具有配备发光元件和远程发光材料的照明条的照明单元.pdf

本发明提供用于提供光照的系统和方法。照明单元可具有支架结构，以及由接触该支架结构的电路板所支持的一个或多个发光元件。可以提供第一光学元件和第二光学元件。在一个或多个光学元件上可以提供远程发光材料。配置用于激发发光材料的发光元件诸如高效率发光二极管之类可以朝向发光材料。支架结构可以是散热元件，其可以将热量从热源传导到支架结构的表面。该散热元件可具有允许形成对流路径的通路，以便从支架结构散热。此类照明单元可用于替代常规荧光灯管或其他照明装置，或者可被提供为独立的照明单元。

权利要求书一种照明单元，包括至少一个照明条，其中每个照明条包括：
支架结构；
沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；
基本上沿所述长度延伸的至少部分反射的反射器；以及
布设在所述反射器上的发光材料，其中所述发光材料配置成被从所述发光元件中的至少一个发光元件发出的光所激发。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述反射器配置用于分布从所述发光材料和所述发光元件发出的光。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述至少一个照明条还包括至少一个光学元件。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述反射器配置用于将从所述发光材料和所述发光元件发出的光引向至少一个光学元件。
根据权利要求3所述的照明单元，其中至少一个光学元件包括反射器、折射器或衍射器中的至少一种。
根据权利要求3所述的照明单元，其中至少一个光学元件配置用于提供非对称光分布。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述照明单元配置用于替代常规照明器材中的常规灯。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述照明单元配置用于作为独立的光源和照明灯具进行操作。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述发光元件之中的至少一些发光元件发出第一颜色的光，并且所述发光元件之中的至少一些发光元件发出第二颜色的光。
根据权利要求1所述的照明单元，其中至少一个照明条包括与另一照明条的机械连接或者电连接中的至少一种。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述照明单元配置用于选择性地提供以下至少一种：间接光分布或者直接光分布。
根据权利要求3所述的照明单元，其中至少一个光学元件包括反射器和折射器，以使得被引向所述光学元件的光的第一部分得到反射，并且被引向所述光学元件的光的第二部分得到折射。
根据权利要求1所述的照明单元，还包括控制器，所述控制器配置用于改变所述照明单元的光输出。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述支架结构是刚性、细长的结构。
根据权利要求1所述的照明单元，其中所述至少一个照明条包括直线形、环形、多边形、弯曲形、曲线形或者U形中的至少一种。
根据权利要求1所述的照明单元，还包括：
基本上沿所述长度延伸的至少部分反射的无涂层反射器，其中所述无涂层反射器上没有布设发光材料。
根据权利要求16所述的照明单元，其中从所述发光元件发出的至少一些光从所述无涂层反射器反射到其上布设有所述发光材料的反射器。
根据权利要求17所述的照明单元，其中从其上布设有所述发光材料的所述反射器发出的至少一些光被引向所述无涂层反射器，该无涂层反射器反射至少一些所述光。
根据权利要求1所述的照明单元，还包括电源，该电源电连接至所述至少一个照明条并且配置用于驱动所述多个发光元件。
根据权利要求1所述的照明单元，其中处于照明条内的所述多个发光元件彼此电连接。
一种照明条，包括：
支架结构；
沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；
基本上沿所述长度延伸的基本上不透光的支架；以及
布设在所述不透光支架上的发光材料，其中所述发光材料配置成被从所述发光元件中的至少一些发光元件发出的光所激发。
根据权利要求21所述的照明条，其中所述发光元件是发光二极管。
根据权利要求21所述的照明条，其中所述多个发光元件之中的至少一些发光元件发出基本上为白色的光。
根据权利要求21所述的照明条，其中所述多个发光元件之中的至少一些发光元件发出基本上为蓝色的光。
根据权利要求21所述的照明条，其中所述发光材料包括磷光发射体或者荧光发射体之中的至少一种。
根据权利要求21所述的照明条，其中所述发光材料配置用于在由所述发光元件所激发时发出基本上处于500nm至750nm波长范围内的光。
根据权利要求21所述的照明条，其中所述不透光支架包括反射塑料条。
根据权利要求27所述的照明条，其中所述发光材料嵌入在所述不透光支架中。
根据权利要求28所述的照明条，还包括至少一个光学元件，该至少一个光学元件配置用于分布由所述发光元件和所述发光材料发出的光。
根据权利要求21所述的照明条，还包括控制模块，该控制模块配置用于基于从传感器、电子接口或用户输入之中的至少一种收集到的信息来驱动所述发光元件。
一种照明单元，包括：
沿轴线布设的发光元件线阵；
与所述发光元件热连通的散热器；
靠近所述线阵布设的轴向延伸的初级反射器；
轴向延伸的次级反射器；以及
布设在所述初级反射器或所述次级反射器上的发光材料，用于更改来自于所述发光元件的光的光学性质，
其中所述初级反射器布设用于将入射在其上的光引向所述次级反射器，并且所述次级反射器布置用于重新定向入射在其上的光。
根据权利要求31所述的照明单元，其中所述发光材料布设在所述次级反射器上。
根据权利要求31所述的照明单元，其中所述发光材料不布设在所述初级反射器上。
一种照明条，包括：
直线形支架结构；
基本上沿所述支架的长度延伸的至少部分反射的反射器；以及
沿所述支架结构的长度布设的多个敞开式发光元件，其中来自所述发光元件的光不穿过次级光学器件，并且其中来自所述发光元件的光在离开所述照明条之前被反射至少一次。
根据权利要求34所述的照明条，还包括至少一个端盖，该至少一个端盖配置用于以电气方式或机械方式之中的至少一种方式将至少一个照明条耦合至常规照明器材插座。
根据权利要求35所述的照明条，其中所述至少一个端盖包括一对平行的导电销，并且其中所述导电销电连接到至少一个照明条。
根据权利要求35所述的照明条，其中所述至少一个端盖可拆卸地耦合到至少一个照明条。
根据权利要求34所述的照明条，其中所述发光元件为侧面出光发光二极管。
根据权利要求34所述的照明条，其中所述发光元件是顶部出光发光二极管。
根据权利要求34所述的照明条，其中所述反射器阻挡和阻止来自所述发光元件的光直接离开所述照明条。
根据权利要求40所述的照明条，还包括基本上沿所述支架的长度延伸的附加光学元件。
根据权利要求41所述的照明条，其中所述反射器或附加光学元件之中的至少一种具有发光材料布设于其上。
根据权利要求42所述的照明条，其中从所述发光元件发出的光由所述反射器或附加光学元件反射至所述发光材料，并且其中所述发光材料发出由所述反射器或附加光学元件所反射的光。
根据权利要求41所述的照明条，其中所述附加光学元件包括漫射器、透镜、反光镜、光学涂层、分色涂层、光栅、网纹表面、光子晶体或者微透镜阵列之中的至少一种。
根据权利要求34所述的照明条，其中所述照明条配置用于选择性地提供间接光照或者直接光照之中的至少一种。
一种照明条，包括：
直线形支架结构；
基本上沿所述支架的长度延伸的至少部分反射的反射器；以及
沿所述支架结构的长度布设的多个敞开式发光元件，其中来自所述发光元件的光在离开所述照明条之前与至少一个光学元件发生相互作用。
根据权利要求46所述的照明条，其中所述光在离开所述照明条之前仅与反射光学元件发生相互作用。
一种照明单元，包括：
散热支架结构，在所述支架结构的各部分之间具有至少一个空间；
多个发光元件，所述多个发光元件与所述支架结构热连通并且沿所述支架结构的长度布设；以及
至少一个通路，该通路位于至少两个发光元件之间并且经过所述散热支架结构通往所述空间。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述散热支架结构是以下的至少一种：铝散热器、铜散热器、或者其合金。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述散热支架结构具有100W/m0K或更大的导热率。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述通路配置用于允许对流路径流经所述通路。
根据权利要求51所述的照明单元，其中所述对流路径垂直定向。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述散热支架结构包括以下散热表面特征中的一个或多个：鳍片、沟槽、杆、销或鼓起物。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述发光元件是发光二极管。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述支架结构的各部分之间的所述空间是沿所述支架结构的所述长度提供的。
根据权利要求55所述的照明单元，其中所述空间沿所述支架结构的长度敞开，从而在所述散热支架结构内形成槽道。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述散热结构由单个单元形成。
根据权利要求48所述的照明单元，其中所述散热结构由多个单元形成。
一种散热方法，包括：
提供散热支架结构，在所述支架结构的各部分之间具有至少一个空间；
提供多个发光元件，所述多个发光元件与所述支架结构热连通并且沿所述支架结构的长度布设；以及
将热量从所述发光元件传递到所述散热支架结构和所述支架结构各部分之间的所述至少一个空间，从而形成经过所述至少一个空间的对流路径。
根据权利要求59所述的方法，其中所述散热支架结构是以下至少一种：金属散热器、或者导热塑料散热器。
根据权利要求59所述的方法，其中经过所述空间的所述对流路径允许空气经过位于至少两个发光元件之间的至少一个通路和经过所述散热支架结构流至所述空间。
根据权利要求61所述的方法，其中所述对流路径垂直定向。
根据权利要求48所述的方法，其中所述发光元件是发光二极管。
根据权利要求48所述的方法，其中所述支架结构的各部分之间的所述空间是沿所述支架结构的所述长度提供的。
根据权利要求64所述的方法，其中所述空间沿所述支撑结构的所述长度敞开，从而在所述散热支架结构内形成槽道。
根据权利要求48所述的方法，其中所述散热结构由单个单元形成。
一种照明单元，包括：
散热支架结构，在所述支架结构的各部分之间具有至少一个空间；
多个发光元件，所述多个发光元件与所述支架结构热连通并且沿所述支架结构的长度布设；以及
至少一个热导管，用于从与所述至少一个空间流体连通的所述照明单元散热。

说明书具有配备发光元件和远程发光材料的照明条的照明单元
交叉引用
本申请要求提交于2010年2月17日的美国临时申请号61/338,268的权益，该申请通过引用而全文并入于此。
背景技术
荧光灯在商业建筑、住宅空间中，以及在公共汽车上和室外照明中得到广泛使用。荧光灯照明提供一些优点，例如相比于诸如白炽灯照明等其他照明选项提高的效率。然而，却存在若干缺点。荧光灯在过度振动下失效，需要高操作电压，消耗大量功率，一般具有低劣的颜色质量，它们无法在低温下或者在潮湿环境中启动，它们沿着灯的长度以360度发光以致很多光损失在反射中，而且它们含有汞，从而使灯难以处置并且对人类健康和环境有害。
在通过引用而全文并入于此的美国专利号7,049,761、7,114,830、7,144,131和7,618,157中提出了提供基于发光二极管(LED)的荧光灯管替代灯或其他照明装置的各种解决方案。美国专利号7,049,761描述了具有朝向期望光照区的一行白色LED的荧光灯管替代灯。LED沿灯的长度呈现为点源，因此光亮刺目、分布不均匀或均衡、并且受限于LED源的颜色质量和一致性。可以使用折射或散射盖来对光进行漫射以获更均匀的外观，但这要么会显著增添成本(以得到高效率漫射器)，要么会损失灯的效率。此外，LED生成大量的热，而这削减了LED器件的寿命和效率。在这些灯中，LED器件封闭在管状灯泡之中，从而由于大量被困的热而进一步增高了操作温度。一些灯合并有水平散热器，但这样的散热器即使具有鳍片和沟槽也并不非常有效。美国专利号7,114,830描述了一种荧光灯管替代灯，其具有如上所述朝向期望光照区或者朝向反射器的LED。反射器可以用于将光散射出照明单元以获更均匀的光分布，然而，仍将会存在亮斑。热管理问题未获解决。很大程度上由于热管理问题，所提出的这些荧光灯管替代灯将会具有降低的系统效能、降低的光通维持率、伴随寿命期间颜色一致性的问题、以及不确定的可靠性。美国专利号7,618,157提出了由一系列蓝色LED来激发位于塑料盖上的远程磷光体。虽然该专利提供了更加均匀的光，但其需要大量的磷光体材料才能制造。磷光体材料可能极其昂贵，因此妨碍了采用这种技术所需的成本目标的实现。此外，虽然散热问题通过使用远程磷光体而得到减轻，但热管理未得到优化，并且可能导致系统效能降低、光通维持率问题、以及不确定的可靠性。
