直接式led照明系統(tǒng)和方法
【專利說明】直接式LED照明系統(tǒng)和方法
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980141850.0、申請(qǐng)日為2009年08月25日、名稱為“直接式LED照明系統(tǒng)和方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本專利申請(qǐng)要求2008年8月25日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/091，630的優(yōu)先權(quán)，并且以任意目的通過引用包含該申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)一般涉及光源，更具體地但非限制性地涉及直接式LED照明系統(tǒng)和方法，用于為一區(qū)域提供整體環(huán)境照明。
【背景技術(shù)】
[0004]商用運(yùn)輸運(yùn)載工具中的照明是嚴(yán)格的。除了美學(xué)因素以外，在內(nèi)部照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還必須考慮乘客的安全性和舒適性。在傳統(tǒng)上，商用運(yùn)輸運(yùn)載工具，例如公共汽車、火車、和飛機(jī)，要求在運(yùn)載工具的幾乎所有內(nèi)部空間中的照射。參見圖1，其中顯示出現(xiàn)有技術(shù)的熒光照明系統(tǒng)100。照明系統(tǒng)100已成為用于商用運(yùn)載工具應(yīng)用的一種選擇，這是因?yàn)?，可采用長(zhǎng)熒光燈泡102。如在此所示，照明系統(tǒng)100包括設(shè)置在殼體104內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)熒光燈泡102，并在熒光燈泡102的兩端設(shè)置有鎮(zhèn)流器106。鎮(zhèn)流器106通過使燈泡102通電以激發(fā)其中所含汞氣而操作。被激發(fā)的汞原子產(chǎn)生短波紫外光，紫外光然后使得涂覆在燈泡102內(nèi)表面上的磷發(fā)熒光，從而產(chǎn)生可見光。
[0005]通常，熒光照明系統(tǒng)比白熾燈泡更適合用于商用運(yùn)載工具中。熒光燈在熒光燈泡的整個(gè)長(zhǎng)度上提供大致均勻的照射水平，從而使其非常適合于照射商用運(yùn)載工具內(nèi)部空間的整個(gè)長(zhǎng)度。此外，熒光系統(tǒng)比白熾燈泡的能效更高。
[0006]雖然熒光燈泡可在整個(gè)發(fā)射表面上提供長(zhǎng)的低亮度光源，但在商用運(yùn)載工具中商用熒光燈泡還存在特定缺點(diǎn)。對(duì)于熒光燈泡操作而言，電端子或鎮(zhèn)流器必須設(shè)置在管兩端，由此在端到端設(shè)置的兩個(gè)熒光照明系統(tǒng)之間的乘客區(qū)域內(nèi)形成亮度較低的區(qū)域。另外的缺點(diǎn)是，熒光燈僅可按照獨(dú)立尺寸使用。需要照射的區(qū)域并不都具有相同尺寸，而且可能不適合于制造熒光燈所針對(duì)的特定獨(dú)立尺寸。這種設(shè)計(jì)限制導(dǎo)致在應(yīng)用中的暗區(qū)域，在這些區(qū)域中，沒有照明系統(tǒng)所需的燈泡，必須將較短的燈泡替換。熒光燈的另外的缺點(diǎn)是，已到達(dá)“壽命末期”的熒光燈泡在整個(gè)燈長(zhǎng)度的任何區(qū)部都不發(fā)光，這在應(yīng)用環(huán)境中形成大的暗區(qū)域。另外的安全問題是，熒光燈實(shí)際上包含汞和磷，這要求專門的棄置措施以防止出現(xiàn)環(huán)境問題。類似地，如果燈是在密閉環(huán)境(例如公共汽車)中破裂，則除了存在破碎玻璃以外，還必須處理所存在的乘客安全問題和污染問題。
[0007]為了克服熒光燈的缺陷，已經(jīng)提出利用發(fā)光二極管(LED)的照明系統(tǒng)。LED不包含危險(xiǎn)氣體，其可按照不同長(zhǎng)度的陣列提供，并可模糊、高效、輕質(zhì)，且具有不會(huì)由于重復(fù)開關(guān)功率循環(huán)而減短的長(zhǎng)的工作壽命。由于這些和其它優(yōu)點(diǎn)，LED型照明系統(tǒng)在多種環(huán)境中替代傳統(tǒng)熒光照明系統(tǒng)，包括:運(yùn)載工具外部照明環(huán)境，軍用環(huán)境，商用環(huán)境，和家用環(huán)境。
[0008]不過，LED型照明系統(tǒng)具有多種缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)在其可應(yīng)用于商用運(yùn)輸環(huán)境內(nèi)部照明之前必須解決?，F(xiàn)在參見圖2，其中顯示現(xiàn)有技術(shù)的LED型照明系統(tǒng)200包括以單行設(shè)置的多個(gè)單獨(dú)LED 202。如圖2中可見，利用LED照明系統(tǒng)200進(jìn)行環(huán)境照明的主要缺點(diǎn)之一是，LED行中的每個(gè)LED 202均從LED照明系統(tǒng)200之外可見。這有時(shí)是指形成“輝點(diǎn)”、“熱點(diǎn)”、“針孔”、“豹紋”、和/或“斑馬”照明。輝點(diǎn)在用于運(yùn)輸運(yùn)載工具中時(shí)會(huì)分散注意力并會(huì)使乘客和司機(jī)不快。這樣，所產(chǎn)生的問題是，使輝點(diǎn)最小化，必須降低來自LED的光強(qiáng)度，這將降低商用運(yùn)載工具乘客區(qū)域中的照射水平。這樣可能形成潛在的危險(xiǎn)情況。
