照明设备 【技术领域】
本发明总体上涉及照明器具和其它灯具，且更具体地涉及以支承光源组件的照明器具形式的照明设备。
背景技术
由于发光二极管(LED)在质量和能量效率方面已经取得较好的发展，因此LED的制造成本已降低，且LED常见地用于广大领域的照明应用中。将LED装入到灯具中的初步努力包括将LED改装到常规照明器具中或其上、或者改装成常规照明灯的形状。
最近，照明器具被设计成具有LED的功能和规格。LED通常以阵列在印制线路板(PCB)上的方式组合在一起，以易于操作和模块化。将LED和PCB组装到壳体或照明器具上可能需要将独立的LED和/或PCB精确地定位，以实现来自于多个LED及其相关的光学器件或反射镜的期望阵列或者期望照明效果。将LED改装到现存的照明器具或外壳中可能产生问题，该问题涉及将LED或PCB定位并紧固到壳体或照明器具中、涉及提供对LED的正确及充分的功率和控制、还涉及维持照明器具的恰当外观和美观性能。
【发明内容】
本发明总体上涉及包括壳体和至少一个光源的照明设备，该壳体包括具有至少一个凹槽的平坦基座，该至少一个光源构造成在形状上与该至少一个凹槽的形状相对应。
在一方面，因此本发明涉及一种照明设备，其包括：具有大致平坦基座的壳体，该基座限定至少一个被选形状的凹槽，每个凹槽具有底板且由将底板与平坦基座结合的外围壁来限定形状；至少一个光源组件，每个组件包括多个光源，该光源配置成在形状上大致对应于凹槽的形状且构造成与凹槽的底板对准(register with)，该至少一个光源组件布置在凹槽中；以及紧固装置，该紧固装置将该至少一个光源组件紧固到凹槽中。
本发明还涉及一种照明设备，其包括：具有大致平坦基座的壳体，该基座包括至少一个被选形状的凹槽，每个凹槽具有底板且由将底板与平坦基座结合的外围壁来限定形状，且附连到或集成到平坦基座上的外围壁在其远边缘具有向内的边际凸缘，该边际凸缘限定与平坦基座对准的开口；至少一个光源组件，每个组件包括多个光源，该光源配置成在形状上大致对应于凹槽的形状且构造成与凹槽的底板对准，该至少一个光源组件布置在凹槽中且紧固于其中；以及任选透明或半透明的面板，该面板定尺寸成覆盖该开口并构造成支承在该边际凸缘上。
本发明还涉及一种照明设备，其包括：具有大致平坦基座的壳体，该基座限定至少一个被选形状的凹槽，每个凹槽具有底板且由将底板与平坦基座结合的外围壁来限定形状，且附连到或集成到平坦基座上的外围壁在其远边缘具有向内的边际凸缘，该边际凸缘限定与平坦基座对准的开口；至少一个光源组件，每个组件包括多个光源，该光源配置成在形状上大致对应于凹槽的形状且构造成与凹槽的底板对准，该至少一个光源组件布置在凹槽中且紧固于其中；以及布置在该开口中的盖板，该盖板包括大致平坦底部构件和附连到或集成到该平坦底部的外围侧壁，该平坦底部构件还限定多个开口，每个开口与多个光源中的一个对准；以及任选透明或半透明的面板，该面板定尺寸成覆盖该开口并构造成支承在该边际凸缘上。
在本发明的另一方面，凹槽和相关基底是大致细长的、线形的，且壳体具有多个细长凹槽；且布置在多个凹槽中的多个光源组件通常彼此并置。
在本发明的壳体和反射镜的一方面，壳体和反射镜由铝制成，但是能够使用包括金属、塑料、复合物和玻璃纤维的其它材料。在本发明的光源的一方面，光源包括用灌封环氧树脂或其它粘结材料来紧固的LED，灌封环氧树脂或其它粘结材料覆盖每个LED组件的至少一部分且填充每个凹槽的至少一部分。
【附图说明】
图1示出了照明设备的一个实施例的透视图，该照明设备包括壳体、盖板和透镜；
图2示出了图1中的照明设备的分解图；
图3示出了沿线3-3截取的图1中的照明设备的截面图；
图4示出了沿线4-4截取的图1中的照明设备的壳体的截面图；
图5示出了照明设备的壳体结构地平坦基座的备选实施例；
图6示出了照明设备的壳体结构的平坦基座中的凹槽的备选结构；
图7示出了照明设备的壳体结构的平坦基座中的凹槽的另一备选结构；
