專利名稱：Led魚缸燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的公開涉及照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常常為魚缸和園藝應(yīng)用提供專用照明。在使用時，這種照明設(shè)備可置于魚缸 或園藝系統(tǒng)的上方。照明設(shè)備可被結(jié)合在外殼或罩子內(nèi)。迄今為止，詞"外殼"或 "罩子"都將稱為"外殼"。照明設(shè)備和外殼將統(tǒng)稱為照明系統(tǒng)。
照明系統(tǒng)有時將被設(shè)計成增強所照明物品的功能和外觀。例如，魚缸照明設(shè) 備可被設(shè)計成具有亮度和色彩成分以增強水和內(nèi)容的外觀特征。亮度和光源可選擇 成魚和植物接收到足夠光譜的光以促進生存和生長。
照明系統(tǒng)應(yīng)當以柔性方式進行設(shè)計以提供適于應(yīng)用的光質(zhì)量。咸水魚缸照明 系統(tǒng)尤其應(yīng)當保持適當?shù)挠糜诒３稚汉髋c魚的健康的光譜輸出和強度。咸水魚缸照 明系統(tǒng)不應(yīng)當產(chǎn)生過量紫外線輻射和/或會傷害水生生物的熱量。


為了易于理解和方便起見，在附圖中，相同標號和首字母縮略詞標識具有相 同或相似功能的元件和動作。為了容易地識別任意特定元件或動作的討論，標號中 最高有效位表示元件第一次被引入其中的附圖編號。
圖1是LED陣列的一個實施例的示圖。
圖2是具有散熱片和外殼的LED陣列的橫截面的一個實施例的示圖。 圖3是具有散熱片和外殼的3 x 3 LED陣列的一個實施例的立體圖。 圖4是具有散熱片和外殼的3 x 3 LED陣列的一個實施例的橫截面示圖。 圖5示出白色LED的相對光譜功率分布。
具體實施例方式
對"一實施例"或"一個實施例"的引用并非必然表示同一實施例(盡管也 可以如此)。
除非上下文以其它方式明確要求，在整個說明書和權(quán)利要求中，詞"包括"、 "包含"等將被解釋成與排他或窮舉意義相對的包括意義；換言之，解釋成"包括，
但不限于"。使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的詞也分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。另外，當在本申請中使
用詞"herein (在此)"、"above (以上)"、"below (以下)"以及類似意思 的詞時，是整體地引用本申請而不是引用本申請的任一特定部分。當權(quán)利要求使用 詞"或"引用兩個項或多個項的列表時，這個詞涵蓋該詞以下所有的解釋列表中 的任一項、列表中的所有項以及列表中各項的任意組合。
照明系統(tǒng)通常包括LED;點亮/熄滅或調(diào)暗這種LED的裝置；從這種LED 導(dǎo)出所產(chǎn)生熱量的裝置；以及相關(guān)聯(lián)的外殼。LED可被排列成二維陣列。在各個 實施例中，LED陣列可包括方形、矩形、或諸如圓形、橢圓形、八角形、或三角 形的另一形狀。
來自LED的光可通過諸如透鏡的某些透光元件來引導(dǎo)。例如，LED陣列中 的每一個LED都可具有相關(guān)聯(lián)透鏡。光可被引導(dǎo)成至少基本上魚缸或其它容器的 整個底部被照亮。
包括陣列的LED可以是多種類型，每一類生成特定光譜的光?？上蛎恳活怢ED 或者該陣列的一個或多個LED子集提供單獨的點亮/熄滅/調(diào)暗控件。每一類LED 的單獨控件向照明系統(tǒng)用戶提供獲得整體光強和光譜混合兩者的靈活性。
在一些實現(xiàn)中可提供控件，以由用戶可點亮、調(diào)暗或調(diào)亮、或熄滅每一類LED。 例如，照明系統(tǒng)可包括生成整個白光光譜的白色熒光LED和發(fā)出420到480納米 范圍光的藍色LED的混合陣列。用戶可通過熄滅白色LED同時將藍色LED保持 在某些強度來為魚缸底部生成純藍色的光照明?；蛘?，他/她可通過使兩種LED點 亮來提供80%藍色、20%白色的令人舒適的混合光，即將白色調(diào)暗至對藍色選定強 度的四分之一。對每一類LED的強度選擇功能可包含能使用戶能確定他/她選定的 相關(guān)亮度/光譜的標記、或者諸如讀數(shù)的一些其它手段。