因此，存在对于改进的光照系统和方法的需求。还存在对于具有改善的热管理和效率的照明单元的进一步需求。
发明内容
根据本发明的一个方面，可提供一种照明单元。该照明单元可包括至少一个照明条，其中每个照明条包括支架结构；沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；基本上沿所述长度延伸的至少部分反射的反射器；以及布设在所述反射器上的发光材料，其中所述发光材料配置成被从所述发光元件中的至少一个发光元件发出的光的至少一部分所激发。
本发明的另一方面可针对一种照明条，其包括支架结构；沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；基本上沿所述长度延伸的基本上不透光的支架；以及布设在所述不透光支架上的发光材料，其中所述发光材料配置成被从所述发光元件中的至少一个发光元件发出的光的至少一部分所激发。
另外，本发明的一个方面可包括一种照明单元，其包括沿轴线布设的发光元件线阵；与所述发光元件热连通的散热器；靠近线阵布设的轴向延伸的初级反射器；轴向延伸的次级反射器；以及布设在初级反射器或次级反射器或者初级和次级反射器二者上的磷光体，用于更改来自发光元件的光的光学性质，其中初级反射器布设成将入射在其上的光引向次级反射器，而次级反射器则布置用以重新定向入射在其上的光。
根据本发明的另一方面，可提供一种照明条。该照明条可包括直线形支架结构；以及基本上沿所述支架的长度延伸的至少部分反射的反射器；以及沿所述支架结构的长度布设的多个敞开式发光元件，其中来自所述发光元件的光不穿过次级光学器件，并且其中来自所述发光元件的光在离开照明条之前至少反射一次。
本发明的一个附加方面可针对一种照明单元，其包括：散热支架结构，在该支架结构的各部分之间具有至少一个空间；与支架结构热连通并沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；以及位于至少两个发光元件之间并经散热支架结构通往所述空间的至少一个通路。
根据本发明的另一方面，可提供一种散热方法，其包括提供散热支架结构，在该支架结构的各部分之间具有至少一个空间；提供与支架结构热连通并沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；以及从发光元件向散热支架结构和支架结构各部分之间的所述至少一个空间传热，从而创建经过该至少一个空间的对流路径。
根据本发明的一个附加方面可提供一种照明单元。该照明单元可包括散热支架结构，在该支架结构的各部分之间具有至少一个空间；与支架结构热连通并沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件；以及至少一个热导管，用于从与该至少一个空间流体连通的照明单元散热。
本发明的各方面可提供一种新颖的照明单元，其避免了现有技术的问题。
本发明还可以提供一种具有一个或多个照明条的新颖照明单元，每个照明条具有：散热支架结构；多个发光元件；以及基底反射器，在其上布设有发光材料。发光材料由至少一些发光元件所激发，并且发出更长波长的光。基底反射器可配置用于将光引出照明单元或者引向一个或多个光学元件，所述光学元件可以用于对光进行折射、反射和/或衍射从而实现期望的光分布。
本发明还可以有利地提供一种用于替代常规荧光管灯的新颖照明单元。该新颖照明单元包括两个照明条，配置成与常规荧光照明器材中的插座电耦合和机械耦合。在两个照明条之间的基本上净空的空间提供用于从发光元件除热的对流路径。两个照明条例如可以通过横杆而沿它们的长度机械地耦合起来。每个照明条具有沿散热支架结构的长度布设的多个发光元件，以及其上布设有发光材料的基底反射器。发光材料配置成由至少一些发光元件所激发，并且发出更长波长的光。基底反射器可配置用于将光引向一个或多个光学元件，所述光学元件可用于对光进行反射、折射和/或衍射从而实现期望的光分布。
本发明的各方面可提供一种用于光照的新颖照明单元，其具有至少一个照明条，该至少一个照明条具有朝向基底反射器的多个发光元件，该基底反射器继而将光重新定向到至少一个光学元件。光学元件可包括反射器、折射器、衍射器或者其组合。该新颖照明单元可配置用于提供直接光照/间接光照。该新颖照明单元可以具有或者可以不具有远程布设的发光材料。
此外，本发明可提供一种具有一个或多个照明条的新颖照明单元，每个照明条具有散热支架结构、多个发光元件、以及其上布设有发光材料的发光支架。发光材料由至少一些发光元件所激发，并且发出更长波长的光。发光支架可以是透明的或半透明的。照明条还可以包括用以实现期望的光分布的至少一个光学元件。
在结合以下的描述和附图考虑时，本发明的其他目标和优点将会得到进一步的领会和理解。虽然以下的描述可能包含对本发明特定实施方式加以描述的具体细节，但不应将此解释为对本发明范围的限制，而是应当解释为优选实施方式的范例。对于本发明的每个方面而言，本文所建议的、被本领域技术人员所知晓的许多更改都是有可能的。在本发明的范围内可以做出多种改变和修改而不偏离其精神。
援引并入
本说明书中所提及的所有公开、专利和专利申请均通过引用并入于此，其程度等同于具体和个别地指出通过引用而并入每一个别的公开、专利或专利申请。
附图说明
在随附权利要求书中具体阐明了本发明的新颖特征。通过参考对利用到本发明原理的示例说明性实施方式加以阐述的以下详细描述以及附图，将会获得对本发明特征和优点的更好的理解，在附图中：
图1a是照明单元和照明器材的环境透视图。
图1b示出照明器材中的照明单元的一个实施方式的安装。
图2a是根据本发明实施方式的照明单元的局部透视图。
图2b是根据本发明实施方式、具有用于光分布的光学元件的照明单元的剖视图。
图3是根据本发明实施方式，发光材料和发光元件在单个照明条中的放置的局部透视图。
图4是根据本发明实施方式，具有光学元件的单个照明条的剖视图。该照明条可具有如图所示的定向，或者任何其他定向。例如，照明条可以反转。
图5a是根据本发明实施方式的两个照明条和两个光学元件的剖视图。
图5b示出两个照明条的透视图。
图6是具有方向相反的发光元件并具有基底反射器和光学元件的两个发光条的剖视图。
图7显了具有4个照明条的照明单元。
图8是根据本发明实施方式，具有两个照明条的照明单元的剖视图，所述两个照明条具有共同的基底反射器和光学元件。
图9是根据本发明实施方式，具有两个照明条的照明单元的剖视图，所述两个照明条不具有基底反射器并且共用发光材料和光学元件。
图10a是根据本发明实施方式的照明单元的底视图。
图10b是根据本发明实施方式的照明单元的侧视图。
图10c是照明单元的另一侧视图。
图10d是照明单元的第一端。
图10e是照明单元的横截面。
图11是根据本发明实施方式的照明单元的分解图。该照明单元可具有所显示的定向或者任何其他定向。例如，照明单元可以反转。
具体实施方式
虽然本文中已图示和描绘了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，此类实施方式仅以示例方式提供。本领域技术人员现将想到许多变更、改变和替换而不偏离本发明。应当理解，在对本发明的实践中，可以采用针对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方式。
本发明提供用于提供光照的系统和方法。本文所述的本发明的各个方面可以应用于以下所述的任何特定应用，或者用于任何其他类型的照明单元或照明条。本发明可以作为独立系统或方法，或者作为集成光照系统的一部分来应用。应当理解，本发明的不同方面可以单独地、共同地或者相互组合地得到体现。
照明单元
本发明的一个方面涉及可用于光照的照明单元。照明单元可以提供适合于一般光照的光。照明单元可以用作常规照明器材的替代灯或者用作独立光源。照明单元可以用作各种类型照明器材(例如，荧光照明器材、卤素照明器材、白炽照明器材、气体放电灯、等离子灯)的替代。备选地，该照明单元是并非旨在替代其他照明器材的独特照明单元。照明单元可以是高效的，并且可以提供质量良好的光，同时具有以低成本制造的可能。
所述照明单元可以用于一般光照或者专业照明应用，诸如光疗应用、生长照明、展示照明、建筑照明、医疗照明、检查照明、装饰照明、背光、标牌和其他照明应用。所述照明单元可以用于间接光照或直接光照或者其组合。在一些实施方式中，可提供该照明单元用于室内应用。备选地，可提供该照明单元用于室外。该照明单元可提供环境光或背景光或者定向光。该照明单元可以是独立式或便携式、固定式(例如，内凹式、面装式、户外式)，或者用于特殊用途。在一些实施中，可提供该照明单元用于天花板、墙壁或地板灯具。该照明单元可作为台灯来应用。
替代照明
如前面所讨论，可提供照明单元作为对常规照明器材的替代。本文对替代特定类型常规照明器材(例如，荧光灯)的任何描述均可应用于其他类型的常规照明器材。
举例而言，如图1a中所示，照明单元100可配置用于替代常规荧光照明器材110中的常规荧光灯管。根据所要替代的荧光灯管的类型，替代照明单元100可以是环形、直线形、多边形、弯曲形、曲线U形或者其他形式。环形、U形、直线形和其他常规荧光灯形状可以用本文其他各处所描述的照明单元来替代。在一个示例中，在如本文所述双侧发射体配置中，照明条可以是U形或环形，用于替代U形或环形荧光灯。该照明单元可以基本上是管状形式，以便模仿常规荧光灯管的外观。备选地，该照明单元可具有不一定为管状的细长形式。照明单元可具有扁平而细长的形式。照明单元的整体形状可以与其所替代的灯相同或不相同。
照明单元可具有单个端盖或多个端盖，诸如一对端盖120，该一对端盖120配置用于将照明单元100机械地和/或电气地耦合至常规荧光灯插座130。备选地，可以无需端盖而实现耦合。耦合例如可以通过使用从端盖120凸出的导电销122来实现，如在常规荧光灯管至插座耦合方案中所使用的那样。举例而言，每个端盖可具有一个、两个或更多个导电销，或者电耦合可以发生在具有两个或更多个导电销的一个端盖处。销可以是平行的或者可以不是平行的。在一个实施方式中，可以将端盖中的至少一个端盖仅用于机械耦合。
图1b是示出具有端盖120的照明单元100的一端的局部透视图，该端盖120具有导电销122，该导电销122配置成电气地和机械地耦合至常规荧光照明器材的插座130。在一些实施方式中，端盖可具有可配置成与照明器材电气地和/或机械地耦合的销或其他连接特征。销或其他连接特征可以由导电材料形成，或者可以不由其形成。照明单元可以滑入和/或拧入灯具。照明单元可以可拆卸地附接至照明器材。备选地，照明单元不可从照明器材上拆下。
使用根据本发明实施方式的照明单元作为荧光灯管替代灯可具有若干优点。照明单元的效率更高，从而减少用于照明的全球用电量。另外，这样的照明单元可以减少为给光源供电而进行发电所造成的二氧化碳排放，并且可以消除对于给人类健康和环境构成风险的含汞灯的需求。据估计，美国每年从5亿至6亿根废弃的荧光灯管中产生2至4吨汞。此外，可以提供更高质量的光来改善人类的视觉体验。举例而言，可以在保持高效率的同时，独立地调整颜色和亮度。改善的光质量还可以导致生产率提高。此外，本发明的照明单元可以调光并且容易安装。
供电
照明单元可配置成由交流电或直流电线路来供电。功率转换电源可以直接集成到照明单元中。功率源可以在外部提供，或者集成到照明单元之中。功率源可以使用电网/市电来给照明单元供电。举例而言，照明单元的发光元件可以配置成由电源来供电。电源可以是外部电源。备选地，电源可以合并在照明单元内。电源可以在照明单元内部。例如，电源可以包含诸如电池、超级电容器或者感应线圈等本地储能系统。
电源可以提供驱动条件，该驱动条件为适合于给至少一些发光元件供电的驱动电压或电流。驱动条件可随时间而变，并且可被编程以响应于来自传感器的反馈或用户输入而改变。驱动条件可以由本文其他各处所进一步详细讨论的控制模块来控制，或者可以不由其来控制。
照明单元配置
