TWI343977B - Lighting system,lighting module,method of improving lighting from adjacent led modules and use method of a lighting aperture - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體係關於一種包含LED模組之照明系統，且更 特定言之’係關於一種改良一 led模組系統之照明特性的 系統及方法，及係關於用於此種系統中之led模組。 【先前技術】 衆所熟知，在為普通照明應用配置照明系統時使用包含 發光二極體（LED)之模組。當設計此等LED系統及LED模 組時’應注意獲得一種系統，其可促進獲得所要之強度、 均一性及各色溫之顏色，且其較佳需要最少量之設計工 作。大體上，其中照明盡可能均質之系統是最佳的。 在一類習知的LED模組中，一光混合腔用於將來自一個 或幾個LED的光漫射，以自包含該等LED之混合腔獲得更 均質的光。詳言之’若在混合腔中，自幾個具有不同顏色 之LED發射出光，則該腔亦可充當一顏色混合腔。在此情 況下’該腔漫射來自不同顏色之LED的光，使得吾人感覺 離開該腔之光具有一均質的顏色。若相應地配置該LED系 統及該混合腔，此顏色可為（例如）白色。 一與包含幾個相鄰混合腔之LED系統相關之問題在於： 自不同腔發射之光會被感覺具有不同的強度或顏色。此可 由於（例如）光之強度及顏色或波長在不同或個別LED之間 有變化，意即，若對兩個個別的LED施加相同的電流，該 等兩LED間之強度或色溫仍可能不同。另外，個別LED之 老化速度不同，意即，一特定LED之參數與另一 LED之參 10298 丨.doc 1343977 數相比而言隨時間發生不同變化。因此，要注意藉由控制 施加於LED之電流來控制該等LED之強度及顏色。 W0 2004/002 198揭示一種用於控制及保持一 led模組之 光特性的配置。根據此文獻，一 LED模組之光強度及顏色 係藉由使用光學感測器、支援電子裝置及一控制系統來量 測且保持恆定，其中該等光學感測器安裝於該等led之 間。 一與所述之控制光分佈之方法相關聯的缺點在於：其需 要設計一控制系統。另一缺點在於：感測器及控制系統可 能限制照明系統之設計。第三個缺點在於：感測器增大了 設計之體積且可能遮蔽自LED之光分佈。第四個缺點在 於：由於其需要所有感測器均正常工作，因而是不可靠 的。舉例而言’若該等感測器中之一者被損壞或被污染， 則系統將不能正確地調節相關之led。 【發明内容】 本發明之一目的在於：消除或至少減輕上述與LED照明 系統相關聯之問題。 本發明基於一種理解：藉由在兩個或幾個相鄰模組之間 引入光孔隙（每一模組包含一混合腔），使得光在該等模組 之混合腔間來回側向傳輸，由此等化了自該等模組所感覺 之照明。換言之’由於在一個混合腔中不僅漫射或混合來 自該混合腔之光’而且漫射或混合來自相鄰混合腔之光， 所以減少了自不同模組所發射之光之間在（例如）色溫及光 強度方面的差異。另外，當直視此種模組系統，或直視自 102981.doc 1343977 此種系統所發射之光之反射時，可感覺到其與沒有上述孔 隙之系統相比更均質且更均質。由於許多顧客（c〇stumer) 偏笑均質照明系統’所以此是有利的。 藉由根據附加之請求項！ '丨〇、丨3及丨5之系統、模組、 方法及應用來實現本發明之目的。較佳實施例經界定於附 屬項中。 根據一第一態樣，本發明提供一普通照明系統其包含 彼此相鄰配置的一第—LED模組及至少一第二LED模組。 另外’該等模組中之每一者具有一光混合腔，及用於在該 腔内及自該腔經由一模組照明窗口向外發射光的至少一 LED。另外，該照明系統包含至少一光孔隙，其經配置於 相鄰模組之間以使自該等模組中之—者的光進人—相鄰模 ..