在一些實現(xiàn)中，控件可提供公知的專用特性，以對用于諸如魚缸和園藝的各 種應(yīng)用的專用照明系統(tǒng)的用戶產(chǎn)生吸引力。例如，對于由提供發(fā)白光和發(fā)藍光的 LED的陣列構(gòu)成的魚缸照明系統(tǒng)實現(xiàn)， 一個控件有可能從100%白色-0%藍色的
混合光連續(xù)經(jīng)由90%白色、80%、 60%等移動到0%白色-100%藍色。預(yù)置可設(shè)置 為公知的期望混合，諸如90%藍色/10%白色、80%藍色/20%白色和60%藍色/40%白色。
在一些實施例中可提供月光模擬。月光模擬可通過諸如4個藍色LED —在陣 列或子陣列的每個象限或角各放置一個的特定類LED的子集來提供，以通過組合 調(diào)暗和/或點亮/熄滅值來提供滿月、四分之三月、半月等等(即月運周期亮度)。
對于園藝應(yīng)用，LED陣列可由分別發(fā)紅色、藍色和綠色光的三類LED構(gòu)成。 每類LED可具有提供點亮/熄滅/調(diào)暗的單獨控件。每個控件又可具有使用戶能識別 他所選定的照明強度水平的標記或讀數(shù)，和/或提供期望預(yù)置，從而使用戶能對不 同的園藝生長要求選擇不同的光譜和光強。
可選地或另外，控件可直接啟用各種園藝條件所需的公知設(shè)定。
可為魚缸和園藝使用提供的又一特性是與部分或全部控件相關(guān)聯(lián)的定時器， 從而可基于某天的某一時間、和/或某周、月或年的某一天來控制LED的混合和強 度。
對于任意陣列形狀，不同類的LED可混雜在陣列內(nèi)。例如，在由每行具有5 個LED的5行LED構(gòu)成的陣列中，第一行可由一個藍色LED、然后是一個白色 LED等等構(gòu)成。第二行可由一個白色LED、然后一個藍色LED等等構(gòu)成。第三行 可由一^藍色LED、然后一個白色LED等等構(gòu)成。
僅僅作為示例，對于具有6x6LED陣列的園藝應(yīng)用，第一行可包括一個紅色 LED、然后是一個綠色LED、然后是一個藍色LED、然后是一個紅色LED等等。 第二行可包括一個藍色LED、然后是一個紅色LED、然后是一個綠色LED、然后 是一個藍色LED等等。第三行可包括一個綠色LED、然后是一個藍色LED、然后 是一個紅色LED、然后是一個綠色LED等等。
取決于所期望的用途，陣列中也可進行其它類LED的混合。
在許多實施例中，LED陣列在形狀上可以是矩形或方形。至少部分地基于要 照亮區(qū)域的形狀來選擇LED陣列的形狀。例如，矩形魚缸可在置于水槽頂部的一 個(可能)矩形外殼內(nèi)具有方形或矩形LED陣列。
因為LED產(chǎn)生熱量，所以可設(shè)置散熱片裝置以從LED陣列帶走熱量。因為 在外殼置于容器的頂部時，發(fā)光LED通常會朝下，所以散熱片裝置被考慮成置于 LED陣列的頂部。無論什么形狀的LED陣列都可被視為包括一系列LED行(盡 管這些行并非必需為直線)。與各個行相關(guān)聯(lián)的是由諸如金屬的導(dǎo)熱材料制成的散 熱片條。各個散熱片條可連接到散熱片裝置的附加結(jié)構(gòu)。該上部可拆卸地連接到照 明系統(tǒng)外殼。散熱片裝置的各個部分可接觸外殼。在散熱片裝置與外殼之間有足夠
的接觸，從而最初由LED陣列產(chǎn)生的熱量可經(jīng)由外殼散出。
圖1是一 LED陣列實施例的示圖。LED陣列152包括25個LED組件。LED 組件101 - 125包括藍色LED組件101、 103、 105、 107、 109、 111、 113、 115、 117、 119、 121、 123和125。 LED組件101 - 125也包括白色LED組件102、 104、 106、 108、 110、 112、 114、 116、 118、 120、 122和124。各個LED組件101 - 125 包括一個LED和引導(dǎo)LED光的一個透鏡。
在一實施例中提供了單獨控件，用戶通過這些控件可直接點亮/熄滅/調(diào)暗/調(diào)亮 藍色LED (奇數(shù)標號的LED組件101-125)或白色LED (偶數(shù)標號的LED組件 102- 124)。各個控件可包括標記或讀數(shù)，從而用戶可獲知他/她選定了什么強度 水平。
在一些實施例中，用戶可選地或另外可直接控制藍光和白光的混合光。因而， 一個控件可使用戶能連續(xù)選擇從100%藍色-無白色到100%白色-無藍光的設(shè)置 范圍?？蛇x地或另外，用戶可直接選擇諸如80%藍色/20%白色、或者60%藍色/40% 白色的特定通用設(shè)定。在一些實施例中，也可控制混合光的強度。