照明单元可作为独立光源或照明灯具工作，其可具有例如环形、直线形、多边形、弯曲形状、曲线形状、“x”形、“z”形、多面体形、球形或者其他二维或三维形状。在其他实施方式中，照明单元可作为在其他常规照明灯具中使用的替代灯来工作。照明单元可具有细长形状。在一些实施方式中，细长形状可以是笔直的、弯曲的或者弯折的。
可以提供该照明单元作为单独的光照源。备选地，可将照明单元合并到成组的照明单元或多个照明单元中。
照明单元可具有一个、两个或更多个照明条。照明条可以是照明单元的光生成组件。照明条可具有长而窄的发光元件阵列。照明条可具有一行或多行发光元件。一行发光元件可以是基本上笔直的，或者可以是弯曲的或者弯折的。可将发光元件间隔开以便形成间断的光线(点线或虚线)或者连续的光线。发光元件可以布设成彼此之间具有充足的空间，从而使得由发光元件所生成的热可以得到最佳的消散。多个照明条可以合并到单个照明单元之中。发光元件可以交错垂直于发光元件阵列的长度。发光元件阵列可以是弯曲的或者笔直的。相似长度或不同长度的一个或多个照明条可以以各种角度彼此连接，以便形成其他形状或照明单元几何结构。例如，可以用多个照明条来制出“z”、“x”、“t”、“y”或“v”形照明单元或者多边形照明单元。此外，还可以制出诸如球体或多面体等形状的三维照明单元。多个照明条的发光元件可以电连接起来。
每个照明条具有多个发光元件，它们一般布设在散热支架结构上。在许多实施方式中，照明条可具有光学元件，诸如基底反射器，在其上布设有发光材料。照明条还可具有一个或多个光学元件来辅助光的分布和/或减少眩光。
图2a示出了根据本发明实施方式的照明单元的透视图。图2b示出了具有单个照明条210的照明单元的剖视图。照明条210可具有沿散热器230的长度安装的发光元件220。发光元件可以是安装在电路板222上的侧面出光发光二极管(LED)。发光元件(例如，LED)可以定位成使得由发光元件所生成的光被引向基底反射器240，基底反射器240上可布设有发光材料250。基底反射器240可将来自发光材料250和发光元件220的光引向光学元件260。光学元件260可根据期望对光进行分布。
图3示出了照明条300的一部分的局部顶视图，其图示了发光元件310的放置、基底反射器320的位置、以及发光材料330在基底反射器上的放置。
照明单元组件布局
图11示出了根据本发明实施方式的照明单元的分解图。照明单元可具有下列一项或多项：一个或多个支架结构1100，一个或多个光学元件1102a、1102b、1104，以及具有至少一个发光元件1108的一个或多个电路板1106a、1106b。在一些实施方式中，可以提供一个或多个紧固件1110。
照明单元可具有主光照方向。举例而言，如图11中所示，光照方向可以向下，其中照明单元接纳紧固件的一侧为向下方向。光可在多个方向上发射，其中主光照方向向下朝向一个或多个紧固件。举例而言，光可以同时在一系列方向上发射，同时具有主光照方向。备选地，主光照方向可以朝向一侧，或者相对于紧固件向上。在一些实施方式中，照明单元的上表面或顶部可处在与光照方向相反的一侧上，而照明单元的下表面或底部可处在光照方向的一侧上。照明单元可以相对于其周围以任何方式定向。光照方向可处于相对于照明单元周围的任何方向上。例如，光照方向可以朝向地面或地板。在其他示例中，光照方向可以朝向天花板或天空，或者朝向边侧或朝向墙壁，或者处于其间的任何角度。在一些示例中，照明单元可具有相对于照明单元向下的主光照方向，其可能会或者可能不会相对于周围环境向下。
在一些实施方式中，光学元件，诸如第二光学元件1102a、1102b，可以与支架结构1100相接触或者固定到支架结构1100。在一些实施方式中，光学元件的形状可以与支架结构互补。例如，支架结构可具有沿支架结构纵向延伸的弯曲形状，并且光学元件也可以包括沿光学元件纵向延伸的互补的弯曲形状。光学元件可沿支架结构纵向延伸。光学元件的互补弯曲形状可允许将光学元件固定到支架结构。光学元件可以布设在支架结构的表面上。在其他实施方式中，光学元件可以与支架结构形成一体而成为单个单元。例如，支架结构的表面可以包含如由光学元件提供的期望的光学性质。
多个光学元件可以接触支架结构1100。例如，两个第二光学元件1102a、1102b可以接触支架结构。所述两个第二光学元件可以在在光照方向中位于支架结构处的一侧。在一些实施方式中，两个第二光学元件可以提供在支架结构的下侧。多个光学元件可以接触单个连续支架结构。备选地，多个光学元件可以接触多个支架结构。多个支架结构可能会或者可能不会彼此连续。在某些情况下，单个光学元件可以接触单个连续支架结构，或者可以接触可能会或可能不会彼此连续的多个支架结构。
在一些实施方式中，一个或多个电路板1106a、1106b也可以接触支架结构1100。电路板可能会或者可能不会接触第二光学元件1102a、1102b。电路板可以在光照方向上相对于第二光学元件向下。在一些实施方式中，电路板可位于两个或更多个第二光学元件之间，或者位于两个或更多个第二光学元件之间的区域下方。
光学元件1104可以接触一个或多个电路板1106a、1106b。光学元件可能会或者可能不会接触支架结构1100。光学元件可以沿支架结构纵向延伸。光学元件可以是一个或多个第一光学元件1104。第一光学元件可以在光照方向上相对于电路板向下。第一光学元件可以处在电路板下方。
电路板
照明单元可包括一个或多个电路板。电路板可以是印刷电路板(PCB)。可以使用本领域已知的任何电路板材料。在电路板上可以提供一个、两个或更多个发光元件。优选地，由电路板支持多个发光元件。电路板还可以支持和提供通往发光元件和/或在发光元件之间的电连接。电路板可以提供在一个或多个发光元件与功率源之间的电连接。
电路板可具有任何形状。举例而言，可将电路板塑形为矩形、方形、三角形、圆形、椭圆形、五角形、六角形、八角形、U形条、弯折条或者笔直条。在一些实施方式中，电路板可具有显著长于该电路板任何其他维度(例如，宽度、高度)的长度。在一些实施方式中，电路板可具有一个或多个边。在一些实施方式中，电路板可具有直边。在其他实施方式中，电路板的边可以是弯曲的，或者可以包含凸起或凹口。电路板可以平且/或薄。电路板可以是矩形条。
可以为一个照明单元提供多个电路板。在一些实施方式中，每个电路板可具有相同的形状和/或大小。备选地，电路板可具有不同的形状和/或大小。电路板可能会或者可能不会彼此接触。
在一个示例中，可提供两个电路板，每个电路板在其上具有一个或多个发光元件。电路板可以是平的。电路板可以是细长条。电路板可以是共面的或者可以不是共面的。电路板可以布置成使得它们彼此平行。备选地，电路板可以相对于彼此成角度。在一个实施方式中，沿第一电路板纵向延伸穿过第一电路板中心的轴线可以平行于沿第二电路板纵向延伸穿过第二电路板中心的轴线。第一电路板和第二电路板可围绕轴线旋转，从而使它们相对于彼此处于非平行角度。在一个示例中，多个电路板可以成角度，以便使它们相对于彼此形成“v”形。在电路板之间可以提供或者可以不提供间隙。
发光元件
电路板可支持一个、两个、三个、四个或者更多个发光元件。电路板可支持20个或更多个、50个或更多个、70个或更多个、或者100个或更多个发光元件。在一些实施方式中，电路板可具有电连接，该电连接可以提供在发光元件与功率源之间，或者在发光元件之间的电连接。
每个照明单元可具有多个发光元件。在一些实施中，每个照明条具有多个发光元件。每个电路板可支持至少一个发光元件。发光元件可以是本领域中已知的任何光照源。例如，发光元件可以包括发光二极管(LED)。发光元件可以包括LED封装。发光元件可以是磷光体转换型LED。发光元件可以包括LED芯片和密封剂，以及/或者可发挥初级光学器件功能的其他透镜或反射器。在一些实施方式中，发光元件可以在LED芯片附近包含磷光体，配置用于将LED芯片所发出的光的一部分转换为更长的波长。备选地，发光元件无需具有覆于其上的磷光体。发光元件可由半导体材料与初级光学器件来形成。在一些实施方式中，发光元件可以是点源发光元件，或者是基本上为点源的发光元件。
在一些实施方式中，发光元件可以是侧面出光LED。在其他实施方式中，发光元件可以是顶部出光LED或者底部出光LED。发光元件可在任何方向或者多个方向上对光加以引导。
发光元件可以是冷阴极荧光灯(CCFL)或者是电致发光器件(EL器件)。冷阴极荧光灯可以是用于背光液晶显示器的类型，并且在Henry A.Miller的“Cold Cathode Fluorescent Lighting”(Chemical Publishing Co.(1949))和ShunSuke Kobayashi的“LCDBacklights(Wiley Series in Display Technology)”(Wiley(2009年6月15日))中有述，以上文献特此通过引用而全文并入。EL器件包括高场强EL器件、诸如LED等常规无机半导体二极管器件、或者激光二极管以及OLED(在有源层内具有或不具有掺杂物)。掺杂物意指作为EL器件的有源层内杂质的掺杂原子(一般是金属)以及金属络合物和金属‑有机化合物。一些基于有机的EL器件层可能不含掺杂物。术语EL器件不包括白炽灯、荧光灯和电弧。EL器件可以归类为高场强EL器件或二极管器件，并且可以进一步归类为面发光EL器件和点源EL器件。面发光EL器件包括高场强EL器件和面发光OLED。点源器件包括无机LED和边缘发光或侧发光OLED或LED器件。高场强EL器件和应用总体上在以下文献中有述：Yoshimasa Ono的“Electroluminescent Displays”(World Scientific Publishing Company(1995年6月))、D.R.Vij的“Handbook of Electroluminescent Materials”(Taylor&Francis(2004年2月))以及Seizo Miyata的“Organic Electroluminescent Materials and Devices”(CRC(1997年7月))，这些文献特此通过引用而全文并入。LED器件和应用总体上在E.Fred Schubert的“Light Emitting Diodes”(Cambridge University Press(2003年6月9日))中有述。OLED器件、材料和应用总体上在Kraft等人的Angew.Chem.Int.Ed.，1998，37，402‑428和Z.，Li与H.Meng的“Organic Light‑Emitting Materials and Devices (Optical Science and Engineering Series)”(CRC Taylor&Francis(2006年9月12日))中有述，这些文献特此通过引用而全文并入。
发光元件可以产生处于可见范围(例如，380nm至700nm)、紫外范围(例如，UVA：315至400nm；UVB：280至315nm)的光，以及/或者近红外光(例如，700nm至1000nm)。可见光可对应于大约380至700纳米(nm)的波长范围，并且通常被描述为从紫色到红色的颜色范围。人眼无法看到具有大幅超出这一可见光谱的波长的辐射，诸如在紫外范围或红外范围中的辐射，但这些波长对于照明以外的应用——诸如光疗或检查应用——可能是有用的。此外，紫外光可由照明条中的发光材料降频转换。可见光谱从最短波长到最长波长一般被描述为紫色(约400至450nm)、蓝色(约450至490nm)、绿色(约490至560nm)、黄色(约560至590nm)、橙色(约590至620nm)和红色(约620至700nm)。白光是产生基本上为白光的人类感知的、可见光谱颜色的混合。发光元件可以产生彩色光或者在视觉上基本为白色的光。各种发光元件可以发出多种波长的光，并且它们的发射峰可以非常宽或者窄。在一个示例中，发射峰可以大于、小于或等于约100nm、50nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm或1nm。在一些示例中，整个波长发射范围可以大于、小于或等于约500nm、400nm、300nm、200nm、150nm、100nm、50nm、30nm、20nm、15nm、10nm、5nm或1nm。发光元件例如可以是白色LED或者蓝色LED。此外，在单个照明单元中，发光元件可以包括诸如红色和白色LED或者红色、绿色和蓝色LED之类的颜色组合。
照明单元可以包括全都发射出相同范围内的波长的发光元件。备选地，可以使用发出不同波长的光的发光元件。例如，电路板可以支持一种或多种LED颜色。
