CN201936911U - 光学模块及具有光学模块的光学系统 - Google Patents

Abstract

一种光学模块及具有光学模块的光学系统，其涉及照明领域，该光学模块包括发光二极管(LED)阵列，其限定了第一区域，所述LED阵列包括阳极和阴极；热扩散器，包括具有第一区域的支撑区域，用于支撑并且热耦合所述LED阵列，所述热扩散器具有外缘，并且进一步包括位于外缘和支撑区域之间的开孔；基部，用于支撑所述热扩散器和LED阵列，所述基部包括板状的第一和第二表面，所述第一和第二表面被导热系数小于10W/m-k的绝缘材料所隔离；以及热通道，其配置在所述基部中，所述热通道从第一表面延伸至第二表面。所述热扩散器可被连接至具有足够导热系数并且足够薄的散热垫，以使所述热扩散器和相应的散热器之间的热阻率低于预定值。

Description

光学模块及具有光学模块的光学系统

技术领域

本实用新型涉及照明领域，更准确地说涉及一种适于使用发光二极管的光学模块。

背景技术

传统的白炽光源已经被广泛地使用并且存在许多种形状系数。一个通常使用的形状系数被称为MR-16，其通常涉及一种小型的卤素反射灯。所述MR-16灯是小型灯，因此适于放置在小的外壳中并且经常被用来局部照明。然而，由于白炽光源的低效率，存在有以基于发光二极管(LED)的灯泡来代替白炽灯的显著趋势。这种趋势就引起用于MR16灯泡的基于LED结构的设计创造。

LED技术在过去的10年里具有飞速的进步。最初的存在于概念上的东西，已经发展到可以应用在大量生产的实际应用的程度。虽然LED技术飞快发展，急速的发展对于传统的照明灯具制造引起了一些问题。

通常，照明灯具设计者使用传统的、公知的光源并且集中致力于成形所发射的光线，以便在总的光输出(效率)和期望的发光覆盖区之间提供期望的平衡。像热量管理之类是次要问题。然而，对于LED来说，像随时间改变光输出的问题，转换成直流电功率的潜在需要以及精细的热量管理需要就变得更加重要。更复杂的是，LED技术继续以快速的步伐发展，使得设计一种可直接将LED整合在内的照明装置变得更难。

对LED来说一个现有的问题是，保持LED的温度足够低是很重要的，以保持LED的使用寿命。否则，热量将引起LED的光输出迅速地降低，并且早在LED正常地停止运作之前LED将会停止以提供额定的光输出。因此，虽然LED的热输出不是急剧的，LED对热量的相对敏感性使热量管理变成相对重要的问题。现有设计不能完全地解决热量的产生，而是倾向于提供相对有限的光输出或倾向于使用昂贵的热量管理解决方案，其使得LED替换灯泡的设计变得极其昂贵。因此，某些人 希望进一步完善LED光学模块，以提供一种经济的解决方案来解决热量管理的问题。

LED直接集成在照明灯具结构之内可能导致在光源损坏时对整个照明装置和/或与其相关的电子器件进行必要处理。考虑到与LED技术在普通照明领域中的广泛应用不相适应，这是不愿意被看到的结果。

因此需要这样的一种模块，其可以解决所述热量管理问题并且可以被容易地安装在照明装置内。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，提供一种光学模块，其包括一电绝缘外壳以及从所述绝缘外壳延伸的用于导热的散热器。所述散热器包括基部和多个散热片。所述散热片从基部的外表面延伸。提供一热通道以允许热能传导通过基部的相对热绝缘部分。提供一种LED模块，可包括一系列LED，该LED模块被所述基部所支撑并且可以定位在热扩散器的支撑区域之上，以使所述热扩散器和所述LED模块可进行热交换。所述热扩散器可包括多个指状物，其与散热器上提供的指状物或散热片相对准。在所述支撑区域和所述热扩散器的边缘之间有一个开孔。所述开孔可以与LED的阴极和阳极的其中一个对准。可以提供有多个开孔，不同的开孔分别与阴极和阳极对准。所述热扩散器有助于确保热能可高效地被传送至所述散热器，以使整个系统可以适当地运行。所述热扩散器的厚度可以小于2毫米，并且在一个实施例中可以小于1毫米。

根据一种实施方式，光学模块包括：发光二极管(LED)阵列，其限定了第一区域，所述LED阵列包括阳极和阴极；热扩散器，包括具有第一区域的支撑区域，用于支撑并且热耦合所述LED阵列，所述热扩散器具有外缘，并且进一步包括位于外缘和支撑区域之间的开孔；基部，用于支撑所述热扩散器和LED阵列，所述基部包括板状的第一和第二表面，所述第一和第二表面被导热系数小于10W/m-k的绝缘材料所隔离；以及热通道，其配置在所述基部中，所述热通道从第一表面延伸至第二表面。

根据另一种实施方式，提供一种光学系统，包括：光学模块，包括限定第一区域的发光二极管(LED)阵列，以及与所述发光二极管阵列连接的阳极，与所述发光二极管阵列连接的阴极，支撑所述LED阵列、所述阳极和阴极的基部；热扩 散器，具有支撑并且与所述基部热耦合的支撑区域，所述热耦合在所述LED阵列和所述支撑区域之间提供小于3摄氏度/瓦(C/W)的热阻率，所述热扩散器具有外缘，并且进一步包括配置在所述外缘和所述支撑区域之间的开孔，所述热扩散器包括传热区域；散热器，具有与所述光学模块的所述传热区域相应的热量接收区域；以及散热垫，配置在所述散热器和所述热扩散器之间，其中所述传热区域被配置为使所述LED阵列和所述散热器之间的热阻率小于5C/W。

本实用新型的光学模块提供了一种经济的解决方案来解决热量管理的问题，热量可通过整个散热器被有效地耗散。

附图说明

本实用新型的结构构造与操作方法，以及它们进一步的目的和优点可参照以下的说明书以及相应的附图而被更好的理解，其中同样的附图标记代表同样的元件，其中：

图1是具有本实用新型特征的光学模块的顶部透视图；

图2是图1中光学模块的各个元件的分解透视图；

图3是图1的光学模块的各个元件的另一分解透视图；

图4是用于图1光学模块的LED模块的透视图；

图5是用于图1光学模块的外壳的顶部透视图；

图6是用于图1光学模块的外壳的底部透视图；

图7是其上提供有导热构件的图1中光学模块的底部透视图；

图8是附装有图4中LED模块的图5和图6的外壳的顶部透视图；

图9是用于图1光学模块的附着于电器部件之上的图4的LED模块的透视图；

图10是用于图1光学模块的散热器的顶部透视图；

图11是附装有热扩散器的图10的散热器的顶部透视图；

图12是附装有图5和图6的外壳的图10的散热器的顶部透视图；

图13是用于图1光学模块的透镜盖的底部透视图；

图14是沿图7中线14-14截取的光学模块的剖视图；

图15是沿图7中线15-15截取的光学模块的剖视图；

图16A、16B和16C是可被用于图1光学模块的不同LED模块的透视图；

图17是可被用于图1光学模块的用于容纳LED阵列的LED模块的透视图；

图18是图17的LED模块的底部平面图；

图19是图17的LED模块的侧视图；

图20是使用图17的LED模块的散热器的顶部透视图；

图21是可被用于图1光学模块的用于容纳LED阵列和散热器的LED模块的顶部透视图；

图22是图21中散热器的顶部平面图；

图23是图21所示LED模块和散热器的侧视图；

图24是沿图21中线24-24的截面图；

图25是图21中LED模块的底部透视图；

图26是其上附装有热压轮(heat puck)的图21中散热器的底部透视图；

图27是包含本实用新型特征的LED模块以及同样包括散热垫的热扩散器的透视图；

图28是图27所示元件的顶部分解透视图；

图29是图27所示元件的底部分解透视图；

图30是沿图27中线30-30的截面图；

图31是LED模块、散热器和热扩散器之间相互作用的示意图；

图32是LED模块、散热器和热扩散器之间相互作用的可替换示意图；

图33是LED模块、散热器和热扩散器之间可能的关系的流程图；

图34是具有本实用新型特征的光学模块的顶部透视图；

图35是图34中光学模块的各个元件的分解透视图；

图36是图34中光学模块的某些元件的分解透视图；

图37是图34中光学模块的部分分解透视图；

图38是用于图34光学模块的散热器的顶部透视图；

图39是部分装配的图34的光学模块的底部透视图；

图40是图34中光学模块的某些元件的部分底部分解透视图；

图41是图34中光学模块的某些元件的部分顶部分解透视图；

图42是图34中光学模块的另一个部分分解透视图；

图43是沿图34中线43-43截取的光学模块的剖视图；

图44是具有本实用新型特征的光学模块的顶部透视图；

图45是图44中光学模块的各元件的分解透视图；

图46是用于图44光学模块的LED模块的顶部平面图；

图47是用于图44光学模块的外壳的透视图；

图48是图47中外壳的侧视图；

图49是用于图44光学模块的散热器的顶部透视图；

图50是图49中散热器的底部透视图；

图51是图49中散热器的顶部平面图；

图52是图49中散热器的剖视图；

图53是用于图44光学模块的热扩散器的顶部平面图；

图54是图44中光学模块在部分装配状态下的顶部透视图；

图55是用于图44光学模块的反射镜的顶部透视图；

图56是图44中光学模块在进一步的部分装配状态下的顶部透视图；

图57是用于图44光学模块的顶盖的底部透视图；

图58是图57顶盖的底部平面图；

图59是其上提供有第一类型导热构件的图44中光学模块的底部透视图；

图60是其上提供有第二类型导热构件的图44中光学模块的底部透视图；

图61A是类似于图44中图示的光学模块的另一个实施例的剖面透视图；以及

图61B是图61A中描述的剖面图的简化透视图。

具体实施方式

本申请要求申请日为2009年3月16日的美国临时申请61/605,565；申请日为2009为5月1日的美国临时申请61/174,880以及申请日为2009年6月14日的美国临时申请61/186,872的优先权，这里将合并参照它们公开的全部内容。

