LED灯 |
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| 申请号 | CN201180053514.8 | 申请日 | 2011-03-02 | 公开(公告)号 | CN103201558B | 公开(公告)日 | 2016-11-23 |
| 申请人 | 克里公司; | 发明人 | L·L·勒; C·普罗格; | ||||
| 摘要 | 公开了用于 LED灯 的热绝缘装置。本 发明 的 实施例 在LED灯的电源与LED组件（508）之间提供热绝缘，从而在大多数情况下允许电源在比其它情况下可能的 温度 更低的温度范围中工作。在电源与LED组件之间提供至少一个 接触 部件（208、212、308）用于维持电源与LED组件（508）之间的热传递间隙（540、542）。接触部件可以是，例如，三 角 嵴（208、212）或者锥形突起（308）。在一些实施例中，热绝缘装置（200、300）提供一个或者多个接触部件（208、212、308）。根据本发明示例实施例的LED灯可以具有模 块 化设计和/或可以包括爱迪生 灯座 （106）和/或一个或者多个光学元件（602、608），被设置为从LED灯发出光。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于LED灯的热绝缘装置，所述热绝缘装置包括： |
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| 说明书全文 | LED灯[0001] 优先权 [0003] 详细描述 背景技术[0004] 发光二极管（LED）照明系统作为现有照明系统的替代变得越来越普遍。LED是固态照明的示例并且由于它们使用更少的能量、更加耐用、工作更久、可以以红-蓝-绿阵列（可以被控制以传递实际上任何颜色的光）组合以及不包括铅或者汞，因此具有超越传统照明解决方案（例如白炽灯照明和荧光灯照明）的优点。 [0005] 在许多应用中，将一个或者多个LED管芯（或者芯片）安装在LED封装内或者安装在LED模块上，这样可以组成照明单元、灯、“电灯泡”（或者更简单地称为“灯泡”）的一部分，所述照明设备、灯、“电灯泡”包括为LED供电的一个或者多个电源。LED灯泡可以用形状因子制作以允许其替代标准螺纹白炽灯泡或者各种荧光灯中的任何一种。 [0006] 由于，理想地，设计为传统光源的替代的LED灯泡需要是独立的，因此电源和一个或者多个LED封装（或多个）通常彼此靠近。尽管LED灯泡通常包括散热器，但是由LED产生的热量可以提高电源组件的温度并且造成的温度升高必须在电源设计中加以考虑。发明内容 [0007] 本发明的实施例在LED灯的电源与LED组件之间提供热绝缘，从而在大多数情况下允许用于灯的电源在比其它情况下可能的温度更低的温度范围中工作。在一些实施例中，热绝缘装置被用于维持电源与LED组件之间的一个或者多个热传递间隙，从而减少这两者之间的直接热互作用量。因此，可以为LED组件和电源实现分隔的热耗散解决方案以提供相对灯而言更大的设计灵活性。 [0008] 在一些实施例中，LED灯包括至少一个LED组件和电连接至该LED组件的电源。在电源与LED组件之间提供至少一个接触部件用于维持电源与LED组件之间的热传递间隙。在一些实施例中，LED灯包括连接至电源的爱迪生灯座。在一些实施例中，LED灯包括被设置为从LED灯发出光的光学元件。在一些实施例中，可以使用第二光学元件，并且第二光学元件可以用磷光体处理。 [0009] 在一些实施例中，由安装在LED组件与电源之间的热绝缘装置维持热传递间隙。在一些实施例中，热绝缘装置包括第一和第二面，其中每个面被设置为与用于灯的电源或者LED组件中的一个邻近。一个接触部件或者多个接触部件在热绝缘装置的第一和第二面中的一面或者两面上形成或者连接至热绝缘装置的第一和第二面中的一面或者两面。在一些实施例中，接触部件包括三角嵴。在一些实施例中，接触部件包括锥形突起。 [0010] 在一些实施例中，热绝缘装置可以包括一个或者多个连接机构用于将热绝缘装置固定至灯的电源部分或者LED组件部分，或者固定至两者。例如，连接机构可以是突起片、用于容纳突起片的槽或者这两个的组合。注意，热绝缘装置“固定”至灯的特定部分不一定意味着它直接连接至任何特定组件（例如电源或者LED组件）。例如，热绝缘装置可以连接至散热器，所述散热器是灯的LED组件部分的一部分或者简单的连接至灯的LED组件部分。LED灯的任何特定部分与热绝缘装置之间的连接可以是间接的。 [0011] 根据本发明示例实施例的LED灯可以通过组装LED灯的电源部分和LED灯的LED组件部分来生产。还形成包括至少一个接触部件的热绝缘装置，所述接触部件被设置为维持热传递间隙。然后，使LED灯的电源部分、热绝缘装置和LED组件部分相互连接，以便在LED灯的电源部分与LED组件部分之间维持至少一个热传递间隙。在至少一个实施例中，在灯上安装光学元件。在一些实施例中，为电源提供爱迪生灯座。根据本发明的其它实施例，灯的各种部分（例如LED组件、电源、热绝缘装置和其它部分）可以采用可连接或者可紧固模块的形式，所述可连接或者可紧固模块可以互相连接以形成模块化LED灯。附图说明 [0012] 图1示出了根据本发明示例实施例的LED灯的电源部分的透视图。 [0013] 图2示出了根据本发明一些实施例的热绝缘装置。图2以各种图的形式呈现为图2A、图2B、图2C和图2D。 [0014] 图3示出了根据本发明另一个实施例的热绝缘装置的一部分。 [0015] 图4示出了根据本发明一些实施例的附装有热绝缘装置的LED灯的电源组件的透视图。 [0017] 图6示出了根据本发明至少一个实施例的LED灯的横截面图。 具体实施方式[0018] 以下对于实施例的详细说明参考了示出本发明的特定实施例的附图。具有不同结构和操作的实施例并不脱离本发明的范围。 [0019] 本发明的实施例参照包括在此的附图进行描述。通篇中相同的附图标记指代相同的结构。应当指出，附图本质上是示意性的。不是所有部件总是按比例示出。附图示出了本发明的几个特定实施例。 [0020] 图1示出了根据本发明示例实施例的LED灯的电源部分100。灯的电源部分100包括由用于为LED组件提供DC电流的电路（未示出）组成的电源。为了组装灯的电源部分，电路被安装在电源部分的空隙内并且用树脂封装或者覆盖以提供机械稳定性和热稳定性。封装材料填充电源部分100内没有被电源组件和连接线占据的空间。凝固封装材料的上表面在该透视图中可见。电线104从封装材料突出。这些电线连接至成品灯的LED组件并且向该组件中的LED模块供电。 [0021] 在图1中示出的LED灯的特定电源部分包括爱迪生灯座106和将热量从电源引导出去的冷却孔108。爱迪生灯座可以与爱迪生插座接合，从而该示例LED灯可以替代标准白炽灯泡。爱迪生灯座的电端子连接至电源以向电源提供AC功率。该灯的电源部分还包括突起片110用于接合下述的热绝缘装置。电源部分的特定物理外观和包括的灯座类型只是示例。可以使用本发明的实施例以各种灯座、冷却机构和形状创造许多类型的LED灯。 [0022] 图2示出了根据本发明示例实施例的热绝缘装置200。该装置在图2A和图2B中从不同视点示出的透视图以及在图2C和图2D中示出的装置的每个面的边缘的放大图中示出。热绝缘装置200包括第一面202和第二面204。该装置基本为盘形并且具有在安装后与LED灯电源部分的外部大致重合的圆周边缘206。在该示例中，意图使第一面邻近灯的LED组件，以及意图使第二面邻近灯的电源；然而，第一面和第二面的指定是任意的。根据本发明示例实施例的绝缘装置可以在尺寸、形状和厚度上有所不同。可以根据其它灯组件的轮廓设定绝缘装置的尺寸和形状。在本发明公开的实施例中，它是盘形并且尺寸与灯的电源部分的外直径匹配。在这种情况下，半径可以是从15mm至20mm并且在一个示例中大约为18.5mm。除了盘（圆）形以外，绝缘装置可以是正方形、矩形、椭圆形或者不规则形状的。