技术领域
[0001] 本
发明涉及一种能够被热连接和/或电连接至照明设备组件壳体的LED组件。
背景技术
[0002] 诸如灯、吸顶灯和追光灯的照明设备组件是许多家庭和营业场所的重要的设备。这样的组件不仅仅用来照明一区域，还经常被用作区域的装饰的部分。然而，通常难以将形式和功能两者结合在照明设备组件中，而不会折衷一个或另一个。
[0003] 传统的照明设备组件典型地使用
白炽灯泡。白炽
灯泡虽然便宜，但是并不是高能效的，其具有很低的
发光效率。为了克服白炽灯泡的缺点，开始使用更高能效的并且更持久的照明
光源，诸如
荧光灯泡、高
亮度放电(HID)灯泡和发光
二极管(LED)。
荧光灯泡和HID灯泡需要
镇流器来调节流过灯泡的功率流，如此很难将其并入标准照明设备组件中。从而，从前用于特殊应用的LED，日益被认为是用于更传统的照明设备组件的光源。
[0004] LED提供许多凌驾于白炽灯泡、荧光灯泡和HID灯泡的优势。举例来说，与白炽灯泡相比，LED每瓦特产生更多的光，当变暗的时候，LED的
颜色不会变化，并且LED能够在提供增强的保护作用和持久性的固体
外壳内构造。如果适当地运转，LED还具有非常长的寿命期限，有时超过100,00小时，这是最好的荧光灯泡和HID灯泡的寿命期限的两倍，比最好的白炽灯泡的寿命长二十倍。此外，LED通常随着时间的过去逐渐变暗而失效，而不是像白炽灯泡、荧光灯泡和HID灯泡那样突然地烧坏。LED相对于荧光灯泡更令人满意也是归因于它们的减小的尺寸和不需要镇流器，并且能够被批量生产成非常小并且容易地安置在印刷
电路板上。
[0005] 虽然LED有着凌驾于白炽灯泡、荧光灯泡和HID灯泡的各种优势，但是如何适当地管理和分散LED发出的热量的挑战已经对LED的广泛采用构成阻碍。LED的性能通常取决于工作环境的外界
温度，以致在具有适度地高外界温度的环境中使用LED能够导致LED
过热，以及LED的过早失效。此外，LED以足够完全照明一区域的亮度工作过长的时段，也会导致LED过热并且过早地失效。
[0006] 从而，高输出LED要求将
热电偶连接至
散热装置，以便达到LED制造商所期待的宣传寿命。这常常导致在给定的照明设备内不可升级或不可替换的照明设备组件的产生。举例来说，LED传统地与热散逸装置壳体永久地耦接，这要求终端用户在LED的寿命期限结束之后丢弃整个组件。
发明内容
[0007] 照明设备组件的一个
实施例可以通过诸如散热垫(thermal pad)的压缩装载(compression-loaded)构件将热从LED直接地转移进照明设备壳体内，以允许两者之间适当的热传导。另外，照明设备组件的某些实施例通过提供具有在制造期间无需使用金属
弹簧，或者不需要LED终端用户在将LED安装进照明设备壳体内时过度用
力的热耦接的可移动的LED光源，使得终端用户在LED技术进步时能更新它们的LED引擎。
[0008] 照明设备组件的某些实施例可以包括(1)LED组件和(2)LED插座。LED组件可以包含第一接合构件，插座可以包括第二接合构件，诸如
角槽。当LED组件旋转的时候，第一接合构件可以沿角槽向下移动以使得压缩装载散热垫形成与照明设备壳体的界面。该压缩的界面可以允许从LED组件至照明设备壳体内的适当的热传导。另外，当LED组件旋转至接合
位置时，它与LED插座的
电触点连接以用于电传输。如此，压缩界面的使用增加了操作的简便性，同时允许大量的
压缩力而无需传统的
钢制弹簧。进一步，LED组件和LED插座能够在各种热散逸(heat dissipating)装置壳体中使用，允许容易地移除或更换LED。虽然在某些实施例中，LED组件和LED插座别显示为具有圆形的周界，但是各种形状也可以用于LED组件和/或LED插座。
[0009] 根据本发明的一个实施例，提供有一种导热壳体；可移动的LED组件，该LED组件包括LED发光元件和压缩元件，该压缩元件从第一位置移动到第二位置的操作产生压缩力，使得LED组件变成与壳体热连接和电连接。
