專利名稱：具有被動冷卻的固態(tài)燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有被動冷卻的固態(tài)燈泡，且明確地說，本發(fā)明涉及基于LED(發(fā)光二極管)的燈泡。更明確地說，雖然非排他，但本發(fā)明是關(guān)于具有改進式被動冷卻布置的固態(tài)反射器型燈泡。
背景技術(shù)：
產(chǎn)生白光的LED( “白光LED”)是較新發(fā)明且為建立全新一代節(jié)能照明系統(tǒng)提供可能。預示白光LED因其長操作壽命(可能為幾十萬個小時)及其在低功率消耗下的高效率而可取代燈絲(白熾)光源、熒光光源及小型熒光光源。直到開發(fā)出以電磁波譜的藍光/紫外光部分發(fā)射的LED才使開發(fā)基于LED的白光光源變?yōu)榭尚?。?舉例來說)美國專利US 5, 998, 925中所教不，白光LED包含ー種或ー種以上磷光體材料(即光致發(fā)光材料)，其吸收由LED發(fā)出的輻射的一部分并重新發(fā)出不同色彩(波長)的輻射。通常，LED芯片或裸片產(chǎn)生藍光且所述磷光體吸收所述藍光的一定百分比并重新發(fā)出黃光或綠光與紅光、綠光與黃光或黃光與紅光的組合。由LED產(chǎn)生的藍光的部分(其未被磷光體吸收)與由所述磷光體發(fā)出的光組合以提供出現(xiàn)在眼前幾乎為白色的光。至今，高亮度白光LED已用以取代常規(guī)白熾燈泡、鹵素反射燈泡及熒光燈泡。利用LED的大多數(shù)燈泡包括若干布置，其中多個LED取代常規(guī)光源組件。舉例來說，已知用白光LED或發(fā)紅光、綠光及藍光的LED群組取代白熾燈泡的燈絲組合件。WO 2006/104553教示此LED燈泡，其中多個白光LED是安裝在大體矩形襯底(印刷電路板)的正面、背面及頂緣上，使得其組合光發(fā)射大體為球形并再現(xiàn)常規(guī)白熾燈泡的光輸出。所述襯底是封閉在可透光罩蓋中并安裝到用于將燈泡耦合到電源的連接器基座(例如螺旋燈頭)。美國專利US6，220，722及美國專利US 6，793，374掲示LED燈(燈泡)，其中白光LED群組是安裝在具有至少四個面的多面體支撐件(例如立方體或四面體)的平面上。所述多面體支撐件是通過散熱柱而連接到連接器基座。整個組合件是封閉在透明燈泡(封套)內(nèi)使得其類似于常規(guī)白熾燈泡。在開發(fā)固態(tài)燈泡、尤其是小型燈泡(其可用作為白熾燈泡及反射燈泡的直接取代物)時需要解決的問題是充分驅(qū)散由此燈泡所需的大量LED產(chǎn)生的熱且從而防止LED過熱。已提出各種解決方案。一個解決方案是將LED安裝在包括燈泡的主體的散熱器上，其中所述散熱器是安裝到常規(guī)連接器燈頭以使燈泡能夠用在常規(guī)照明燈座中。如(舉例來說)美國專利us 6，982，518中所述，所述散熱器可包含多個緯度方向的散熱片以增加其熱輻射表面面積。透明或半透明圓頂罩蓋可設(shè)置于LED上方使得裝置類似于常規(guī)燈泡。在美國專利US 6，982，518中，所述散熱器的外形尺寸是經(jīng)定形以大致酷似白熾燈泡的外表面輪廓。在美國專利US 6，793，374中，為有助于散熱，散熱柱可包含散熱器；包含入口孔及出口孔以有助于封套內(nèi)的空氣流動；與燈頭熱連通；或包含風扇以在燈泡中產(chǎn)生氣流。CA 2 478 001掲示LED燈泡，其中若干LED是安裝在導熱圓柱形芯體組合件上。所述芯體組合件是分段式結(jié)構(gòu)且包括安裝在桿上的三個不同圓盤的堆疊。LED連接到內(nèi)插于絕緣圓盤與金屬圓盤之間的電路圓盤。所述芯體組合件封閉在光漫射罩蓋內(nèi)，所述光漫 射罩蓋包含開ロ，其在罩蓋的基座中；及葉輪，其用于在所述芯體上方及燈頭的孔外產(chǎn)生空氣的均勻瑞流。WO 2007/130359提出用導熱流體(例如水、礦物油或凝膠)完全或部分填充LED燈泡的殼體(封套)。所述導熱流體將由LED產(chǎn)生的熱傳遞到殼體，此處熱如同在白熾燈泡中ー樣通過輻射及對流而被驅(qū)散。類似地，WO 2007/130358提出用導熱塑性材料(例如凝膠或液態(tài)塑性材料)填充封套。美國專利US 7，144，135教示LED燈泡，其包括具有與常規(guī)白熾PAR(拋物面鋁反射器)型燈泡相同的外形尺寸的外殼。所述燈泡包含光學反射器，其安置在所述殼體內(nèi)并導引由ー個或ー個以上LED發(fā)出的光。