厚度可以根据需要而改变。厚度可以从大约0.25mm至5mm或者甚至10mm。在一个示例中，热绝缘装置的主要部分从面到面的厚度大约为1mm。 [0023] 仍然参照图2，示例热绝缘装置包括该装置的第一面上的接触部件208和第二面上的接触部件212。在该示例中的接触部件是三角嵴并且被设计为最小化接触面积并且维持灯的其它部分与该装置之间的热传递间隙。因此，一旦灯被组装好，装置就有效地维持LED灯的电源与LED组件之间的两个热传递间隙。注意，在该示例中，第一面上的三角嵴208进一步在突起基座214的顶部；然而，出于本公开的术语的目的，仍然可以认为它们在热传递装置的第一面。在其它实施例中，其它中间结构也可以被包括在任何接触部件与热传递装置的面之间。 [0024] 需要强调，图2的热绝缘装置只是示例，以及可以以各种方式制作根据本发明实施例的热绝缘装置。在本发明实施例的背景下，热绝缘装置可以是被设计为通过赋予空气间隙或者干扰组件之间的热传递，从而减少不同组件之间的热能流动的任何装置。 [0025] 参照如图2中所示的热绝缘装置，在任何一面或者两面中可以包括任何数量的接触部件并且接触部件可以以各种方式分布在装置上。应当注意，在热传递装置的第一面中包括另一三角嵴216。在该特定实施例中，这些额外的嵴216不是用于热学目的的接触部件，而是为装置提供机械强化。根据期望的热绝缘间隙的尺寸并且不管接触部件被包括在分隔的热绝缘装置上还是直接在灯的其它组件上，接触部件可以是各种尺寸的。在一些实施例中，热绝缘装置的第一面上的接触部件和基座的组合高度大约为1.4mm。在一些实施例中基座和接触部件的组合高度的范围可以是从0.5mm至10mm，其中热绝缘装置上接触部件的高度范围为从0.1mm至5mm。在至少一个实施例中，热绝缘装置上接触部件的高度大约为0.25mm。 [0026] 继续参照图2，在该示例中热绝缘装置200包括至少一个连接机构。在该特定实施例中，装置以槽240和突起片242的形式包括多个连接机构。如将在随后讨论的，该示例中的突起片接合灯的LED组件部分中的槽，并且孔接合灯的电源部分上的突起片110。热绝缘装置200包括额外的矩形孔260，该矩形孔260允许突起片242在没有显著应力的情况下弯曲。此外，该实施例中的装置包括圆孔264，其中在电源与LED模块之间延伸的电线从所述圆孔 264穿过。这些电线在图1中显示为电线104。 [0027] 图3示出了热绝缘装置的另一个示例实施例。由于图3的装置在许多方面与图2的装置相同，因此仅示出了一个图。热绝缘装置300包括第一面302和第二面（看不到）。该装置具有圆周边缘306。图3的热绝缘装置300也包括接触部件，用于提供至少一个热绝缘间隙。然而，在这种情况下，接触部件中的至少一些接触部件是锥形突起（例如锥形突起308）。可以包括任何数量的这些锥形突起，或者可以将锥形突起和三角嵴的混合作为接触部件包括在内。接触部件还可以采用其它形状。在该示例中，三角嵴312作为接触部件被放置在装置的第二面上。将三角嵴316包括在热传递装置的第一面中用于为该装置提供机械强化。 [0028] 仍然参照图3，如前所述的热绝缘装置300包括以槽340和突起片342形式的连接机构。该示例中的突起片接合灯的LED组件部分中的槽，并且孔接合灯的电源部分上的突起片。热绝缘装置300包括额外的矩形孔360，该矩形孔360允许突起片342在没有显著应力的情况下弯曲。该实施例中的装置还包括圆孔364，其中在电源与LED模块之间延伸的电线从所述圆孔364穿过。 [0029] 热绝缘装置的实施例可以使用不同的紧固方法和机构。例如，在一些实施例中，带有凹槽或者嵴的零件或者栓钉可以卡扣入相应的孔中。在一些实施例中，可以使用紧固件（例如突起片、闩锁或者其它合适的紧固装置和紧固件的组合）的组合，这样就不需要粘合剂或者螺钉。在其它实施例中，可以使用粘合剂、螺钉或者其它紧固件。 [0030] 图4示出了根据本发明示例实施例的部分组装的LED灯的透视图。