[0010] 根据本发明的另一个实施例，提供有一种用于照明设备组件的LED组件，所述照明设备组件具有导热壳体，附接于所述壳体的插座，和第一接合构件，所述LED组件包括：LED发光元件；弹性构件；和第二接合构件，适用于与所述第一接合构件接合；将LED组件和插座相对于彼此从对齐位置移动到已接合位置的操作使得第一接合构件接合第二接合构件，以及使得弹性构件产生压缩力以减少LED组件和壳体之间的
热阻抗。
[0011] 根据本发明的另一个实施例，提供有一种制造照明设备组件的方法，该方法包括形成包括LED发光元件和第一接合构件的LED组件；形成附接于导热壳体的插座，插座包括适用于与第一接合构件接合的第二接合构件；以及将LED组件和插座相对于彼此从对齐位置移动到已接合位置，以使得第一接合构件与第二接合构件接合以产生压缩力，该压缩力建立LED组件和装置壳体之间的电
接触和热接触。
[0012] 根据本发明的另一个实施例，提供有一种照明设备组件，该照明设备组件包括导热壳体；插座，附接于所述壳体并包括第一接合构件；以及LED组件，包括：LED发光元件；弹性构件；和第二接合构件，适用于与所述第一接合构件接合；所述LED组件和所述插座相对于彼此能够从对齐位置移动至已接合位置；在所述已接合位置中，所述第一接合构件与所述第二接合构件接合并且相对于所述插座牢固地
定位所述LED组件；以及在所述已接合位置，所述弹性构件产生压缩力，该压缩力形成所述LED组件和所述壳体之间的电接触和热接触。
[0013] 根据本发明的另一个实施例，提供有一种在具有导热壳体的照明设备组件中使用的可移动的LED组件。可移动的LED组件包括LED发光元件和导热界面构件，该导热界面构件耦接至LED发光元件并且被配置为当LED组件与照明设备组件的插座耦接时与导热壳体弹性地接触。可移动的LED组件还包括弹性构件，该弹性构件可操作地与所述导热界面构件耦接并被配置为从第一位置移动至第二位置以在所述导热界面构件和所述导热壳体之间产生压缩力，使得所述LED组件变成与壳体热连接。
[0014] 根据本发明的又一个实施例，提供有可移动地耦接至照明设备组件的LED组件，具有导热壳体的照明设备组件，导热壳体具有插座和第一接合构件。LED组件包括LED发光元件，可操作地耦接至LED发光元件的弹性构件，以及适用于可分离地接合第一接合构件以将LED组件可分离地耦接至壳体的第二接合构件。所述第一接合构件和所述第二接合构件的接合使得所述弹性构件从未压缩状态移动至压缩状态以产生压缩力，从而形成所述LED组件和所述壳体之间的热接触。
[0015] 根据本发明的又一个实施例，提供有一种照明设备组件。照明设备组件包括导热壳体，和可移动地耦接至导热壳体的插座的LED组件，LED组件包括LED发光元件。照明设备组件还包括压缩元件，该压缩元件被配置成从第一位置移动至第二位置以在LED组件和导热壳体之间产生压缩力，使得LED组件变为热连接至壳体。
[0016] 根据本发明的的又一个实施例，提供有一种照明设备组件。照明设备组件包括导热壳体，附接于壳体并且包括第一接合构件的插座，以及LED组件。LED组件包括LED发光元件、可操作地耦接至LED发光元件的弹性构件以及适用于与第一接合构件接合的第二接合构件。LED组件和插座能够相对于彼此从未接合位置移动至已接合位置，在已接合位置，第一接合构件接合第二接合构件并且相对于插座牢固地定位LED组件，在已接合位置，弹性构件产生压缩力以在LED组件和壳体之间形成热接触。
[0017] 根据本发明的另一个实施例，提供有一种用于照明设备组件的LED组件，该照明设备组件具有导热壳体，附接于壳体的插座和第一接合构件。LED组件包括LED发光元件和适用于与第一接合构件接合的第二接合构件。所述LED组件和插座相对于彼此从对齐位置到已接合位置的操作使得所述第一接合构件接合所述第二接合构件，以及所述第一接合构件和第二接合构件中的至少一个
变形以产生压缩力以形成所述LED组件和所述壳体之间的热接触。