且之光此合腔，且反之亦然。一模組之混合腔經配置使得 由該模組中之LED發射的光及經由該孔隙自一相鄰模組發 射入該模組室的光都在該室中漫射及混合’以此方式等化 自相關模組光線窗口所感覺之照明。 光混合腔之一目的在於盡可能多地發射光，同時實現所 需之光輸出均一性。光混合腔亦可用於將來自幾個具有不 同顏色之LED的光混合。根據本發明，該室進一步用於將 一模組中發射的光與來自一相鄰模組之光相混合。另外， 應瞭解，模組光發射窗口不包含相鄰模組間的該孔隙。相 反，在大多數情況下，該孔隙與該模組光線窗口之方向垂 直。 ，如關於該 根據一第二態樣’本發明提供一種照明模組 10298 丨.doc ④ 1343977 第一態樣所述，其將用於—普通照明系統。該模组具有如 關於該第一態樣所述的至少一孔隙，使得若—第一及—第 二此種模組被彼此相鄰配置，LED光可自該第一模組傳輸 入該第二模組進行漫射及混合，且反之亦然。 根據一第三態樣，本發明提供一種改良普通照明系統中 相鄰LED模組之照明的方法，其中該等模組令之每一者岣 包含一光混合腔，該方法藉由將來自該等模組中之—者的 LED光傳輸入一相鄰模組之光混合腔（且反之亦然）以等化 自相關模組照明窗口所感覺的照明β 根據一第四態樣’本發明提供在一普通照明系統之相鄰 照明模組之框架結構中使用至少一透光孔隙，以致能該等 模組之混合腔之間的光傳送，以便等化自與該等led模組 相關聯之模組照明窗口所感覺的照明。 與上述四個態樣相關之一優點在於：在沒有使用任何額 外組件的情況下，自該照明系統提供一更均質之光分佈。 Φ 因此’可維持該照明系統之小型設計。另一優點在於：在 不必重新配置led的情況下，提供此更均質之光分佈。因 此，本發明通常便於實施。 以下列出與本發明之不同實施例相關之若干優點。所有 遠專優點之共同點在於所述系統均提供對自相關聯的模組 照明窗口所感覺之照明之等化。 在如請求項2所界定之照明系統中，該等模組在二維空 間中彼此相鄰配置’使得其提供相鄰模組之矩陣。舉例而 舌’將第一行相鄰模组與第二行相鄰模組相鄰配置等a以 i02981.doc 1343977 此方式，可獲得光模組之一矩陣，該矩陣具有均質光分 佈。 如請求項3所界定之照明系統具有一包含孔隙之框架結 構’其中每一 LED模組為一獨立LED單元。如本文所使 用，術語"獨立單元"指一種包含一個或幾個模組之單元， 其可獨立使用，或較佳地與其他單元結合使用。藉由彼此 相鄰的配置根據本發明的單元，此等單元有利地促進了大 面積LED系統之組裝。另外，僅藉由以不同方式配置模 _ 組’可獲得具有不同幾何組態之大面積LED系統。 如4求項4所界定之照明系統由於反射腔促進光在該腔 内有效地漫射及混合’因而是有利的，其中該混合腔為反 射性的’具有漫反射及/或鏡面反射壁。通常需要此種漫 射以高效地獲得均質照明。 如請求項5所界定之照明系統，其中該等模組大體為矩 形的平行六面體、三角形或六角形之形狀，該系統能有利 φ 地促進幾個此種模組在一矩陣組態中的配置，並具有均質 照明。 如請求項6所界定之照明系統，其中孔隙由透光塑料或 玻璃組成，該系統有利地提供照明模組之一更剛性的構 造》 如請求項7所界定之照明系統，每一模組包含一組 LED。此是有利的’蓋因自每一光混合腔之照明將是來自 該組中每—個別LED之光的平均，且因此將感覺自該等模 組之照明更為均質。 >02981^00 -10· I項8所界疋之另—實施例中，該組LED相對於 §玄模組照明窗 ^ 體聚集在該模組之中部。此是有利 夕：盖因較少的光被該窗口之邊緣框架所限制，且因此更 夕直射光自該等LED發射穿過該窗口。 r欠項9所界定之照明系統的優點為：若相應地配置 及混口腔，則可促進獲得幾乎任何所要的顏色。藉由 ⑴如）』色及黃色LED的光正確地混合可獲得任意色調 之橘黃色。