所述光學反射器及殼體界定用以導通空氣以冷卻所述燈泡的空間，且所述LED安裝在安置在所述殼體與反射器之間的空間內(nèi)的散熱器上。所述殼體包含充當入氣孔及排氣孔的ー個或ー個以上孔，且風扇設(shè)置于所述空間內(nèi)以使空氣在散熱器上方移動及移出排氣孔。雖然此布置可改進冷卻，但包含風扇對于許多應用來說可能太嘈雜或昂貴且還由于風扇需要電功率而使能效較低。本實施例嘗試提供固態(tài)反射燈泡，其至少部分克服已知布置的限制且尤其(但不排他)提供改進的冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的若干實施例是針對固態(tài)燈泡，其中由ー個或ー個以上固態(tài)發(fā)光體(通常為LED)產(chǎn)生的熱用以在燈泡主體內(nèi)的互連空氣腔室之間產(chǎn)生氣壓差以從而促進氣流通過所述燈泡主體并提供所述固態(tài)發(fā)光體的被動冷卻。根據(jù)本發(fā)明，固態(tài)燈泡包括主體，其具有含入口孔的第一腔室及含出口孔的第二腔室，所述腔室通過至少ー個通道而以流體連通互連；導熱襯底，其具有位于至少一個腔室內(nèi)的熱輻射表面；及至少ー個固態(tài)發(fā)光體，其經(jīng)安裝而與所述導熱襯底熱連通。所述燈泡經(jīng)配置使得在操作中，由ー個或ー個以上發(fā)光體產(chǎn)生并被襯底的熱輻射表面輻射入一個或兩個腔室中的熱造成一個腔室中的氣壓高于另ー個腔室中的氣壓。所述腔室之間的氣壓差造成燈泡周圍的空氣被吸入所述入口孔且經(jīng)由互連通道而流動通過第一腔室及第ニ腔室并通過出口孔而排出，從而帶來襯底及發(fā)光體的被動冷卻。每ー腔室內(nèi)的氣壓與腔室的容積成反比例且與空氣溫度成比例。具有較高氣壓的腔室可包括含入口孔的第一腔室或含出口孔的第二腔室。在ー種布置中，導熱襯底包括位于兩個腔室內(nèi)的若干熱福射表面。為易于制作，襯底優(yōu)選使第一腔室與第二腔室隔開且呈包含ー個或ー個以上互連通道的導熱隔板的外形?；蛘?，可用可與襯底熱連通或可不與襯底熱連通的隔板隔開腔室。在導熱襯底在腔室之間共享的燈泡中，每ー腔室內(nèi)的空氣溫度將近似且腔室之間的氣壓差可通過配置所述腔室為具有不同容積而實現(xiàn)。在含入口孔的第一腔室處于較高氣壓的布置中，熱輻射表面優(yōu)選位于至少所述第一腔室內(nèi)。為相對于第二腔室內(nèi)的氣壓而增加第一腔室內(nèi)的氣壓并從而增加通過燈泡主體的氣流，第一腔室的容積優(yōu)選小于第二腔室的容積。另外，出ロ孔的總面積可大于入口孔的總面積以增加第一腔室與第二腔室之間的壓力差。為確?？諝鈴牡谝磺皇伊魅氲诙皇抑卸橇鞒鋈肟诳?，入口孔的總面積優(yōu)選小于使腔室互連的ー個或ー個以上通道的總面積。此外，出ロ孔的總面積優(yōu)選大于使第一腔室與第二腔室互連的ー個或ー個以上通道的總面積。為使腔室之間的氣壓差最大化，襯底的大致所有熱輻射表面可位于第一腔室內(nèi)。或者，導熱襯底進ー步包括位于第二腔室內(nèi)的熱輻射表面。在此布置中，第一腔室內(nèi)的襯底的熱輻射面積優(yōu)選大于第二腔室內(nèi)的熱輻射表面面積。 為進一歩增加進入一個或兩個腔室中的熱輻射，熱輻射表面可進ー步包括熱輻射散熱片?；蛘呒?或另外，熱輻射表面包括表面處理以促進從所述表面輻射熱。在含出口孔的第二腔室處于較高氣壓的布置中，熱輻射表面優(yōu)選位于至少所述第ニ腔室內(nèi)。為增加第二腔室內(nèi)的氣壓，第二腔室的容積優(yōu)選小于第一腔室的容積。導熱襯底具有盡可能高且優(yōu)選為至少ISOWnr1Ir1及更優(yōu)選為至少ZOOWnr1Ir1的導熱系數(shù)。其可包括(例如)銅、銅合金、鋁、陽極氧化鋁、鋁合金、鎂合金、負載金屬的塑性材料或?qū)崽沾?例如碳化鋁硅(AlSiC))。主體可具有大體為圓錐形、大體為圓柱形、大體為半球形或大體為球形的外形。在ー種布置中，主體包括外殼體且進ー步包括內(nèi)反光表面，其與所述外殼體一起至少部分界定第一腔室及第ニ腔室。為使燈泡能夠直接用在現(xiàn)有照明燈具(外罩)中，主體可具有類似于標準外形(例如拋物面鋁反射器(PAR)，其包含PAR64、PAR56、PAR38、PAR36、PAR30或PAR20)的外形尺寸?；蛘?，主體可類似于多面反射器(MR)燈泡(包含1 16或1 -11)或白熾燈泡的封套?？煽紤]在其它布置中，燈泡包括一系列的三個或三個以上互連腔室。