[0018] 根据本发明的另一个实施例，提供有一种用于照明设备组件的LED组件，该照明设备组件具有导热壳体，附接于壳体的插座和第一接合构件。LED组件包括LED发光元件和适用于与第一接合构件接合的第二接合构件。所述LED组件和插座相对于彼此从对齐位置到已接合位置的操作使得所述第一接合构件接合所述第二接合构件，以及所述第一接合构件和第二接合构件中的至少一个变形以产生压缩力以降低所述LED组件和所述壳体之间的热阻抗。
[0019] 根据本发明的又一个方面，提供有一种照明设备组件，该照明设备组件包括导热壳体，附接于壳体并且包括第一
螺纹部分的插座，和LED组件。LED组件包括LED发光元件和第二螺纹部分，LED组件和插座能够相对于彼此从未接合位置移动至已接合位置，在已接合位置第一和第二螺纹部分可分离地耦接至彼此以相对于插座牢固地定位LED组件。
[0020] 根据本发明的另一个方面，提供有一种照明设备组件，该照明设备组件包括导热壳体，附接于壳体并且包括扣的插座，以及LED组件。LED组件包括LED发光元件和扣卡，LED组件和插座能够相对于彼此从未接合位置移动至已接合位置，在已接合位置，扣和扣卡可分离地耦接至彼此以相对于插座牢固地定位LED组件。
[0021] 根据本发明的的又一个实施例，提供有一种组装照明设备的方法。该方法包括将具有LED发光元件的LED组件与壳体的插座对齐，以及将所述LED组件和所述插座相对于彼此移动以可分离地将所述插座的第一接合构件与所述LED组件的第二接合构件接合，以使得所述LED组件的弹性构件从未压缩状态移动至压缩状态，从而在所述壳体和所述LED组件之间产生压缩力，建立所述LED组件和所述壳体之间的热接触。
[0022] 要理解的是上文的一般说明和下文的详细说明仅仅是说明性的，并不是对本发明的限制。
[0023] 被并入本
说明书并形成说明书的一部分的
附图，与说明一起示出了根据本发明的实施例，用于解释本发明的原理。
附图说明
[0024] 图1是根据本发明的照明设备组件的分解立体图；
[0025] 图2是图1的照明设备组件的LED组件的分解立体图；
[0026] 图3是图2的LED组件的第二壳的细节立体图；
[0027] 图4是图1的照明设备组件的插座的立体图；
[0028] 图5是显示图2的LED组件的
啮合构件的移动的插座的侧视图；
[0029] 图6A是处于压缩状态的图2的LED组件的侧视图；
[0030] 图6B是处于未压缩状态的图2中的LED组件的侧视图；
[0031] 图7是图4的LED插座的立体图；
[0032] 图8A-8B是图1的照明设备组件的剖视图；
[0033] 图9是图1的照明设备组件的立体剖视图；
[0034] 图10是图1的照明设备组件的立体图；
[0035] 图11是根据第二实施例的照明设备组件的正视图；
[0036] 图12是根据第三实施例的照明设备组件的正视图；
[0037] 图13是根据第四实施例的照明设备组件的正视图；以及
[0038] 图14是根据第五实施例的照明设备组件的正视图。
具体实施方式
[0039] 现在将详细地描述根据本发明的实施例，其实例在附图中显示。只要可能，同样的标号将遍及附图中使用以表示同样的或类似的部件。然而，显而易见地，附图中所示的实施例并非为了限制，在不背离本发明的精神和范围的前提下可以做出各种
修改。
[0040] 图1是根据本发明的照明设备组件10的分解立体图。照明设备组件10包括前盖100、LED组件200、插座300和导热壳体400。
[0041] 图2是LED组件200的分解立体图。LED组件200可以包括
反射器或镜片210；第一壳220、诸如LED230的发光元件；导热材料240；印刷
电路板250；第二壳260；导热界面构件270和散热垫280。
[0042] 第一壳220可以包括适用于容纳镜片210的开口221，该镜片210可以通过镜片附接构件222被固定至第一壳220。第一壳220也可以包括一个或多个气流孔225以致空气可以穿过气流孔225并使印刷电路板250、LED230和导热壳体400通
风。第一壳220也可以在它的外表面224上包括一个或多个诸如凸起的接合构件223。虽然在此实施例中的接合构件223被显示为“T形”突出物，接合构件223可以具有各种形状并且可以位于LED组件200的各个位置和/或位于LED组件200的各个表面上。此外，接合构件223的数量不限于图2中所示的实施例。另外，空气孔225的数量、形状和/或位置也可以变化。然而，在某些应用中，