虽然本实用新型可以不同形式实施，图中所示的，以及这里将要详细描写的具体实施例应当理解为这里所公开的是本实用新型基本原理的范例，而不是用这里所描述和图示的内容来限制本实用新型。因此，除非另作说明，这里所公开的特征可结合在一起以形成为了简洁而没有特别示出的额外组合。这里公开了有关光学模块20，220，620，820的若干实施例。虽然术语下部、上部或类似描述是用来方便描述本实用新型，应当理解的是这些术语并不意味着所公开的模块使用某一特定的 方向。

光学模块20，220，620，820的各个实施例包括LED模块22，222，322，422，622，822以及用于散发由LED模块22，222，322，422，622，822所产生的热量的散热器26，226，626，826。在各个实施例中，所述散热器26，226，626，826可由喷镀塑料形成。塑料的喷镀是公知的技术。散热器26，226，626，826上的镀层可以是通常用在喷镀塑料中的常规镀层，并且散热器26，226，626，826可以经由两次注射成型(two shot-mold)工艺形成。同样可预想的是散热器26，226，626，826可形成为铝片。铝的好处在于热量可沿着散热器迅速地传导，因此使热量可相对方便地从热源处传导出去。虽然铝由于其合格的传热特性而可作为很好的散热器，但其重量较重。另外，铝较难形成复杂的形状，因此使用铝的设计多少都会受到限制。喷镀塑料可利用镀层沿远离热源的表面进行热传输而用于导热。当喷镀塑料被用作热传递的主通路的镀层时，如果要获得期望的性能指标，远离热源的热传导会更加复杂。因此，已经可以明确为了高效地使用喷镀塑料，一种仅利用铝制散热器的简单的散热器设计可能不适于达到预期的性能。然而，使用喷镀塑料设计的好处在于外壳既可提供支撑又可提供热耗散。

可预想的是，取决于热负荷及其他设计考虑，其他的材料可同样被用作散热器。例如，导热系数大于每米-瓦5开氏温度的绝缘材料能被用于特定的应用，而导热系数大于每米-瓦特20开氏温度的绝缘材料可以拥有更广泛的应用。然而，迄今为止，具有这样的导热系数的绝缘材料相对昂贵，因此可能不合乎商业的需要，即使它们功能上合乎需要。

一个或更多LED可被用于LED模块22，222，322，422，622，822以提供一种LED阵列，并且所述LED可被设计为由交流或直流电源所驱动。使用交流电LED的优势在于不必将通用的交流线路电压转换为直流电压。当成本是重要的驱动力时这可以作为优点，因为电力变换器电路要么趋向于高价要么较小可能维持至LED本身可以维持的寿命。因此，为得到LED装置预期的30,000到70,000小时寿命，使用交流电LED是有益的。尽管如此，对于存在外部交直流转换器的应用(例如，对于不希望具有线路电压的应用)，直流电LED可具有优势，因为现有直流电LED已趋于具有优越的性能。应当指出，如果LED阵列被设置为在LED阵列和接合热扩散器或散热器的匹配接口之间使用可起到低热阻作用，本系统将会更加高效。诸如可以从Bridgelux(在LED阵列和支撑那些LED阵列的基部的底面之间可能具有 小于1C/W的热阻率)中获得的LED阵列是合适的。

现在关注图1-15所示的光学模块20的实施例。光学模块20包括被配置成发射光的照明表面34，以及被配置成允许光学模块20迅速安装至接收器的装配面36。光学模块20包括LED模块22，绝缘外壳24，散热器26，热扩散器28，可选的反射镜30，可选的透镜盖32以及底盖90。

如图4所示，LED模块22包括绝缘基部39、LED盖41以及阳极42，阴极44，LED盖41固定在绝缘基部39上并且覆盖LED43，LED43可以是单个LED或阵列。基部39具有中心部分46，其包括从中向外延伸的径直相对的第一和第二柄部48，50。基部39收容电子设备并且LED43沿其顶面露出。阳极42固定在第一柄部38的顶部之上，并且比第一柄部38要稍微更长些，以便使阳极42向外延伸。阴极44固定在第二柄部50之上，并且比第二柄部50稍微更长些以便使阴极44可向外延伸。热压轮52被提供在中心部分46的下侧上。所述热压轮52可以是能够集成在LED模块22之内并且通过导热环氧树脂连接于其上的导热元件。在可替换的实施例中，所述热压轮52可为配制的导热材料，诸如(不限于)导热环氧树脂或焊接剂。

参见图5和6，外壳24由顶板54和与顶板54整体形成的下板56组成。所述顶板54大体上是椭圆形，所述下板56大体上是圆形并且从顶板54的中心区域向下延伸。因此，由顶板54的一部分而形成直径相对的第一对凸缘54a，54b从下板56向外延伸。

间隔开的第一和第二伸出部58，60从顶板54的上表面向上延伸。最佳如图5所示，每个伸出部58，60具有拱形壁部分64以及凹面壁部分66。所述凹面壁部分66相互面对并且被顶板54的中心壁部分62所分开。通道68贯穿每一个伸出部58，60并且通过顶板54，56。在每个伸出部58，60的上端紧邻凹面壁部分66的地方，一对分开的定位突起70向上延伸并且与通道68相间隔。

LED模块22的第一柄部48固定在第一伸出部58的顶部上面(按照这里的描述其间有热扩散器28)并且位于定位突起70之间。LED模块22的第二柄部50固定在第二伸出部60的顶部上面(按照这里的描述其间有热扩散器28)并且位于间隔开的定位突起70之间。所述定位突起70将LED模块22与外壳24相对准，并且有助于在相对于外壳24的预定位置定位阳极42和阴极44。LED模块22的中心部分46的边缘定位在伸出部58，60之上。LED模块22的热压轮52被定位在凹面 壁部分66之间。

第一对保持凸起72从顶板54延伸并且形成在第一伸出部58的相对两侧上；第二对保持凸起74从顶板54延伸并且形成在第二伸出部60的相对两侧上。每个保持凸起72，74采取在其端部具有头部78的挠性柄部76的形式。这里所论述的保持凸起72，74将外壳24附着于散热器26上。

第二对凸缘80从顶板54向外延伸并直径相对的位于顶板两侧，且具有基本上和顶板54一样的厚度。定位销82从每一个凸缘80处向上延伸。每个定位销82具有比伸出部58，60小的高度。

电线夹持凹槽84可以形成在下板56的底面中。电线夹持凹槽84具有形成在底面中心处的扩张部分84a，以及一对臂84b，84c，臂84b，84c从扩张部分向外延伸并且与各自的通道68相连。由于这里所描述的原因，贯穿板54，56设置有用于接收扣件88的开孔86。

参见图2以及图7，底盖90形成为板状，并附着在外壳24的下侧以覆盖电线夹持凹槽84。第一组开孔92被设置为贯穿底盖90，且与板54，56中的开孔86相对准，以使扣件88将底盖90连接至外壳24的下侧。第二组开孔94可被设置为贯穿底盖90并且与外壳24中的通道68相对准。第二组开孔94使导热构件96，例如GU24插脚与光学模块20的电子器件相互连接。可替换的，中心电线开口98被形成在第一对开孔92之间并且与电线夹持凹槽84的扩张部分84a相对准。电线于是将沿外壳24的底部铺设并且穿过电线开口98。在实践中，可预期的是提供电线开口98或第二组开孔94二者之一，因为它们具有可代替的功能性。如果提供了电线开口98，底盖90的顶面可包括电线夹持凹槽(未显示)，其与外壳24中的电线夹持凹槽84相对准，以便在期望的方向上引导电线。另外，如果使用电线开口98，电线可被封闭在底盖90上以便将湿气进入减到最低程度。考虑到这一点，导热构件96可被同样的封闭在底盖90上以便将湿气进入减到最低程度。