本發(fā)明是關(guān)于反射燈泡且根據(jù)本發(fā)明的另一方面，固態(tài)反射燈泡包括主體，其包括外殼體及內(nèi)反光表面，外殼體及內(nèi)反光表面一起至少部分界定具有入ロ孔及出口孔的腔室；導熱隔板，其經(jīng)配置以將所述腔室分成第一腔室與第二腔室使得所述第一腔室含有所述入口孔且所述第二腔室含有所述出口孔，所述隔板進ー步包括使所述第一腔室與所述第ニ腔室互連的至少ー個通道；及至少ー個固態(tài)發(fā)光體，其經(jīng)安裝而與所述導熱隔板熱連通。所述反射燈泡經(jīng)配置使得在操作中，由ー個或ー個以上發(fā)光體產(chǎn)生并被所述隔板輻射入所述腔室中的熱導致所述腔室之間的氣壓差，所述氣壓差導致氣流通過主體，從而冷卻所述隔板及發(fā)光體。在兩個腔室內(nèi)的空氣溫度為近似的配置中，第一腔室可具有小于第二腔室的容積的容積以促進腔室之間的氣壓差。另外，出口孔的總面積可大于入口孔的總面積以增加壓力差及氣流。為增加熱輻射表面面積，隔板的熱輻射表面可進ー步包括熱輻射散熱片或紋理。優(yōu)選地，導熱隔板具有至少為ISOWnr1Ir1且更優(yōu)選至少為ZOOWnr1Ir1的導熱系數(shù)。在優(yōu)選布置中，外殼體及內(nèi)反光表面大體包括圓錐體的平截頭體(即圓錐，其尖端或頂點被平行于基座的平面截平——截頭圓錐形)且反光表面大致同軸地安置在外殼體內(nèi)。在此布置中，隔板可大體為圓盤狀且位于外殼體內(nèi)的反光表面的截平尖端處。優(yōu)選地，內(nèi)反光表面大體為拋物面外形且包括多面表面?；蛘?，反光表面可包括連續(xù)(平滑)表面。為使燈泡能夠直接用在現(xiàn)有照明燈具中及/或出于美學考慮，外殼體具有類似于標準外形(包含 PAR64、PAR56、PAR38、PAR36、PAR30 及 PAR20)的外形尺寸。


為更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)將僅以舉例方式、參考附圖而描述根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)燈泡，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)燈泡的部分截面示意側(cè)視圖；
圖2a及2b分別為圖I的燈泡的前平面圖及后平面圖；圖3是圖I的固態(tài)燈泡的部分截面示意側(cè)視圖,其指示通過燈泡的氣流；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另ー實施例的固態(tài)燈泡的部分截面示意側(cè)視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另ー實施例的固態(tài)燈泡的截面示意圖；及圖6是圖5的LED燈泡的分解透視圖。
具體實施例方式在整個說明書中，相同參考數(shù)字用以表示相同部件?，F(xiàn)將參考附圖的圖l、2a、2b及3而描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)反射燈泡10。所述燈泡10經(jīng)配置而利用110伏特(均方根)AC (60赫茲)市電電源(如在北美)操作且既定用作為白熾PAR(拋物面鋁反射器)燈泡的直接取代物。參考圖l、2a及2b，燈泡10包括空心主體(殼體)12，其大體包括圓錐體的平截頭體，即圓錐體，其尖端或頂點被平行于基座的平面截平(大致截頭圓錐形)。因為燈泡既定取代常規(guī)白熾反射燈泡，所以所述主體經(jīng)定尺寸以便確保燈泡10將直接裝配入常規(guī)照明燈具(例如，(舉例來說)凹入式燈外罩)中。如圖所示，主體12的外表面可經(jīng)配置以具有類似于標準反射燈泡(例如PAR 38燈泡)的外形尺寸。為有助于散熱，主體12可由導熱材料制成，例如鋁、陽極氧化鋁、鋁合金、鎂合金、負載金屬的塑性材料(例如聚合體，舉例來說環(huán)氧樹脂材料或聚碳酸酷)或?qū)崽沾刹牧稀橐子谥谱?，主體12當其包括金屬合金時可被模壓、沖壓或壓鑄，或當其包括負載金屬的聚合體或?qū)崽沾蓵r可被模塑。燈泡10進ー步包括E26連接器燈頭(愛迪生(Edison)螺旋燈基座)14，其安裝到主體12的截平尖端以使燈泡能夠使用標準電照明螺旋燈座直接連接到市電電源。應了解可取決于既定應用而使用其它連接器燈頭，例如(舉例來說)雙觸點卡ロ連接器(即B22d或BC)，如在英國、愛爾蘭、澳大利亞、新西蘭及英聯(lián)邦的各成員國所共用；E27螺旋基座(愛迪生螺旋燈泡基座)，如在歐洲所用AUlO “旋鎖式”;或此項技術(shù)中已知的其它連接器。