[0009]已經(jīng)提出的一種消減輝點(diǎn)的解決方案是間接照明系統(tǒng)，例如在圖3中所示的照明系統(tǒng)。在圖3中，LED照明系統(tǒng)300具有遠(yuǎn)離被照射區(qū)域而朝向的LED條302。來自LED條302的光從反射表面304反彈離開并然后通過發(fā)散表面306。發(fā)散表面306在其一側(cè)上或兩側(cè)上具有多個(gè)曲形表面以進(jìn)一步發(fā)散來自LED條302的光。以這種方式，來自單獨(dú)LED的光在由反射表面發(fā)散之后照射乘客區(qū)域。不過，光在其反射離開背表面時(shí)產(chǎn)生損耗，使得間接照明系統(tǒng)的效率低。此外，由于需要使LED條對(duì)準(zhǔn)以進(jìn)行適合的反射并需要在LED條與反射表面之間提供足夠空間，因而使間接照明系統(tǒng)復(fù)雜且體積大。因此，需要一種能夠提供發(fā)散光且簡(jiǎn)單、高效和緊湊的LED照明系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的發(fā)散性能的LED照明系統(tǒng)和方法。因此，提供用于LED光源支架的方法和系統(tǒng)，其顯著消除或減少了與先前系統(tǒng)和方法相關(guān)的缺點(diǎn)和問題。在一些實(shí)施例中，LED光源支架可包括多個(gè)開口，用于允許LED的一部分穿過其中。在一些實(shí)施例中，支架中可包含有接合特征部，以與燈具配合。在一些實(shí)施例中，多個(gè)LED附接到印刷布線組件(PWA)。支架中可包含有多個(gè)鎖定特征部，以將LED PWA保持就位。在一些實(shí)施例中，鎖定特征部可為配合槽，適于保持LED PWA抵靠照明特征部。在一些實(shí)施例中，散熱器或其它熱導(dǎo)體適于與LED PWA熱連通以從中去除熱量。散熱器可壓靠燈具以允許二者之間的熱傳導(dǎo)。
[0011]在各種實(shí)施例中，提供一種通過發(fā)光二極管(LED)照明的方法，所述LED被定向成將光能直接發(fā)射到待照射表面上，而沒有來自所述LED的可觀察到的輝點(diǎn)，所述方法包括:
提供燈具，所述燈具具有與安裝表面相反設(shè)置的照射開口，用于讓光能從其中通過；
使LED組件可移除地接合到在述燈具內(nèi)的安裝表面，所述LED組件上設(shè)置有多個(gè)LED，所述LED被定向成將光能直接發(fā)射通過所述照射開口 ；
將所述LED組件聯(lián)接到功率源；
提供具有選擇發(fā)散率和透射率性能的透鏡，使得來自所述LED并透射過所述透鏡的光能充分發(fā)散以在光學(xué)上掩飾LED光能源，從而使得不能從所述LED光能源觀察到輝點(diǎn)；
將所述透鏡固定在所述燈具的照射開口上，所述透鏡設(shè)置在所述LED組件與待照射表面之間；和
其中，當(dāng)向所述LED供電時(shí)，光以發(fā)散并在光學(xué)上掩飾所述LED光能的方式從所述LED直接穿過所述透鏡發(fā)射出。
[0012]在各種實(shí)施例中，所述方法還可包括:
其中，所述透鏡具有的透射率大于50% ;
其中，從設(shè)置為與所述透鏡相距2英寸的100流明LED透射通過所述透鏡的光將均勻照射所述透鏡；
其中，所述透鏡具有的厚度在0.12英寸的量級(jí)；
其中，所述透鏡包括所述燈具的結(jié)構(gòu)元件;將所述透鏡固定在所述燈具的照射開口上為所述透鏡提供結(jié)構(gòu)支撐；
所述LED組件具有功率供應(yīng)器，所述功率供應(yīng)器集成形成于所述LED組件中并且適于聯(lián)接到所述功率源；
使用所述功率供應(yīng)器提供脈寬調(diào)制以控制所述LED的光強(qiáng)度；
其中，如果所述多個(gè)LED中的一個(gè)LED失效，則提供到其它LED的電流增大以補(bǔ)償所述失效；
其中，所述LED組件包括:支架，和LED印刷布線組件；
其中，使LED組件可移除地接合到所述安裝表面包括:使多個(gè)彈簧推壓鉚釘穿過所述LED組件并進(jìn)入所述安裝表面中；
所述安裝表面設(shè)置從其中突出的多個(gè)接合粧；
所述LED組件設(shè)置支架，所述支架在其中設(shè)置有多個(gè)鍵孔;和
其中，使LED組件可移除地接合到所述安裝表面包括:使所述接合粧穿過所述支架以與所述支架相連；
所述LED組件具有從其邊緣突出的多個(gè)接合特征部;和
其中，使LED組件可移除地接合到所述安裝表面包括:使所述接合特征部抵靠所述安裝表面的相反側(cè)鎖緊；
其中，所述燈具包括設(shè)置在其相反側(cè)上的半透明端帽；
其中，在光學(xué)上掩飾LED光能包括:使得穿過所述透鏡的所述LED的輪廓相互不可區(qū)分； 其中，當(dāng)向所述LED供電時(shí)，不能觀察到所述LED的位置。
[0013]在各種實(shí)施例中，提供一種使用發(fā)光二極管LED提供照明的系統(tǒng)，所述LED被定向成將光能直接發(fā)射到待照射表面上，而