如图8所示，电阻元件100被收容在每个伸出部58，60的通道68之内。如图9所示，电线102从每个电阻元件100的上端延伸以用于连接LED模块22的阳极42/阴极44。电线104从每个电阻元件100的下端延伸以用于将导热构件96贯穿连接至开孔94/电线开口98。可以使用两个电阻元件100，一个连接至阳极42而另一个以类似的方式连接至阴极44。虽然使用两个电阻元件100增加了所使用的部件的数目，已经确定的是这样的结构有助于扩散由电阻元件100(可能是1瓦电阻器) 所产生的热量，因此提供了更加热平衡的设计。应当指出，导热构件96可被配置成不同的尺寸以便提供为适合两极分化(polarized fit)。

如图10所示，散热器26包括基部106以及多个从基部径向向外延伸的间隔开的细长散热片108。所述散热片108从基部106的下端延伸至基部106的上端。如所描述的，散热器26包括笔直径向的散热片108，尽管如此，可被理解的是，也可根据需要使用其他形状的散热片。散热片108的顶面与基部106的顶面一样高，因此，多个辐条状的指状物110由散热片108形成。在预定的一些散热片108之间形成有等距离间隔的定位通道112。

一对通道114，116从基部106的下端贯穿延伸至上端，并且被中心桥接部分118相互隔开。通道114，116仅仅对基部106的上下表面开口。就是说，形成通道114，116侧面的壁是连续的。每个通道114，116具有大体上凹入的内壁部分120以及大体上凸出的外壁部分122，它们通过侧壁部分124a，124b彼此相互间隔。所述内壁部分120互相面对。因此，沿桥接部分118提供有扩张中心部分126。在每个通道114，116中，在内壁部分120和一个侧壁部分124b之间的拐角处，提供有扣件通道128以使扣件88可以插入其中。散热器26在桥接部分118的端部和基部106的外部边缘之间具有第一厚度130，而且在外壁部分122的顶点和基部106的外部边缘之间具有第二厚度132。如图所示，第二厚度132小于第一厚度130。这样的结构有助于沿散热器26提供高效的热传递，同时将散热器26的重量减到最少。

如图11所示，热扩散器28是薄的导热板，并且可由例如铜或铝或任何其他高热导率的材料形成，以有助于在LED阵列和散热器之间提供低热阻率，在一个实施例中可以小于两摄氏温度每瓦(C/W)。如所描述的，热扩散器28包括中心体134，其具有与散热器26的基部106的顶面形状一致的外缘135，还包括多个辐条状且分别隔开的指状物136，其从外缘135开始延伸并且与由散热器26的散热片108形成的辐条状指状物110的形状相一致。如果需要，热扩散器28定位在LED模块22的下侧和散热器26的顶面之间，并且热扩散器28的指状物136与散热器26的指状物110相对准。散热垫(可以是导热粘合剂衬垫，例如3M公司的导热粘合剂转移带8810)可被提供在散热器和热扩散器之间。如果使用所述散热衬，其可由导热粘合剂衬垫形成，并且可从整体备料切削至期望的形状且以通用的方式使用。如果所述热扩散器包括指状物，那么所述散热垫还可以包括与热扩散器的指状物相对准的指状物。由于这里所描述的原因，热扩散器28的中心体134具有多个 开孔138，140，142a，142b，144a，144b，146。开孔138/142a/142b与开孔140/144a/144b相隔开，以在其间形成桥接部分147。开孔138，140的大小可与通道114，116一致并且与之相对准。开孔142a，142b，144a，144b的大小可与外壳24的定位突起70相一致并且与之相对准。开孔146的大小可与外壳24的保持凸起72，74相一致并且与之相对准。

所述热扩散器28可具有大于0.5毫米的厚度(从顶面(紧靠热压轮52/LED模块22)至底面(紧靠散热器26))。对于大多数的应用，可以确定当高导热性材料(例如，导热系数大于100W/m-K的材料)被用作热扩散器28时，热扩散器28的厚度大于大约1.2毫米会减少优点，而小于1.5毫米厚度时可从重量方面受益。注意的是，对于某些高瓦数应用(例如，大于10瓦)，较厚的热扩散器仍然可以提供一些优势。

使用中，热扩散器28定位在LED模块22的下侧和散热器26的顶面之间，并且热扩散器28的指状物136与散热器26的指状物110相对准。在应用中，所述热扩散器28紧靠热压轮52以便使LED 43热耦合于热扩散器28。如果没有提供热压轮52，热扩散器28紧靠LED模块22的中心部分46的下侧以将LED43热耦合于热扩散器28。

在将LED模块22装配在外壳24上之前，外壳24的伸出部58，60被固定在散热器26的通道114，116之内并且延伸穿过热扩散器28的开孔138，140。定位突起70延伸穿过在热扩散器28中的开孔142a，142b，144a，144b，并且保持凸起72，74延伸穿过开孔146。在每个通道114，116中，伸出部58，60的凹面壁部分66紧靠散热器28的内壁部分120，并且伸出部58，60的拱形壁部分64的一部分紧靠散热器26的外壁部分122。保持凸起72，74当被插入通道114，116中时向内弯曲并且贯穿热扩散器28，然而，当保持凸起72，74的头部78经过热扩散器28的顶面时，所述保持凸起72，74恢复它们的初始状态并且所述头部78与散热器26的顶面接合。伸出部58，60的顶面大体上与散热器26的基部106的顶面齐平。因此，突起70从热扩散器28的顶面向上延伸。在外壳24与散热器26接合之前或之后，热扩散器28可被安装在散热器26上。

为了将底盖90固定至外壳24，扣件88延伸穿过底盖90中的开孔92以及外壳24中的开孔86，然后进入散热器26的扣件通道128之内。外壳24的一部分夹在底盖90和散热器26之间，从而可靠地将外壳24固定在散热器26的下端。底盖90 支撑导热构件96。应当指出的是，导热构件96可形成为底盖90不可分割的部分。可替换的，导热构件96可以是安装在底盖90上的两件式设计。

热压轮52(如果提供的话)固定在热扩散器28的桥接部分147上，因此可与散热器26的桥接部分118的扩张部分126进行热交换。如果没有提供热压轮52的话，LED模块22的中心部分46固定在热扩散器28的桥接部分147上，因此可与散热器26的桥接部分118的扩张部分126进行热交换。热压轮52和/或中心部分46可以通过导热环氧树脂与热扩散器28相连。LED模块22的阳极42和阴极44的端部与热扩散器28中的开孔138相对准，并因此与贯穿散热器26的通道114，116对准。

如图1和2所示，反射镜30由壁148和从壁延伸的多个散热片150组成。壁148具有成角度的内表面152。壁148的上端提供了照明面34。反射镜30还可以是导热的(例如，可以具有导热镀层)。

所述多个散热片150从壁148放射状地向外延伸，并且如所描述的，散热片150的外表面是直的。如图所示，与提供在散热器26上的散热片相同数量的散热片150被提供在反射镜30上，并且当反射镜30安装在散热器26上的时候，反射镜30上的散热片150与散热器26上的散热片108相对准。这样提供了有利的外观并且使热能需要传播的距离最小化。如果散热片150，108没有被对准，同样可以提供类似的效果，只要热扩散器，例如环形热扩散器，被定位在散热片150，108之间，但是这样的设计被认为是具有较小的吸引力。

一对准定位插脚162直径相对并且从壁148的底面的边缘处延伸。壁148的下端具有开孔154以及相关联的第一和第二凹槽156，158，该第一和第二凹槽的形状与这里所描述的透镜盖32类似。第一对凹槽164从壁148的底面向上延伸并且贴近第一凹槽156。第二对凹槽166从壁148的底面向上延伸并且贴近第二凹槽158。

如图13所示，透镜盖32具有凹透镜168，一对凸缘170，172从凹透镜向外延伸。肩角174，176从每个凸缘170，172向下延伸。在每个凸缘170，172的底面中设置有凹槽，用于安放LED模块22的阳极42和阴极44。透镜168具有可供LED盖41固定其中的腔。LED盖41和透镜168成形为在反射镜30之上提供所需的光输出，以使透镜168发出的光可以通过反射镜30被聚焦。肩角174，176延伸穿过热扩散器28中的开孔138，140并且固定在伸出部58，60的拱形壁部分64的上端。透镜盖32提供LED模块22的阳极42和阴极44与反射镜30之间的电绝缘。当透 镜盖32固定在在反射镜30中时，透镜168固定在开孔154之内并且凸缘170，172固定在凹槽156，158之内。

反射镜30的底面固定在热扩散器28的顶部，并且保持凸起72，74的头部78延伸至凹槽164，166之内。定位插脚162固定在定位通道112之内。被插入散热器26的定位通道112中的外壳24以及反射镜30上的定位插脚82，162用于将外壳24和反射镜30与散热器26对准。在反射镜30中具有定位插脚162的优点在于，可以保证反射镜30上的散热片150与散热器26上的散热片108之间所要求的对准。反射镜30通过公知的方法，例如胶粘剂，附着于热扩散器28上。