图8示出了图1中示出的壳体的前侧视图，其与后侧视图相同；
图9示出了图1中示出的壳体的右侧视图，其与左侧视图相同；
图10示出了图1中示出的壳体的俯视平面图；和
图11示出了图1中示出的壳体的仰视平面图。
【具体实施方式】
现参考附图，图1示出了本发明的示意性照明设备10结构的透视图，照明设备10包括壳体20、盖板30和部分截取示出的透光面板60。图2示出了照明设备10的分解图。设备10通常包括壳体20、盖板30、电源(未示出)和控制模块框组件40、一个或多个光源组件50、以及光传输透过或半透过面板或透镜60(形状为平面的或带轮廓的)。安装架和其它附连元件(在图1和2未示出)将组装好的设备10安装到支承表面上。在图1和2中示出的壳体20包括矩形基座21、附连到或集成到基座21上的侧壁25、26、27和28以及限定在基座21的表面上的一个或多个被选形状凹槽22。应当注意的是，本文附图中设备10的总体大致矩形形状仅示意性地表示一个实施例，且在这些教导和所附权利要求的范围内可构想出各种形状。在本发明的范围内可选择其它壳体形状，包括圆形、矩形、椭圆形以及其它不规则形状。此外如在后文中将更详细说明的，凹槽22构造成接收一个或多个光源组件，该光源组件在形状和数量上与凹槽22的形状和数量相对应。因此，凹槽22可具有任何被选形状和尺寸，或在基座21中具有各自不同形状、尺寸和配置以接收具有相应形状和数量的光源组件，从而容纳被选照明装置。细长形状凹槽22和在图2中示出的并排并置凹槽22仅为本教导范围内许多设置中的示例，且这是本领域技术人员在本教导的引导下实践本发明时能够想到的。
在所示的实施例中，光源组件50包括用作照明源的LED。然而，本发明可采用目前已知或现今制成的任何类型光源。说明书的其余部分将认为光源和光源组件50组成或采用LED，但并不意在将本发明的范围限定采用LED，而是本发明可用任何光源替代，这点对于本领域技术人员来说是显而易见的。
现将特别地参考图3，其中示出了从线3-3截取的图1中的照明设备的截面图。壳体20的基座21具有光源附连表面21a和相反背部表面21b，背部表面21b通常用作照明设备10至壁、天花板、建筑或其它构造的安装表面。
每个凹槽22可在平坦基座21的平坦材料中形成，例如在模制基座21时进行压制或成型或者模制。如图3所示，每个凹槽22的底板24位于从平坦基座21偏移的平面内，该偏移通常在与光源附连表面21a相反的方向上。凹槽22示出为大致线性的、具有圆角端部，但是如上所述可根据需要使用其它凹槽结构和端部形状或不同形状以限定期望的照明装置，该形状例如为圆形、方形、椭圆形以及其它不规则形状。
每个凹槽22具有壁23，该壁23限定凹槽22的外围。通常，壁23连续围绕底板24的外围，但是在一些实施例中，壁可具有中断或不连续处以容纳放置导线、缆线等等。壁23的高度通常限定凹槽22的深度，以便将光源组件定位和紧固于其中，这将在后文进行说明。
在图2和3中示出的所描述底板24位于从平坦基座21偏移的平面内。在备选的实施例中，如图5所示，凹槽22′的底板24′可位于与平坦基座21相同的平面内，其中壁23′具有从底板24′和平坦基座21两者分别向外延伸的侧部23a′和23b′。应当理解的是，底板24′也可在从平坦基座21以朝向光源组件的方向偏移的平面内，在此情形中壁23′的外侧部23b′可从平坦基座21向外延伸一定的距离，该距离大于内侧部23a′从底板24′延伸的距离。
在图6所示的另一实施例中，凹槽22″的壁23″可以是固定到平坦基座21上的分离元件21a，以在其中限定底板24″。如图所示，分离元件也可包括包含底板和以细长沟形式的壁的模块化凹槽元件，且固定到平坦基座21上。虽然这些实施例可能需要与平坦基座的分离成形步骤和附连步骤，但是两者均可提供本发明的形成凹槽的方面，光源组件可布置和紧固到该凹槽中。