通风并不是必须的，如此气流孔225可以被省略。
[0043] 第二壳260可以包括有弹性构件，诸如弹性肋263。肋263的厚度和宽度可以被调节以增加或减小压力，肋263之间的开口的大小和/或形状可以变化。在一个实施例中，弹性肋263可以具有叉形杆形状。第二壳260内的肋263被形成为提供适当的阻力以产生用于将LED组件200热耦接至导热壳体400的压缩。第二壳260也可以包括一个或多个定位元件264，该一个或多个定位元件264与印刷电路板250中的一个或多个凹部251接合以将印刷电路板250适当地定位并且保持印刷电路板250被控制在(captive)在第一壳220和第二壳260之间。定位元件264也可以与第一壳220中的多个接收器(receivers)(未显示)接合。第一和第二壳220和260可以由塑料或
树脂材料制成，举例来说，诸如聚对苯二
甲酸丁二醇酯。
[0044] 如图2所示，第二壳260还可以包括适用于容纳导热界面构件270的开口261，该导热界面构件270可以通过一个或多个诸如螺钉或其它公知的
紧固件的附接构件262被固定至(1)第二壳260和(2)散热垫280，以创建导热界面构件组件299。导热界面构件270可以包括上部271和下部272，下部272的周长小于上部271的周长。如图3所示，下部272可以插进第二壳260的开口261以致上部271与第二壳260接合。举例来说，第二壳260可以由尼龙和/或导热塑料制成，导热塑料诸如由以 著称的Cool Polymers有限公司制做的塑料。
[0045] 现在参照图2，散热垫280可以通过
粘合剂或任何其它适当的已知紧固件附接于导热界面构件270以填充导热界面构件270的表面和导热壳体400之间的细微的缺口和/或小孔。散热垫280可以是多种市场上常见的导热垫中的任意一种，举例来说，诸如有Bergquist公司制造的Q-PAD 3粘合
背板。虽然在此实施例中使用了散热垫280，在某些实施例中可以将它省略。
[0046] 如图2所示，导热界面构件270的下部272可以用于定位LED组件200中的LED230。可以使用紧固件231将LED230安装至下部272的表面273，该紧固件231可以是螺钉或其它公知的紧固件。导热材料40可以位于LED230和表面273之间。
[0047] 在
制造过程期间，表面273和LED230的底面两者的加工可能在这些表面中留下小的疵点，形成空隙。这些空隙可以尺寸上较微小，但是可能充当LED230的底面和导热界面270的表面273之间的热传导的阻抗。导热材料40可以用来填充这些空隙以减小LED230和表面273之间的热阻抗，导致热传导性提高。此外，根据本发明，导热材料40可以是在预定温度能够从固体变化至液体的
相变材料，从而改善导热材料240的缺口填充特性。举例来说，导热材料240可以包括被设计成在55℃从物体变化至液体的
相变材料，举例来说，该相变材料诸如Bergquist公司制造的Hi-Flow 225UT 003-01。
[0048] 虽然在此实施例中，导热界面构件270可以由
铝制成并且被显示为类似“礼帽”形，但是各种其它形状、尺寸和/或材料也能够用于导热界面构件以输送和/或传播热。作为一个实例，导热界面构件270可以类似“薄烤饼”形并且具有单圆周。此外，导热界面构件270不必用来定位LED组件200内的LED230。另外，虽然LED230被显示为被安装至基底238，但是LED230不必被安装至基底238而是可以直接地安装至导热界面构件270。LED230可以是任何适合的市场上常见的单或多LED芯片，举例来说，诸如由OSRAM有限公司制造的具有400-650流明的输出的OSTAR 6-LED芯片。