当LED 43被驱动时，经过LED 43的电流产生热量，该热量被传至热压轮52(如果提供的话)，热压轮52将热量传输至热扩散器28。然后热量传到散热器26以及反射镜30，并将热量向外传播至散热片108，150。通道114，116提供有效的散热通道，以将热量从散热器26的顶面传导至散热器26的底面，从而在散热片108的长度上热量可以被耗散。因此，当喷镀塑料用于散热器26时，热量可通过整个散热器26被有效地耗散。

热压轮52(如果使用的话)和热扩散器28可以被配置为具有足够的高的导热性，以便可与光学模块20的热阻率基本上不相干。例如，热压轮52可被焊接至热扩散器28，由于焊接剂往往具有大于15W/mK的导热系数而且是相对薄的层，其对于将热量传输至远离LED43不是一项重要因素。此外，由于热压轮52(如果使用的话)以及热扩散器28往往由具有高导热性(通常大于50W/mK)的材料组成，在热压轮52和热扩散器28的外缘135之间往往几乎不会存在热阻率。

如上所述，散热器26可以是诸如铝之类的导热材料，以便最大化地耗散由LED模块22所产生的热量。外壳24上的伸出部58，60在交流线路电压和散热器26之间提供所需的电分隔。如所描述的，存在两个通道68和两个伸出部58，60，其中每个都具有电阻元件100。在可选实施例中，单个伸出部可延伸穿过开孔而且支撑导热构件96与阳极42和阴极44之间的两个导电通路。此外，如果光学模块20被配置为使用直流LED，可以省略电阻元件100的使用。

图16A-16C图示了透镜形状可能的变化，透镜168’的外部被配置成提供大约25度宽的光束，透镜168”的外部被配置成提供大约15度宽的光束，并且透镜168”的外部被配置成提供大约25度宽的具有明亮中心部分的光束。可以理解的是，通常，透镜的外部形状可被改变并且仍然可以提供期望的射束形状，因为它是内部腔 的和外部的组合，然而当其配置在所提供的反射镜中的时候，这里所描述的透镜形状具有美观的造型。

图17-20所示的是经修改的LED模块222。所述LED模块222包括绝缘基部239，设置于绝缘基部239内并且沿其顶面暴露的LED阵列243，固定在绝缘基部239上并且覆盖所述LED阵列243的LED盖241，与LED阵列243电耦合的阳极242，以及与LED阵列243电耦合的阴极244。基部239具有中心部分246，包括从其向外延伸的直径相对的第一和第二柄部248，250。所述基部239容纳了电子设备以及LED 243。阳极242固定在第一柄部248的顶部之上，并且比第一柄部248要稍微更长些，以便使阳极242从第一柄部向外延伸。阴极244固定在第二柄部250之上，并且比第二柄部250稍微更长些以便使阴极244可从第二柄部向外延伸。在中心部分246的底面上，由标记数字251表示的第一区域被形成为与LED阵列243的尺寸对应。

热压轮252被提供在中心部分246的下侧上。该热压轮252可以是导热元件，其被集成至LED模块222中并且通过导热环氧树脂附着在上面。所述热压轮252与LED阵列243热耦合。所述热压轮252具有至少与LED阵列243的第一区域251一样大的面积。热压轮252是可选的，并且对于那些LED模块的基部具有良好导热性的设计，将不会带来好处。

LED模块222的第一柄部248固定在第一伸出部58的顶部上面(按照这里的论述其间有热扩散器28)并且位于定位突起70之间。LED模块222的第二柄部250固定在第二伸出部60上面(按照这里的论述其间有热扩散器28)并且位于相间隔的定位突起70之间。所述定位突起70将LED模块222与外壳24相对准，并且在相对于外壳24以及热扩散器28的预定位置配置阳极242和阴极244。LED模块222的中心部分246的边缘被配置为定位在伸出部58，60之上。LED模块222的热压轮252被配置在凹面壁部分66之间。

如图20所示，热扩散器28的桥接部分147形成了支撑区域149，其至少和相应的LED阵列243的第一区域251一样大。热扩散器28可以按照上述所讨论的配置。在应用中，热扩散器28定位在LED模块222的下侧和散热器26的顶面之间，并且热扩散器28的指状物136与散热器26的指状物110相对准。在应用中，所述热扩散器28紧靠热压轮252以便使LED阵列243热耦合于热扩散器28。如果没有提供热压轮252，热扩散器28紧靠限定在LED模块222的中心部分246上的第一 区域251以将LED阵列243热耦合于热扩散器28。所述热压轮252和/或中心部分246可以通过适于连接两个表面的合乎需要的导热介质与热扩散器28相连以便确保低热阻率。

热压轮252(如果提供的话)固定在热扩散器28的支撑区域149上，因此可与散热器26的桥接部分118的扩张部分126进行热交换。如果没有提供热压轮252的话，LED模块222的中心部分246固定在支撑区域149上，从而使第一区域251紧靠所述支撑区域149，因此LED阵列243就可与散热器26的桥接部分118的扩张部分126进行热交换。因此，扩张部分126具有至少与相应LED阵列243的第一区域251一样大的面积。LED模块222的阳极242以及阴极244的端部与热扩散器28中的开孔138，140相对准，从而与贯穿散热器26的通道114，116对准。

当LED阵列243被驱动时，经过LED阵列243的电流产生热量，该热量被传到热压轮252(如果提供的话)，并传输至热扩散器28。然后热量传到散热器26以及(如果配置适当地的话)反射镜30，并将热量向外传播至散热片108，150。如果散热器被分隔在两个区域，通道114，116(作为散热通道的实例)提供了将热量从散热器26的顶面传导至散热器26底面的有效散热通道，因此热量可以在散热片108的长度范围上被耗散。因此，当喷镀塑料用于散热器26时，热量可通过整个散热器26被有效地耗散。

热压轮252(如果使用的话)和热扩散器28可以被配置为具有足够高的导热性以便可与光学模块20的热阻率实质上不相干。例如，热压轮252可被焊接至热扩散器28，由于焊接剂往往具有大于15W/mK的导热系数而且是相对薄的层，其对于将热量传输至远离LED阵列243来说不是一项重要因素。此外，由于热压轮252(如果使用的话)以及热扩散器28往往由具有高导热性(通常大于40W/mK)的材料组成，在热压轮252和热扩散器28的外缘135之间往往几乎不会存在热阻率。

如上所述，散热器26可以是诸如铝之类的导热材料以便最大化地耗散由LED模块222所产生的热量。外壳24上的伸出部58，60可以被隔开以便在交流线路电压和散热器26之间提供所要求的电分隔。尽管如此，可以理解的是，散热器26同样可以为喷镀塑料。

本领域技术人员将会意识到本实施例可以使用其他形式的散热器。例如，散热器可以是平板。应当指出，散热器(经过适当的修改，诸如在散热器中具有开孔)可以被安装在热扩散器28的任意一侧上(面对LED模块222的一侧或相对的一侧)。 已经确定的是，将散热器26安装在相对侧(远离LED模块222的一侧)是有利的，因为如果LED模块这样安装的话，往往可以较方便地将LED模块从散热器中拆卸。然而，两侧都可以有效地用于将热量转移至远离LED模块。

现在参照图21-26，其显示了热扩散器326，LED模块322以及热压轮325的另外可选实施例，它们可以与图1-17中所示的绝缘外壳24，散热器26，反射镜30，透镜盖32以及底盖90一起使用。

如图24和25所示，LED模块322包括基部339(其在某些应用中可以是绝缘的)，设置于基部339内并沿其顶面暴露的LED阵列343，固定在基部339上并且覆盖所述LED阵列343的LED盖341，与LED阵列343电耦合的阳极342，以及与LED阵列340电耦合的阴极344。基部339可容纳电子设备和LED阵列343。阳极342被表示为Z形并且具有从基部339向外延伸的上腿部342a，大体上从上腿部342a垂直向下延伸的中间腿部342b，以及从中间腿部342b垂直延伸的下腿部342c。上腿部342a和所述下腿部342c彼此相互平行。阴极344同样被表示为Z形并且具有从基部339向外延伸的上腿部344a，大体上从上腿部344a垂直向下延伸的中间腿部344b，以及从中间腿部344b垂直延伸的下腿部344c。所述上腿部344a和所述下腿部344c彼此相互平行。应当指出，尽管如此，任何合乎需要的形状都能被使用。在基部339的底面上，由标记数字351表示的第一区域被形成为与LED阵列343的尺寸对应。设置有开孔346并且其大小与外壳24的保持凸起72，74相一致。

参见图25，热压轮352被提供在基部339的下侧。所述热压轮352可以是导热元件，其被集成至LED模块322中并且通过导热环氧树脂附着在上面。所述热压轮352与LED阵列343热耦合。所述热压轮352具有至少与LED阵列343的第一区域351一样大的面积并且紧靠所述第一区域351。在某些基部为导热性的实施例中，就没有必要包括热压轮，因为基部可被认为是集成了热压轮。

