Led燈泡的制作方法
【專利摘要】一種LED燈泡，具有發(fā)光燈泡部件22，發(fā)光燈泡部件包括從頂部朝向底部延伸并且至少在頂部提供開(kāi)放通路的中央芯24。LED環(huán)繞中央芯24以熱接觸進(jìn)行安裝。該設(shè)計(jì)提供了氣流以促進(jìn)LED的冷卻。這反過(guò)來(lái)又實(shí)現(xiàn)了散熱器的尺寸的減小和成本的降低，或者完全避免了對(duì)散熱器的需求。
【專利說(shuō)明】
LED燈泡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明總體上涉及發(fā)光二極管(LED)燈泡，并且具體涉及LED燈的冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002 ]最近存在使用LED燈泡替換傳統(tǒng)的白熾燈泡的趨勢(shì)。希望使用一個(gè)或多個(gè)LED來(lái)替換傳統(tǒng)的白熾燈泡是因?yàn)榘谉霟襞菰诶缒茉蠢煤蛪勖矫嫦鄬?duì)于LED低效。
[0003]LED燈泡還提供了采用兩個(gè)或更多個(gè)組或“通道”的LED的可能性，這些LED產(chǎn)生不同顏色的光，它們中的每個(gè)都可控地被供應(yīng)預(yù)定的電流以實(shí)現(xiàn)光的產(chǎn)生和混合從而產(chǎn)生具有期望的屬性或期望的照明效果的照射。因此，LED提供了更加多樣的照明方案。
[0004]雖然期望使用LED來(lái)替換白熾燈泡，但是存在許多燈具，其中由于操作的條件替換是困難的。特別地，熱量管理至關(guān)重要。例如，在家用照明應(yīng)用中，燈泡通常都凹陷進(jìn)殼體中。對(duì)于聚光燈而言尤其如此。
[0005]標(biāo)準(zhǔn)的解決方案是提供用于耗散過(guò)量的熱量的散熱結(jié)構(gòu)。
[0006]基于LED的燈泡的價(jià)格已經(jīng)達(dá)到了消費(fèi)者可以承受的水平。但是在這些燈泡的制造商之間卻存在激烈的競(jìng)爭(zhēng)，并且存在降低燈泡的成本價(jià)格的巨大的壓力。盡管最近的成本降低了，但是LED燈泡仍然相對(duì)昂貴。這主要是由于諸如散熱器、LED、驅(qū)動(dòng)器、印刷電路板(PCB)等組件的價(jià)格、以及與安裝組件相關(guān)聯(lián)的成本所造成的。
[0007]例如，通過(guò)在薄的和窄的柔性基板上使用電連接的LED的線性陣列的形式的光源使得成本價(jià)格的降低成為可能。以這種方式，LED就能夠以連續(xù)的線性工藝被安裝(焊接)。在這種工藝中，也可以施加(例如，通過(guò)浸涂和烘干)磷光體。之后，長(zhǎng)線路的LED能夠被裁切成一定長(zhǎng)度。
[0008]該長(zhǎng)度則確定了燈泡的光輸出。這種提案的主要問(wèn)題在于LED的線路難以冷卻。
[0009]需要的是能夠以低成本制造但是也能夠有效地散熱、且無(wú)需昂貴的散熱結(jié)構(gòu)的LED 燈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明由權(quán)利要求進(jìn)行限定。
[0011]根據(jù)一個(gè)示例，提供了一種LED燈泡，包括:
[0012]底座，其包含電連接器；
[0013]發(fā)光燈泡部件，具有面向底座的底部和頂部；
[0014]驅(qū)動(dòng)器電路，被電連接至電連接器；以及
[0015]一組LED，被電連接至驅(qū)動(dòng)器電路，
[0016]其中，發(fā)光燈泡部件包括向發(fā)光燈泡部件的頂部開(kāi)放的中空的中央芯，以及圍繞該中央芯的腔室，其中腔室(25)包括閉合的體積并且具有環(huán)繞該中央芯(24)的環(huán)形部件，并且其中環(huán)形部件的徑向最內(nèi)壁限定中空的中央芯，并且其中LED環(huán)繞中央芯安裝。
[0017]本發(fā)明通過(guò)使用中空的芯內(nèi)的氣流來(lái)提供冷卻。由LED所引起的加熱通過(guò)對(duì)流促進(jìn)了空氣流動(dòng)，因此提供了用于冷卻LED的較冷的空氣的連續(xù)供應(yīng)。
[0018]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了低成本的基于LED的燈泡。
[0019]在第一示例中，中空的中央芯從頂部延伸至底部并且提供頂部和底部之間的開(kāi)放通路，并且底座包括與開(kāi)放通路連通的空氣流動(dòng)開(kāi)口。以這種方式，空氣能夠完全穿過(guò)發(fā)光燈泡部件的中央芯流動(dòng)。
