CN107002414A - 固态地板照明单元和系统 - Google Patents

Abstract

一种固态地板照明单元，包括承载固态照明元件的阵列的印刷电路板和保护覆盖物。覆盖物具有与固态照明元件对齐以提供光输出的开口或其它光输出区。保护覆盖物具有有着向下突出的间隔开的支撑突片的至少一个边缘。这些突片形成使得相邻单元能够被互连的梳状结构。以这种方式，跨过单元之间的接合处的照明元件之间的减小的间距变得可能，但是保护覆盖物仍然提供所需要的坚硬度和耐用性以承载重负载。

Description

固态地板照明单元和系统

技术领域

本发明涉及用于穿过地板覆盖物将向上的照明提供到空间内的地板照明，即集成到地板结构内或在地板结构之上提供的照明面板。

背景技术

已经提出了例如基于承载（例如具有12.5mm的间距的）LED阵列的电路板的地板照明装置。在LED印刷电路板周围和之上需要耐用和坚硬的框架，以便允许用户站在LED照明的位置之上。

这样的框架不能够在维持期望刚度的同时跨越地板区域的大小，所以它需要被形成为框架构件的阵列。框架必须承载与标准地板相同的负载。

框架设计的一个成本有效的解决方案是提供折叠式片型金属框架，其周围的折叠式边缘朝向下面的支撑结构（诸如地板）向下弯曲。框架于是提供悬浮表面，LED PCB可以安装在该悬浮表面之下。悬浮表面中的开口使得LED光能够逸出并且被向上投影。

从美学观点看，期望的是，实现跨地板区域的连续的LED间距。在框架构件之间的接合处对接在一起的两个折叠的边缘具有两倍于框架构件的材料厚度的宽度。在维持跨整体区域的均匀间距的同时，这限制了LED之间的可实现间距的最低值。

CN-101509622公开了形式为LED显示结构的地板照明装置。显示结构包括提供有LED的电路板，以及固定到该电路板的底壳，该底壳具有位于对应于LED的位置的位置处的通孔。在底壳之上提供了覆盖层，该覆盖层在对应于底壳中的通孔的位置的位置处具有盲孔。一个这样的显示结构可以通过提供于底壳侧边处的卡掣装置连接到另一显示结构。卡掣装置由卡条和卡槽组成，该卡条和卡槽被成形成使得一个显示结构的卡条与另一显示结构的卡槽相适应。

EP 1662068公开了使用地板砖片的模块化地板设计，该地板砖片具有弯曲凸缘以支撑该砖片。

该设计受困于下述问题：为了实现耐用性和坚硬度，存在内部LED阵列电路能够多么紧密地放在一起的限制。例如，在大多数情况下，片型金属厚度可以在2.5mm-3mm的范围内，并且这在框架构件之间给出了5mm至6mm的间隔，不包括片型金属框架构件的附加弯曲半径和还有LED边缘处的LED和PCB的边缘之间的最小边缘尺寸。

该设计因此限制了减小LED间距的能力，该能力或者对于给出更均匀的输出、或者对于使得能够实现需要的光强度是期望的。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据依据本发明的一方面的示例，提供了一种固态地板照明单元，其包括：

承载固态照明元件的阵列的印刷电路板；

在印刷电路板之上提供的保护覆盖物，该保护覆盖物包括具有与固态照明元件对齐的开口或光输出区的阵列的片材，

其中保护覆盖物包括具有向下突出的间隔开的支撑突片的行的至少一个边缘，并且

其中该支撑突片中的每一个具有沿着边缘方向的宽度，该宽度与突片之间、沿着边缘方向的间隔相同。

此突片装置在保护覆盖物的向下（例如折叠）的边缘中提供了梳型构造。突片设计是这样的：一个保护覆盖物的突片可以与相邻保护覆盖物的突片之间的间隔相适应。以这种方式，多个这样的单元可被互锁以形成单元的阵列。以这种方式，可能制造出具有固态照明元件的连续阵列的大地板。

突片的模式（pattern）可以在保护覆盖物的一侧上，使得两个这样的保护覆盖物可以抵着彼此安装。更优选地，在两个相对的边缘上存在突片，使得可以形成保护覆盖物的互锁行，要不然突片可以在所有边缘上。这使得能够实现保护覆盖物的镶嵌。