燈泡10進ー步包括同軸安裝在主體12內(nèi)的拋物面光反射器(反光表面)16。如圖所示，反射器16可包括多面表面。在其它實施例中，其可包括平滑(連續(xù))表面。為使燈泡的光發(fā)射最大化，光反射器16具有盡可能高且通常大于90%的反射系數(shù)。所述反光表面可包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白的鋁、銀或鉻的金屬鍍層、白色印刷表面或其它反光表面。導熱圓盤狀隔板18安裝在主體12內(nèi)的反射器16的截平尖端上。隔板與主體12及反射器16 —起界定第一腔室20a及第ニ腔室20b。第一腔室20a具有容積V1且包括位于主體12與反射器16之間的大體截頭圓錐形殼體。第二腔室20b具有容積V2且包括位于連接器14與隔板18之間(即在主體12的上部分中，如圖所繪示)的大體截頭圓錐形容積。在所繪示實施例中，第一腔室的容積V1小于第二腔室的容積V2CV1 < V2)。導熱隔板18是由具有高導熱系數(shù)(通常為彡ISOWnr1Ir1,優(yōu)選為彡SOOWnr1Ir1)的材料制作，例如(舉例來說)銅、銅合金、鋁、陽極氧化鋁、鋁合金、鎂合金、負載金屬的塑性材料或?qū)崽沾?例如碳化鋁硅(AlSiC))。一系列圓形通孔(通道)22圍繞隔板18的周邊邊緣而圓周狀隔開，并使第一腔室20a與第二腔室20b互連以提供所述腔室之間的流體連通。在其它實施例中，所述通道22可包括圓周狀隔開的切ロ(狹槽)。多個圓形入口孔(通孔或通ロ)24設(shè)置于拋物面反射器16的前周邊唇緣16a上并提供到第一腔室20a的流體連通。如圖所繪示，入口孔24圍繞唇緣16a而圓周狀隔開。如同通道22 —祥，入口孔24可包括一系列圓周狀隔開的切ロ(狹槽)。多個圓形出ロ孔(通孔或通ロ)26經(jīng)位定而朝向主體12的尖端。如圖所繪示，出ロ孔26以三個為ー組并圍繞主體而圓周狀隔開。每ー出ロ孔延伸穿過主體12的整個厚度并提供到第二腔室20b的流體連通。應了解，入口孔24及出口孔26的數(shù)量、大小、形狀及分組僅為示范性且所述領(lǐng)域的技術(shù)人員易于針對給定應用而作出調(diào)整。如將進一歩描述，入口孔24與出ロ孔26及通道22使空氣能夠流動通過主體以提供燈泡的被動冷卻。多個(在所繪示實例中為十三個)發(fā)白光LED裝置28作為圓形陣列而安裝在圓形MCPCB (金屬芯體印刷電路板)30上。如我們所知，MCPCB包括分層結(jié)構(gòu)，其由金屬芯體基座(通常為鋁)、導熱/電絕緣電介質(zhì)層及用于電連接所需電路配置中的電組件的銅電路層構(gòu)成。MCPCB 30的金屬芯體基座借助于導熱化合物(例如(舉例來說)粘合劑，其含有標準散熱化合物(含有氧化鈹或氮化鋁))經(jīng)安裝而與隔板18熱連通。用于直接由AC市電電源操作燈泡10的整流器或其它驅(qū)動器電路(未圖示)可容置在連接器燈頭14內(nèi)或在第二腔室20b內(nèi)。每ー LED裝置28優(yōu)選包括多個共同封裝的LED芯片，如(舉例來說)在2008年5月27日申請的共同待決第12/127，749號美國申請案中所述，所述案的全文以引用方式并入本文中。在所繪示實施例中，每ー LED裝置28包括正方形多層陶瓷封裝，其具有含可各自容置相應LED芯片的四個(兩行X兩列)圓形凹槽(盲孔)的正方形陣列。因為需要產(chǎn)生白光，所以可用磷光體(光致發(fā)光)材料密封姆ー凹槽。磷光體材料(其通常為粉末狀)與透明接合劑材料(例如聚合體材料(舉例來說可熱固化或UV固化的硅酮樹脂或環(huán)氧樹脂材料))及聚合體/磷光體混合物(施加于每ーLED芯片的發(fā)光面)混合。另外，燈泡10任選地包括可透光前罩蓋或透鏡(未圖示)以用于呈期望圖案/角度分布來聚焦、漫射或以其它方式導引由燈泡發(fā)出的光。