[0020]在第二示例中，中空的中央芯具有閉合的底座，并且從發(fā)光燈泡部件的頂部延伸至發(fā)光燈泡部件的深度的至少一半。在該示例中，由對(duì)流的氣流所引起的氣流仍然在芯內(nèi)流動(dòng)以促進(jìn)冷卻。
[0021]通過(guò)為中央芯提供圍繞的腔室，發(fā)光燈泡部件在一個(gè)示例中可以具有通過(guò)圍繞頂部-底部軸線在三維空間中旋轉(zhuǎn)一個(gè)閉合形狀而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)表面所限定的形狀。因此，這是類似圓環(huán)體的形狀(但是該旋轉(zhuǎn)的形狀并不必需是圓形)。因此，發(fā)光燈泡部件可以具有關(guān)于頂部-底部軸線完全旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。
[0022]腔室可以包括閉合的環(huán)形體積，其具有環(huán)繞中央芯的環(huán)形部件，并且環(huán)形部件的徑向最內(nèi)壁限定了中央芯。因此，腔室自身的形狀限定了該芯，該芯延伸穿過(guò)發(fā)光燈泡部件的整個(gè)高度或僅部分高度。LED則可以環(huán)繞徑向最內(nèi)壁提供，使得LED容納在環(huán)形體積內(nèi)。采用這種方法，LED被安裝在腔室內(nèi)并且因此不暴露于外部環(huán)境。
[0023]在一個(gè)示例中，腔室的閉合的體積完全由將電連接傳遞至所述LED所穿過(guò)的壁限定。
[0024]在另一個(gè)示例中，腔室的閉合體積由具有開(kāi)放底座的玻璃壁和底座蓋限定，該底座蓋閉合開(kāi)放底座、卻留有到中央芯的開(kāi)放通路。作為由蓋閉合的杯狀玻璃器件，這可以更加簡(jiǎn)單地進(jìn)行制造。底座蓋可以例如包括塑料環(huán)。
[0025]在另一個(gè)示例中，腔室的閉合的體積可以由內(nèi)圓柱以及環(huán)繞該內(nèi)圓柱的外壁限定，內(nèi)圓柱限定了最內(nèi)壁(即，中央芯)。通過(guò)提供單獨(dú)的部件來(lái)限定內(nèi)芯，LED能夠在燈泡被組裝之前安裝在芯上。這能夠降低制造成本。內(nèi)圓柱可以是塑料、金屬或陶瓷，而外壁可以是玻璃。
[0026]在所有示例中，LED都可以包括在柔性基板上提供的LED串。該柔性基板則可以環(huán)繞內(nèi)芯的表面纏繞。特別地，柔性基板優(yōu)選地與限定中央芯的徑向最內(nèi)壁接觸而安裝。這種接觸提供了 LED基板與氣流的通路之間的熱耦合。
[0027]代替在柔性載體上提供LED，內(nèi)圓柱可以包括LED安裝在其上的導(dǎo)電跡線。內(nèi)圓柱隨后可以用作LED的電路板，這些LED則可以作為離散的組件被安裝在圓柱上。這可以進(jìn)一步地降低組件的數(shù)目。
[0028]在一個(gè)示例中，可以將透氣的隔膜跨中空的中央芯的開(kāi)放頂部和/或開(kāi)放底部進(jìn)行裝配，從而對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾并且由此防止污染物和雜質(zhì)進(jìn)入到中空芯。這可以減少在中空的中央芯的表面上的灰塵收集效果，這些灰塵充當(dāng)熱絕緣體并且阻止氣流，從而減少了通過(guò)中空芯所獲取的散熱量。
【附圖說(shuō)明】
[0029]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的多個(gè)示例，在附圖中:
[0030]圖1示出了已知的LED燈泡；[0031 ]圖2示出了本發(fā)明的LED燈泡的第一示例；
[0032]圖3示出了本發(fā)明的LED燈泡的第二示例；
[0033]圖4示出了本發(fā)明的LED燈泡的第三示例；以及
[0034]圖5示出了本發(fā)明的LED燈泡的第四示例。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出了已知的針對(duì)白熾燈泡的基于LED的替換物，具體是A55和A60的型號(hào)。在左側(cè)示出了外觀，而在右側(cè)示意性地示出了內(nèi)部的組件。這被稱作可從皇家菲利浦有限公司獲得的MASTER LED燈泡。該燈泡包含在電路板11上提供的多個(gè)LED光源1，該電路板被設(shè)置在散熱器12上。LED朝向漫射圓頂罩14發(fā)射可調(diào)的光。
[0036]燈泡具有包含電連接器16的底座和通過(guò)導(dǎo)管20連接至LED的驅(qū)動(dòng)器電路18。驅(qū)動(dòng)器電路包括將來(lái)自電連接器的AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率的AC/DC轉(zhuǎn)換器。在該示例中，驅(qū)動(dòng)器電路另外包括例如使用脈寬調(diào)制(PWM)實(shí)現(xiàn)的調(diào)光控制電路。然而，調(diào)光功能并不是必要特征。