该设计使得能够维持所需要的坚硬度和耐用性，但互锁设计意味着存在突片的支撑行的仅仅一个片材厚度。

支撑突片具有沿着边缘方向的宽度，该宽度与突片之间、沿着边缘方向的间隔相同。这提供了相邻保护覆盖物之间的连续的互锁。

保护覆盖物可包括金属片材。突片于是可以通过机械切割、冲压、激光切割、水束切割或刨/铣来形成。金属片材可以是铝或钢。替代地可以使用非金属材料，诸如塑料材料或碳纤维强化材料。

当使用金属片材时，它可以具有在2mm至4 mm的范围内的厚度。

固态照明元件典型包括LED，不过可以使用其它的固态照明元件。

固态照明元件的阵列优选在两个正交方向上具有均匀的间距，因此形成了规则的正方形网格阵列。这给出了均一的光输出。间距可以在5mm至15mm的范围内，不过它可以小于10mm或者它甚至可以小于5mm。

此间距可以跨过相邻保护覆盖物之间的边界来维持。

保护覆盖物可以例如具有矩形外部形状（其包括正方形形状的可能性），这使得容易镶嵌形成一区域，该区域适合于典型为矩形的房间区域。然而可使用可以被镶嵌的其它形状，诸如三角形或六边形。

在矩形形状的情况下，保护覆盖物的四个边缘中的每一个可包括向下突出的间隔开的支撑突片的相应行。这使得镶嵌能够形成单元的二维阵列。

单元优选还包括基底板和在基底板和印刷电路板之间的柱的阵列。这提供对于印刷电路板的分布式支撑。此外，在印刷电路板和保护覆盖物之间，在柱之上可以提供间隔物，以在保护覆盖物和基底板之间提供固体支撑。

本发明还提供了一种包括本发明的至少第一和第二地板照明单元的地板照明系统，其中第一地板照明单元的至少一个边缘与第二地板照明单元的至少一个边缘互锁。

优选地，固态照明元件的间距跨过该至少第一和第二地板照明单元的组合区域是均匀的。

本发明还提供了一种地板照明系统，该地板照明系统包含本发明的矩形地板照明单元的二维阵列，其中地板照明单元的相邻的边缘彼此互锁。再次，优选地，固态照明元件的间距跨过地板照明单元的二维阵列的组合区域是均匀的。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，在附图中：

图1示出了用于互锁的地板面板照明单元的两个保护覆盖物的示例；

图2示出互锁的两个保护覆盖物；

图3示出沿着一对相邻边缘的互锁的两个地板面板照明单元；并且

图4更详细地示出了一种可能的柱设计；并且

图5示出被互锁以形成二维阵列的四个地板面板照明单元。

具体实施方式

本发明提供一种固态地板照明单元，其包括承载固态照明元件的阵列的印刷电路板和保护覆盖物。该覆盖物具有与固态照明元件对齐的开口或光输出区。保护覆盖物具有有着向下突出的间隔开的支撑突片的至少一个边缘。这些突片形成使得相邻的单元能够被互连的梳状结构。以这种方式，跨过单元之间的接合处的照明元件之间的减小的间距变得可能，但保护覆盖物仍然提供所需要的坚硬度和耐用性以承载重负载。

图1示出两个照明单元的保护覆盖物10。每个保护覆盖物的形式为具有开口12的阵列的片材，开口12与覆盖物之下的固态照明元件对齐。每个保护覆盖物具有一个边缘，该边缘具有向下突出的间隔开的支撑突片14的行。

支撑突片因此在垂直于保护覆盖物的大体平面的方向上延伸，并且它们起保护覆盖物坐落于其上的支撑脚的作用，以使覆盖物的主顶表面与基底水平间隔开。

在示出的示例中，开口的阵列形成规则的正方形网格，因此在两个正交方向上具有相同的间距。

一个保护覆盖物的边缘设计成与另一保护覆盖物的相邻边缘配合。

支撑突片14具有沿着边缘方向的宽度，该宽度与突片之间、沿着边缘方向的间隔相同。这意味着一个边缘的突片能够与另外的片材的突片之间的间隔相适应。实践中，突片之间的间隔需要比突片宽度大非常小的量，以使得能够实现互锁，并且术语“相同的宽度”应做相应理解。这意味着，当被互锁时，存在沿着整个边缘的支撑。这还意味着，LED阵列的对齐由两个单元的保护覆盖物的正确对齐来保证。