現(xiàn)將參考圖3 (其展示安裝在標準凹入式燈外罩32中的燈泡)而描述燈泡10的操作。如圖所繪示，凹入式燈外罩32安裝在天花板或墻壁34中。在操作中，由LED裝置28產(chǎn)生的熱被傳導到導熱隔板18中且接著被傳導通過隔板并接著從隔板的熱輻射表面被輻射入第一腔室20a及第ニ腔室20b中。經(jīng)輻射的熱造成第一腔室及第ニ腔室內(nèi)的空氣受熱，此導致腔室內(nèi)氣壓的増加。因為導熱隔板18具有位于第一腔室及第ニ腔室內(nèi)的熱輻射表面，所以腔室內(nèi)的空氣溫度 \、Τ2·近似或大致相等。然而，因為第一腔室的容積V1小于第二腔室的容積V2,所以第一腔室內(nèi)的氣壓P1將高于第二腔室20b中的氣壓P2且氣壓比大體由以下關(guān)系式給出P1A32 = V2A10如圖3中的實線箭頭36所指示，此氣壓差造成空氣經(jīng)由通道22從第一腔室20a流入第二腔室20b中且通過出口孔26而最終流出燈泡。為確保空氣從第一腔室流入第二腔室中而非流出入口孔24，使腔室互連的通道22的總面積經(jīng)配置以大于入口孔24的總面積。再者，出口孔26的總表面面積優(yōu)選大于通道22的總面積。
在穩(wěn)態(tài)中，圍繞燈泡10的空氣通過入口孔24而被吸入第一腔室20a中，吸收由隔板18輻射的熱，并由于腔室之間壓カ差(P1 > P2)而被迫通過通道22進入第二腔室20b，且接著通過出ロ孔26而被排出。此氣流提供隔板18的冷卻且因此提供LED裝置28的冷卻。隔板18的散熱能力即其散熱性能將取決于主體材料、主體幾何形狀及總表面熱傳遞系數(shù)。一般來說，用于強迫對流散熱布置的散熱性能可通過以下方法而改進(i)増大散熱材料的導熱系數(shù)；(ii)増加散熱器的表面面積 '及(iii)通過(舉例來說)増加散熱器表面上方的氣流而増大總面積熱傳遞系數(shù)。在本發(fā)明的燈泡10中，第一腔室20a與第二腔室20b之間的壓力差通過增加隔板上方的氣流(通過隔板中的通道)而增大總熱傳遞系數(shù)。初步計算指示本發(fā)明的燈泡10可實現(xiàn)10%到20%之間的散熱性能的増加。在其它實施例中，且如圖4中所繪示，LED裝置28可安裝在導熱襯底(散熱器)38及用以使第一腔室20a與第二腔室20b隔開的單獨隔板18上。在圖4的布置中，導熱襯底38呈截頭圓錐形殼體外形，其中LED裝置28經(jīng)安裝而與襯底38的基底(截平尖端)熱連通。如圖所示，襯底38可包括圓錐形部分40，其在第一腔室20a內(nèi)沿反射器16的內(nèi)表面延伸。如圖4中所示，襯底38沒有位于第二腔室20b內(nèi)的熱輻射表面。因此，第一腔室20a內(nèi)的空氣溫度T1將高于第二腔室20b內(nèi)的空氣溫度T2CT1 > T2)。此空氣溫度差可有助于使第一腔室20a內(nèi)的氣壓P1相較于第二腔室20b內(nèi)的壓カP2而增加且因此増加通過主體的氣流。氣壓比大體由以下關(guān)系式給出ρι；/ρ2 = (V2 · T1VW1 · T2)。導熱襯底是由具有高導熱系數(shù)(通常ミISOWnrt1，優(yōu)選為> ZOOWmH的材料制作，例如(舉例來說)銅、銅合金、鋁、陽極氧化鋁、鋁合金、鎂合金、負載金屬的塑性材料或?qū)崽沾?例如碳化鋁硅(AlSiC))。隔板18可由熱絕緣或?qū)岵牧现谱髑铱膳c所述襯底熱連通。再者，為增加第一腔室20a內(nèi)的熱輻射表面面積，導熱襯底38可進ー步包含多個圓周狀或放射狀隔開的熱輻射散熱片(紋理)。圖4的燈泡10的操作類似于圖I到3的燈泡的操作且不進一步加以描述。
又，在提供改進的被動冷卻后，本發(fā)明的燈泡在美學上比已知燈泡更可接受，其中LED裝置通常是齊平安裝在實心截頭圓錐形主體的基座上。已基于發(fā)白光LED (白光LED)而描述不范性LED燈泡中的姆一者,其中姆一LED包含磷光體材料(光致發(fā)光材料)以將由LED裸片產(chǎn)生的藍光的一部分下變頻轉(zhuǎn)換為不同色彩(通常為黃色或緑色)的光。如我們所知，光致發(fā)光所產(chǎn)生光與來自LED裸片的藍光結(jié)合給出色彩呈白色的發(fā)射產(chǎn)物。在白光LED中，磷光體材料通常作為囊封劑而設(shè)置于LED封裝內(nèi)的每ー LED裸片上方?？煽紤]在其它實施例中提供遠離LED裸片且與LED裸片物理隔開的磷光體材料，以減少從LED裸片到磷光體材料的熱傳遞。所述磷光體材料可作為ー個或ー個以上層而設(shè)置于可透光組件(窗或前罩蓋)的面上，優(yōu)選地所述面面向LED?；蛘?，所述磷光體材料可并入所述可透光組件內(nèi)以使得其被均勻分布在所述組件的整個容積中。將磷光體分開地提供給LED提供相較于白光LED的大量優(yōu)點，其中用所述磷光體材料囊封LED裸片，所述優(yōu)點即i)減少磷光體材料的熱降解，這是因為磷光體材料經(jīng)定位而遠離LED，即與LED隔開;ii)減少制造成本，這是因為單ー類型的LED可通過提供包含適當磷光體材料的組件而用以產(chǎn)生光的所需CCT及/或色調(diào) '及iii)更一致的CCT及/或色調(diào)，這是因為光產(chǎn)生(轉(zhuǎn)換)發(fā)生在大得多的面積上 方。