的凸台(67)形成。
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