在一些实施方式中，可能期望照明单元同时包含白色LED和红色LED。在一些实施方式中，可以使用LED的组合来形成白光。在一些实施方式中，可在照明单元上提供一个或多个冷白色LED以及一个或多个红色LED(例如，具有处于约620至700nm范围中的波长)。在另一实施方式中，可在照明单元上提供一个或多个薄荷绿或绿白色LED以及一个或多个红色LED(例如，具有处于约620至700nm范围中的波长)。具有不同波长的LED可以交替定位在照明单元上。例如，可沿电路板的边缘交替定位白色和红色LED，或者绿色和红色LED。在其他实施方式中，可沿电路板的边缘交替定位成组的白色或红色LED或者成组的绿色和红色LED。在一些实施方式中，照明单元可包括蓝色LED和红色LED二者，或者蓝色、白色和红色LED。在一些实施方式中，白色LED与红色LED的比例可以大于、小于或等于约20∶1、15∶1、10∶1、7∶1、5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶5或1∶10。可以配置不同LED组的颜色和比例，以便例如实现期望的相关色温(CCT)、Duv、显色指数(CRI)、色品质度(CQS)或者为了满足能源之星要求而可能需要的其他颜色规范。可以单独地驱动不同的LED组，以便在寿命期间以及温度范围内保持颜色。此外，单独驱动不同的LED组可允许颜色调整和调光特征。发光元件组可以包含或者可以不包含相同颜色的发光元件。
发光元件——诸如本文所述LED——的任何组合，可能会或者可能不会与本文其他各处所进一步详细描述的远程发光材料相结合地使用。远程发光材料可以接收从白色LED发出的光和从红色LED发出的光。远程发光材料可以在发光材料的同一区域接收从白色LED和红色LED二者发出的光。备选地，可以将远程发光材料定位用于接收主要从某些发光元件或发光元件组而非其他发光元件或发光元件组发出的光。发光材料可以发出或者可以不发出比入射在发光材料上的从LED发出的光更长的波长、更短的波长或者与之相同的波长的光。
本领域中已知的发光元件可与照明单元的一个或多个特征相结合使用。例如，见美国专利公开号2008/0130285；美国专利号6,692,136；美国专利号6,513,949；美国专利公开号2009/0296384；美国专利号7,213,940；或者美国专利号6,577,073，上述文献特此通过引用而全文并入。
电路板上的发光元件配置
发光元件可安装在至少一个电路板上或者可以直接安装在支架结构上，并且可以彼此电连接。举例而言，发光元件可以串联、并联或者以其任何组合而彼此连接。备选地，发光元件无需彼此电连接，并且可以单独连接至功率源。发光元件组可以允许组内的发光元件彼此电连通，而无需与其他组的发光元件电连通。发光元件配置成由电源来供电。电源可以是外部电源。备选地，电源可以合并在照明单元内。电源可以提供驱动条件，该驱动条件为适合于给至少一些发光元件供电的驱动电压或电流。驱动条件可随时间而变，并且可被编程以响应于来自传感器的反馈或用户输入而改变。
发光元件可沿电路板的一个或多个边缘来定位。发光元件可位于电路板的下表面上，或者电路板的上表面上。发光元件可位于电路板面向第一光学元件的一侧上，或者可位于电路板面向支架结构的一侧上。
发光元件可在电路板上具有直线布置。在一个实施方式中，可沿电路板的一个边缘提供发光元件。该边缘可以是电路板的长边。照明单元可具有多个电路板，其中发光元件沿每个电路板的一个边缘得到支持。在某些情况下，发光元件可以沿着与最靠近另一电路板的一侧相对的电路板边缘布置。举例而言，如果提供两个电路板以使它们的横截面形成大体上的“v”形，则发光元件可位于“v”的顶端部分。发光元件可以形成行(例如，在不同的电路板上)，所述行基本上彼此平行。发光元件可以形成轴向布置。该轴向布置可平行于沿电路板和/或照明单元纵向延伸的轴线。
电路板可具有朝上的上表面和朝下的下表面。发光元件可处于电路板的上表面上或者电路板的下表面上。
在另一示例中，可沿电路板的一个边缘提供发光元件的第一轴向布置，并沿电路板的第二相对边缘提供发光元件的第二轴向布置。第一和第二轴向布置可以基本上彼此平行。发光元件可以处在电路板的边缘处或者与之靠近。备选地，发光元件无需处在电路板的边缘处或者与之靠近。对于任何形状的电路板，发光元件均可以处在或靠近或者不处在或不靠近电路板的边缘。
在电路板上可以提供一行或多行发光元件。该一行或多行发光元件可平行于电路板的边缘。发光元件的行可以平行于电路板的纵向边缘。在一些实施方式中，可在电路板上提供发光元件的阵列(具有一个或多个行，或者一个或多个列)。发光元件可以利用交错设计、同心设计、或者随机地布设在电路板上。
在一些实施方式中，发光元件可以布设在可能是弯曲的或具有任何其他形状的电路板的边缘处或者与其靠近之处。
图11是具有发光元件1108的电路板1106a的示例。发光元件可以是LED封装或者是本文其他各处所述的任何其他发光元件。电路板可以形成为矩形条，具有沿该电路板纵向延伸的第一边缘和沿该电路板纵向延伸的第二相对边缘。第一和第二边缘可以基本上彼此平行。沿第一边缘可以安设一个、两个或更多个发光元件。沿第二边缘可以安设或者可以不安设零个、一个、两个或更多个发光元件。
在一些实施方式中，发光元件可以仅沿电路板的一个边缘安设。
备选地，发光元件可以安设或者可以不安设在电路板的边缘处或者与其靠近之处。在某些情况下，发光元件可以位于电路板的中心，或者电路板在LED与电路板的边缘之间可具有一些暴露的表面。
在其他实施方式中，发光元件围绕沿电路板纵向延伸穿过电路板中心的轴线对称地安设。当沿电路板的长度行进时，发光元件可沿电路板的同一长度安设在第一边缘和第二边缘上。备选地，发光元件可具有交错配置，从而当沿电路板的长度行进时，发光元件可沿电路板安设在第一边缘上而不沿第二边缘安设，并且反之亦然(例如，在第一边缘与第二边缘之间交替安设)。
发光元件可以沿第一边缘基本上均匀地间隔开，或者可以不是这样。发光元件可以沿第二边缘基本上均匀地间隔开，或者可以不是这样。在某些情况下，发光元件可以随机地安设在第一边缘和第二边缘上。发光元件可沿电路板的整个长度安设，或者可沿电路板长度的几个部分安设。
发光元件可沿电路板的边缘间隔开，从而在发光元件之间具有电路板的一些边缘。发光元件可以间隔开来，以使得发光元件之间的电路板边缘比发光元件正下方的电路板边缘更长、比发光元件正下方的电路板边缘更短、或者大致与发光元件正下方的电路板边缘长度相同。在一些实施方式中，发光元件之间的间隙可以大于、小于或等于发光元件的长度的约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、130％、150％、175％、200％、250％、300％、350％、400％或500％。
可以通过本领域中已知的任何方法，包括但不限于软焊(例如，共晶软焊)、硬焊、粘合剂、机械紧固件或夹钳等，将发光元件附接至电路板。
发光元件可在多个方向上发光。发光元件可在多个方向上发光，且光的一些部分被电路板所阻挡。来自发光元件的光可以同时直接抵达支架结构或者第二光学元件和第一光学元件。
在多个电路板之间可提供间隙。例如，电路板可具有配置成允许紧固件穿过的间隙。备选地，可在一个或多个电路板内提供通路。可以提供一个、两个、三个、四个或更多个通道。电路板的通路或者电路板之间的间隙可以允许穿过照明单元的空气流动或其他流体的流动。通路可以有利地形成可对照明单元加以冷却的对流路径。
光学元件
照明单元可包括一个或多个光学元件。在一些实施方式中，照明单元可具有第一光学元件和第二光学元件。第一光学元件和第二光学元件可以具有或者可以不具有不同的性质。在一些实施方式中，可以提供多个光学元件，它们可以共用相同或相似的特征。本文对第一光学元件的任何描述均可应用于第二光学元件，并且反之亦然。在一些实施方式中，照明单元可具有如本文所述的第一光学元件，而不具有第二光学元件。备选地，照明单元可具有拥有本文所述的第二光学元件特性的光学元件，而不具有拥有第一光学元件特性的光学元件。照明单元可具有任何数目的光学元件(例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个光学元件)。
对第一、第二、第三等光学元件的指定并不一定指定光被配置由光学元件接收的顺序。在某些情况下，来自发光元件的光可同时由第一光学元件和第二光学元件所接收。此外，第一光学元件和第二光学元件可同时将光引出照明单元和引向任何光学元件(包括第一光学元件和第二光学元件)。
光学元件可配置用于提供期望的光分布。例如，第一光学元件和第二光学元件的形状、角度和光学性质可以配置成使得独立的照明单元提供“蝠翼状(batwing)”光分布，或者与安装在抛物面状凹形反光槽或其他常规凹形反光槽中的常规荧光灯管的光分布相似的其他光分布。备选地，照明单元的光学元件可以配置成使得当照明单元安装于抛物面状凹形反光槽中时，光分布轮廓匹配于安装在抛物面状凹形反光槽或其他常规凹形反光槽中的常规荧光灯管的光分布轮廓。备选地，光学元件可配置用于提供集束或窄束光分布，或者朗伯发射轮廓(lambertion emission profile)。使用光学元件调整光束角和光分布的能力是这种设计的有利特征。目前可用的荧光灯管替代产品具有与安装在常规凹形反光槽中的常规荧光灯管的光分布轮廓不相匹配的光分布轮廓。由目前可用的荧光灯管替代灯在高角度上提供的光强度远小于常规凹形反光槽中的常规荧光灯管的光强度。因此，举例而言，如果使用目前可用的荧光灯管替代灯，则为了在整个光照地板空间保持光分布轮廓和均匀的强度，将会需要安装额外的凹形反光槽。
照明单元可具有至少一个第一光学元件和至少一个第二光学元件。在一些实施方式中，第一光学元件可以定位成比第二光学元件更靠近光源。第一光学元件可相对于发光元件邻近地定位。在其他实施方式中，第一光学元件可相对于第二光学元件向下定位。在一些实施方式中，发出的光可在抵达第二光学元件之前抵达第一光学元件。第一光学元件可将光引向第二光学元件，并且反之亦然。
在一些实施方式中，发光元件可具有初级光学器件，诸如LED封装的一部分。照明单元可具有处在发光元件外的一个或多个次级光学器件。次级光学器件可对来自发光元件的光输出进行塑形。本文所述的第一光学元件或第二光学元件可以是次级光学器件。举例而言，发光元件可包含发光器件和初级光学器件。例如，发光二极管封装可在封装内包含芯片和诸如透镜和/或反射器等初级光学器件。可能存在0个、1个、2个、3个、4个或更多个附加的光学元件，它们可以充当次级光学器件。可选地，如本文其他各处所讨论的，封盖可以是次级光学器件。备选地，可以不在照明单元中提供次级光学器件。在一些实施方式中，从发光元件发出的光不穿过次级光学器件。
第一光学元件
照明单元可具有第一光学元件。在一个示例中，第一光学元件可以是基底反射器。图2b示出了基底反射器240的示例。图11示出了第一光学元件1104的另一示例。第一光学元件可以是安设在照明单元底部或与其靠近之处的反射器。第一光学元件可相对于发光元件向下布设。第一光学元件可以是反射性底部光阻器。第一光学元件可以是贴近光源的反射器。
第一光学元件可以具有可朝向上方的一个或多个钩状或弯曲部分。该钩状或弯曲部分可以处在第一光学元件的一侧或多侧上。在一个实施方式中，第一光学元件可具有处在第一光学元件的第一侧上的第一向上凸脊，以及处在第一光学元件的第二相对侧上的第二向上凸脊。凸脊可沿第一光学元件纵向延伸。凸脊可以具有或者可以不具有一个或多个搁板。凸脊可以具有或者可以不具有多反射面形状。第一光学元件可以阻挡和阻止光直接离开照明条。
在一个实施方式中，第一光学元件可具有中央槽道或沟槽。中央槽道或沟槽可沿第一光学元件的长度提供。中央槽道或沟槽可具有梯形横截面。中央槽道或沟槽可处在第一光学元件面向支架结构的上表面上。第一光学元件可以沿中央槽道或沟槽直接接触支架结构，或者可以不直接接触支架结构。第一光学元件可以支持或者可以不支持沿着中央槽道或沟槽的一个或多个电路板。在一个示例中，两个或更多个电路板1106a、1106b可由第一光学元件1104中央沟槽的成角度的边来支持。
第一光学元件可具有反射组件。第一光学元件可具有光滑的反射表面。第一光学元件可由金属、塑料、玻璃或任何其他材料形成，或者可以包含金属、塑料、玻璃或任何其他材料。在一个示例中，可在支架结构上布设金属或塑料表面。例如，第一光学元件可以是基底反射器，其可包括布设在支架上的反射条带，或者蒸发到支架上的金属层。基底反射器可以是金属件的抛光面。在另一示例中，第一光学元件可由具有镜面反射表面或漫反射表面的塑料来形成。
第一光学元件可以至少是部分反射的。第一光学元件可具有一个或多个反射性区域。第一光学元件可以是完全反射的。第一光学元件可具有一个或多个非反射性或者仅部分反射的区域。在一些实施方式中，第一光学元件不透光。第一光学元件可以是非透光性的。在一些实施方式中，第一光学元件不直接将光透射穿过光学元件。备选地，第一光学元件的一些部分可以透光。在一个实施方式中，第一光学元件是部分反光而部分透光的，从而允许光透射穿过第一光学元件和从第一光学元件反射。在一些实施方式中，光学元件可具有大于、小于或等于约10％、30％、50％、70％、80％、90％、95％、97％、98％、99％、99.5％或99.9％的反射率。