[0037]散熱器12對(duì)燈泡的成本有顯著的貢獻(xiàn)。
[0038]本發(fā)明提供了一種LED燈泡，其中發(fā)光燈泡部分包括從頂部延伸的并且提供了至少到頂部的開(kāi)放通路的中央芯。LED圍繞該中央芯以熱接觸進(jìn)行安裝。在一種布置中，芯從頂部延伸至底部并且底座的電連接器包括與開(kāi)放通路連通的空氣流動(dòng)開(kāi)口。在另一種布置中，芯僅僅部分地延伸進(jìn)發(fā)光燈泡部分的一定深度中。這些布置都提供了促進(jìn)LED的冷卻的空氣流動(dòng)條件。這反過(guò)來(lái)又實(shí)現(xiàn)了散熱器的尺寸的減小和成本的降低，或者完全避免了對(duì)散熱器的需求。
[0039 ]圖2示出了本發(fā)明的LED燈泡的第一示例。對(duì)于相同的組件使用了與圖1中相同的參考標(biāo)記。
[0040]LED燈泡同樣包括包含電連接器16的底座15，該電連接器用于將燈泡連接至對(duì)應(yīng)的電插座。示出了螺旋接頭，但是同樣可以是卡口接頭、任何其它的扭轉(zhuǎn)和鎖緊連接或推配合連接。電連接器16為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器18供電，這可以是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)電子器件未在本申請(qǐng)中被描述，因?yàn)榭梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成的組件。本發(fā)明涉及LED和發(fā)光燈泡部件的配置，并且出于這一原因沒(méi)有提供關(guān)于電氣電路和連接的詳細(xì)討論。
[0041]發(fā)光燈泡部件被示出為22并且其具有面向底座15的底部和頂部。
[0042]在這個(gè)示例中，發(fā)光燈泡部件具有從頂部延伸至底部并且提供在頂部和底部之間的開(kāi)放通路的中空的中央芯24。腔室25圍繞芯24，并且LED圍繞中央芯24安裝。在圖2的示例中，LED被安裝在作為線性條的柔性載體26上，柔性載體在腔室25內(nèi)纏繞芯。線性條端部的引線27穿過(guò)腔室的壁。
[0043]底座包括與中央芯24所限定的開(kāi)放通路連通的空氣流動(dòng)開(kāi)口28。
[0044]該設(shè)計(jì)使用通過(guò)延伸穿過(guò)發(fā)光燈泡部件22的通路的氣流29來(lái)提供冷卻。由LED所引起的加熱通過(guò)對(duì)流促進(jìn)了氣流，因此提供了用于冷卻LED的較冷的空氣的連續(xù)供應(yīng)。
[0045]發(fā)光燈泡部件優(yōu)選地是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，使其具有通過(guò)圍繞頂-底部軸線旋轉(zhuǎn)形狀(即，在中央芯的每一側(cè)接近半圓)所形成的形狀。這給出了類似圓環(huán)體的形狀。底座15和發(fā)光燈泡部件22被結(jié)合在一起。
[0046]在圖2的示例中，腔室25包括閉合的環(huán)形體積，并且徑向最內(nèi)壁限定中央芯24。因此，腔室自身的形狀限定了該中央芯。發(fā)光燈泡部件可以由單片或兩片或更多片材料制成。燈泡部件典型地具有玻璃外壁，但是外壁可以是塑料或諸如致密燒結(jié)氧化鋁的半透明的陶
bL.0
[0047]LED被定位靠近中央芯24使得LED與芯內(nèi)的氣流29之間發(fā)生熱量傳輸。承載電連接的LED的線性陣列的基板優(yōu)選地與限定了中央芯24的徑向最內(nèi)壁接觸。
[0048]腔室25閉合，并且其由此能夠被填充以促進(jìn)了燈泡內(nèi)部的對(duì)流的氣體，從而導(dǎo)致從LED到燈泡的改善的熱傳遞(與空氣進(jìn)行比較)。例如，該氣體可以是氦氣。
[0049]發(fā)光燈泡部件的材料可以是半透明的(即，散射)以遮罩各個(gè)LED光源。
[0050]中央芯的內(nèi)壁或外壁的表面可以被涂敷以促進(jìn)與空氣的熱量傳導(dǎo)或熱量傳遞的材料。這種涂層可以是金屬(例如，鋁)或具有改善的熱傳導(dǎo)屬性的聚合物層。
[0051]在圖2的示例中，腔室25需要在LED已經(jīng)被安裝在內(nèi)部之后閉合。參考圖3說(shuō)明了可以提供更低成本的制造方法的備選方案。
[0052]在這種情況下，發(fā)光燈泡部件22在下側(cè)開(kāi)放?？梢越柚诰哂兄醒氲目谆蚨鄠€(gè)孔的集合32的塑料環(huán)30來(lái)閉合該開(kāi)口，以讓空氣通過(guò)用于對(duì)流冷卻。