[0049] 图4是包括一个或多个接合构件的插座300的立体图，诸如配置在LED插座300的内表面320上的有角槽(angled slot)310。槽310包括容纳的第一壳220的在对齐位置处的各个接合构件并与各个接合构件223可接合的容纳部311，围绕LED插座300的周长的部分圆周地延伸并且适用于确保LED组件200连接至LED插座300，以及停止部313。在某些实施例中，停止部313可以包括同样适用于将LED组件200固定至LED插座300的连接的凸起(未显示)。槽310可以包括微小的凹部314，用作接合构件223的
锁定机构。插座300也可以包括适用于与前盖100中的前盖接合构件101接合的前盖保持机构330(如图1和10所示)。前盖保持机构锁331(图5)被设置成，当前盖保持机构330与前盖接合构件101接合并且相对于前盖接合构件101旋转时，前盖保持机构锁将前盖100保持在适当的位置。插座300可以通过维持构件被紧固至导热壳体400，维持构件诸如使用诸如螺钉等的各种公知的紧固件的维持构件340。插座300也可以具有与导热壳体400中的螺纹接合的螺纹化外表面。替代地，插座300不必是附接于导热壳体400的单独的元件，它也可以被整体形成在导热壳体400本身中。另外，如图7所示，插座300也可以包括保持诸如
电池终端连接器的终端
块360的盘350。
[0050] 现在参照图5，为在插座300内安置LED组件200，LED组件200位于对齐位置，其中LED组件200的接合构件223与插座300的角槽310的容纳部311对齐。在一个实施例中，LED组件200和插座300可以具有圆形周界，这样，LED组件200可以相对于插座300沿图4中的箭头A的方向旋转。如图5所示，当LED组件200旋转时，接合构件223沿容纳部311向下移动进角槽310的下部312内，直到接合构件223碰到停止部313，这限制了LED组件200的进一步旋转和/或压缩，从而将LED组件200和插座300放置在接合位置。
[0051] 现在参照图6A和6B，第二壳260分别被显示为压缩和未压缩状态。LED组件200的旋转，和角槽310的上表面314上的接合构件223的
挤压使得第二壳260的弹性肋263轴向向内变形，这可以相对于未压缩状态中的LED组件200高度Hu减小LED组件200的高度Hc。返回参照图5，当接合构件223沿角槽310向下更深地下降，由弹性肋263产生的压缩力增大。该压缩力降低了LED组件200和导热壳体400之间的热阻抗。这样，接合构件223和角槽310形成压缩元件。
[0052] 图9是显示处于压缩状态的LED组件200的照明设备组件的一个实施例的立体剖视图，在该压缩状态中该LED组件200被热连接和电连接至导热壳体400。如图6B所示，如果从插座300移除LED组件200，弹性肋263将大体上回到它们的最初未变形状态。
[0053] 另外，如图8A和8B所示，LED组件200的旋转使得印刷电路板250上的印刷电路板电接触条252变成与终端块360的电触点361接合，从而建立了LED组件200和壳体400的电触点361之间的电连接，以致能够将工作功率提供给LED230。也可以提供替代的机构来将工作功率提供给LED230。举例来说，LED组件200可以包括
电连接器，诸如用于容纳来自壳体400的电源线的母连接器或者安装至LED组件200或壳体400的簧压电触点。
[0054] 如图7所示，虽然在此实施例中，角槽310的容纳部311是同样尺寸的，容纳部311、角槽310和/或接合构件223可以是不同尺寸或不同形状。举例来说，可以调整容纳部
311的尺寸以接纳更大的接合构件223以致LED组件200可以仅在特殊位置插入插座300内。另外，角槽310的位置和数量不限于图7所示的实施例。
[0055] 此外，虽然上述实施例使用了角槽，在其它的实施例中也可以使用LED组件200和LED插座300之间的其它类型的接合机构以建立LED组件200和导热壳体400之间的热连接和电连接。