在一些實施例中，可選擇諸如月光模擬的其它特性。例如，藍色LED 107、 109、 117和119的子集("藍色月光"LED)可與其它LED分開控制。因而，所 有其它LED可熄滅，同時藍色月光LED可點亮，其強度水平根據(jù)月運周期來提供 滿月、四分之三月、半月等。
在一些實施例中，可提供對成排LED光的單獨控件。例如，可點亮LED，或 者以各種方式控制陣列一側(cè)的LED (因而照亮魚缸或園藝容器的一側(cè))，同時獨 立控制或熄滅另一側(cè)的LED。在魚缸應(yīng)用中，可為魚提供用于嬉戲的照亮區(qū)和用 于隱匿的未照亮水(域)。
LED組件101 - 125中的LED也可全部地與關(guān)聯(lián)于其單獨控件地與時間特性 相關(guān)聯(lián)。因而，例如，可對清晨選擇低照明水平，在下午期間選擇較高照明、在傍 晚為適度照明、以及在整個夜間為無照明。定時控制可基于如何控制照明單元的 LED和由定時控制提供的特性來變化。
圖2是具有散熱片裝置和外殼的LED陣列的橫截面的一實施例的示圖。采用 了兩層散熱片裝置系統(tǒng)，其中主散熱片與安裝有LED的板接觸、而次散熱片由照 明系統(tǒng)外殼280構(gòu)成。此橫截面是諸如圖1所示的LED陣列的，并且切面示為穿
過LED組件103、 108、 113、 118和123示出。各個LED組件103、 108、 113、 118和123包括一個LED和一個透鏡。此橫截面是橫切如圖1所示的LED行取得 的，從而所示的各個LED組件103、 108、 113、 118或123是不同LED行的一部 分。
與各個LED行相關(guān)聯(lián)的是示為橫截面203、 208、 213、 218和223的散熱片 條。各個散熱片條使熱量從LED行傳導(dǎo)走。例如，標為213的散熱片條使得熱量 從如圖1所示LED111-115 (僅LED113在圖2中示出)傳導(dǎo)走。各個散熱條被 連接到(或包括)散熱片中的其它導(dǎo)熱材料，以轉(zhuǎn)移其熱量。例如，散熱條213 被連接到(或包括)導(dǎo)熱材料230，該導(dǎo)熱材料230連接到散熱片的諸如240的其 它部件，而諸如240的其它部件又連接到部件250、 260、 244等。散熱片的諸如 244的一些部件可被用來將散熱片連接到外殼280。散熱片的諸如255和265的一 些部件可與外殼的多個部分接觸，從而散熱片的熱量可經(jīng)由外殼散出。
圖3是具有散熱片和外殼的3 x 3 LED陣列的一個實施例的立體圖。該LED 陣列包括LED組件302 - 310。 LED組件302 - 310包括藍色、白色和可能青色的 LED的混合。各個LED組件302 - 310包括一個LED和一個透鏡、以及用來引導(dǎo) 相關(guān)聯(lián)LED的光的透鏡外殼。
在一些實施例中，LED組件302 - 310的透鏡和外殼可包括"寬束"色散，從 而色散角在40 -45度之間。例如，藍色LED組件可具有約為42度的色散角，并 且白色組件具有約為45度的色散角。
采用散熱片系統(tǒng)，其中主散熱片306 - 308與LED組件302 - 310接觸。次散 熱片由照明系統(tǒng)的外殼314構(gòu)成。
與各個LED行相關(guān)聯(lián)的是主散熱片306 - 308。各個條306 - 308使得熱量從 LED行傳導(dǎo)走。各個條306 - 308可耦合到外殼314。因此，LED組件302 - 304 的熱量可通過條306 - 308傳導(dǎo)并經(jīng)由外殼314散出。
圖4是具有散熱片和外殼的3 x 3 LED陣列的一個實施例的橫截面示圖。可在 橫截面中看到LED組件304、 307和310。
采用散熱片系統(tǒng)，其中主散熱片306 - 308與LED組件接觸，而次散熱片由 照明系統(tǒng)的外殼314構(gòu)成。LED組件304、 307、 310經(jīng)由導(dǎo)熱元件408耦合到條 306 - 308，該導(dǎo)熱元件可以是金屬的或本領(lǐng)域中公知的其它材料。各個條306 - 308 包括諸如406的導(dǎo)熱材料，對于307而言可經(jīng)由406將其熱量傳遞到外殼314。