[0053]在該示例中，腔室的閉合體積由具有開(kāi)放底座的壁(例如，玻璃)以及底座蓋來(lái)限定，其中底座蓋閉合該開(kāi)放底座、但是留有到中央芯的開(kāi)放通路。這可以更加簡(jiǎn)單地進(jìn)行制造，因?yàn)榭梢允褂糜缮w閉合的開(kāi)放的杯狀玻璃部件。
[0054]參考圖4解釋的另一個(gè)示例使用了用于限定中央芯24的單獨(dú)組件。
[0055]該單獨(dú)組件包括限定最內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)圓柱34。玻璃部件形成環(huán)繞該內(nèi)圓柱的外壁。通過(guò)提供單獨(dú)的部件來(lái)限定中央芯，LED可以在燈泡被組裝之前安裝到芯上。這可以降低制造成本。內(nèi)圓柱可以是塑料、金屬或陶瓷，而外壁可以是玻璃。
[0056]上述示例都使用完全延伸通過(guò)發(fā)光燈泡部件的通路形式的中空的中央芯，其從頂部延伸至底部并且提供頂部和底部之間的開(kāi)放通路?？諝饬鲃?dòng)開(kāi)口與開(kāi)放通路連通以提供通過(guò)中央芯的氣流。然而，基于對(duì)流空氣的氣流的改善冷卻也能夠由芯引發(fā)，即使其只在一端開(kāi)放。
[0057]圖5示出了其中中央芯24具有閉合底座40、且中空的芯僅從發(fā)光燈泡部件22的頂部部分地延伸至發(fā)光燈泡部件的一定深度的另一示例。以這種方式，芯提供了圓柱形的縮進(jìn)部。例如，其可以延伸進(jìn)發(fā)光燈泡部件的至少一半。LED 42同樣位于發(fā)光燈泡部件22的閉合的腔室25內(nèi)，環(huán)繞限定中央芯的內(nèi)壁進(jìn)行安裝。LED可以被安裝在變形為圓柱的箔式PCB上。該圓柱定位為靠近或接觸在燈泡中限定圓柱形的縮進(jìn)部的內(nèi)壁。
[0058]發(fā)光燈泡部件22不完全是環(huán)形的，但是其具有環(huán)繞芯24的環(huán)形部件。環(huán)形部件中的腔室的內(nèi)壁同樣限定了芯。
[0059]這是可以使用非常低的成本來(lái)制作的另一種設(shè)計(jì)，并且依然提供了LED的冷卻的改善。箭頭44示出了對(duì)流的氣體流。芯提供了閉合腔室的內(nèi)部部件附近所產(chǎn)生的熱量朝向外部部件的改善的傳導(dǎo)，其中外部部件能夠被對(duì)流的氣流接近。
[0060]在所有的示例中，LED都可以包括在柔性基板上提供的LED串。該柔性基板則可以環(huán)繞內(nèi)芯的表面進(jìn)行纏繞。特別地，柔性基板優(yōu)選地與限定中央芯的徑向最內(nèi)壁接觸進(jìn)行安裝。這種接觸提供了 LED基板與氣流的通路之間的熱耦合。
[0061]代替在柔性載體上提供LED，圖4的示例中的內(nèi)圓柱可以包括LED被安裝在其上的導(dǎo)電跡線。內(nèi)圓柱隨后可以用作LED的電路板，這些LED隨后可以作為離散的組件被安裝在圓柱之上。這可以進(jìn)一步地降低組件的數(shù)目。
[0062]圖4的設(shè)計(jì)意味著燈泡特別容易且低成本制作。圓柱可以與線性LED陣列或者離散LED—起預(yù)先組裝成可以容易地被插入到或粘合到燈泡中的組件。LED可以通過(guò)使用熱粘合劑與圓柱形成良好的熱接觸。這種設(shè)計(jì)也提供了針對(duì)燈泡和圓柱在材料和尺寸選擇方面的更多自由度，從而導(dǎo)致熱方面的更有效設(shè)計(jì)。
[0063]在上述多個(gè)示例中，中央芯限定了從燈泡發(fā)光部件的頂部朝向底部延伸的筆直通路。這是最簡(jiǎn)單的制造形式，因?yàn)榄h(huán)繞芯的燈泡部件可以是環(huán)繞芯旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。然而，芯可以采用其他的形式。例如，在底座、或者芯的中央閉合端部可以存在中央開(kāi)口，但是通路可以橫向地分支從而使得頂部的開(kāi)口并不處于燈泡的最尖端。通過(guò)將頂部置于遠(yuǎn)離燈泡的最尖端可以使該通路較不可見(jiàn)。
[0064]燈泡的外封殼優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為具有散射屬性，以遮罩內(nèi)部的離散的LED的外觀。然而，也可以使用透明的外封殼。如果在圓柱形管的內(nèi)表面上提供LED，那么管自身就可以具有散射屬性，從而可以使用透明的外封殼。