藉由將來自(例如)紅色、綠色及藍色LED之光 S ( ' )、工色、藍色、黃色及綠色LED之光混合可獲得白 在大夕數情況下，藉由將幾個二極體配置於相同腔中 可獲得與僅在每一室中配置一個二極體相比而言更均質的 光0 種照明系統提供易於設計及製造的孔隙，其中孔隙大 體為矩形。 上文已為述藉由根據本發明之實施例所獲得的一些優 點。亦可藉由如分別在與照明模組、方法及使用相關之附 屬員中所界疋之該照明系統、該模組及該方法，及該使用 的相應實施例來獲得相似之優點。 本發明之此等及其他態樣將從下文所描述之實施例中顯 而易見’且參照下文所描述之實施例得以闡明。 【實施方式】 將給出對根據本發明之較佳實施例之描述，其中所有圖 式中之相同的參考符號表示相同或相應的部件。所有實施 例均適當地包含用於操作LEDi習知電子電路，其於此項 102981.doc 1343977 之鎖定構件】1〇之每-側上，鎖定構件】】〇經設計以與 鄰模組之相應鎖定構件哺合，以便穩定模組之矩陣^目 在每-模組之基底處均有冷卻片115，以促進模組:> 部。另外，為促進將幾個模組配置成矩陣組態， 7 大體為長方體形狀，意即，具有= 、’· /、令—对十仃的長方形側面。

s在二維空間中舖設該等模組之矩陣時，每_模組以—習 知方式連接至一基底板插槽i 〇9。此等模組為獨立單元， f在此實施例中，控制系統及電子設備已經設計，使得在 文裝一單元0夺’除將該單元連接至一插槽（較佳具有電子 設備之連接）外不需要其他調整。與獨立模目關聯之另 —優點在於：可取決於當前照明應用之需求，纟易地以不 同的幾何圖案來配置相同的模組。 在圖4中，與關於圖3所描述者相似的十二個獨立單元彼 此相鄰配置。每一單元均以結構2為框架，結構2中配置有 孔隙。在一實施例中，取決於模組配置於矩陣中何處，其 數目之壁配置有孔隙，每一孔隙均根據本發明配置。 舉例而言，在一角落模組3〇中，僅兩個壁4、5配置有孔 事而在中央模組10中，構成該模組1 〇之框架的結構2之 所有四壁均配置有孔隙。使一矩陣系統之框架表面具有反 射性之優點在於：可在一列或矩陣之邊緣處實現更均質的 光刀佈。一般而言，較佳在整個照明表面上有相同之光分 佈另一優點在於：經由模組照明窗口發射更多的光。較 佳地’在中央模組中’使鎖定構件11 〇之後的表面111具有 反射〖生，以便最大化該混合腔内光之漫射及混合。 102981.doc -15- 1343977 在另一實施例中，模組之側壁可以互換，意即，該等側 壁可破移除且由一具有所要性質之不同側壁代替。舉例而 . έ，在一矩陣之一外側模組中，一與任何其他模組之壁不 •，才目鄰之側壁可換成-反射性壁。另外，若一模組之侧壁與 另一模組相鄰’則該側壁可由透明塑料代替。 在另一實施例中，一照明系統或獨立單元之一矩陣安裝 於框架中。該框架經配置使得當模組彼此相鄰地安裝於 • 框架中時，該框架之反射性表面會將傳輸穿過該照明系統 之外壁之光又反射回該等模組中。此促進在矩陣之所有位 置上使用相同類型之模組較佳為中央模組。有利地，藉 由將發射穿過該等外壁之光反射回該等腔中，增加了傳輸 穿過該模組照明窗口之LED光的量。 以上建議了若干不同照明模組之組態。然而，其他組態 疋可斯*的且可考慮其而不超出如隨附申請專利範圍所界定 之本發明的範疇。應瞭解’在此說明書中，使用"包含"並 # 不排除其他元件或步驟，且使用"一"並不排除複數個。 【圖式簡單說明】 圖1 A及1B圖解展示一根據本發明之模組。 圖2圖解展示根據本發明之第一實施例之照明系統。 圖3圖解展示本發明之另一實施例。 圖4圖解展示本發明之第三實施例，其中一組模組以一 矩陣組態配置。 【主要元件符號說明】 模組框架壁結構 2, 3 I0298l.doc 16 1343977 4, 5 壁 10, 20, 30 模組 11， 21, 31 光混合腔 12, 14 LED 13 模組照明窗口 15, 16 反射器 17 基底板 19 側壁 101, 102, 103, 105, 106, 光孔隙 107, 108, 202, 301 109 基底板插槽 110 鎖定構件 111 表面 115 冷卻片 102981.doc - 17-