外殼314包括結(jié)構(gòu)404以將LED固定裝置安裝到例如魚缸的容器。外殼314
也包括其中可放置由例如玻璃、玻璃纖維和塑料制成的透明或半透明蓋子的結(jié)構(gòu)
402。無論什么被裝入容器中，例如咸水，蓋子都會保護LED組件。
圖5示出了白色LED的相對光譜功率分布。白色LED具有約為455納米的 峰值功率輸出，而且該輸出的形狀使得藍色波長中的平均輸出出現(xiàn)在接近純藍色的 450周圍。然而，功率輸出并不隨著波長更高而連續(xù)減小。因而可認為在包括非藍 色的波長中具有大量功率輸出的"肥尾"。峰值功率的百分之二十到百分之四十落 在500與635納米之間，它們是綠色、黃色、橙色和橙紅色光。因而，LED的功 率光譜輸出并非必須通過觀眾最舒服時獲知。使用諸如青色和藍色的其它類LED 補充功率光譜可增進美感并改進用于保持水生物種健康的實用性。
混合類LED的LED組件可補償單個LED的有缺陷的光譜功率分布，從而導(dǎo) 致更舒適的視覺效果和更健康的水生物種。例如，在藍色和白色LED組合中放置 一些青色LED可均衡功率光譜，尤其是在450-550nm的范圍內(nèi)，從而光譜分量更 均勻地分布在功率中。為了進一步控制結(jié)果光譜輸出，取決于最優(yōu)化光譜功率分布 的需要，LED組件可被設(shè)計成各種類型的LED可以更大和更小的強度發(fā)光。在一 些情況中，因為在不同環(huán)境下期望不同的光譜分布，所以可提供對所有類型LED 或根據(jù)類型改變輸出的控件，如圖1所示。
權(quán)利要求
1.一種包括LED陣列的魚缸照明系統(tǒng)，所述LED陣列包括多個白色LED；多個藍色LED；以及控制系統(tǒng)，用于單獨控制a)由所述白色LED輸出的白光的強度；以及b)由所述藍色LED輸出的藍光的強度。
2. 如權(quán)利要求1所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括 90%藍色和10%白色、80%藍色和20%白色以及60%藍色和40%白色的預(yù)置。
3. 如權(quán)利要求l所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，所述多個藍色LED還包 括所述多個藍色LED內(nèi)的藍光LED的子集，對于月光模擬所述子集與所述多個 藍色LED分開控制。
4. 如權(quán)利要求1所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括-定時器，用于根據(jù)某天的某一時間、和-或某周、月和-或年的某一天來自動改變發(fā) 自所述陣列的白光和藍光的相對輸出功率。
5. 如權(quán)利要求l所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，還包括 所述藍光和白光LED交替混雜在所述陣列中。
6. 如權(quán)利要求1所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，還包括 所述LED陣列是矩形、方形、圓形或橢圓形之一。
7. 如權(quán)利要求1所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，還包括 多個青光LED。
8. 如權(quán)利要求1所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，還包括 安裝到所述LED陣列的散熱片系統(tǒng)。
9. 如權(quán)利要求8所述的魚缸照明系統(tǒng)，其特征在于，安裝到所述LED陣列的 所述散熱片系統(tǒng)還包括主散熱片，包括與所述陣列的LED的襯板對齊的導(dǎo)熱材料行，以及次散熱片， 包括所述LED陣列的外殼。
全文摘要
一種魚缸照明系統(tǒng)包括包含有多個白光LED和多個藍光LED的LED陣列?？刂葡到y(tǒng)分別控制a)由白色LED輸出的白光的強度；以及b)由藍色LED輸出的藍光的強度。
文檔編號F21S2/00GK101187447SQ20071008968
公開日2008年5月28日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者P·F·奧姆斯頓 申請人:Pfo照明公司