在图7示出的又另一实施例中，至少一个平坦条21a′″布置在平坦基座21上方且由紧固件固定到平坦基座21上，该平坦条21a′″具有从其贯穿形成的至少一个开口，该开口限定凹槽22′″。开口的边缘限定凹槽22′″的壁23′″。平坦条21′″的厚度限定了底板24′″的偏移间距和凹槽22″′的深度。
照明设备10的壳体20还可包括以外围侧壁25、26、27和28示出的带框侧壁，其附连到或集成到壳体的平坦基座21的外围上，且通常集成到基座上。特别参考图3，带框侧壁构造成从平坦基座21的外边缘向内延伸，以形成电源和控制模块框40能够布置于其内的腔48。在所示的实施例中，侧壁是平直的、且向内转角以形成具有三角形横截面的腔48。其它侧壁结构可形成截面为直线形、椭圆形、或其它形状的腔，所描述的形状认为不限制本发明。侧壁在其邻近边缘处可结合，以形成围绕装置10结构的平坦基座21的大致连续外围腔48。
通过采用任何合适的附连机构可在用于支承透镜60的结合带框侧壁25、26、27和28的远边缘处配置向内的边际凸缘29。应当注意的是，面板60能够附连到边际凸缘29的上表面21a或下表面21b并由上表面21a或下表面21b支承(从图3示出)，从而覆盖壳体20的开口。
现参考图2、3和4，LED光源组件50的示意性结构和构造可包括诸如导光板的基底51和典型的PCB，在PCB上安装以任何期望阵列布置的一个或多个LED52。用于控制LED和给LED供电的电路也可安装或形成在PCB上或者位于远处。LED可以是任何类型、颜色(即，按照意在照明装置的需要而发出任何颜色或白光或各颜色和白光的混合)和照明性能或强度，优选的是可见光谱。在实践本发明中可根据意在照明装置的需要来进行颜色选择。在本发明教导内构想出的LED可包括任何半导体构造或材料或者其结合。LED可具有置于LED内或放置在LED上方的折射性光学器件，或者无折射性的光学器件；以及备选地可以或者还具有围绕的反射镜，该反射镜将小角度和中间角度LED光线向外再导向。在一个合适的实施例中，LED52是白光LED，其每个包括基于氮化镓(GaN)的发光半导体机构，该机构接合到包含一种或多种荧光粉的涂层。基于GaN的半导体机构发出蓝色和/或紫外线范围内的光线，并激励荧光粉涂层产生更长波长的光线。组合的光线输出近似为白光输出。例如，生成蓝光的基于GaN的半导体机构可与黄色荧光粉结合以生成白光。备选地，生成紫外光线的基于GaN的半导体机构可与红色、绿色和蓝色荧光粉以一定比率和设置结合，从而生成白光。在又另一合适实施例中，使用带颜色LED，即为发出红光或绿光的基于荧光粉的半导体机构，在此情形中光源组件50生成相对应颜色的光线。在又另一合适的实施例中，光源组件50包括以被选样式分布在PCB上的红色、绿色和蓝色LED，以采用红-绿-蓝(RGB)颜色混合配置来生成被选颜色的光线。在后者的示例性实施例中，LED导光板可构造成通过在被选光强下选择性地操作红色、绿色和蓝色LED来发出可选择颜色。
取决于本地功率系统，照明设备10通常接收具有110-277V离线电压的外部电源。在一个实施例中，可提供外部低压电源，其将来自于本地功率系统的110-277V的交流离线电压转换为光源组件50的LED电源和控制部件所需的24V恒流(毫安级别)。在另一实施例中，LED照明设备10构造成用于安装集成的LED电源和控制模块，该模块将离线功率直接转换为LED所需的低压恒流功率。LED板的驱动器和控制器用24V恒流常规地供电，且可安装在布置于壳体20中的电源和控制模块框40内(图3)。
图3是贯穿照明设备10的截面图，该照明设备10配备LED光源和包括基座31的LED盖板30，基座31具有由开口边缘33限定的多个开口32(也可见图2)。开口32以阵列设置，以便与光源组件50的LED52对准，从而允许光线从其传送。盖板30可由反射性材料制成或具有反射性涂层或者具有其它装饰样式，该装饰样式也用于遮蔽与光源组件50的基底51的外向表面相关联或附连到其上的电子电路。在所示的实施例中，开口32是圆形的，与LED52的通常圆形形状相匹配。其它开口形状或形状阵列可以使用，且可以构造成在尺寸和形状上与根据意在照明装置所需的不止一个LED52相对准。