为了提供此完整支撑和自动对齐，突片宽度例如比突片之间的间隔小不超过1mm，并且这应被理解成对应于相同的突片宽度和突片间隔。然而，可能不需要沿着边缘的完整支撑（和自动对齐的益处），这取决于保护覆盖物的厚度和所使用的材料。优选地，组合起来的突片宽度占据至少25%的边缘长度，使得来自互锁边缘的突片在至少50%的边缘长度之上提供支撑。

保护覆盖物不仅可以在它的边缘处被突片14支撑，而且可以被间隔开的柱24支撑。这些在保护覆盖物之下、在开口12之间的位置处延伸。保护覆盖物通过螺钉固定到柱。

图2示出互锁的两个保护覆盖物10。每一个保护覆盖物的开口12的阵列设计成使得当被互锁时，间距跨过接合处保持恒定。这可以在图2中看到，图2示出了基于匹配突片宽度与突片间隔的自动对齐特征。

注意，间距可以在两个正交方向上不同，但是再次，在这两个正交方向上的间距跨过接合处保持恒定。

保护覆盖物可被形成为例如具有在2mm至4mm的范围内的厚度的金属片材。

制造片型金属框架的最标准和成本有效的方式是由坯料制造。此坯料是平坦的片型的金属板，并且具有用于形成突片的切口的所需要的形状可以利用机械切割或冲压、激光切割或水束切割来实现。保护覆盖物也可以使用以固体基底材料开始的刨或铣来制造。可以使用不同的金属，诸如钢或铝。然而，还可以使用非金属片材，诸如碳纤维强化材料或塑料。

图3示出以上面解释的方式对接在一起的两个固态地板照明单元。

如所示出的，每个单元包括LED电路板20，在LED电路板20上提供有LED 22的阵列。LED电路板20由柱24抬升高于基底板23，使得在电路板之下存在间隔，该间隔用于承载于电路板20下侧的部件，和/或用于其它离散的部件或布线。每个单元具有如上所述的保护覆盖物10。

柱24在电路板20和基底板23之间延伸以便以期望的高度支撑电路板。此外，在每个柱24之上提供间隔物25，该间隔物25设置了电路板的顶部和保护覆盖物10的下侧之间的所需要的间隔。这使得施加到保护覆盖物的顶部的负载能够在突片和柱之间分配。柱优选跨保护覆盖物的区域延伸成为一阵列。

每个LED 22投影到保护板的对应开口12内。突片14确保保护覆盖物的顶表面在LED 22的顶表面之上。突片14的基底安置在基底板23的底部的水平。保护覆盖物具有所需要的厚度以抵抗指定负载（例如基于拥挤的步行交通）下的变形，该变形有损坏LED或相关联的电路的风险。

在跨过接合处（即垂直于边缘的方向）的方向上的LED的间距是均匀的，使得p1=p2。

图4更详细地示出间隔物装置的一个示例。柱24在顶部和底部具有螺纹孔。埋头螺钉30将基底板23耦合到柱的底部中的螺纹孔，并且埋头螺钉32将保护覆盖物10耦合到柱24的顶部中的螺纹孔。柱24穿过电路板20中的开口。在电路板和保护覆盖物之间提供上间隔物25，并且下间隔物34在柱24的较宽基底部分之上为电路板20提供支座。以这种方式，柱固定了覆盖物、电路板和基底之间的间隔尺寸。

并非所有的柱都必须具有顶螺钉32和间隔物25，因为与电路板的支撑相比，可能需要保护覆盖物的不那么紧实地封装的支撑。然而，对于所有的柱，同样可能的是如图4所示的在它们的顶部和底部耦合。

所示示例只具有一对互锁的边缘，使得两个这样的单元可配合在一起。两个单元可以是相同的。这是最简单的实现方式。

通过使两个相对的边缘被提供有突片装置，可以形成单元的行。

实践中，期望能够平铺单元以形成二维阵列。为了这个目的，可使用在所有四个边缘上具有突片装置的矩形单元。这些可设计成使得所有单元是相同的。然后LED间距跨过接合处、在矩形阵列的两个正交方向上被维持。

图5示出可以如何由相同的单元40形成二维阵列。每个单元在所有四个边缘上具有突片，并且它们在所有相邻对的边缘之间互锁以提供支撑和对齐，同时只占据等于形成保护覆盖物的片材的厚度的（垂直于边缘方向的）宽度。

通过示例的方式，单元可以具有数十厘米（例如20cm乘80cm）的尺寸。整体装置的厚度（高度）可以在10至30mm的范围内。突片可以例如具有10至40 mm（例如大约25 mm）的宽度。