[0065]根據(jù)對(duì)附圖、本公開(kāi)內(nèi)容、以及所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐所述的發(fā)明時(shí)能夠理解并實(shí)施所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞“一個(gè)”或“一種”不排除復(fù)數(shù)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的僅有事實(shí)并不表示這些措施的組合不可以有利地加以利用。在權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記都不應(yīng)該解釋為對(duì)范圍的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED燈泡，包括: 底座(15)，其包含電連接器(16); 發(fā)光燈泡部件(22)，具有頂部和面向所述底座的底部； 驅(qū)動(dòng)器電路，被電連接至所述電連接器；以及 一組LED (34 )，被電連接至所述驅(qū)動(dòng)器電路， 其中，所述發(fā)光燈泡部件包括向所述發(fā)光燈泡部件的所述頂部開(kāi)放的中空的中央芯(24)以及圍繞所述中央芯的腔室(25)，其中所述腔室(25)包括閉合體積并且具有環(huán)繞所述中央芯(24)的環(huán)形部件，并且其中所述環(huán)形部件的徑向最內(nèi)壁限定所述中空的中央芯，并且其中所述LED環(huán)繞所述中央芯而安裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈泡，其中所述中空的中央芯(24)從頂部延伸至底部并且提供所述頂部和所述底部之間的開(kāi)放通路，并且其中所述底座包括與所述開(kāi)放通路連通的空氣流動(dòng)開(kāi)口(28)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈泡，其中所述中空的中央芯具有閉合的底座(40)，并且從所述發(fā)光燈泡部件的所述頂部部分地延伸至所述發(fā)光燈泡部件的一定深度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡，其中環(huán)繞所述徑向最內(nèi)壁提供所述LED，使得所述LED容納在所述閉合體積(25)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡，其中所述腔室的所述閉合體積完全由將電連接傳遞至所述LED所穿過(guò)的壁限定。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈泡，其中所述壁是玻璃。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡，其中所述腔室的所述閉合體積由具有開(kāi)放底座的壁和底座蓋(30)限定，所述底座蓋至少環(huán)繞所述中央芯的外側(cè)閉合所述開(kāi)放底座。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈泡，其中所述壁是玻璃。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燈泡，其中所述底座蓋(30)包括塑料環(huán)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡，其中所述腔室(25)的所述閉合體積由內(nèi)圓柱(34)和環(huán)繞所述內(nèi)圓柱的外壁限定，所述內(nèi)圓柱限定所述中央芯。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燈泡，其中所述內(nèi)圓柱(34)是塑料、金屬或陶瓷。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的燈泡，其中所述外壁是玻璃。13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的燈泡，其中所述LED包括在柔性基板上提供的LED串，其中所述柔性基板與限定所述中央芯的徑向最內(nèi)壁相接觸地安裝。14.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的燈泡，其中所述內(nèi)圓柱(34)包括所述LED被安裝在其上的導(dǎo)電跡線。
【文檔編號(hào)】F21Y115/10GK105940263SQ201580006383
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日
【發(fā)明人】M·P·C·M·克里杰恩, S·T·德茲瓦特, T·德克爾, A·J·M·范內(nèi)爾, J·R·范吉赫魯威, H·H·P·戈曼斯
【申請(qǐng)人】飛利浦照明控股有限公司