[0056] 如图11所示，在照明设备组件的第二实施例中，LED组件230可以被安装至导热界面构件270，该导热界面构件270可以包括阳螺纹部232，该阳螺纹部232具有与螺纹部232绝缘的第一钮扣型电触点233。举例来说，导热界面构件270的阳螺纹部232能够可旋转地与插座300的阴螺纹部332接合，以致阳螺纹部232和阴螺纹部332中的一个或两者轻微地变形以产生压缩力以致第一电触点233与第二钮扣型电触点333接触，并且导热界面构件270和壳体400之间的热阻抗降低。具有圆形的中心
切除部的散热垫280可以被设置在阳螺纹部232的端部。散热垫280可以具有弹性特征以致弹性的导热界面垫280用作弹簧以产生或增强压缩力以降低导热界面构件270和壳体400之间的热阻抗。如此阳螺纹部232和阴螺纹部332形成压缩元件。
[0057] 如图12所示，在照明设备组件的第三实施例中，可以在导热界面构件270的端部设置弹性的导热界面垫500以致弹性的导热界面垫500用作产生用于低热阻抗耦接的压缩力。插座300可以包括与导热界面构件270内的槽接合以形成压缩元件并产生附加的压缩以及将LED组件锁定在适当位置的突出物395。
[0058] 如图13所示，在照明设备组件的第四实施例中，导热界面构件270可以具有与导热壳体400上的扣355接合的扣卡255，如此形成压缩元件。如图14所示，在照明设备组件的第五实施例中，诸如螺钉265的紧固件可以附接至热散逸装置壳体400的部365以形成压缩元件并产生适当的压缩力以提供导热界面构件270和导热壳体400之间的低阻抗热耦接。
[0059] 返回参照图1，在LED组件200被安置在导热壳体400内之后，可以通过将前盖100上的前盖接合构件101与前盖保持机构330接合来将前盖100附接至插座300，并且相对于插座300旋转前盖100以确保前盖100在适当位置。前盖100可以包括形成在盖100的中心部的主孔102、诸如在孔102中形成的透镜104的透明构件以及形成在前盖100的外围上的多个外围孔106。透镜104使得从发光元件发出的光穿过盖100，同时也保护发光元件免受外界干扰。透镜102可以由能使得光通过、并具有最小的反射或散射的任何适当的透明材料制成。
[0060] 如图1所示，根据本发明，前盖100、LED组件200、插座300和导热壳体400可以由具有至少12W/m·k，优选地至少200W/m·k的导热系数k的材料制成，举例来说，诸如铝、
铜或导热塑料。前盖100、LED组件200、插座300和导热壳体400可以用同样的材料制成，也可以由不同的材料制成。外围孔106可以在前盖100的外围上等距地形成并且暴露沿着前盖100的整个外围的部分。虽然示出了多个外围孔106，根据本发明的实施例也可以使用一个或多个外围孔106，或者根本不使用。根据本发明的实施例，外围孔106的目的是使得空气流过前盖100，进入并围绕LED组件200，并且流过导热壳体400中的气孔以使热散逸。
[0061] 另外，如图1所示，外围孔106可以用来使得从LED230发出的光穿过外围孔106以提供前盖100上的光环照明效果。导热壳体400可以由包括多个表面区域增强结构的挤压件制成，诸如脊状物402(如图1所示)，该挤压件在被转让给本发明的受让人的同时另案待审的美国
专利申请No.11/715,071，其全部公开通过引用而整体结合在本文中。脊状物402可以为多个目的服务。举例来说，脊状物402可以提供热散逸表面以增加导热壳体400的整体表面面积，提供更大的用于热散逸至周围大气的表面面积。也就是说，脊状物402可以使得导热壳体400充当照明设备组件的有效的
散热器。此外，脊状物402可以形成为各种形状和形式的任意一种以致导热壳体400具有美感。也就是说，脊状物402可以被形成为使得导热壳体400被成形成具有美学的作用的装饰性的挤压件。然而，导热壳体400可以被形成为多个其它的形状，从而不仅用作照明设备组件的装饰性的特征，还用作冷却LED230的散热器。
[0062] 经过研究本说明书以及实践本文公开的本发明，本发明的其它的实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。说明书和各实例仅仅被当作是实例，本发明真正的范围和精神由下面的
权利要求指明。