LED间距可以是12.5 mm，不过互锁装置使得间距能够减小到例如小于10mm并且可能甚至更低。LED之上的开口足以允许光逸出，例如该开口具有在0.5mm至2mm的范围内的直径。

LED优选地是例如具有高色温（例如6500K）的低功率LED。

单元不一定是矩形的。优选地，使用能够被镶嵌的形状，诸如三角形、六边形或正方形。此外，也可能由不同的形状形成镶嵌。

如上面解释的，LED的组合阵列可以跨过每个单元和跨过在单元之间的接合处、在两个正交尺寸上具有均匀的间距。然而，这不是必要的。当期望照明单元的非均匀阵列时，单元之间的窄间隔也是有益的，例如以创建图像或其它照明效果。将单元紧密地放在一起的能力为照明元件的均匀阵列和照明元件的非均匀阵列两者提供了附加的设计自由度。

照明元件优选是LED，但本发明可应用于任何固态照明元件。固态照明的优点是可靠性和长寿命，这避免了更换照明元件的需要，该需要在地板下照明系统中是特别不期望的。

照明单元可以例如用作地毯下照明系统的部分。于是该系统可以结合特别设计的透光地毯来使用。这样的地毯例如由Desso（商标）公司来制造。照明可以例如标识紧急出口，提供其它信息或仅仅提供一般照明。

保护覆盖物可以在顶部之上具有另一透明层以覆盖开口，并且从而阻止碎屑（例如灰尘）进入容纳PCB的体积。在这种情况下，存在光输出窗口。该层可实现期望的照明效果，诸如滤色或光学射束成形（诸如射束扩大或射束加宽）。

照明元件可以都是相同的，但是替代地，可以提供不同类型的照明元件，例如以在不同区域中提供不同的强度和/或颜色，或者通过地板覆盖物投影图像或标识。

保护覆盖物典型不是透明的（例如是金属），使得在照明元件之上提供开口。然而，可以想象，覆盖物可以是透明塑料材料，在这种情况下，整个层是透明的。在这种情况下，在照明元件之上存在光输出区，并且在这些区之间的间隔也可以是透明的。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除复数。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (14)

1. 一种固态地板照明单元，包括：

承载固态照明元件（22）的阵列的印刷电路板（20）；和

在所述印刷电路板之上提供的保护覆盖物（10），其包括具有与所述固态照明元件（22）对齐的开口（12）或光输出区的阵列的片材，

其中所述保护覆盖物（10）包括具有向下突出的间隔开的支撑突片（14）的行的至少一个边缘，并且

其中所述支撑突片（14）中的每一个具有沿着边缘方向的宽度，所述宽度与所述突片之间、沿着边缘方向的间隔相同。

2.根据权利要求1所述的单元，其中所述保护覆盖物的至少两个相对边缘中的每一个包括向下突出的间隔开的支撑突片（14）的相应行。

3.根据权利要求1和2中任意一项所述的单元，其中所述保护覆盖物（10）包括具有开口阵列的金属片材。

4.根据权利要求3所述的单元，其中所述金属片材具有在2mm至4mm的范围内的厚度。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的单元，其中所述固态照明元件（22）包括LED。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的单元，其中固态照明元件（22）的阵列在两个正交方向上具有均匀的间距。

7. 根据权利要求6所述的单元，其中所述间距小于15 mm，更优选地小于10 mm。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的单元，还包括基底板（23）以及在所述基底板（23）和所述印刷电路板（20）之间的柱（24）的阵列。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的单元，其中所述保护覆盖物（10）具有矩形外部形状。

10.根据权利要求9所述的单元，其中矩形保护覆盖物的四个边缘中的每一个包括向下突出的间隔开的支撑突片（14）的相应行。

11.一种地板照明系统，包括至少第一和第二地板照明单元（40），所述至少第一和第二地板照明单元的每一个为根据前述权利要求中任意一项所述的单元，

其中第一地板照明单元的至少一个边缘与第二地板照明单元的至少一个边缘互锁。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述固态照明元件（22）的间距跨过所述至少第一和第二地板照明单元（40）的组合区域是均匀的。

13.一种地板照明系统，包括地板照明单元（40）的二维阵列，所述地板照明单元的每一个为根据权利要求10所述的单元，其中所述地板照明单元的相邻边缘彼此互锁。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述固态照明元件的间距跨过地板照明单元的二维阵列的组合区域是均匀的。