用于均匀地照射空心物体的LED灯制造技术

本发明专利技术涉及一种用于均匀地照射弯曲的、不平坦的或多面体面的照明装置（40‑40’’、45‑45’’、50‑50’’、60、80、93‑93’’’），包括多个平坦的、至少成对邻近布置的板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41‑41’’、46‑46’’、51‑51’’、61‑61’’、71‑71’’’、81

【技术实现步骤摘要】
用于均匀地照射空心物体的LED灯
本专利技术涉及一种用于均匀地照射弯曲的、不平坦的或多面体面的照明装置，包括多个平坦的板上芯片LED模块，这些板上芯片LED模块至少成对地邻近布置，其中每个板上芯片LED模块具有多个发光LED。本专利技术还涉及一种照明单元和一种应用。
技术介绍
需要对弯曲的、多面体的或者不平坦的面进行均匀照射的应用领域是硬化和曝光以对用于对不平坦物体的内侧或外侧涂层的漆、粘合剂、树脂和其他光反应材料进行干燥、固化或曝光。对此的示例是通道修复，其中已知的是，管道或软管的内侧配备有软管形式的可光固化的涂层或物质。为了使所谓的“软管衬垫（Schlauch-Liner）”、即在外表面具有保护塑料膜的树脂浸渍的玻璃纤维组织变硬，在通道修复时强迫灯穿过软管或管道，以便借助于密集的照明分段地连续地使涂层材料干燥和硬化。相应的灯系统对于弯曲理想地弯至90°。相应地被涂层的管道和软管的典型直径在几厘米直至几米的范围中。在这种方式中，需要均匀的曝光来全面地达到对涂层材料的均匀干燥和硬化。照射的典型均匀性容差处于小于所定义的平均值的±15%的范围中。对所照明的内壁的辐照强度对于该应用来说为几μW/cm2直至100W/cm2。为了达到高的光功率，相应的已知灯系统配备有只比其被设计用于的管道内径小几毫米的直径。但是，灯也可以处于与待辐照的面相距直至几米。对于其它径向对称的凸的空心物体的内部照射，已知类似的要求。这例如适用在照明技术的领域中，例如对于建筑光、对于长形物体或者具有特定截面几何形状的空腔的UV固化和曝光。相应的几何形状例如是管道、圆锥体、球体、多面体等等。对于光固化的通道修复的应用示例来说迄今为止大多数情况下采用提供密集的光输出的气体放电灯。传统使用的基于气体放电的灯产生强烈的热辐射或红外辐射，所述热辐射或红外辐射在将灯过近地靠近要照明的对象时或在过于持久地辐照时加热该对象和待硬化的涂层。对于UV固化过程来说，这意味着可能分解待交联的聚合物。在通道修复中可能因此热损害待固化的衬垫材料。已知的灯尤其是对于较大的管道直径是合适的，但是由于所述灯的结构尺寸而较少用于例如在房屋管线领域中存在的较小的管道直径，该较小的管道直径具有相应于160mm标称直径或更小的典型管道直径。对此没有可拖拽通过具有45°角或90°角的拱的气体放电灯系统可用。对于小的结构尺寸，传统的UV灯技术受到灯的可达到的最小尺寸限制。在这方面的其它约束也由于用于灯的在机械上鲁棒的固着装置和保护装置的必要性而存在，所述固着装置和保护装置一般由用物质填充的玻璃外壳构成，在该玻璃外壳中，在两个相对的电极之间或者通过用微波无电极地进行激励而发生气体放电。在例如围绕灯的金属棒形式的相应的机械上鲁棒的固着装置或保护装置的情况下，要承担对所发射辐射的遮蔽的后果。当需要均匀的辐照时、例如在UV固化中，辐射的该不均匀性是不利的。尤其是为了达到高辐照强度使用多个传统的玻璃烧瓶灯，当这些灯在例如管道的切线方向上并排布置时，由于这些灯的明显的几何伸长而使得达到均匀的照明变难。这由此导致，只有以对应于发射中心的间距的几何间距才能进行所发射的辐射场的良好溢出，从而由在灯的发射中心之间缺少发射造成的辐照强度的扰动导致切线方向上的强烈的不均匀性。在这种情况下，可能必须采用成本高的光学系统来使照明均匀化。
技术实现思路
因此，本专利技术所基于的任务是，提供一种用于对弯曲的、不平坦的或者多面体面进行均匀照射的照明装置，所述照明装置可应用于紧凑的空心物体或典型的内径或外径在几毫米直至几米范围中的物体并且使得在所照明的内壁或外壁上的辐照强度在几十μW/cm2直至100W/cm2的范围中。该照明装置尤其是将能用于通道修复。该任务通过用于对弯曲的、不平坦的或者多面体面进行均匀照射的照明装置来解决，该照明装置包括多个平坦的板上芯片LED模块，这些板上芯片LED模块至少成对地邻近布置，其中每个板上芯片LED模块具有多个发光LED，该照明装置通过如下方式扩展，即至少一对分别相邻的板上芯片LED模块相对于其表面法线以大于0°的角布置。本专利技术涉及LED——也就是以板上芯片构造技术、也简称“COB”加工的发光二极管——的使用。板上芯片LED模块在本专利技术的范围中被理解为这样的单元，所述单元包括平面的衬底和以COB技术施加在该衬底上的未安装壳体的LED芯片以及必要时包括相应的导体线路。在此，将具有几百μm直至几毫米的典型棱边长度的一个或多个未安装壳体的LED芯片施加在匹配的衬底上，这为全面地满足所述的任务提出提供了良好的可能性。COB技术是一种灵活的构造技术，其允许采用非常不同的构造和连接材料。在衬底技术的范围中，可以使用用于构造高效能的LED灯的高导热材料（例如金属芯电路板、金属衬底、陶瓷衬底和硅衬底），但是也可以使用成本有利的FR4电路板或者特定的专门应用所需的衬底（例如玻璃或塑料）。因此，COB技术为成本和效能优化提供了大的回旋余地。与可用较小的技术成本来应用的SMT技术、也就是“表面安装”技术相比——其中一般通过焊接到电路板上将一个或者典型地直至四个LED芯片施加在每一个单个的壳体中，从制造技术的视角来看更复杂的板上芯片技术为该任务提出同样提供了优点。未安装壳体的LED芯片的微小性以及芯片在衬底上的可能布置的较大灵活性实现了与待照明的弯曲的、多面体的、非平坦的面的几何形状的良好匹配并且尤其是在照射待辐照的面的高均匀性方面实现了照明装置的突出的优化可能性。LED芯片在可能衬底上的布置能与所选择的任务提出相匹配。对此，可以考虑LED的已知辐射特性和效能以达到所期望的辐照强度和均匀性容差。通过有针对性地对衬底几何形状和各个衬底的几何布置以及LED在各个衬底上的布置进行匹配，可以避免采用光学系统的必要性或者可以简化光学系统。除此以外，LED还因为其相对于振动的机械鲁棒性、用于实现高寿命的可能性和通过适当选择LED以及对于表面辐射器来说典型的和良好可用或可影响的朗伯特辐射特性所实现的发射波长的可协调性而已知。由于LED的微小性和能够将所述LED以板上芯片技术紧靠地或密集地并排放置的可能性，发光中心之间的间隙还如此小，使得由于相邻LED的光锥的良好重叠而在LED上方的较小间距时、例如仅仅100μm的间距时就已经实现了非常均匀的光输出。此外，借助于LED的光生成与非常少量的热生成相联系。同时，通过对LED进行密集封装的可能性可以实现直至几十W/cm2的高辐照强度。LED的机械鲁棒性也是相对于易碎的和对于晃动敏感的气体放电灯和白炽灯的优点。LED的电运行方式可以根据应用并且关于LED的光学输出功率、波长稳定性、热方面、LED的构造和寿命来进行优化。为此可以例如连续地以脉宽调制或者以恒定的加载技术来运行LED，其中可以将可用的诸如运行电流、脉冲持续时间、脉冲模式、脉冲幅度的参数与应用相匹配并且对这些参数进行优化。可以实现非常紧凑的高效能的照明装置，该照明装置具有几毫米直至几米范围中的小直径，从而可以强烈地照射小的和大的物体。在该应用情况下，这意味着可以实现高效能的弯曲的灯来修复房屋管线领域中的具有从80mm至300mm的内径或标称直径的管道。除此之外，在该领域中也可以将该技术用于较大管道直径，因为该系统允许高效能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于均匀地照射弯曲的、不平坦的或多面体面的照明装置（40‑40’’、45‑45’’、50‑50’’、60、80、93‑93’’’），包括多个平坦的、至少成对邻近布置的板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41‑41’’、46‑46’’、51‑51’’、61‑61’’、71‑71’’’、81