可以从图22中看出，热扩散器328可按上述所讨论的方式配置。所述热扩散器328包括主体334，其具有与散热器26的基部106的顶面形状一致的外缘335。中心主体334具有一对间隔开的开孔338，340，通道114，116与上述开孔相对准以接收伸出部58，60以及定位突起70。开孔338远离开孔340以在其间形成桥接部分347。所述桥接部分347限定了支撑区域349，其至少与相应的LED阵列343的第一区域351一样大。开孔338，340的大小与外壳24的伸出部58，60以及定 位突起70一致，开孔346的大小与外壳24的保持凸起72，74一致。每个开孔338，340的大小形成第二区域，其至少是第一区域351的两倍，并且优选为第一区域351的四倍。

在应用中，热扩散器328被配置在基部339(或热压轮325，如果包括的话)的下侧和散热器26的顶面之间。外壳24的伸出部58，60固定在在散热器26的通道114，116之内并且延伸穿过热扩散器328的开孔338，340。定位突起70延伸穿过热扩散器328的开孔338，340，并且保持凸起72，74延伸穿过开孔346。可以理解的是，基部339或热压轮352固定在热扩散器328的支撑区域349上，并且从而与散热器26的桥接部分118的扩张部分126进行热交换。这样可以将热量从LED模块转移至散热器，从而可被安全地耗散。

阳极342的上腿部342a固定在伸出部58的顶部之上并且被配置在定位突起70之间。腿部342b，342c延伸到第一伸出部58的通道68内。同样地，阴极344的上腿部344a固定在第二伸出部60的顶部之上并且配置在定位突起70之间。腿部344b，344c延伸到第二伸出部60的通道68内。LED模块322的基部339固定在伸出部58，60之间。热压轮352被配置在凹面壁部分66之间并且固定在热扩散器328上。因此，热扩散器328与LED阵列343热耦合。用于提供电力至所述LED模块322的合适装置通过开孔338，340排布，以连接阳极342和阴极344的下腿部342c，344c。

如果没有提供热压轮的话，热扩散器328的支撑区域349直接紧靠限定在LED模块322的基部339上的第一区域351，从而使LED阵列343与热扩散器328热耦合。因此，所述LED阵列343与散热片26的桥接部分118的扩张部分126进行热交换。所述基部339可通过导热环氧树脂(或其他合乎需要的材料，取决于基部339的结构)与热扩散器328相连。因此，所述扩张部分126具有至少与相应LED阵列343的第一区域351一样大的面积。

当LED阵列343被驱动时，经过LED阵列343的电流产生热量，其被传送至热扩散器328。然后热量传到散热器26以及反射镜30，并将热量向外传播至散热片108，150。如上所述，通道114，116提供有效的热通道以将热量从散热器26的顶面传导至散热器26的底面，从而在散热片108的长度上热量可以被耗散。因此，当喷镀塑料用于散热器26时，热量可通过整个散热器26被有效地被耗散。

如上所述，热压轮352和热扩散器328可以被配置为具有足够高的导热性，以 便可与光学模块220的热阻率实质上不相干。在一个实施例中，例如，LED阵列343和热扩散器328之间的热阻率可小于二摄氏度每瓦，而在一个实施例中，如果使用高热效率的LED阵列时，例如可以从BRIDGELUX中获得的LED阵列，可小于一摄氏度每瓦。

热扩散器328可具有厚度337(从顶面(紧靠热压轮352/LED模块322)至底面(紧靠散热器26))，其大于0.5毫米并且对于某些应用可小于1.5毫米，正如所指出的那样。如上所述，本领域技术人员会了解，本实施例可以使用其他形式的散热器。因此，除非另作说明，本申请并不限制于此。

下面参照图27-30，其示出了可与散热器26一起使用的热扩散器426以及LED模块422的另一个可选实施例。在本实施例中，在LED模块基部的热压轮已经被除去，而是提供了散热垫469。

所述LED模块422包括绝缘基部439，设置于绝缘基部439内并且沿其顶面暴露的LED阵列443，固定在绝缘基部439上并且覆盖所述LED阵列443的LED盖441，与LED阵列443电耦合的阳极442，以及与LED阵列443电耦合的阴极444。所述基部439容纳电子设备、LED阵列443、阳极442以及阴极444。在基部439的底面上，由标记数字451表示的第一区域被规定为与LED阵列443的尺寸对应。

基部439被安装于设置在热扩散器428的外壳424上，所述热扩散器随后被安装至散热垫469以及散热器26上。外壳424具有中心部分446，并设有贯穿其中的开孔448。LED模块422固定在开孔448中。第一和第二伸出部458，460从中心部分446延伸出。每个伸出部458，460具有主体部分462，其大体上为圆柱形并且通过上壁464将其上端封闭。所述主体部分462垂直于中心部分446并且从中心部分向下延伸。通道468在每个伸出部458，460之内延伸并且从主体部分462的下端开始而在上壁464处结束。内部凸缘466从主体部分462向中心延伸并且被配置在所述中心部分446之下。凸缘466延伸通过开孔448的边缘，因此当基部439从上面观察时，可通过开孔448看到每个凸缘466。通道467形成在每个凸缘466中，并且每个通道467与通过各自的伸出部458，460的通道468相通。在每个伸出部458，460中，通道467垂直于通道468。外部凸缘452从每个主体部分462向外延伸并且与各自的内部凸缘466对准。

阳极442大体上呈L形，并且具有上腿部442a和大体上从上腿部442a垂直向下延伸的下腿部442b。所述上腿部442a固定在第一伸出部458的通道467中，并 且所述下腿部442b固定在第一伸出部458的通道468中。所述上腿部442a具有保持特征，示出为从上腿部向外延伸的柄脚442c，其固定在同样形成的第一伸出部458的通道467中的凹槽之内。阴极444大体上呈L形，并且具有上腿部444a以及从所述上腿部444a大体上垂直向下延伸的下腿部444b。所述上腿部444a固定在第二伸出部460的通道467之内，并且下腿部444a固定在第二伸出部460的通道468之内。所述上腿部444a具有保持特征，示出为从上腿部向外延伸的柄脚444c，其固定在同样形成的第二伸出部460的通道467中的凹槽之内。因此，阳极442的上腿部442a的尾部和阴极444的上腿部444a在从上方观察基部439时是被暴露的。

所述热扩散器428能够以上面所讨论的方法形成。所述热扩散器428包括主体434，其具有与散热器26的基部106的顶面形状一致的外缘435。中心主体434具有一对间隔开的开孔438，440，其与散热器26的通道114，116对准。开孔438远离开孔440以在其间形成桥接部分447。所述桥接部分447限定了至少与LED阵列443一样大的支撑区域449。开孔438，440的大小大体上与伸出部458，460一致。内部凸缘466和每个伸出部458，460的主体462的底部穿过各自的开孔438，440并且进入散热器26的通道114，116之内。如果需要，盖90可附于伸出部458，460的底端。外部凸缘452固定在热扩散器428的顶面上。向LED模块422提供能量的合适装置通过伸出部458，460排布，以连接阳极442和阴极444的第二腿部442b，444b。调整每个开孔438，440的大小从而限定第二区域，其至少是第一区域451的两倍，并且优选为第一区域451的四倍。

散热垫469是薄的导热材料，并且具有小于1毫米的厚度，在一个实施例中，可以是小于0.5毫米。所述散热垫469包括主体471，其具有外缘473。中心主体471具有一对间隔开的开孔475，477，该开孔与热扩散器428的开孔438，440以及散热器26的通道114，116对准。开孔475，477被与热扩散器428的桥接部分447对准的桥接部分479隔开。散热垫469有助于确保阳极442/阴极444和散热器26之间存在电学隔离。

热扩散器428和相应的散热器趋于具有大的重叠面积。当然，尽管其他特征一样，增加所述面积将会有助于减少热扩散器428和散热器26之间的热阻率。所述散热垫452是薄的并且具有相对高的导热系数，因此即使重叠面积为LED阵列443尺寸的3或5倍也足以在所述LED阵列443和相应的散热器之间提供足够低的热阻率。

通常，热扩散器428具有所要求的厚度429，并且在一个实施例中可以为大于0.5毫米。所述散热垫469同样具有厚度481，并且期望的是尽可能的减少所述厚度，因为如果想要得到高效热系统，所述散热垫469往往具有小于热扩散器428的热传导率超过一个数量级的导热系数。在一种实施例中，所述厚度469可以接近或小于1.0毫米，并且在其他实施例中可以小于0.5毫米厚度。

所述热扩散器428和散热垫469可利用扣件491固定在散热器26上，所述扣件可以是常规螺钉或推-销型连接器，或其它将热扩散器428和散热垫469牢牢地连接在散热器26中的开孔(未显示)之内的扣件。如果需要，所述反射镜30和透镜盖32可被用于本实施例。

可以从图31-32中看出，如果热扩散器(例如热扩散器428)可以期望的效率水平使用，存在两个主要热传递区域以方便控制。第一区域515在LED模块(例如LED模块422)和热扩散器之间。第二区域517在热扩散器和散热器(例如散热器26)之间。热扩散器用来将热量从LED模块移除以便可以将其传送至散热器，并且对于那些大约为1毫米厚并且由高导热性(大于40W/mK)材料(例如，铝、铜等等)构成的热扩散器的应用，热扩散器的热阻率不会大大地添加系统总的热阻率。优选的，第二区域的面积至少为第一区域面积的两倍，并且在实践中，即使截面接触尺寸519并不大，第二区域的面积有可能是第一区域面积的四倍(或更多)，因为所述接触的路径的范围可以是充分大的。

对于许多应用，期望的是使热扩散器和LED模块可移除地安装在散热器上。在这样的应用和结构中，确保将足够的热量转移至远离所述LED模块的一个参数是在热扩散器和散热器之间提供区域519，并且其足够保证对于给定的散热垫的导热系数(对于常用散热垫往往在0.5和10W/mK之间)以及厚度(优选为不超过1.0毫米)，热阻率低于预定的阈值以便总的热阻率低于预定的阈值。预定的阈值可以根据周围环境以及需要耗散的热量而改变。在低功率的实施例中，LED模块和散热器之间的热阻率可以低于10C/W，而对于复杂的环境以及大功率的应用，所述热阻率可以是低于5C/W甚至低于3C/W。对于极高性能的设计，所述热阻率可以低于2C/W。图21-30所描述的设计的优点在于，那些将热量传输至散热器26的热扩散器228，328，428的面积(传热面积)，可以大体上大于第一区域251，351，451，即使那些将电能提供至LED阵列243，343，443的开孔的面积是第一区域251，351，451的面积的四倍或更多(其有助于方便地将电能提供至所述阵列243，343， 443)。

在一种实施例中，例如，LED阵列和LED模块基部的底面之间热阻率小于1C/W(并且所述基部由金属组成)，所述基部可以利用薄的导热粘合剂与1.5mm厚的铜制热扩散器相连接，而且如果使用高效散热垫(例如，大约0.5mm厚并且具有大约3W/mK的导热系数)并且热扩散器具有充分的接触面积，那么LED阵列和相配的散热器之间的热阻率可以小于2C/W。

现在关注图34-43所示的光学模块620的实施例。光学模块620包括被配置成发射光的照明表面629，以及被配置成允许光学模块620迅速安装至接收器的装配面631。所述光学模块620包括LED模块622，绝缘外壳624，散热器626，热扩散器628，透镜盖630以及底盖633。由于本实施例是薄断面的光学模块620，现有实施例中的反射镜已经被除去。

如图38以及图39所示，散热器626包括其上具有多个散热片634的基部632。基部632具有直立壁636，从直立壁636的上端向中心垂直延伸的上环638，在所述上环638的内端从其向下悬垂预定距离的外围640，以及从所述直立壁636的下端向外垂直延伸的下环642。通道644提供为贯穿散热器626的中心并且被所述外围640和所述直立壁636所限定。如图所示，所述直立壁636是圆形的，然而，其也可采用其它许多形式。多个隔开的通道646被提供为贯穿所述上环638并且与通道644相通。所述通道646仅仅对基部632的上下表面开口。也就是说，形成通道646的侧面的壁是连续的。

所述散热片634彼此相互隔开。散热片634从直立壁636向外放射状地延伸并且从所述下环642向上延伸。如所描述的，散热片634具有上缘，其从上环638朝下环642向下以及向外逐渐减少。然而可以理解的是，也可根据需要使用其他形状的散热片。多个开孔648在相邻的那些散热片634之间被提供为贯穿所述直立壁636。

参见图35和42，胶粘剂垫片658采取环的形式，并固定在散热器626的上环638上。所述胶粘剂垫片658将透镜盖630固定至散热器626上。调整透镜盖630的大小从而使通道646在透镜盖630的外部边缘之内。

从图35中可看出，热扩散器628可以按照以上的讨论形成。所述热扩散器628包括外环650，其上具有跨越延伸的中心条652。这就在热扩散器628中限定了第一和第二开孔654，656。所述外环650部分地固定在胶粘剂垫片658上，而且部分 地固定在散热器的上环638上，并且覆盖所述通道646。所述中心条652在散热器626中平分通道644。

所述LED模块622包括绝缘基部660，LED阵列662，阳极664和阴极666。所述基部660容纳电子设备和LED 662，LED 662可以是单个LED或LED阵列。所述阳极664和阴极666从基部660延伸出。散热垫(未显示)可被提供在基部660的下侧。所述散热垫可以是安装在LED模块622上的导热元件。在一替换的实施例中，所述散热垫可为配制的导热材料，诸如(不限于)导热环氧树脂或焊接剂。

绝缘顶盖641可以是反射性的，其被安装在所述LED模块622之上，参见图42。所述顶盖641具有大体上呈长方形的中央部643，在其每一个端部具有扩张部分645，647。贯穿中央部643提供有开孔649。所述LED 662延伸穿过所述开孔649，并且所述扩张部分645，647固定在所述阳极664和阴极666之上以保护这些元件。

最佳如图40和41所示，外壳624具有底板668，第一和第二伸出部670，672从其上向上延伸。第一和第二围壁部分674，676从所述底板668沿底板668的边缘向上延伸并且在伸出部670，672之间。

最佳如图36和41所示，每个伸出部670，672具有沿底板668的边缘延伸的外部凹壁部分678，连接在外部凹壁部分678的一端的第一内部凸壁部分680，连接在外部凹壁部分678的另一端的第二内部凸壁部分682以及在所述内部凸壁部分680，682的端部之间的内部平面壁部分684。所述内部平面壁部分684互相面对。每个伸出部670，672具有从其向上延伸的凸缘686，688。每个凸缘686，688接近于伸出部670，672的形状并且具有凹壁部分678′，其沿各自伸出部670，672的凹壁部分678延伸；第一凸壁部分680′，其沿各自伸出部670，672的凸壁部分680延伸；第二凸壁部分682′，其沿各自伸出部670，672的凸壁部分680延伸。凹口690形成在每个凸缘686，688的凸壁部分680′，682′的端部之间，并且所述凹口690彼此相互对准。通道690延伸穿过每个凸缘686，688，伸出部670，672以及底板668。

凹槽694限定在伸出部670，672与第一和第二围壁部分674，676之间。如图40所示，穿过底板668提供有一对分别间隔开的开孔695，该开孔与凹槽694相通以允许扣件(未显示)连接穿过其中。

所述外壳624固定在散热器626中的通道644之内。凸缘686，688从散热器 626的上环638的顶面向上延伸，并且穿过大小被调整到与其适合的热扩散器628中的开孔654，656。热扩散器628的中心条652覆盖外壳624中的凹槽694，并且固定抵靠在伸出部670，672的内部平面壁部分684。

如图41所示，LED模块622的阳极664被配置在第一伸出部670的凹口690之内并且延伸到通道692之上。阴极666被配置在第二伸出部672的凹口690之内并且延伸到通道692之上。所述凹口690使LED模块622与外壳624对准，并且有助于在预定位置定位阳极664和阴极666。LED模块622的基部660贴近热扩散器628的中心条652，并且散热垫与中心条652热接触(热扩散器628在图41中被去除)。顶盖641的扩张部分645，647固定在阳极664和阴极666以及通道692的开口端之上。

参见图40，与其他实施例相同的电线保持凹槽651可被提供于底板668的底面。所述电线保持凹槽651在通道692的底端之间提供了通道。

底盖633形成为板状。第一组开孔696提供为贯穿底盖633，并与底板668中的开孔695对准，以让扣件贯穿延伸以将外壳624与底盖633连接。第二组开孔698可被提供为贯穿底盖633并且与外壳624中的通道692对准。第二组开孔698允许导热构件700的进入，其可以是GU 24插脚，从而使导热构件700延伸至通道692内。可替换的，可以提供中心电线开口702，电线于是将从凹槽704，706至通道692沿底盖633铺设。在实践中，期待的是提供电线开口702或第二组开孔698二者之一，因为它们具有可代替的功能性。如果使用电线开口702，电线可被封闭在底盖633上以便将湿气进入减到最低程度。考虑到这一点，导热元件700可被同样的密封在底盖633上以便将湿气进入减到最低程度。

如所描述的，参见图36，电阻元件708被安装在每个伸出部670，672的通道692之内。为了提供一种薄断面性质的光学模块620，电阻元件708被侧向定位在外壳624中。电线从每个电阻元件708的一端延伸出用于连接至LED模块622的阳极664/阴极666。电线从每个电阻元件708的相对端延伸出用于连接至导热构件700/通过所述电线开口702。可以使用两个电阻元件708，一个与阳极664连接并且另一个按类似方式的与阴极666连接。虽然使用两个电阻元件708增加了所使用的部件的数目，已经表明这样的结构有助于扩散由电阻元件708(可能是1瓦电阻器)所产生的热量，因此提供了更加热平衡的设计。所述电阻元件708被配置为与相应的导热构件700以及LED模块622的阳极664或阴极666相串联。然而应当指出， 如果使用的是直流电源的LED阵列，所述电阻器也可以被省去。