磷光體材料(其為粉末狀)是以預選比例與可透光聚合體材料(例如(舉例來說)聚碳酸酯材料、環(huán)氧樹脂材料、丙烯酸材料或熱固性或UV固化可透光硅酮樹脂)混合。磷光體混合物與硅酮樹脂的重量比負載通?？稍诿?00占35份到65份的范圍內(nèi)，其中準確負載取決于裝置的目標相關(guān)色溫(CCT)或色調(diào)。接著，磷光體/聚合體混合物可經(jīng)擠壓以在其整個容積中形成具有均勻磷光體分布的均質(zhì)磷光體/聚合體薄片?；蛘?，磷光體/聚合體混合物可作為ー個或ー個以上層通過(舉例來說)旋轉(zhuǎn)涂布或印刷而沉積到可透光村底上。如同磷光體與聚合體材料的重量負載一祥，磷光層及/或磷光體/聚合體薄片的厚度將取決于燈泡的目標CCT及/或色調(diào)?，F(xiàn)參考圖5及6(其分別展示燈泡的截面示意圖及分解透視圖)而描述根據(jù)本發(fā)明的另ー實施例的固態(tài)燈泡10，其利用遠程定位的磷光體材料。燈泡10經(jīng)配置以產(chǎn)生CCT 3000° K、發(fā)射強度約為500流明及所選發(fā)射角Θ 50° (從中心軸42所測量的發(fā)散角)的白光。預期燈泡是用作六英寸向下式燈的節(jié)能取代物。在此實施例中，主體12大體為圓柱狀且可由壓鑄鋁、鋁合金或鎂合金制作。主體12具有一系列朝向主體基座的諱度方向螺旋延伸的熱福射散熱片44及從主體的前部延伸主體長度的約三分之ニ的深度的大體為截頭圓錐形軸向腔室46。導熱隔板18大體為圓盤狀且具有從經(jīng)配置以容置LED陣列的ー個面延伸的軸向空心圓柱形腔室48。隔板18經(jīng)安裝而距離腔室46的基座約三分之ー長度(軸向)并界定大體為圓柱狀的第二腔室20b。通過穿過隔板18的全厚度的多個圓周狀隔開的通孔(通道)22而使第二腔室20b與截頭圓錐形腔室46流體連通互連。出口孔26使第二腔室20b與燈泡的外部互連且(如圖所示)可經(jīng)配置以在熱輻射散熱片44之間穿過。在替代實施例中，隔板18及圓柱形腔室48可形成為主體的一體式部分。
主體12的外形尺寸經(jīng)配置以使燈泡10能夠直接在如在美國所通用的標準六英寸向下式照明燈具(外売)中改型。四個發(fā)藍光LED 28作為ー個陣列而安裝在圓形狀MCPCB 30上。借助于導熱化合物，所述MCPCB 30的金屬芯體基座安裝在腔室48內(nèi)而與腔室48的基底熱連通(即與隔板18熱連通)。每ー LED 28優(yōu)選包括基于氮化鎵的藍LED裸片(芯片)的3W陶瓷封裝陣列。為使光發(fā)射最大化，燈泡可進ー步包括反光電路遮罩50，其罩蓋所述MCPCB且包含對應于每ー LED 28的相應開ロ。電路遮罩50可包括反光聚合體材料薄片，其為白色或具有白色涂層。MCPCB 30及電路遮罩50可通過ー個或ー個以上螺絲釘52、螺栓或其它緊固件而機械地固定到空腔48的基座。燈泡10進ー步包括空心且大體為圓柱形的腔室壁遮罩54，其經(jīng)配置以包圍LED28陣列并提供反光表面給腔室48的內(nèi)壁。所述腔室壁遮罩54可由塑性材料制成且優(yōu)選具有白色或其它反光涂層。在替代布置中，腔室48的內(nèi)壁可經(jīng)拋光或以其它方式經(jīng)涂覆以使其反光且省去腔室壁遮罩。使用環(huán)形鋼夾58將可透光窗56安裝在圓柱形腔室48的前部上方，所述鋼夾具有嚙合腔室48的外壁中的對應孔或槽的彈性可變形倒鉤60。窗56包含ー種或ー種以上磷光體材料。所述磷光體材料可并入所述窗內(nèi)并被均勻分布在所述窗的整個容積中或作為ー個或ー個以上層而設(shè)置于所述窗的至少ー個面上。窗56可由任何可透光材料(例如(舉例來說)聚碳酸酷、丙烯酸、硅酮材料或玻璃)制作。如從圖5可見，所述可透光窗56(更特定來說所述磷光體材料)與LED 28物理相隔長度L的氣隙。通常，所述磷光體材料可與LED相隔長度L = 5毫米到25毫米。反射器16包括具有四個鄰接(相連)反光截頭圓錐形表面的大體截頭圓錐形殼體。優(yōu)選地，反射器16由具有金屬鍍層的丙烯腈丁ニ烯苯こ烯(ABS)制成。反射器16與腔室48的外壁一起界定第一腔室20a的內(nèi)壁。反射器16的最外截頭圓錐形反光表面包含提供到第一腔室20a的流體連通的多個圓形入口孔(通孔或通ロ)24。