第一光学元件可以是不透明的、半透明的或者透明的。第一光学元件可具有任何颜色，包括但不限于白色、黑色、红色、蓝色、绿色或黄色。
第一光学元件的表面可以是光滑的，或者可以是粗糙的。光学元件的表面可以是平坦的、弯曲的、或者具有凸出或内凹特征。
第一光学元件可以包括可用于光反射、光折射和/或光衍射的部分。第一光学元件可具有漫射器、透镜、反光镜、光学涂层、分色涂层、光栅、网纹表面、光子晶体或者微透镜阵列。第一光学元件可以是任何反射性、折射性或衍射性组件，或者是反射性、折射性或衍射性组件的任何组合。举例而言，第一光学元件可以既是反射性的又是折射性的。例如，可以使用这样的透明光学元件：其将光从接收光学元件的光的表面反射开，并将光折射穿过光学元件。从接收表面的光反射例如可通过半透明薄金属层的沉积而得到增强。经过第一光学元件的光折射可能依赖于所选材料的折射率，并且可以通过第一光学元件的接收表面上的抗反射涂层而得到增强。反射与折射的平衡可以通过在第一光学元件的接收表面上使用各种光学涂层而得到调整。反射性和折射性光学元件的另一示例为具有空间地分布在接收表面上的反光镜的透明光学元件。
反射性和折射性光学元件可以有利地用于提供直接照明和间接照明。例如，就直接/间接照明而言，照明单元可同时向“上”至天花板和向“下”至工作空间发光。光学元件可将光反射“向下”并且将光折射“向上”，或者反之亦然。就直接和间接照明而言，照明单元可同时“向下”发光以直接照亮工作空间和“向上”从诸如天花板和墙壁等其他表面反射或散射以提供间接照明。因此，能够以良好的能效实现房间的环境光照与重点照明之间的良好平衡，即使在大空间中亦如此。一些间接照明在许多应用中是期望的。传统荧光灯管替代灯不提供同时的直接和间接照明。在诸如计算机屏幕等表面上的反射眩光可通过间接照明而得到减少，并且通过间接照明可以无刺目阴影地呈现三维物体。用本成果实现直接/间接照明的另一示例是具有带孔洞或切口的反射光学元件。这样的光学元件例如可将光的一部分“向下”反射到工作空间，作为来自照明单元的直接照明。光的另一部分将会“向上”透射穿过光学反射器中的孔洞或切口，以便例如照亮天花板以及提供来自照明单元的间接照明。在这些示例中，可通过改变光学元件的特征而在0％‑100％之间调整由照明单元所发出的作为间接照明的光的百分比。方向的“上”和“下”参考在本文中仅作为示例使用，并且照明单元和光发射的其他配置和定向是有可能的。针对直接光和间接光的光发射的主方向并不一定相隔180度。
反射光学元件可以是镜面反射材料、漫反射材料或者其任何组合。漫反射光学元件可以进一步帮助拓宽光的分布。
折射光学元件可以是漫射器，用以帮助提供更均匀的光分布。
第一光学元件可具有一个或多个通路。图10A示出了可提供于第一光学元件中的一个或多个通路1012的示例。光学元件可具有一个、两个、三个、四个或更多个穿通而过的紧固件1010。可以提供一个、两个、三个、四个或更多个通道1012。光学元件的通路可允许空气或其他流体穿过照明单元的流动。这样可以允许对流路径的形成，这可在本文其他各处更详细讨论。在一些实施方式中，通路可具有细长形状。可选地，通路可具有大于或等于光学元件的约3％、5％、7％、10％、12％、15％、20％、25％、30％或50％的横截面积。通路可具有大于或等于约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、15mm或20mm的宽度。在某些情况下，通路的宽度∶长度比率可以是大约1∶20、1∶15、1∶10、1∶7、1∶5、1∶4、1∶3、1∶2或1∶1。通路可以有利地允许形成可对照明单元加以冷却的对流路径。在一些实施方式中，当沿光学元件纵向行进时，紧固件与通路的位置可以是交替的。在一些实现中，光学元件可具有N个紧固件和N‑1个通路，其中N是正整数。
第一光学元件可由单一的整体件来形成。例如，光学元件可由单一的反射材料所形成。备选地，第一光学元件可由多个零件形成。多个零件可以可拆卸地或者永久地连接起来。
第二光学元件
照明条可具有一个或多个第二光学元件。在一些实施方式中，第二光学元件可将光分布在一个或多个期望的光照区域中。
第二光学元件可以是光反射组件、光折射组件、光衍射组件或者是其组合。光学元件可例如具有漫射器、透镜、反光镜、光学涂层、分色涂层、光栅、网纹表面、光子晶体或者微透镜阵列。第二光学元件可具有如先前针对第一光学元件描述的一个或多个特征。本文对第一光学元件的任何描述亦可应用于第二光学元件，并且反之亦然。例如，第二光学元件可以是或者可以不是全反射或部分反射的。在另一示例中，第二光学元件可以允许或者可以不允许光穿过第二光学元件的透射。在又一示例中，第二光学元件可包含切口或孔洞，以便允许穿过光学元件的光透射。
第二光学元件的形状可以限定来自照明单元的光的分布。另外，第二光学元件相对于基底反射器和发光元件的曲率或安装角度可以限定来自照明单元的光的分布。在一些实施方式中，可以塑造第二光学元件的形状以便减少眩光。在一些实施方式中，可以塑造第二光学元件的形状以便提供来自照明单元的漫射光。在另一示例中，可以塑造第二光学元件的形状以便提供来自照明单元的聚焦光。第二光学元件可导致光发散或者分布在宽面积上。备选地，第二光学元件可导致光汇聚或者分布在小面积上。第二光学元件可在主方向上对光加以引导，所述主方向例如为向下、向侧面或者向上。在其他实施方式中，光可以分布在许多方向上而无需主方向。例如，光可以向下和向侧面、向下和向上、向上和向侧面分布，或者在任何其他方向组合上分布。
在一些实施方式中，第二光学元件可具有一个或多个平坦表面，或者一个或多个弯曲表面。
第二光学元件可以是弯曲的。在一个示例中，第二光学元件可围绕沿光学元件纵向延伸的轴线弯曲。在一些实施方式中，第二光学元件可具有仅一个曲率半径。备选地，第二光学元件可具有零个、一个、两个、三个或更多个曲率半径。多个曲率可以被或者可以不被提供在不同方向上。第二光学元件可具有凹侧和凸侧。凹侧可以在朝下的主光照方向上。凸侧可以相反地面向支架结构。光学元件的凸侧可以面向支架。
在一些实施方式中，第二光学元件可以附接至、贴附至支架结构，或者可以接触支架结构。备选地，第二光学元件可与支架结构形成一体。第二光学元件可与支架结构形成单件。第二光学元件可以永久地贴附到支架结构。备选地，第二光学元件可以是相对于支架结构可移动或可拆卸的。在一些实施方式中，支架结构可具有可保持第二光学元件的凸缘或搁板。在一些实施方式中，支架结构可以是散热支架结构。支架结构可在本文其他各处更详细地描述。
在一个示例中，在图2b中的照明条210内，第二光学元件260可以是反射光学元件。该反射光学元件可由塑料支架262制成，具有蒸发到第一光学表面上的薄反射性铝涂层264，所述第一光学表面是塑料支架面向基底反射器240的一侧。可以配置光学元件260的曲率以提供宽阔的光分布。光学元件可包括处在光学元件的内表面上的反射区域，而不是连续的反射涂层。此外，光学元件例如可以是散热器支架的延伸。反射区域例如可以通过抛光铝散热器的内表面或者通过在铝散热器表面上沉积薄反射膜而制成。另外，光学元件的形状或配置可以改变，以实现不同的光分布。例如，可以减小光学元件的曲率半径，以便实现更窄的光分布。朝向光学元件的光在被引向另一光学元件或离开照明单元之前，可能经历从所述光学元件的多次反射。
在一些实施方式中，第二光学元件是折射光学元件，诸如透镜。例如，在图4中，照明单元400具有透镜410，用于分布由发光材料420和安装在电路板422上的发光元件424所生成的光。可以塑造透镜形状，以提供宽的或者窄的光分布。照明单元400具有带孔洞432的散热器430。基底反射器440成角度，以导引通过透镜410或来自透镜410的光。如先前所述，照明单元可具有定向。例如，图4中所示照明单元可以反转(上下翻转)。
在一些实施方式中，存在不止一个第二光学元件。举例而言，在图5中，照明单元500具有两个照明条505，每个照明条具有作为反射光学元件的第一光学元件510和第二折射光学元件520。在该示例中，来自点源发光元件530的光被引向布设在基底反射器上的远程磷光体540。基底反射器550将来自这些元件的光反射到第一光学元件510上，该第一光学元件510对光进行扩散。光继而可以穿过漫射器520，该漫射器520使得从照明单元发出的光变均匀。漫射器可以是可选的。
图11示出了照明单元的另一示例，其具有两个或更多个第二光学元件1102a、1102b。第二光学元件可以是弯曲的。在一些实施方式中，第二光学元件可以布置成基本上彼此平行。第二光学元件可以彼此接触或者可以彼此不接触。多个第二光学元件可具有彼此相同的形状。备选地，第二光学元件可具有彼此不同的形状。第二光学元件可以彼此互为镜像。在一个示例中，第二光学元件可布设在照明单元上，以便使照明单元和/或第二光学元件关于与照明单元的中心相交的平面对称。
第二光学元件1102a、1102b可以固定到支架1100上。在一些实施方式中，光学元件的凸侧在形状上可与支架的凹部互补。在一些实施方式中，光学元件的上表面在形状上可与支架的下表面互补。第二光学元件可形成照明单元的反射翼片。第二光学元件可形成照明单元的弯曲反射面。第二光学元件可形成半圆柱形。第二光学元件可以是上部反射器。
在一些实施方式中，照明单元可以包括位于第一光学元件(例如，基底反射器240或者其他第一反射器1104)之前的一个或多个第二光学元件，以便使得从发光元件发出的光的一部分直接入射在至少一个第二光学元件上。该至少一个第二光学元件可将光引向第一光学元件，引向另一光学元件，或者引出该装置。在一个示例中，从一个或多个发光元件发出的光可入射在第一光学元件或第二光学元件上。入射在第一光学元件上的光可被引向第二光学元件。入射在第二光学元件上的光可被引向第一光学元件以及/或者分布在照明单元之外。在一些实施方式中，由至少一个发光元件发出的光的一部分入射在第一光学元件上，而由该至少一个发光元件发出的光的不同部分入射在一个或多个第二光学元件上。在一些实施方式中，可发生反射回收——其中入射在第一光学元件上的光可被引向第二光学元件，而该第二光学元件可将光引回到第一光学元件，并依此类推。
发光材料
在照明单元的一个或多个组件上可布设发光材料。发光材料可布设在一个或多个光学元件上。例如，发光材料可以布设在第一光学元件上而不在第二光学元件上布设，布设在第二光学元件上而不在第一光学元件上布设，或者可以同时布设在第一光学元件和第二光学元件上。例如，可以在或者可以不在基底反射器上布设发光材料。发光材料可以布设在或者可以不布设在弯曲的上部反射器上。发光元件和基底反射器可以定位成使得从发光元件发出的光至少部分地朝向发光材料。在一些实施方式中，不在任何光学元件上布设发光材料。
可以在不透光的表面上布设发光材料。在一些实施方式中，不在透明或半透明表面上布设发光材料。在一些实施方式中，光不透射穿过发光材料。备选地，可以在透光表面上布设发光材料，并且光可以穿越发光材料。
发光材料可覆盖整个表面或者表面的一部分。例如，发光材料可覆盖第二光学元件的整个下侧。在另一示例中，发光元件可以覆盖可接收由发光元件发出的光的第一光学元件的整个部分。在其他情况下，所述表面的一个或多个部分可具有发光材料布设于其上。可以针对其上布设有发光材料的照明单元的所有部分提供相同的发光材料。备选地，照明单元的不同部分可具有不同性质的不同发光材料布设于其上。
发光材料可以包括当由来自发光元件的光激发时发磷光或者发荧光的任何材料或材料组合。发光材料还可包括磷光材料或荧光材料所分散于其中的粘结剂、基质或其他材料。对发光材料的任何描述均可适用于磷光体材料或荧光材料，或者其任何组合。发光材料可在受到光的激发时发出光。发光材料可以是光致发光材料，其中光子的吸收可导致光子的再辐射。再辐射可以延迟或者可以不延迟。所发出的光子的能量可以低于或者可以不低于所吸收的光子。发光材料可以是无机材料、有机材料，或者是无机材料和有机材料的组合。发光材料可以是基于量子点的材料或者是纳米晶体。在一些实施方式中，可以使用布设在如由WhiteOptics LLC所提供的高反光材料上的发光材料。
根据发光元件所提供的激发光谱和期望的输出光特性，可以使用许多种发光材料配方。例如，当发光元件提供产生具有高相关色温的白光的发射光谱时，可以使用发出红色和/或橙色波长的光的磷光体来实现较低/较暖相关色温白光和改善显色指数。可以使用发光材料来保持或改变由照明单元所发出的光的波长。例如，从发光元件发出的光的波长可由发光材料升频转换或降频转换至不同的波长。备选地，发光材料无需改变从发光元件发出的光的波长。发光材料及应用中的发展总体上在以下文献中有述：Adrian Kitai的“Luminescent Materials and Applications”(Wiley(2008年5月27日))以及Shigeo Shionoya、William Yen和Hajime Yamamoto的“Phosphor Handbook”(CRC Press2nd edition(2006年12月1日))，上述文献特此通过引用而全文并入。