在图4中，LED灯的电源部分100和LED灯的热绝缘装置200已经相互连接以便用所提供的连接机构将热绝缘装置固定至电源部分。电源部分100的突起片110接合热绝缘装置上的槽。可以看到，将电源电连接至灯中的LED的电线104穿过热绝缘装置中的孔伸出来。 [0031] 图5示出了根据本发明实施例的部分组装的灯的两个图。图5A是透视图以及图5B是作为部分横截面示出的侧视图。在图5的情况下，灯的LED组件部分500已经与热绝缘装置相互连接，所述热绝缘装置又与灯的电源部分100相互连接。热绝缘装置的突起片242接合灯的LED组件部分中的相应槽502。弯曲嵴504为LED组件部分提供额外的机械稳定性，并且可以限定使得用于灯的一个或者多个光学元件可以安置在其中的空间。LED组件部分500包括散热器506和LED组件508。LED组件进一步包括多个LED模块510，其被安装在为LED提供机械支撑和电连接的支座（例如电路板512）上。灯的所示部分由螺栓513部分地固定在一起。应当注意，散热器的设计可以改变。可以使用具有更延长的弯曲散热鳍片、更多或者更少的鳍片等的散热器。可以提供更具装饰性外观的散热器。 [0032] 仍然参照图5，尤其是图5B，可以看到灯的互连组件布置的若干细节。可以看到热绝缘装置200，其中接触部件208和212可见。这些接触部件在灯的该示例实施例中维持两个热传递间隙。在电源与热绝缘装置之间的热传递间隙540为相对狭窄的热传递间隙，而灯的LED组件部分与热绝缘装置之间维持了较宽的热传递间隙542。可以看到，电线104穿过热传递间隙542和空隙544。这些电线已经被修整并且连接至LED组件用于为LED模块510提供电力。灯的LED组件部分的支撑结构548包括有螺栓513从中穿过的空隙550，由安置在成形凹槽554中的螺母552固定。可以进一步在该凹槽内或者螺栓513的头处包括防松垫圈（不可见），或者可以使用“自锁”螺母和螺栓组将灯的LED组件部分牢固地固定在一起。 [0033] 应当注意，可以选择用于创建热绝缘间隙的接触部件的特定形状以最小化组件之间的直接机械接触。在当前示例中，接触部件基本收敛狭窄的、几乎尖的嵴。在另一个示例中，锥形接触部件基本收敛到点。因为类似接触部件可以在不用使用单独的热绝缘装置的情况下被直接放置在其他灯部件或者组件上以维持灯的LED组件与电源部分之间的热绝缘，因此该相同原理适用于无论是否使用单独的热绝缘装置。 [0034] 图6示出了根据本发明示例实施例的成品LED灯的横截面图。如前所述，图6的灯600包括LED组件部分500和电源部分100。如将在以下进一步描述的，灯600包括光学元件 602，用于保护LED模块以及提供来自LED的光的额外指向、漫射、颜色混合或者转换。光学元件602（在该实施例中本质上是透光罩）被固定至灯的LED组件。 [0035] 根据本发明示例实施例的LED灯的各种部分可以由各种材料中的任何一种制成。如同用于灯的组件的外壳的各种部分，散热器可以由金属或者塑料制成。具有增强的导热性的塑料可以被用于形成散热器。热绝缘装置可以由包括那些抵抗热传递的材料（例如热绝缘塑料和聚合物）的各种材料制成。光学元件可以由玻璃或者塑料或者其它合适的光学材料制成。 [0036] 在此处图中示出的示例实施例中，空气自然地填充热绝缘间隙并且提供充足的热绝缘。可以利用对间隙的各种处理获取额外的热绝缘。例如，可以提供垫圈用于密封间隙并且可以将其抽真空从而提供额外的绝缘。还可以用提供比空气更好的热绝缘特性的气体填充密封间隙。同样，将通过导热不好的树脂或者封装化合物用热绝缘材料填充间隙。还可以将热绝缘材料的薄膜或者薄片放置在热传递间隙中。这种材料的示例包括由Formex制造有TM TM限公司制造的Formex 和由E.I.du Pont de Nemours公司制造的Nomex 。 [0037] 由于LED芯片通常发出单色光或波长的光，因此通常希望混合多个LED芯片，在装置内或者灯（例如图6的灯600）内各自发出不同颜色的光。作为示例，可以使用发出红色、绿色和蓝色（RGB）光的装置用于形成基本上白色的光。