如圖所繪示，入口孔24朝向反射器的外邊緣而圓周狀隔開。最后，燈泡10可包括裝飾性環(huán)形貼面(邊框)62，其也可由ABS制作。圖5及6的燈泡的操作類似于圖I到3的燈泡的操作且不進一步加以描述。應了解本發(fā)明不限于所述特定實施例，且可在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出變動。例如，雖然本發(fā)明的燈泡是關(guān)于反射器型燈泡，但在其它實施例中，燈泡可包括其它外形且類似于(舉例來說)多面反射器(MR)燈泡或白熾燈泡。在這些布置中，主體可具有大體為圓錐形、大體為圓柱形、大體為半球形或大體為球形的外形。為使燈泡能夠直接用在現(xiàn)有照明燈具中，主體可具有類似于標準外形的外形尺寸，例如拋物面鋁反射器(PAR)，其包含PAR64、PAR56、PAR38、PAR36、PAR30 或 PAR20 ;多面反射器(MR)燈泡，其包含 MR16 或 MR-Il ;或白熾燈泡的封套。在所述實施例中的每ー者中，具有入口孔24的腔室內(nèi)的氣壓P1高于具有出口孔26的腔室內(nèi)的氣壓P2?？煽紤]在其它布置中，燈泡經(jīng)配置使得正好相反，且具有出ロ孔的腔室內(nèi)的氣壓高于具有入ロ孔的腔室內(nèi)的氣壓。應了解在這些燈泡中，入口孔、出口孔及ー個或ー個以上互連通道的總表面面積的比率經(jīng)相應配置以確保通過燈泡的氣流方向正確。再者，可考慮燈泡包括一系列的三個或三個以上互連腔室。
可進ー步考慮光反射器可包括導熱襯底。在其它實施例中，可考慮制作含有磷光體材料的可透射薄片且將此切成適當尺寸件并用(舉例來說)可透光(透明)粘合劑(例如光學質(zhì)量環(huán)氧樹脂或硅酮)將這些件接合到LED裝置封裝上的面上。在此布置中，優(yōu)選地用透明材料填充LED裝置的每ー凹槽以便罩蓋及囊封每一 LED裸片。可透光囊封劑構(gòu)成LED裸片的鈍化涂層，從而提供LED裸片及接合線的環(huán)境保護。另外，可透光材料充當隔熱層并減少將熱傳遞到上覆的磷光體材料層。雖然為減少閃爍而優(yōu)選地使用単獨整流器電路以驅(qū)動LED裝置，但應了解在其它 實施方案中，多個LED裝置可以自整流配置連接，例如(舉例來說)在2008年5月27日申請的共同待決美國專利申請案US 2009/0294780A1中所描述。再者，燈泡可由DC供應器驅(qū)動。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)燈泡，其包括主體，其具有含入口孔的第一腔室及含出口孔的第二腔室，所述腔室通過至少一個通道而以流體連通互連；導熱襯底，其具有位于至少一個腔室內(nèi)的熱輻射表面；及至少一個固態(tài)發(fā)光體，其經(jīng)安裝而與所述導熱襯底熱連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈泡，其中所述導熱襯底包括位于兩個腔室內(nèi)的若干熱輻射表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燈泡，其中所述襯底使所述第一腔室與所述第二腔室隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈泡，其中所述熱輻射表面位于至少所述第一腔室內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈泡，其中所述第一腔室具有小于所述第二腔室的容積的容積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈泡，其中所述出口孔的總面積大于所述入口孔的總面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈泡，其中所述出口孔的總面積大于使所述腔室互連的所述通道的總面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈泡，其中所述入口孔的總面積小于使所述腔室互連的所述通道的總面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈泡，其中所述第一腔室內(nèi)的所述襯底的熱輻射面積大于所述第二腔室內(nèi)的熱輻射表面面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燈泡，其中所述襯底的所述熱輻射表面進一步包括熱輻射散熱片。