远程发光材料是指不处于发光元件(诸如LED封装)之内或者不与之物理接触的发光材料。例如，远程磷光体可以是不直接接触发光元件的磷光体。在一个示例中，远程发光材料不接触发光元件的初级光学器件。使用远程发光材料的一个优点是：可以通过控制发光材料的配方和沉积来增强照明单元产品的色彩一致性。举例而言，当LED被制造出来时，它们根据其颜色特性而被分箱。如果根据LED所提供的确切光谱功率密度来调节发光材料的数量和配方，则可以在照明单元的生产中使用来自不同箱体的LED而不牺牲产品间的色彩一致性。
使用远程发光材料的另一优点是：由于发光材料在物理上远离产热的发光元件(诸如LED封装)，因此发光材料的热猝灭可能减轻。因此，光的颜色在整个寿命和操作温度范围内更加一致。相比之下，在采用典型暖白色LED的照明灯具中，红色和/橙色磷光体材料直接与LED封装相接触，并且将会由于LED在较高温度下的操作而很快地猝灭，从而在色点中造成可察觉的偏差。
使用远程发光材料的进一步优点是：为了实现更暖的色温，发光材料的选择不仅限于可良好地在较高温度下操作的材料。这可以开拓出一系列不可用于典型LED配置的材料。
使用远程发光材料的又一优点是：由于操作温度降低而增加了发光材料寿命。
光学元件，诸如基底反射器，可以是导热的，或者可以布设在诸如铝等导热材料上，以便将发光材料由于斯托克斯位移(Stokes shift)能量损耗而生成的热量传导出去。在发光材料位置上的热管理可以减轻发光材料的量子效率的热猝灭，以及提高总体发光效率。
发光材料能够以例如包括蒸发、喷射沉积、溅射、滴定、烘焙、涂抹、印刷或者本领域中已知的其他方法在内的各种方式布设在照明单元的表面(诸如光学元件)上。在一些实施方式中，照明单元的所选表面可包含发光材料所布设在其中或其上的沟槽、凹坑或鼓起物，以便控制由发光材料所发出的光的光分布。
在发光材料布设于基底反射器或其他光学元件(例如，第二光学元件)上的实施方式中，发光材料的转换效率可以得到提高。一般而言，远程发光材料布设在透光材料上，以便使泵浦光具有经过发光层的一次穿通。在发光材料布设于反射材料上的情况下，在第一次穿通中未被转换的泵浦光的部分向回反射穿过发光材料，以便有第二次转换机会。由于发光材料转换效率提高，因此需要较少的发光材料。
在发光材料布设于基底反射器上并且使用了漫反射性第二光学元件的实施方式中，发光材料的转换效率甚至可以得到进一步提高。一般而言，远程发光材料布设在透光材料上，以便使泵浦光具有经过发光层的一次穿通。在其中发光材料布设于反射材料上的情况下，在第一次穿通中未被转换的泵浦光的部分向回反射穿过磷光体，以便有第二次转换机会。当使用作为漫反射器的第二光学元件时，合理比例的撞击该漫反射器的光被重新引回发光材料以供进行转换时的另一次穿通，并从而允许经过发光材料和基底反射器的至少多出两次的，或者总共四次的穿通。对于光的一些部分，甚至可以获得更多次穿通。由于发光材料的转换效率提高，这种设计使得用于给定转换水平所需的发光材料总量得以最小化。
在一些实施方式中，可在照明单元上仅提供远程发光材料。举例而言，没有任何发光材料接触发光元件。备选地，本地发光材料可以接触发光元件，而不在照明单元上提供远程发光材料。备选地，可以为照明单元同时提供本地和远程发光材料。
在一些实施方式中，发光元件可朝向远程发光材料。光可从光源直接碰撞远程发光材料。在一些实施方式中，散射光也可以抵达远程发光材料。可以将光朝上引向远程发光材料。备选地，可以将光朝下引向远程发光材料。可以使用第一光学元件或第二光学元件来将光引向远程发光材料。在一些实施方式中，可在从主光照方向起的不同方向上对光进行引导。例如，如果主光照方向朝下，则可以朝上，或者以一定角度朝上引导光。
无发光材料
在一些实施方式中，在照明单元中或者在照明单元的某些选定部分上不包括任何发光材料。例如，照明单元中的一个或多个照明条可以不具有发光材料布设在基底反射器上。在照明单元中可以提供一个或多个无涂层反射器。
照明单元可包括诸如蓝色、白色和/或红色等各种颜色的照明条。照明条中的每一个可包括发出期望颜色的光的发光元件，从而不必通过发光材料对光进行降频转换。在另一示例中，照明单元是紫外光源或者红外光源，从而不要求对发光元件所生成的光进行降频转换。如本文所述，照明条可具有散热支架结构、基底反射器，并且还可以具有一个或多个光学元件和/或至少一个对流路径。然而，照明条可以不具有远程发光材料布设在基底反射器上。在另一示例中，照明条不具有远程发光材料布设在第二光学元件(诸如弯曲反射面)上。
无基底反射器
在一些实施方式中，可以提供无第一光学元件的照明单元。例如，提供具有至少一个无基底反射器的照明条的照明单元。在这种情况下，照明条具有多个发光元件、散热支架结构、发光材料，并且可选地具有一个或多个光学元件，以便实现期望的光分布。可选地，照明单元可具有对流路径。发光材料布设在基本上非反射性的表面上或者嵌入在其中，而不是布设在基底反射器上或嵌入其中。例如，图9示出了照明单元900的剖视图，该照明单元900具有两个照明条910，其各自具有发光元件阵列920并且具有共用发光材料930，所述共用发光材料930未布设在基底反射器上。相反，发光材料930例如可以嵌入在至少部分透明的塑料条940中或者布设于其上。照明条910例如还可以共用公共反射光学元件950和公共折射光学元件960。在另一示例中，发光材料布设在基本上为反射性的不同表面上或者嵌入在其中。
备选地，可以提供无第二光学元件的照明单元。发光材料可以布设在基本上非反射性的表面或第一光学元件上或者嵌入在其中，而不是布设在第二光学元件上或嵌入其中。
可以提供无任何光学元件的照明单元。发光材料可以布设在照明单元的表面。例如，发光材料可布设在支架结构上。
通过使用光学元件、发光材料或者其组合，即使从点源发光元件也可以实现非常宽的光分布。因此，可以获得高效的漫射光源。基于目前LED技术水平的荧光灯管替代物的主要限制在于：使用的是LED点源发射体，并且光没有得到充分的扩散以提供舒适的照明体验。LED直接可见，或者仅覆有低效率的折射器。这样提供了具有潜在眩光的刺目的光，以及对光束分布的很少的控制。此外，颜色质量和色彩一致性受限于LED。本发明对可使用诸如LED之类发光元件的照明单元的光分布提供了有益的改进。
光分布
可以定位发光元件以使得发光元件所发出的光朝向发光材料。发光材料可以提供在光学元件或者照明单元的任何其他表面上。受激的发光材料可以发出更长波长的光。备选地，受激发光材料可以发出相同或更短波长的光。该光可在多个方向上从发光材料发出。发光材料所发出的一些光可在远离诸如基底反射器等第一光学元件的方向上行进，并且可以离开照明单元或者被光学元件反射或折射。发光材料所发出的一些光可朝向基底反射器行进，该基底反射器定位成将光反射出照明单元或者将光反射向光学元件。来自发光元件的未被发光材料吸收的光也可被基底反射器反射，并且被引出照明单元或者引向光学元件。
第一光学元件，诸如基底反射器，可以包括对从发光材料发出的光予以引导的装置。例如，基底反射器可具有光子晶体结构或者透镜状凹坑——在其上布设有发光材料。此类结构例如可以帮助把从发光材料发出的光引向第二光学元件。在另一示例中，第二光学元件可包括配置用于对从布设于其上的发光材料所发出的光加以引导的特征。此类特征可以帮助把从发光材料发出的光引向第一光学元件，或者引离照明单元。
在一些实施方式中不存在第二光学元件，因此光分布由诸如基底反射器等第一光学元件的位置和形状来控制。基底反射器可具有用于帮助对光加以适当引导的光学特征。例如，基底反射器可具有反射性陷窝或堆垛、折射率调节表面涂层或者其他特征，用以将来自发光元件的未转换光和来自发光材料的光引向光学元件或者引出照明单元。经过封盖可以发生光的额外漫射。
在其他实施方式中，存在一个或多个光学元件。这些光学元件可帮助实现更宽(或者更窄)的光分布。在一个示例性实施方式中，照明单元具有部分地为反射性和部分地为折射性的光学元件。
为了进一步控制光分布，照明单元可以是可旋转的。举例而言，对于直线照明单元，照明条或反射光学元件可配置成围绕长轴旋转。在一些实施方式中，一个或多个光学元件可以是可调的，从而允许用户调节光分布。
眩光消减
本发明的一个优点在于，可以很好地控制光束角度。这允许照明单元无需为了减少眩光而像典型荧光灯所需的那样被凹嵌。通过使用光学元件控制光分布，允许改变光分布以便使光朝向工作表面上，并且很少的光或者没有任何光朝向可导致眩光的高角度。这无需外部照明灯具即可实现，从而基本上使替代灯能够作为其自己的照明灯具而进行操作。
间接光暴露
在一些实施方式中，照明单元可包括支架结构、基本上沿支架的长度延伸的至少部分反射的反射器、以及沿所述支架结构的长度布设的多个发光元件，其中来自所述发光元件的光不穿过次级光学器件，并且其中来自所述发光元件的光在离开照明单元之前反射至少一次。
在一些实施方式中，来自照明单元的光若没有从照明单元的表面反射不会直接离开照明单元。在一些实施方式中，不能从照明单元外面之间看到发光元件。在一些实施方式中，照明单元的非透光部分可阻挡直接看到发光元件。在一些实施方式中，照明单元的不透明或基本上不透明部分可在阻挡从照明单元外部直接看到一个或多个发光元件。在一些实施方式中，发光元件在某些角度不能看到，而在某些其他角度可以看到。在一个示例中，在从细长侧或者从上方或下方看细长照明单元时，不能直接看到发光元件，而在从末端看时则可以看到；或者是其任何其他组合的情况。在一些实施方式中，光学元件，诸如反射器，可以阻挡和阻止来自发光元件的光直接离开照明单元。照明单元可配置用于提供间接光照。
在一些实施方式中，照明单元可具有细长形式。在一些实施方式中，支架结构可以是直线支架结构。发光元件可以是敞开式发光元件，其可以直接暴露于环境。照明单元可具有通风结构。发光元件无需被包含在照明单元的封盖内。在一些实施方式中，空气可从照明单元外部的区域流入，以便接触发光元件。
在一些实施方式中，可以提供该照明单元替代诸如荧光灯管之类的先以存在的常规照明器材，但可以不需要封盖。
在备选实施方式中，可以提供直接的光暴露。可从照明单元外部直接看到发光元件。在一些实施方式中，光可以穿过透光性光学器件而抵达照明单元外部的观看者。
支架结构
照明单元可包括支架结构，该支架结构可以是刚性的或者半刚性的。支架结构可向照明单元的一个或多个组件提供支撑。
支架结构可具有直线配置，或者包括在本文其他各处所述配置在内的任何其他配置。支架结构可具有比支架结构的任何其他维度(例如，宽度、高度)更大的长度。支架结构可具有细长形状。在一些实施方式中，支架结构可具有扁平形状。
支架结构可由单个整体件形成。备选地，支架结构可由多个零件形成。在一些实施方式中，可以为照明条提供支架结构，并且照明单元可包括一个或多个照明条。
支架结构可以是散热支架结构。散热支架结构可以发挥散热器的功能。例如，散热支架结构可由高导热率的材料形成。例如，散热支架结构可由具有如下导热率的一种或多种材料形成，所述导热率为：大约10W/mK或更高、20W/mK或更高、50W/mK或更高、100W/mK或更高、150W/mK或更高、200W/mK或更高、250W/mK或更高、300W/mK或更高、或者400W/mK或更高。散热支架结构可由诸如铝、铜、金、银、黄铜、不锈钢、铁、钛、镍或合金或者其组合之类的导热金属形成。散热结构可由诸如导热塑料、碳化硅、晶质石墨、金刚石或者石墨烯之类的任何其他导热材料形成。在一些实施方式中，散热支架结构可形成对流路径的侧面，从而形成用于让热量从照明单元逸出的风道(chimney)。该风道可在本文其他各处进一步详细讨论。散热支架结构可具有散热鳍片、沟槽、鼓起物、销、杆或者其他特征，以便进一步改善LED的冷却。备选地，散热支架结构无需为了冷却照明单元而要求诸如鳍片等任何表面特征。
支架结构可以是可选的。在某些情况下，电路板或者光学元件可以发挥支架结构的功能。例如，如本文其他各处所述的电路板或光学元件可以发挥支架结构的功能，或者整体地形成支架结构的一部分。
图11示出了支架结构1100的示例。该支架结构可形成照明单元的上表面。支架结构或支架结构的上部可以直接暴露于外界空气。在备选实现中，支架结构可以形成照明单元的下表面、照明单元的侧表面、或者照明单元的表面的任何组合。
风道
支架结构可具有这样的形状：该形状可允许形成穿过照明单元的对流路径。