作为另一个示例，可以一起使用红色和偏蓝的黄（R+BSY）的装置用于产生基本上白色的光。在一些实施例中，图5和图6的每个LED模块510将包括多个LED用于提供白光。通过使用灯中的多个模块（各发出一种或者两种颜色的光）也可能产生白光。由于在这种示例中必须将发出不同颜色光的LED芯片在空间上进行分隔（即使隔开非常微量的空间），所以可能需要为灯添加颜色混合处理。该颜色混合处理可以消除否则可能出现在来自灯的光图案部分的任何彩色色调。光混和处理可以包括或者由图6的LED模块封装的一部分、光学元件602或者两者的磨砂、纹理化或者镜片成形组成。还可以将额外的材料添加至光学元件内部的空隙以充当颜色混合处理。 [0038] 应当注意，作为通过使用发出不同颜色的LED芯片和颜色混合处理产生白光的可替代实施例，根据本发明实施例的LED灯可以被设计为使用磷光体发出基本上白色的光。对于这种灯，将使用单色LED装置，例如，蓝色、紫色或者发射紫外光的LED芯片。在这种情况下，图6的灯的光学元件602可以由用磷光体处理或者涂敷的材料制成，其中当被来自LED的光激励时，所述磷光体发出基本上白色的光。可选择地，可以将额外的光学元件安装到外部灯罩的内部并且可以用磷光体处理或者涂敷该额外的光学元件。 [0039] 再次参照图6，示出了额外的涂敷磷光体的光学元件608。取决于使用何种类型的LED和所需要的光图案，像图6中示出的灯可以用或者不用涂敷磷光体的灯罩608制作。在这些实例中，两种光学元件都包括凸缘，所述凸缘安置在灯顶部中的嵴504的一边或者另一边上的空间中。然后，可以用热环氧树脂将光学元件紧固在适当的位置。可以使用其它紧固方法将光学元件紧固至灯的其它部分。作为示例，灯罩可以带螺纹并且可以拧入灯的其余部分中或者拧至灯的剩余部分上。像可以紧固（例如螺钉或者夹子）那样，可以使用突起片与槽或者类似机械装置。 [0040] 如上所述，光学元件可以与此处描述的灯的示意性实施例一起用于各种配置。同样，如前所述，各种类型的散热器和热绝缘装置可以与灯一起使用。本发明实施例的这些特性强调如此处所述的热绝缘装置和LED灯的模块化本质。在一些实施例中，灯的热绝缘装置、电源部分、光学元件（一个或者多个）和LED组件部分中的每一个都作为可以一起放入成品灯中的独立模块或者子组件进行工作。在一些这种模块化设计中，模块化LED灯的一些部分可以进一步分解成额外的独立模块。例如，LED组件部分可以分解成散热器和LED组件。在一些实施例中，散热器可以不是LED组件模块的一部分，而可以是用于模块化灯的独立模块。 [0041] 在这里使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制本发明。如此处使用的，除非上下文清楚地另作说明，单数形式“一个”（“a”、“an”）和“所述”意图是也包括复数形式。进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，表示说明的特征、步骤、操作、要素和/或元件的存在，但是不排除增加一或多个其它特征、步骤、操作、要素、元件和/或其组群的存在。另外，比较的、定量的术语（例如“较小”和“较大”）意图包含相等的概念，因此，“较小”不但可以意味着最严格数学意义上的“较小”，而且意味着“小于或者等于”。 [0042] 应当指出的是，通篇文献都参考附图和说明书使用了这样的术语，例如，“顶部”、“侧面”、“内部”、“旁边”、“上”以及其它意味着结构、部分或者视图的相对位置的术语。使用这些术语仅仅是为了方便，并且仅从读者的角度指出所示部件的相关位置。虽然在本公开的上下文中被放置或者设置在另一个元件顶部的元件在相同的位置中功能可用，但是在实际产品中由于装置或者设备的定向，元件相对于观察者在另一个元件的旁边或者下面功能可用。使用这些术语的任何讨论旨在包括用于定向和放置的各种可能性。 |
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