图35中胶粘剂垫片710被安装在所述下环622的底面。所述胶粘剂垫片710具有中心开孔712，其大小被调整为与散热器626的直立壁636一致。

底座圈714也可以被安装在所述胶粘剂垫片710的底面。所述底认领座圈714具有中心开孔716，其大小被调整至与直立壁636一致。所述底座圈714从散热器626的下环642的外部边缘向外延伸。

来自LED模块622的热量沿所述热扩散器628传导至所述基部632。然后热量向外传播至所述散热片634。如果所述散热器由喷镀塑料形成，通道646提供为将热量从所述散热器626的顶面传导至散热器626的底面的有效热通道。另外，开孔648提供为将热量从散热器626的内表面传导至散热器626的外表面的热通道。因此，当喷镀塑料用于散热器626时，热量可通过整个散热器626被有效地耗散。

应当指出热扩散器628面对透镜630，因此有益的是热扩散器628的任何暴露表面是反射性的。在一个实施例中，所述热扩散器628可以具有附着于暴露表面的反射层。在另一个实施例中，热扩散器628的暴露表面也可以被涂敷以便提供预定的反射率。

所述胶粘剂垫片710可以将光学模块620固定至底座圈714或者其它表面的其中一个。在一个实施例中，所述胶粘剂垫片710可具有导热性，例如上面所提到的3M带。无论如何，如果使用胶粘剂垫片，可有利于保证导热构件700能够充分远离底盖633的底面延伸，以便使所述光学模块620可在所述垫片710将光学模块620固定在相应的表面之前被适当地定位。如果光学模块620被安装在底座圈714上，底座圈714假定其底面不具有粘合层，其可以常规的方法被固定至合适的表面。

参照图44-60所示的光学模块820的实施例。如所描述的，光学模块820包括被配置成发射光的照明表面834以及被配置成允许光学模块820迅速安装至接收器的装配面836。所述光学模块820包括LED模块822，绝缘外壳824，散热器826，热扩散器828，反射镜830以及透镜盖832。

如图46所示，LED模块822包括大体上平坦的基部837，其包括阳极/阴极，以及LED阵列843，该LED阵列可以是一个或更多个LED，且从其顶面向上延伸并被LED盖841(其可为透镜或可以是含磷材料)所覆盖。例如，可以使用装配在绝缘涂敷的铝片上的LED阵列。所述基部的形状以及在上面配置的LED阵列的种类的选择可以根据用户需求改变。如图所示，例如，基部839包括沿其边缘的多个 切口842。如果需要，散热垫(未显示)可被提供在基部839的下侧。在一替换的实施例中，所述散热垫可为配制的导热材料，诸如(不限于)导热涂胶或环氧树脂或焊接剂。

最佳如图47和48所示，外壳824包括底板844，从其上向上延伸出圆形伸出部846以及向下延伸出圆形壁848。在壁848的上部，提供有多个等距离隔开的保持凸起850，每个都采取在其端部具有头部854的挠性柄部852的形式，用于将所述外壳824附着在这里所描述的散热器826上。保持凸起850的头部854在伸出部846的顶端之上延伸。多个凸缘856从伸出部846向外放射状延伸，并且壁848与底板844相对准。所述底板844具有开孔858，其被提供为允许导热构件860连接至其上，例如用于GU 24接口的插脚。

最佳如图49-52所示，散热器826包括基部862，外环866，以及多个分开间隔的细长散热片868。所述基部862和外环866彼此相互隔开，但通过散热片868连接在一起。

所述基部862包括横向底层壁872，其具有从其向下悬垂的圆形侧板870。因此，凹槽874被提供在基部862的下端之中。在形成凹槽874的内表面上，侧板870包括具有第一直径的圆柱形下部880，以及成角度的中间部分882，其从下部880到圆柱形上部884向中心逐渐减小。所述上部884具有小于下部880的直径。所述凹槽874的下部880成形为与插入其中的外壳824的伸出部846的形状一致。如图所示，所述下部880和伸出部846具有多个凸起部分876a，876b，确保了散热器826和外壳824之间的校准。外壳824的凸缘856固定抵靠并且大体上覆盖所述侧板870的下端。多个开孔886被提供为贯穿所述中间部分882，从而提供一空间，通过该空间所述保持凸起850的头部854可以将外壳824连接至散热器826，如这里进一步所描述的。

所述底层壁872包括圆形主体部分877，并且多个辐条状的指状物892从所述主体部分877放射状向外延伸。多个开孔878被提供为贯穿主体部分877，以将LED模块822和热扩散器828连接至散热器826，并且将电器部件从外壳824排布至LED模块822，如这里描述的。

所述基部862进一步包括从辐条状的指状物892的外端向上延伸的外壁864。因此，多个通道890形成在主体部分877、指状物892以及外壁864之间。所述通道890仅仅对基部862的上下表面开口。也就是说，形成通道890侧面的壁是连续 的。外环866具有大于基部862的外壁864的直径。如图所示，所述下部及上部880，874，外壁864以及上环866是圆柱形，它们也可以使用其他形状。

所述散热片868从基部862延伸至外环866。散热片868从基部862向外延伸。如所描述的，散热器826包括放射式的散热片868，尽管如此，可被理解的是，也可根据需要使用其他形状的散热片。所述散热片868与指状物892对准。所述散热片868的外表面没有延伸超过外环866的外表面。因此，多个被散热片868彼此相互隔开的开孔888被提供在外环866和外壁864之间。

开孔886与预定的开孔888和通道890对准。外壳824上的保持凸起850进入开孔886并且所述头部854与下部880接合，以使外壳824与散热器826相配合，以及防止外壳从散热器826移除。

参见图53，热扩散器828可如上面所讨论的那样。热扩散器828包括中心部分894，其被成形为与散热器826的主体部分877的顶面形状一致；以及多个可选择的辐条状且分别隔开的指状物896，其形状与辐条状指状物892一致。热扩散器828配置在主体部分877和指状物892的顶面之上，并且所述热扩散器828的指状物896与散热器826的指状物892对准。所述中心部分894具有多个开孔898，其与贯穿主体部分877的开孔878对准。

如图54所示，所述LED模块822的基部838固定在热扩散器828上并且与热扩散器828进行热交换。扣件900贯穿预定的LED模块822的切口842以及热扩散器828和散热器826中的开孔898，878。剩余的切口842和开孔898，878用来将安装在外壳824中的电器部件从导热构件860排布至LED模块822。如果LED模块822使用交流电LED(例如，没有要求从交流电转换为直流电的LED)，有益的是在一个或两个导热构件860和LED模块822之间的外壳824之内包括电阻元件，以使电压可维持在期望的水平。所述电阻元件，如果包括的话，和电气连接沿导热构件860和LED模块822的阳极/阴极之间的外壳824延伸。应当指出，导热构件860可被配置成不同的尺寸以便提供为适合两极分化。如果LED模块使用直流电LED，则交直流转换电路可配置在外壳824中。

参见图55，反射镜830由具有下开孔904和上开孔906的末端开口壁902形成。所述下开孔904成形为类似LED40。壁902包括内表面908和外表面910。所述内表面908是成角度的且在其顶端具有最大直径，并向中心逐渐减小。如图56所示，反射镜830通过合适的方法设置在LED模块822的基部839上，从而LED盖841 被配置在反射镜830的下开孔904之内。

最佳如图57和58所示，透镜盖832具有末端开口的圆形底层壁912，其具有多个从其顶端向外延伸至圆形外环916的凸缘914。因此，多个隔开的开孔918提供在所述凸缘914之间。多个保持凸起920从外环916向下延伸以连接至散热器826，每一个都采取端部具有头部924的挠性柄部920的形式。所述底层壁912的直径比反射镜830的最大直径更大。外环916的直径小于基部862的外壁864的直径。下开孔926被提供在底层壁912的底端，并且被透镜928覆盖的上开孔被提供在底层壁912的顶端。为了安装透镜盖832，底层壁912的下端固定抵靠热扩散器828，并且保持凸起920固定在预定的散热器826的通道890之内，从而使头部924与外壁864的下端接合。所述LED盖843固定在下开孔926之内。因此，所述透镜盖832保护用于向LED模块822提供能量的光学模块820的有效电力部分。所述透镜盖832优选为导电的。