在支架结构的各部分之间可提供空间。图10D和图10E示出了可在支架结构的各部分之间提供的空间1014的示例。该空间可在顶部完全敞开，在顶部部分地敞开，或者可被封闭在支架结构内。该空间可沿支架结构的整个长度延伸，或者沿支架结构的长度的一些部分延伸。在一些实施方式中，支架结构各部分之间的空间可以形成沿支架结构纵向延伸的槽道。该槽道可沿支架结构的整个长度延伸，或者可沿支架结构的长度的一个或多个部分延伸。在一些实施方式中，支架结构的横截面可包括一个、两个或更多个拱形翼片。可以在支架结构的两个或更多个拱形翼片之间提供支架结构各部分之间的空间。槽道深度可大于、小于拱形翼片的底部，或者与其大致相同。槽道可具有大于、小于或等于约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、15mm或20mm的深度。槽道宽度可以大至足以允许穿过槽道的对流路径的形成。槽道可具有大于、小于或等于约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、15mm或20mm的宽度。在一些实施方式中，槽道宽度可大于、小于或等于支架结构宽度的约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、20％、25％或30％。在一些实施方式中，槽道深度可大于槽道宽度。备选地，槽道深度可小于或等于槽道宽度。槽道可具有任何横截面形状，包括但不限于：三角形、矩形、梯形、六边形、圆形、半圆形、椭圆形或者任何其它形状。
支架结构可包括处于光照方向上的下表面。在一些实施方式中，下表面可包括一个、两个或更多个塑形特征。例如，可以提供两个基本上平行的塑形特征。在这两个塑形特征之间可提供空间。在一些实施方式中，塑形特征的横截面形状在从下方视角看时可以是凹面的。下部塑形表面可以是沿支架结构纵向延伸的弯曲。下表面可以是光滑的、粗糙的或者是其任何组合。
如图6中所示，在一些实施方式中，照明单元的照明条可以基本上彼此平行地安装，以便提供对流路径630。该对流路径可提供在照明条602之间。
在单个整体支架结构的各部分之间可提供允许对流的空间。备选地，可在支架结构的多个可分离部分之间，或者在多个支架结构之间提供允许对流的空间。
在一些实施方式中，至少一个通路可位于至少两个发光元件之间。该通路可位于至少两个发光元件之间，它们可以是不同行的发光元件的一部分。例如，通路可位于属于第一行发光元件的第一发光元件与属于第二行发光元件的第二发光元件之间。第一发光元件行可提供在第一电路板上，而第二发光元件行可提供在第二电路板上。通路可位于两个发光元件行之间。
散热支架结构可以在支架结构各部分之间的空间提供通路。在一些实施方式中，可经诸如基底反射器之类的第一光学元件来提供通路。
通路可以是热导管，该热导管可允许对流路径在其中穿行而过。通路可以是热风道的一部分——通过该热风道，空气可在对流路径中流动。热导管可与支架结构各部分之间的空间流体连通。
通路可在照明单元下方区域与照明单元上方区域之间提供流体连通。通路可在照明单元的下侧与照明单元的两个或更多个部分之间的空间之间提供流体连通。
照明单元可具有一个或多个垂直定向的通路。该通路可定向成平行于主光照方向。多个通路可具有相同的定向。备选地，它们可具有不同的定向。在某些情况下，照明单元可具有多个通路，诸如两个、三个、四个、五个、六个或者更多个通路。通路可以成行地提供。通路可以定向成使得通路的细长部分在行内端对端地定位。通路可以彼此平行地定向。
在一些实施方式中，通路可具有细长形状。可选地，通路可具有大于或等于支架的约3％、5％、7％、10％、12％、15％、20％、25％、30％或50％的横截面积。通路可具有大于或等于约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、15mm或20mm的宽度。在某些情况下，通路的宽度∶长度比例可以是约1∶20、1∶15、1∶10、1∶7、1∶5、1∶4、1∶3、1∶2或1∶1。通路可以有利地允许可使照明单元冷却的对流路径的形成。
图10A示出了可提供的一个或多个通路1012的示例。该通路可通向处于支架结构1000的两个或更多个部分之间的空间1014。通路1012可位于多个照明单元1008之间。在一些实施方式中，通路可位于多个电路板1006a、1006b之间。备选地，通路可定位经过单个电路板。可以提供通路经过支架结构1000。备选地，通路可位于多个支架结构之间。
对流路径
对流路径可以提供良好的散热路径，用于将不需要的热驱离发光元件。对流路径可以基本上垂直地定向，以获最佳的空气流动。可以定制对流路径的形状以便提供最佳的空气流速。对流路径可经照明单元的核心而存在，从而允许空气流有效地冷却生热并对热敏感的发光元件。举例而言，散热支架结构可形成对流路径的侧面，从而形成用于让热量从照明单元逸出的风道。可选地，该风道可由经过光学元件的通路以及散热支架结构中槽道的壁来形成。对流路径可流经该通路和该槽道。通路可以允许空气进入风道。散热支架结构可以具有或者可以不具有散热鳍片、沟槽、鼓起物、销、杆或者其他特征，以便进一步改善LED的冷却。
LED在较高操作温度下效率降低和寿命缩短。因此，利用改进的热管理，所述照明单元中LED的效能和寿命可以得到改善。典型的基于LED的荧光灯替代物依靠水平的对流路径来冷却发光元件，但这对于降低LED操作温度而言并不十分有效。一些设计具有带沟槽或鳍片的水平散热器以帮助消散热量，但是这些特征在它们周围具有非常小的空气流，从系统中清除热量的作用很小。
在此描述的本发明的实施方式可允许经过照明单元的自然对流的形成。照明单元的最热部分可以处在，或者靠近对流路径。在一个示例中，在发光元件正后方的电路板可能提供热量，该热量可经散热支架结构传导到支架结构的表面。发光元件可与散热支架结构热连通。热量可传导至形成风道一部分的支架结构的表面(例如，散热支架结构的各部分之间的槽道或空间的壁)。空气可以流经风道，并且可以接触风道的壁，从而消散热量。
在一些实施方式中，照明单元的最热部分可位于或者靠近照明单元的底部。热量可以传导至可形成风道一部分的散热结构的表面。热量可以传导相对较短的距离到达形成风道一部分的散热元件的表面。在一些实施方式中，热量可以传导至风道的下部。随着风道下部附近的空气被加热，空气可在风道上升，从而形成对流路径。空气流可经风道在向上的方向上出现。在一些实施方式中，风道壁的最热部分可处在或者靠近风道的底部。风道壁的最热部分可处在风道的下半部内，风道的下三分之一部分内，风道的下四分之一部分内，风道的下五分之一部分内，风道的下六分之一部分内，或者风道的下八分之一部分内。
照明单元可利用自然对流来协助从照明单元的散热。照明单元可以不需要强制空气对流。对流可在无需风扇或其他强制空气装置的情况下发生。
对流路径可以是经过风道的笔直路径。空气可在笔直路径中流动，而无需任何弯曲。对流路径可以是笔直的垂直路径。风道可以形成无任何弯曲的笔直导管。在一些实施方式中，可以使用文丘里管(venturi)。风道可具有收缩的部分，这可以改变流体的流速和/或压强。经风道可观察到文丘里效应(Venturi effect)。
在一些备选实施方式中，可以形成无需穿过照明单元的对流路径。该对流路径可沿照明单元的一侧形成。例如，照明单元的最热表面可位于照明单元的侧面的下部。照明单元的侧面的下部旁的空气可被加热，并且可能上升，从而形成出沿着照明单元侧面的向上空气流。
紧固件
照明单元可包括任何数目的(例如，一个、两个、三个、四个或更多个)紧固件。紧固件可用于连接照明单元的一个或多个组件。例如，紧固件可致使支架结构、电路板和第一光学元件彼此接触。在一些实施方式中，紧固件可用于将照明单元的一个或多个组件紧固在一起。例如，一个或多个紧固件可导致支架结构、电路板和第一光学元件之间的牢固接触。在一些实施方式中，牢固接触可协助于从布设在电路板上的一个或多个光发射体的散热。
紧固件可以具有可允许它们与第一光学元件、支架结构以及电路板相连接的任何配置或布置。例如，可以将紧固件提供在直线轴向布置之中。
紧固件可经过两个或更多个电路板或者电路板的部件之间，并且可以穿过第一光学元件。紧固件可以穿过或者部分地穿透支架结构。在一些实施方式中，紧固件可以是螺钉、钉子、螺栓、挂钉、销钉、铆钉、夹钳、搭扣、卡扣、U形钉、扣钩、系带或者任何其他类型的机械紧固件。在一些实施方式中，可使用磁体、胶粘剂、共晶键合、热超声键合、软焊、硬焊或者焊接配合、压入配合或卡扣配合，或者使用联锁件，将一个或多个组件彼此连接起来。
图11示出了根据本发明实施方式提供的照明单元的分解图。可以提供多个紧固件1110来连接照明单元的各部分。紧固件可位于照明单元的下侧。在其他实施方式中，可沿照明单元的一侧或者从照明单元的顶部提供紧固件。可以沿照明单元的长度提供紧固件。在一些实施方式中，紧固件可以沿照明单元的长度均匀地分布。
图10A提供了可根据本发明实施方式提供的紧固件1010的附加视图。紧固件可穿过第一光学元件1004并穿入支架结构1000。在一些实施方式中，紧固件可以伸入或者可以不伸入支架结构的各部分之间的空间1014。紧固件可以经过或者可以不经过多个电路板1006a、1006b之间。在备选实施方式中，可能不需要紧固件。例如，可以使用胶粘剂来连接照明单元的各个部分。在其他示例中，各部分可以使用本领域中已知的其他机构压入配合或者锁定到位。
照明单元配置
可以根据本发明的一个或多个实施方式提供照明单元。来自各个实施方式的特征或特性可与其他实施方式相结合。
双侧发射体
在图6中所示的一个示例性实施方式中，照明单元600具有两个照明条602，它们彼此平行地安装在照明单元之中。这两个照明条例如可用横杆或端盖而彼此机械耦合。此外，照明条可以背靠背地安装，并在照明条之间具有空间630，该空间630可充当用以从系统清除热量的风道。照明条之间的空间630可具有使从系统除热的有效性最大化的形状。发光元件610可以是侧面出光白色LED，其包含蓝光发射LED芯片和直接接触该LED芯片的磷光体涂层。照明单元600由于使用两个相似或相同的照明条包含侧面出光LED而可以被称为“双侧发射体”。双侧发射体可以是针对荧光灯管的替代灯。双侧发射体可配置成机械地和/或电气地耦合到常规荧光照明器材中的插座。
在这个实施方式中，基底反射器614上的发光材料612可以是远程磷光体。因此，可能存在光的封装级转换和光的远程磷光体转换。这种设计是有利的，因为用作发光元件的LED芯片可以是来自被显示器制造商所丢弃的色箱中的侧面出光LED。这些高效率LED的成本可能非常低。由于这些LED的颜色对于一般光照可能不是最佳的，因此可以使用次级远程磷光体。在这个实施方式中，远程磷光体可以是红色和/或橙色磷光体，其用于降低照明单元的输出光的相关色温以及改善其显色指数。
在照明条602内，侧面出光LED 610可以直线地布置和安装在散热器622上。散热器可以至少部分地是金属的，并且可具有一个或多个孔洞624以减轻照明条的重量和/或辅助于对流。在这个实施方式中，照明条602可具有反射光学元件626，该反射光学元件626定位用于对光进行宽阔地反射，以便实现期望的光分布。基底反射器614和反射光学元件626可配置成使得光束角可介于20至80度之间。如本领域中所知，光束角意指在照明灯具的光输出降低至平行于光源观看时的最大强度的50％的情况下所处的角度。
两个照明条602可以背靠背地安装，从而使发光元件610在基本上相反的方向上发光——虽然不一定相隔180度。通过由每个条提供介于20至80度之间的光分布，照明单元600可在期望的光照区中提供非常窄或宽的光分布。在一个特定实施方式中，每个照明条的光束角为45度，因此照明单元具有90度的总光束角，这匹配于典型荧光照明灯具的光束角。通过可旋转的照明条，可以实现对光束的光分布的进一步控制。例如，可将两个照明条配置成围绕照明单元的长轴旋转。照明条可以单独地，或者在相反或相似的方向上同时地旋转。
多侧发射体
本成果的照明单元可具有任何种类形状的、任何数目的照明条。因此，照明条可使用在多种应用中。在非限制性示例中，具有单个直线照明条的照明单元可在建筑照明中用作梯级灯或者暗槽灯。具有两个照明条的照明单元可例如配置为环形、U形或直线形荧光灯管替代物。具有三个照明条的照明单元可例如具有三角形的形状。如图7中所示，具有四个直线照明条的照明单元可例如用于多侧发射体之中。如图7中所示，照明单元700可包括四个直线照明条710，它们围绕中心轴720彼此成直角布置。在这个实施方式中，每个照明条可具有既有反射性又有折射性的光学元件730，以便对光进行宽阔地分布。可将光学器件定制成使得远场光照围绕照明单元的中心轴720基本均匀。此类照明单元可例如用作建筑照明中的吊灯，或者用作捕鱼灯。具有六个照明条的照明单元可具有四面体的形状。照明单元可配置用于充当从天花板悬挂的装饰灯。四面体照明单元的一个面可平行于天花板。这个面的三个照明条可配置用于将它们的大多数光“向下”引向工作空间。其余三个照明条可配置用于在照明单元周围提供宽阔的分布。
具有共用组件的照明条