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈泡，其中所述導熱襯底具有選自由至少為ISOWnr1K-1及至少為SOOWnr1Ir1組成的群組的導熱系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈泡，其中所述主體具有選自由大體為圓錐形、圓柱形、半球形及球形組成的群組的外形。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈泡,其中所述主體包括外殼體且進一步包括內(nèi)反光表面，所述內(nèi)反光表面與所述殼體一起至少部分界定所述第一腔室及所述第二腔室。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燈泡，其中所述主體具有外形尺寸，所述外形尺寸類似于選自由 PAR64、PAR56、PAR38、PAR36、PAR30、PAR20、MR16、MR-Il 及白熾燈泡的封套組成的群組的標準外形。
15.—種固態(tài)反射燈泡,其包括主體，其包括外殼體及內(nèi)反光表面，所述外殼體及所述內(nèi)反光表面一起至少部分界定具有入口孔及出口孔的腔室；導熱隔板，其經(jīng)配置以將所述腔室分成第一腔室與第二腔室以使得所述第一腔室含有所述入口孔且所述第二腔室含有所述出口孔，所述隔板進一步包括使所述第一腔室與所述第二腔室互連的至少一個通道；及至少一個固態(tài)發(fā)光體，其經(jīng)安裝而與所述導熱隔板熱連通。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射燈泡，其中所述第一腔室具有小于所述第二腔室的容積的容積。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的反射燈泡，其中所述出口孔的總面積大于所述入口孔的總面積。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射燈泡，其中所述導熱隔板具有選自由至少為ISOWnr1Ir1及至少為ZOOWnr1Ir1組成的群組的導熱系數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射燈泡，其中所述外殼體及所述內(nèi)反光表面大體包括圓錐體的平截頭體，且其中所述反光表面大致同軸地安置在所述外殼體內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射燈泡，其中所述導熱隔板大體為圓盤狀且位于所述外殼體內(nèi)的所述反光表面的截平尖端處。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射燈泡，其中所述反光表面大體為拋物面外形。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反射燈泡，其中所述反光表面是選自由多面表面及大致連續(xù)表面組成的群組。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射燈泡，其中所述外殼體具有外形尺寸，所述外形尺寸類似于選自由PAR64、PAR56、PAR38、PAR36、PAR30及PAR20組成的群組的標準外形。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種固態(tài)燈泡，其包括主體，所述主體具有含入口孔的第一腔室及含出口孔的第二腔室。所述腔室通過一個或一個以上通道而以流體連通互連。所述燈泡進一步包括導熱襯底，其具有位于至少一個腔室內(nèi)的熱輻射表面；及一個或一個以上固態(tài)發(fā)光體(通常為LED)，其經(jīng)安裝而與所述導熱襯底熱連通。所述燈泡經(jīng)配置使得在操作中，通過所述襯底而使由所述LED產(chǎn)生的熱輻射至一個或兩個腔室中，從而造成所述腔室之間的氣壓差，所述氣壓差導致周圍空氣被吸入所述入口孔中、經(jīng)由所述襯底中的所述互連通道而流動通過所述腔室及通過所述出口孔而排出，從而冷卻所述襯底及所述LED。
文檔編號F21V29/02GK102667334SQ201080049831
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者李依群, 楊海濤 申請人:英特曼帝克司公司