由于LED模块822与热扩散器828进行热交换，由LED模块822产生的热量可以沿热扩散器828传导至主体部分877，沿指状物892贯穿通道890，沿外壁864至散热片868，从而有助于确保LED模块822的温度可保持在期望的水平。通道890提供将热量从散热器826的顶面传导至散热器826的底面的有效热通道。因此，当喷镀塑料用于散热器826时，热量可通过整个散热器826被有效地耗散。另外，由于来自LED模块822的光线而被透镜盖832所吸收的所有热量，可通过透镜盖832和散热器826的连接被传输到散热器826。另外，凸缘914和开孔918有助于允许热量从LED模块822耗散。

在一可选实施例中，热扩散器828可形成为圆形板而没有指状物896。因此，导热通道890被热扩散器828覆盖。热量通过通道890被传导，以使热量可被有效地传送至散热片868的上下端部。

虽然导电构件860被显示为插脚并且在图59中具有四个插脚，在实践中通常使用两个插脚(例如，可以使用里面或外面的任一对，取决于预定的结构是否为GU 24或GU 10或者其它的期望的结构)。另外，可从图60中看出，所述导电构件860可以是常规的爱迪生灯座。

在每个实施例中，可以看出，利用喷镀塑料散热器存在这样一个问题，那就是必须使热能到达外表面，因为通过镀层热量可更加高效地转移。因此，通道114，116，646，890和开孔648提供热通道以提高从热扩散器至散热器26，626，826 的下侧或外表面的热传递，并且显著地减少从LED模块22，622，822至散热器26，626，826的下侧或外表面的热传递的热阻率。所述散热器26，626，826下侧的热传递允许沿散热器26，626，826的外部板状表面进行更加高效的热传递。特别地，存在两个路径，其降低了LED模块22，622，822和散热器26，626，826的板状散热片108，634，868之间热传递的热阻率。

应当指出，对于某些应用，可能希望提供包括蒸汽室的热扩散器或散热器以使热量可更有效地从LED导出。这样的应用包括大功率LED阵列。尽管如此，对于其他应用，可以充分利用高导热性的材料。供散热片/热扩散器使用的蒸汽室是公知的技术，如美国专利5,550,531和6,639,799所示的例子，这里将合并参照其公开的全部内容。

参照图61A和61B，另一个实施例被描述。光学模块900包括容纳外壳930的散热器910。如上所述，所述散热器可以是喷镀塑料以便减少结构的重量。所描述的散热器的结构还可以使用导电的材料，例如铝，虽然形成这样的形状可能更加昂贵。此外，所述结构同样适合于使用高导热塑料(例如，具有导热系数大于25W/m-K的塑料)。

在一个实施例中，散热器910包括第一侧面911以及第二侧面912，它们均为板状，但是散热器910的大部分由导热系数小于20并且可能小于5W/m-K的材料组成。因此，为了减少LED阵列和散热片916之间的路径的热阻率(从而降低热阻率)，在两个侧面911，912之间提供有热通道914。所述热通道914是板状的，如前所述的，并且允许第一侧面911和第二侧面912之间的高效热传递，从而减少散热片916的热阻率。

为了进一步减少热阻率，热扩散器940被安装在LED模块950之下。如所描述的，LED模块包括基部952，其与热扩散器940热耦合，并且如上所述，包括具有含磷涂层955的LED阵列，以及安装在LED模块上的反射镜922和顶盖924，它们一起有助于保护LED模块的电力部分能够不被人接触(从而有助于提供一种可满足上限蠕变(UL creep)和净空需要(clearance requirements)的系统)。所述热扩散器大体上比散热器910上的镀层更厚并且可能具有在100W/m-K之上的导热系数，可提供为将热能朝向低热阻率的其边缘转移。配置在散热器910中的空腔920之内的外壳930(其可以是塑料罩或可通过封装材料形成)支撑安装在电路板932之上的电子设备934。所述电子设备可以是交直流转换设备，或者，如果LED阵列 设计成使用交流电源其也可以是简单的电阻器，所述电子设备允许模块900被安装在接收器内以使其接点936a，936b可按常规的方法供电。此外，外壳930提供用于变更功率输入的电路934和散热器910之间的电学隔离。

可以看出，LED模块950通过扣件957被卡紧在热扩散器940上。如果基部952不能利用胶粘剂或焊接剂与热扩散器热连接，或者如果希望能够拆卸所述LED模块950的话，这样设置是有益的。可以看出，如果使用扣件，可以在不同的分界面之间提供散热垫以确保相应的良好热连接。

如所描述的，指状物942被提供在热扩散器940上。如所描述的，所述指状物942与散热片916对准。这就允许了热扩散器940的进一步延伸，同时最小化通过热通道的其中一个接触暴露的热扩散器940(从而有助于装置满足上限蠕变和净空需要)。因此，所述模块900的结构有助于以期望的方法提供良好的热性能。

应当指出，通常，沿某一路径的热阻率可被认为是每个元件以及与另一个元件相串联的分界面以及相同的路径中的分界面的热阻率。因此，为了提供合乎要求的总热阻率，每个元件可被分别地优化。应当指出，由于串联特性，选择一个效率低的元件可能有碍于整个系统以预定的方式运行。因此，有益的是确保每个元件为预定的性能指标而尽可能完善。此外，如果需要，某些元件被整体形成以避免产生分界面(其往往会增加热阻率)。例如，热扩散器和LED模块的基部可以整体形成(例如，所述LED阵列可被安装在相当于热扩散器的较大基部上)。

可以看出，光学模块20，220，620，820，900的每个实施例具有美学上的舒适。也可以使用具有不同外观的其他结构，例如正方形或者其它形状的光学模块，以及具有不同高度和大小的其他结构。

虽然本实用新型的优选实施例被介绍和描述，可以预想的是本领域技术人员能够是在不脱离附加的权利要求的精神和范围内设计本实用新型不同的修改例。

Claims (15)

1.一种光学模块，其特征在于，包括：

发光二极管(LED)阵列，其限定了第一区域，所述LED阵列包括阳极和阴极；

热扩散器，包括具有第一区域的支撑区域，用于支撑并且热耦合所述LED阵列，所述热扩散器具有外缘，并且进一步包括位于外缘和支撑区域之间的开孔；

基部，用于支撑所述热扩散器和LED阵列，所述基部包括板状的第一和第二表面，所述第一和第二表面被导热系数小于10W/m-k的绝缘材料所隔离；以及

热通道，其配置在所述基部中，所述热通道从第一表面延伸至第二表面。

2.如权利要求1所述的光学模块，其中所述开孔的大小被调节以便限定第二区域，其大小至少为第一区域的两倍。

3.如权利要求1所述的光学模块，其中所述绝缘材料的导热系数小于5W/m-K。

4.如权利要求1所述的光学模块，其中所述热扩散器具有配置成与散热器接合的接触区域，其至少为第一区域的两倍。

5.如权利要求4所述的光学模块，其中所述热扩散器具有大于0.5毫米的厚度，并且导热系数大于50W/m-K。

6.如权利要求4所述的光学模块，进一步包括散热器和与所述热扩散器热耦合的散热垫，所述散热垫的导热系数至少为0.5W/m-K，并且厚度小于1毫米，并具有在LED阵列和所述散热器之间足够提供小于4摄氏度每瓦的热阻率的传热区域。

7.如权利要求6所述的光学模块，其中所述LED阵列和所述散热器之间的热阻率小于3摄氏度每瓦。

8.如权利要求6所述的光学模块，其中所述LED阵列和所述散热器之间的热阻率小于2摄氏度每瓦。

9.如权利要求8所述的光学模块，其中所述基部部分与所述散热器是 一体的，并且所述散热器包括多个散热片，且外缘以放射式配置，其中LED阵列和所述散热片部分的外缘之间的热阻率小于3.0摄氏度每瓦。

10.如权利要求9所述的光学模块，其中所述散热片由喷镀塑料形成。

11.一种光学系统，其特征在于，包括：

光学模块，包括限定第一区域的发光二极管(LED)阵列，以及与所述发光二极管阵列连接的阳极，与所述发光二极管阵列连接的阴极，支撑所述LED阵列、所述阳极和阴极的基部；

热扩散器，具有支撑并且与所述基部热耦合的支撑区域，所述热耦合在所述LED阵列和所述支撑区域之间提供小于3摄氏度/瓦(C/W)的热阻率，所述热扩散器具有外缘，并且进一步包括配置在所述外缘和所述支撑区域之间的开孔，所述热扩散器包括传热区域；

散热器，具有与所述光学模块的所述传热区域相应的热量接收区域；以及

散热垫，配置在所述散热器和所述热扩散器之间，其中所述传热区域被配置为使所述LED阵列和所述散热器之间的热阻率小于5C/W。

12.如权利要求11所述的光学系统，其中所述热扩散器的厚度大于0.5毫米。

13.如权利要求11所述的光学系统，其中所述LED阵列和所述热扩散器之间的热耦合的热阻率小于2C/W。

14.如权利要求13所述的光学系统，其中所述LED阵列和所述散热器之间的热阻率小于3C/W。

15.如权利要求11所述的光学系统，其中所述LED阵列的基部和所述热扩散器是一体的。 

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