在一些实施方式中，照明单元包括多个照明条，其中，所述照明条之中的两个或更多个照明条共用一个或多个组件。例如，图8示出了具有两个照明条810的照明单元800的横截面示意图，所述两个照明条810可共用公共基底反射器820和/或发光材料830。在这个实施方式中，可存在两个发光元件阵列840，其例如可以是朝向布设在共用基底反射器820上的发光材料条830的表面安装LED。照明单元可具有在其上安装有发光元件的反射光学元件850，用于将光引导经过和导出第二折射光学元件860。每个照明条可以包含其自己的发光元件阵列840，同时还共用公共基底反射器820、发光材料830和发光光学元件850、860。在另一示例中，多个照明条可共用发光元件。例如，照明单元可例如包括透明OLED、透明LED器件或者从两个或更多个侧面或边缘发光的器件的阵列。这种发光元件阵列例如可在各自具有其自己的基底反射器和发光材料的多个照明条之间共用。
具有整合设计的照明单元
在一些实施方式中，照明单元可具有整合设计，其拥有用于两个发光元件行的单一支架结构。图10a‑图10e提供了正交视图，并且图11提供了根据本发明实施方式提供的照明单元的分解图。
照明单元可具有整体形成的支架结构1000。该支架结构可接触一个或多个电路板1006a、1006b，具有布设于其上的一个或多个发光元件1008。第一光学元件1004亦可接触支架结构和电路板。支架结构可支撑一个或多个第二光学元件1002a、1002b。第二光学元件可以接触或者可以不接触电路板。在第二光学元件上可提供发光材料。第一光学元件和/或第二光学元件可以是至少部分反射性的，或者是全反射性的。一个或多个紧固件1010可保持照明单元封装在一起。
照明单元可具有由导热材料形成的散热支架结构。在两个或更多个发光元件1008和/或电路板或电路板的部分之间可提供通路1012。该通路可通向支架结构1000各部分之间的空间1014。
支架结构1100可形成照明单元的顶面。在支架结构的下侧上可提供一个或多个第二光学元件1102a、1102b。一个或多个电路板1106a、1106b可接触支架结构的下部。电路板上可布设有多个发光元件1108。发光元件可在电路板面向外的边缘上定位成行。第一光学元件1104可位于电路板和/或支架结构的下方。可以提供一个或多个紧固件1110以在各个组件之间提供牢固的接触。
封盖
照明单元可具有封盖来保护该单元免受湿气、污垢和/或灰尘积聚之害。封盖可以是可清洁的，并且例如可由塑料或玻璃制成。在一些实施方式中，封盖可以是透明的或者半透明的。在一个实施方式中，封盖包括基本上透明的圆柱形塑料套筒，该套筒基本上包封照明单元的照明条。封盖的圆柱形状可向照明单元给予常规荧光灯管的形状。封盖不是必须具有圆柱形状。封盖可以是其他的横截面设计，并且可包封任何数目的照明条，或者可以不完全包封照明条之中的任何照明条。
封盖可以是光学元件。封盖可经光学工程设计，以便改善光分布或者从照明单元的光汲取。例如，封盖或者其一部分可具有网纹表面，或者可以具有反射层、透镜、微透镜阵列、低折射率层、低折射率网格或者光子晶体。在一个实施方式中，封盖内部的上部覆有反光金属，用于将光朝下反射和反射出照明单元。封盖可配置用于将照明条所发出的光的光谱转换成更长波长或更短波长的光的光谱。例如，封盖可包含发光材料，诸如磷光体层，或者可配置用于将较高能量的光子降频转换成较低能量光子的基于量子点的膜。封盖还可以是有色的或者滤光的封盖，从而使彩色光可由照明单元提供。照明单元可具有多个封盖。举例而言，照明单元内的每个照明条可具有其自己的封盖。封盖可以是只覆盖照明单元的一部分的平坦件或者弯曲件，并且可以提供附加的光学控制或对灰尘的防护。
在一些实施方式中，封盖不覆盖照明单元的某些部分。例如，封盖可以不阻挡形成散热风道一部分的通路。这样可以避免对冷却对流路径的干扰。封盖可以封闭一个或多个发光元件，而不封闭整个照明单元。在一些实施方式中，封盖不包含由散热支架结构形成的照明单元的顶面。
封盖可配置成可拆卸的和可更换的。例如，封盖可配置成可拆卸地滑至或扣到照明单元的支架结构上。
在一些实施方式中，照明单元可能不需要封盖。可以提供具有敞开式发光元件和如本文其他各处所讨论的组件的无盖照明单元。
控制模块
照明单元配置成由电源供电。电源可以是外部电源或内部电源。例如，当照明单元用作荧光灯管替代物时，可以绕开常规荧光照明器材中的镇流器，或者将其移除并以电源来加以代替，从而使得当照明单元电耦合至常规荧光照明器材的插座时，照明单元电连接至外部电源。电源可配置用于将壁接交流电转换成直流电，以便为发光元件供电。
电源可包括控制模块，该控制模块可用于例如基于从传感器、电子接口、用户输入或其他器件收集的信息来驱动发光元件。控制模块可以个别地寻址和控制照明条，以例如调节颜色、图案、亮度、光分布，或者补偿老化。控制模块可配置用于调制来自发光元件的光照。举例而言，控制模块可驱动照明单元，以使得发光元件闪烁或者呈图案地激活。此外，控制模块可使用脉宽调制或振幅调制来驱动发光元件。控制模块可用于对照明单元的光输出进行调光。
控制模块可个别地控制发光元件或者发光元件组。备选地，所有的发光元件可以一起得到控制。控制模块能够以模拟方式或数字方式来控制发光元件。
控制模块可包括处理器和/或存储器。控制模块可包括有形计算机可读介质，该介质可包含用于执行一个或多个步骤的代码、逻辑或指令。
方法
用于光照的方法可包括提供具有如前所述一个或多个特性的照明单元。例如，光照方法可包括提供具有支架结构、电路板以及一个或多个光学元件的照明单元。该方法可包括从可由电路板支持的一个或多个发光元件发光。该方法可包括在照明单元上提供远程发光材料。发光材料可提供在照明单元的光学元件上。在一些实施方式中，该方法可包括从发光元件散热。
可以提供用于组装照明单元的方法。例如，组装方法可包括将一个或多个电路板夹在支架结构与光学元件之间。可选地，该方法可包括使用一个或多个紧固件来附接支架结构、电路板和光学元件。进一步的步骤可包括将紧固件紧固，以便紧固在支架结构、电路板和光学元件之间的接触。该方法还可以包括将一个或多个第二光学元件贴附到支架结构。
在一些实施方式中，使电路板与光学元件相接触可以包括将电路板的一个或多个发光元件定位在光学元件的一个或多个齿形凸起之间。
可以提供用于从照明单元的热源清除热量的方法。在一些实施方式中，热源可以是发光元件或者是发光元件的背面。该方法可包括从热源导离热量。该方法还可包括在可接受从热源传导的热量的表面上提供对流路径。清除热量的方法可包括允许空气穿过风道上升，以及允许空气流接触可能被从热源传导的热量所加热的风道的表面，从而从风道表面清除热量。
优势
在此所提供的本发明可提供显著的性能优势和成本优势。可以提供具有低成本和改善的光输出、光分布、颜色质量和色彩一致性的高效照明单元。
照明单元的效率可以是LED效率、热管理、发光材料降频转换和散射以及系统光学效率的函数。例如，在基于LED的荧光灯管替代物中，可以通过在双侧发射体设计中使用照明条中每瓦特大约100或更高流明效率的侧面出光冷白色LED来获得高效能。考虑到为背光照明市场生产的庞大数量，用于这种方法的必要LED可能是易得的。高功率LED可具有更高的效率，但是这些LED的可用性、色彩一致性和光学分布可能成问题。在照明单元内使用对流路径将会减轻LED效率中的‘热下垂’，预期从LED结到周围环境的热传导会是优越的。设计概念下的光学配置可具有比通常使用均匀化透镜进行光束分布的其他LED直线荧光解决方案更优越的光学效率。使用LED芯片上的磷光体以及基底反射器上的增温远程磷光体可减轻磷光体中对热最为敏感的红色和/或橙色磷光体的热猝灭，并且允许使用具有更高转换效率但对热更为敏感的磷光体。大量中等功率LED的使用可以提供电子设计灵活性，从而允许使用最有效率的电源。
本发明的成本优势也很显著。例如，双侧发射体设计使得相对于其他荧光灯管替代物具有成本优势。LED一般是固态照明产品中最昂贵的组件，而电源和热/机械组件大致是同等第二昂贵的组件。然而，LED价格预计会在未来数年中快速下降。可在双侧发射体中使用的中等功率LED的每流明成本与拥有相似色彩和效率的高亮度LED相似。伴随LED背光照明产业的增长，中等功率LED的价格可能比高功率LED更快地下降。此外，双侧发射体设计的热管理配置允许铝散热器材料的使用，而分布更广的光源的使用则允许更低成本的光学器件。本发明设计固有地可使用诸如LED、电源和电路板等现成组件，以及可以很容易生产的定制机械及光学部件来进行制造，从而降低成本。重要的是，这种设计可以通过将磷光体材料沉积在集中的点上并继而为了分布而对光进行反射，来降低使用远程磷光体的成本。在整个透镜中合并磷光体的其他方法需要显著更多的材料和高昂的成本。此外，通过将磷光体布设在反射器上(反射器使光可以经历通过发光层的多次穿通)，而进一步使针对给定光转换量所需的磷光体量得到最小化。
除了成本和效率优势之外，本成果还提供改善的光输出、光分布、颜色质量以及色彩一致性。举例而言，在双侧发射体荧光灯管替代物设计中，使用主要为反射性的光学器件使得对光分布的控制容易得多，特别是在使用两个反射表面的情况下尤为如此。针对色彩控制，可通过对具有不同特定色点的LED的受控使用，来实现对来自LED的冷白色输出的均匀化。这些LED的组合输出可以得到调谐，以便满足一致的色点。还可以控制红色和/或橙色磷光体材料的具体量来调节光输出。多重反射还可以围绕输出角均匀地分布色彩。由于红色和/或橙色波长的磷光体材料通常对热最为敏感，因此远程地定位磷光体允许红色和/或橙色磷光体的劣化较慢和改善寿命和效率，而这将会允许将颜色设置点保持更长时间。
此外，本成果的照明单元可配置成独立的照明灯具，或者可配置用于容易地固定到诸如直线荧光照明灯具之类的现有照明灯具中，在其中可以容易地用匹配于LED系统的外部电源来替代现有的荧光灯镇流器。
示例
在多个可由美国国家标准技术研究所(NIST)追踪的实验室中，对具有诸如传热风道等一个或多个所描述特征的照明单元进行了测试。照明单元具有由铝形成的散热支架结构、安装在PCB电路板上的LED(例如，来自Nichia Corp.of Tokushima，Japan的NSSW208A表面安装式LED)、第一光学元件以及两个第二光学元件(例如，其可具有反射性表面材料，诸如来自WhiteOptics LLC of Newark DE的WO‑F33高漫反射率膜)。在一项测试中，照明单元具有布设在第二光学元件上的发光材料(例如，来自Intematix Corp.of Fremont，CA的Intematix 05446Eu掺杂硅酸盐磷光体)。在另一测试中，照明单元不具有发光材料。
在积分球中进行了一些测量。提供了每LED 20mA的LED驱动电流。环境温度为25摄氏度。具有涂覆于第二光学元件上的发光材料的照明单元产生出115.5流明/瓦特的发光效能。在其上没有发光材料的照明单元产生出106.6流明/瓦特的发光效能。
常规照明单元，诸如常规的1”直径或T8荧光管灯，具有约70‑100流明/瓦特的裸灯效能。当两个T8荧光管灯在常规的抛物面凹形反光槽中操作时，获得了大约60流明/瓦特的典型照明灯具总效能，并且光输出为3700流明左右。高效率凹形反光槽可以提供通常为大约75流明/瓦特的照明灯具效能和大约4000流明的光输出。目前可用的、拥有范围在70‑90流明/瓦特之间的裸灯效率的基于LED的T8荧光灯管替代产品，对于抛物面凹形反光槽中的两个替代灯而言，可具有大约60‑80流明/瓦特的相似的照明灯具发光效能，伴有2200至3200流明的典型光输出。目前可用的基于LED的荧光灯管替代灯的问题包括效能的提高不足以抵消低光输出、不良的光分布和高成本。
以上分别使用发光材料和不使用发光材料的照明单元的115.5流明/瓦特和106.6流明/瓦特的效能显示了此类原型照明单元可以大大超越现有技术水平。以上所测的照明单元为四英寸原型，或者是直线荧光灯管长度的1/12，分别具有151流明和163流明的光输出。通过将四英寸样品的光输出乘以12以获得单个灯的光输出，考虑到凹形反光槽中的两个灯而将该光输出翻倍，可以获得对两个全长度替代照明单元的光输出的粗略估算，其针对所测照明单元分别得出3624流明或3912流明的光输出。因此，如本文所述的照明单元有利地提供了具有比现有荧光灯管和目前可用的基于LED的T8替代产品二者更高的发光效能的照明单元。通过需要更少的能量，提供了节能的装置。此外，高光输出的潜力使这些照明单元能够比目前可用的替代产品更好地适合于用作荧光灯管替代灯。
从前文所述应当理解，虽然已经说明和描述了特定实现，但在此可以想到和对其做出各种修改。并且，本发明并不旨在由说明书中提供的具体示例所限制。虽然已参照前述说明书对本发明进行了描述，但在此对优选实施方式的描述和说明并不意味着要以限制性的意义来加以解释。此外，应当理解，本发明的所有方面均不限于本文所阐述的、取决于多种条件和变量的特定描绘、配置或相对比例。在本发明实施方式的形式和细节中的各种修改对于本领域中技术人员会是显而易见的。因此，考虑到本发明还应涵盖任何此类修改、变化或等同物。