Claims (1)

1. 第094121321號專利申請案 伽」：Ί .▼...............< 中文申請專利範圍替換本(100年1月） f ； / 十、申請專利範圍： 1. 一種照明系統，其包含： 一第一 LED模組（10)及至少一第二led模組（20)，該等 模組彼此相鄰配置，每一模組具有一光混合腔（n， 2 1 )，及用於在該光混合腔（丨1，2丨）内發射光並經由一模 組照明窗口（ 13，23)向該光混合腔（丨1，2丨）外發射光之至 少一 LED(12，22);及 至少一光孔隙（1 0 1)’其位於該等模組之間，用於使來 自該等模組中之一者之光可進入一相鄰模組之該光混合 腔’且反之亦然’以便等化自該等相關聯之模組照明窗 口所感覺到的照明。 2. 如請求項1之照明系統，其中該等模組配置在二維空間 中’使得其形成相鄰模組之一矩陣。 3. 如前述請求項中任一項之照明系統，其中每一 led模組 (2 0)係獨立單元，其被以一包含該至少一光孔隙 (101)之結構（2)框起來。 4. 如π求項丨或2之照明系統，其中該混合腔（11，2 1)為反 射性的’以便漫射該LED光。 5·如請求項1或2之照明系統，其中該等模組中之每一者大 體為—矩形的平行六面體、一三角形或一六角形之形 狀。 如月长項1或2之照、b月系統，其中該孔隙（i i)包含塑料或 玻璃，其對於該LED所發射之光而言是透明的。 3 '抵項1或2之照明系統，其中該至少一 LED為一組 102981-1000107.doc 1343977 l〇〇 \ /j LED。 8·如請求項7之照明系統，其中該組咖相對於該模組之該 照明窗口而位於該模組的中央。 9·如請求項7之照明系統，其中該組咖包含具有不同顏色 之至少兩個LED。 1 〇·—種用於如前述請求項中任一項之照明系統中之照明模 組’其包含： 一界定一光混合腔（11)之框架結構（2); 用於在该光混合腔（11)内發射光並經由—模組照明窗 口（13)向該光混合腔（11)外發射光之至少一 LED(i2);及 至少一光孔隙（101 )，其經配置於該框架結構（2)中， 以當該等模組彼此相鄰配置時，使來自該至少一 LED(12)之光可自該光混合腔進入另一此種照明模組之 一混合腔，且反之亦然，以等化自該等相關聯之模組照 明窗口（1 3，23)所感覺到的照明。 Π ·如請求項1 〇之照明模組，其中該模組大體上為一矩形的 平行六面體形狀。 12. 如請求項1 〇或11之照明模組’其中該光混合腔為反射性 的。 13. —種改良來自一照明系統中之相鄰LED模組（1〇，20)之 照明的方法，其中每一模組包含一用於漫射及混合來自 LED之光的腔’該方法包含將LED光自該等模組（1 〇)中 之一者傳輸入一相鄰模組（20)之一光混合腔（2 1)中的步 驟’且反之亦然’以等化自該等相關聯的模組照明窗口 102981-1000107.doc 1343977 Η； ί ；7 r ； ' ；； ： .…1 i. ....•〜i (13 ’ 23)所感覺到的照明。 1 4.如請求項13之方法’其進一步包含將該LED光傳輸穿過 在一界定該等模組之框架結構中的光孔隙。 1 5 · —種在一普通照明系統之相鄰照明模組之框架結構中的 至少一光孔隙（101)之使用方法’以使光可在該等模組之 该等混合腔之間傳輸，以便等化一自相關聯的模組照明 窗口（13，23)所感覺到的照明。 10298M000107.doc 1343977 第094121321號專利申請案 - . 中文圖式替換頁（100年1月） 1〇ύ I f 十一、圖式： • ·

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