盖板30通常放置成使得基座31向上通过由凸缘29限定的壳体中的开口。盖板30通常从其外围外展的外围壁延伸，该外围壁由一对相反的侧面35、36限定，其中向外延伸的远边缘37沿着侧面35、36的外围。在侧面35、36形成裙部的远边缘37可偏置或向内操作(未示出，朝向照明设备10的中心线并经过基座21的法线)，使得当盖板30布置在壳体20中时，向外延伸的远边缘37抵靠凸缘29的上表面(如图3所示)，从而将盖板30定位在壳体20内位于LED52上方的位置。盖板还可通过将从平坦基座21延伸的螺栓64对齐穿过盖板基座上的孔38而进行定位。然后盖板可通过将螺母65拧接到螺栓64而紧固到位。侧面35、36和基座31的暴露表面可具有表面光洁度，藉此盖板30可用作向照明设备10提供附加光反射表面的反射镜。
在另一备选实施例中，可提供用于较暗光线输出的控制机构，该控制机构在结构之外或者内置在照明设备10内，其中控制缆线从结构之外经过。
壳体20可由铝或其它金属通过任何已知方法制成，例如用于商业形成铝的压制、冷成形、铸模成形、永久模铸、机械加工或砂铸。诸如盖板的其它部件也可由铝或其它金属制成。壳体和其它部件也可由其它金属(例如，青铜和黄铜等)制成。部件也可由工程上的塑性材料制成，例如注射成形。
一种形成铝壳体20的典型方法采用压弯成形机，该压弯成形机将基座部分紧固在平面内，且将侧面25-28折曲至相对于基座21的期望角度。折曲侧面25-28然后被限定其位置同时将侧面25-28邻接的侧壁端部焊接到一起，这将保持基座的平坦形状。光源组件50、盖板30、电源框以及其它部件可通过采用各种紧固元件或固定元件(包括，螺钉、螺栓、铆钉、焊接件、带子、闩锁、粘结剂以及其它固定元件)而组装到壳体20上。在图2中示出了多个螺纹螺栓64，其螺接或紧固到壳体下侧的锥形孔中、延伸穿过在盖板和电源框以及可选地在光源组件板50中形成的孔、以及用螺纹螺母65盖住，以将该元件紧固到壳体20上。
本发明还提供一种通过使用紧固元件或固定元件(例如，灌封材料66(见图3))将每个光源组件50紧固到壳体20的凹槽22中的方法。在一个实施例中，灌封材料66是环氧树脂或基于硅树脂的材料，其覆盖至少一个光源组件50的至少一部分且更常见地覆盖整个表面，且同时填充凹槽22的至少一部分且更常见地填充整个凹槽。这种灌封材料具有较低的粘滞性、较低的密度且是导热的。通常，灌封环氧树脂的非限定性实例可包括从Lord Corporation，Cary NC可获得的CircalokTM 6715和6703A/B。
在优选方法的第一步骤中，光源组件50附连到凹槽22上并置于凹槽22内，且通常放置成与凹槽22的底板24进行热传递接触。可选地，在设定之前小量的环氧树脂可应用到凹槽的底板24上，以用作将光源组件50附连到壳体20上的粘结剂。然后环氧树脂倾注到光源组件50上并进入和围绕凹槽22的空隙。环氧树脂可完全浸没或包围光源组件50。然后环氧树脂可通过本领域中已知的技术来熟化，包括经过一定时间、应用热、UV光线或其它辐照、或者可应用于所选环氧树脂的其它手段。
灌封环氧树脂可将光源组件50紧固到凹槽22中或有助于将光源组件50紧固到凹槽22中，并且在使用LED时，将LED和电路与环境中的水、灰尘、污物以及其它元件分离开。凹槽也有助于组装照明组件，尤其是在用手准确地限定光源组件的位置而制造照明组件时。
图5-11示出了装饰形状的壳体的各种视图。在所描述的设计中，折线表示环境，并且不构成所要求设计的一部分。
虽然参考各种实施例的详述描述了本发明，但是应当理解的是，本发明旨在进行描述而不是进行限定，因为能够想到本领域技术人员易于构想出在本发明的精神和所附权利要求的范围内的变型。