【技术特征摘要】
2010.03.29 DE 102010013286.11.一种用于均匀地照射弯曲的、不平坦的或多面体面的照明装置（40-40’’、45-45’’、50-50’’、60、80、93-93’’’），包括多个平坦的、至少成对邻近布置的板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818），其中每个板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）具有多个发光LED（4、4’、14、14’、24、34、64、72），其特征在于，至少一对分别相邻的板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）关于其表面法线以大于0°的角布置，其中板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）产生纵向伸长的照明装置（40-40’’、45-45’’、50-50’’、60、80、93-93’’’），所述照明装置至少分段地沿着其纵向伸长具有不规则的或者规则的多边形的截面，其特征在于，具有LED（4、4’、14、14’、24、34、64、72）的板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）的布局与位置有关地变化，尤其是向板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）的边缘区域减少或增加。2.根据权利要求1的照明装置（40-40’、45-45’、50-50’’、60、80、93-93’’’），其特征在于，所述照明装置（40-40’、45-45’、50-50’’、60、80、93-93’’’）的形状是灵活的。3.根据权利要求1或2的照明装置（40-40’、45-45’、50-50’’、60、80、93-93’’’），其特征在于，板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）的LED（4、4’、14、14’、24、34、64、72）布置为指向外面的或者指向到照明装置（40-40’、45-45’、50-50’’、60、80、93-93’’’）的空腔中。4.根据权利要求1至3之一的照明装置（40-40’’、45-45’’、50-50’’、60、80、93-93’’’），其特征在于，至少两个板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）与共同的冷却体（65、82）连接，所述冷却体尤其是能与冷却循环连接的或者与冷却循环连接。5.根据权利要求1至4之一的照明装置（40-40’’、45-45’’、50-50’’、60、80、93-93’’’），其特征在于，在板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71’’’、811-818）上，LED（4、4’、14、14’、24、34、64、72）被布置为直至紧挨着板上芯片LED模块（1、11、11’、21、31、41-41’’、46-46’’、51-51’’、61-61’’、71-71...

【专利技术属性】
技术研发人员：M佩伊尔，F奥斯瓦尔德，H迈韦格，
申请(专利权)人：赫罗伊斯诺布尔莱特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE