[发明专利]包括导热体的发光模块、灯和灯具

说明书

技术领域

本发明涉及包括发光元件的发光模块。

背景技术

公布的专利申请US2009/0322208A1公开了一种发光设备。发光二极管(LED)被提供在凹入外壳形成的锥形空腔中。在凹入外壳的前面覆盖有透明的导热层，在该导热层上提供耐高温的磷光体层。在凹入外壳的背板处提供散热器，并且凹入外壳的侧壁覆盖有金属框架。可以用诸如硅酮的材料填充锥形空腔。

LED向磷光体层发射光。磷光体层将LED光的一部分转换为另一种颜色的光。尽管该光的颜色转换是相对高效的，但是磷光体层还是耗散了一些能量。通常，被转换光能量的20％至30％由于磷光体层所引入的斯托克斯(Stokes)频移而损失，并且大约2％至20％由于受限的量子效率而损失。特别地，当使用大功率LED时，磷光体层可以变得相当热，这导致磷光体层效率的降低。发光设备的磷光体层中所产生的热量由透明导热层向金属框架进行传导，它随后向散热器排出该热量。

尽管发光设备提供了金属框架以从磷光体层导出热量，该磷光体层的中心区域，即该磷光体层的位于最远离金属框架的区域，仍然变得相当热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有发光元件的发光模块，当发光模块工作时，发光元件的温度保持相对地低。

本发明的第一方面提供了一种发光模块。本发明的第二方面提供了一种灯。本发明的第三方面提供了一种灯具。有益的实施例在从属权利要求中限定。

根据本发明的第一方面，发光模块包括外壳、固态发光器、发光元件和导热体。外壳包括位于外壳第一侧的光出射窗，并且外壳包括位于外壳的第二侧的基底，该第二侧不同于第一侧，外壳包围包括透光的空腔材料的空腔。固体发光器被设置于空腔内，并且耦合至基底。固态发光器被配置为将第一颜色范围的光发射到空腔中。发光元件光学地布置在固态发光器和光出射窗之间。发光元件包括用于将第一颜色范围的光的至少一部分转换为与第一颜色范围不同的第二颜色范围的光的发光材料。导热体被布置在空腔内，并且比空腔材料的热导率更高的热导率。导热体热耦合到发光元件并且热耦合到基底。

导热体热耦合到发光元件和基底，并且因此导热体在发光元件和基底之间提供具有低热阻的导热路径，该基底可以耦合到散热器。热耦合意味着热耦合的特征具有直接接触或者经由导热良好的耦合结构或材料的接触，换句话讲，在热耦合的特征之间不存在热绝缘。耦合结构或材料还应具有与空腔材料的热导率相比的相对良好的热导率，或者这种耦合结构或材料相对薄，从而由于通过这种耦合结构或材料的热路径相对地短而导致其热阻相对地低。因此，通过经过导热体的导热路径从发光元件向基底导热比经过空腔材料的更容易。因此，如果固态发光器在工作中并且发光元件的温度上升到热耦合界面的温度以上，则热量通过导热体传导到基底，从而可以例如将热量提供到散热器。因此，如果固态发光器在工作中，则发光元件的温度保持在可接受的边界内。这就避免了磷光体层的退化或者磷光体层效率的降低。热梯度的减少还将导致设备中热应力的减少，这是有利的因为热机械应力可能导致可靠性的问题，诸如由于脱层或者裂纹的形成所致的设备故障。

注意到，基底可以具有相对大的热容量，并且因此基底可以作为散热器。另外，在其他实施例中，基底可以具有用于向发光模块的环境提供其所接收的热量的鳍。基底本身至少部分地导热，并且被配置为从导热体接收热量。经由导热体的导热所获得的效果至少在于发光元件和基底之间的温度差减小，并且如果基底被配置作为散热器或被配置为将热传导到另一个散热器，则获得对发光模块元件温度的进一步的限制。在两种情况中发光元件的温度保持在可接受的边界内。

在空腔内提供导热体意味着，可以在空腔内的几乎每一位置提供导热体，并且这样它可以热耦合到发光元件的任何位置以及到基底的任何位置，以便获得将热量从发光元件导向热耦合界面的最佳效果。这是有利的，因为其允许设计使用最小数量的(导热的)元件以获得从发光元件的最佳导热的发光模块。

注意到，技术人员不会考虑在空腔内使用导热体，这是是因为空腔具有从光源向发光元件和/或向光出射窗传输光的功能，并且空腔具有混合不同颜色的光的功能。技术人员预期到导热体将干扰这些功能，并且这样技术人员将会选择均匀填充有一种空腔材料的空腔，该空腔材料主要对光传导和光混合的功能有贡献。

可选地，基底包括用于将发光模块热耦合到散热器的热耦合界面。因此，热耦合界面热耦合到导热体并且可以向散热器传导发光元件的热量。