從發(fā)光二極管組件傳送熱量的方法
【專利說明】從發(fā)光二極管組件傳送熱量的方法
[0001]交叉引用
[0002]本申請要求于2012年9月28日提交的題為“利用居所的結(jié)構(gòu)作為散熱片的模塊化LED照明組件(Modular LED Lighting Assembly Utilizing Structures of a Dwellingas a Heat Sink) ”的美國臨時專利申請序列號61/707，313的優(yōu)先權(quán)并以此為基礎(chǔ)，該申請在此通過引用以其全文結(jié)合在此。
[0003]背景
[0004]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)照明組件。更具體地，本發(fā)明涉及將居所結(jié)構(gòu)用作散熱片的模塊化LED照明組件。
[0005]隨著能源成本的增加，公司以及類似的個人已開始尋找白熾燈泡的替代物。其中一種替代物是LED照明組件，雖然當前LED照明組件在制造上比白熾燈泡更昂貴，但是在操作這些燈泡所用能源中的成本節(jié)約和LED照明組件相比典型白熾燈泡持續(xù)明顯更長時間這一事實之間，成本得以抵消。隨著制造和設(shè)計改進繼續(xù)出現(xiàn)在LED照明組件技術(shù)中，LED照明組件繼續(xù)成為典型的白熾燈泡的經(jīng)濟上更加可行的替代物。
[0006]制造LED照明組件的其中一個主要費用與散熱片相關(guān)聯(lián)。具體地講，驅(qū)動電路被用于控制并操作LED照明組件的LED。進一步地，將許多LED照明組件放置在包括調(diào)光電路的插座內(nèi)，其中，這些LED的驅(qū)動電路必須另外考慮這些電路。由此，雖然LED本身只產(chǎn)生最少的熱量，這個驅(qū)動電路卻產(chǎn)生顯著的熱量，尤其是當電流流經(jīng)該電路時。為了不使該電路過熱，不得不利用大而笨重的散熱片從該電路傳走熱量。這些散熱片不僅笨重，而且制造和設(shè)計昂貴。
[0007]大多數(shù)照明組件位于居所的天花板或屋頂上。雖然在一些基于施工的應(yīng)用中，天花板和屋頂由熱絕緣材料制成，但是其他居所具有由諸如混凝土或金屬之類的將傳導(dǎo)熱量的導(dǎo)熱材料制成的屋頂和天花板。
[0008]例如，在世界各地的農(nóng)業(yè)設(shè)施中建有許多畜舍，這些畜舍具有鄰近或沿著金屬屋頂?shù)恼彰鳠艟吆碗姎獠季€。在農(nóng)業(yè)設(shè)施中，居所或畜舍的清潔度對諸如雞、火雞、豬或類似動物的繁育很重要。通常情況下，在繁育諸如雞或火雞之類家禽的環(huán)境中，將這種居所或畜舍徹底沖洗干凈，并在移走每個動物群后噴上消毒劑。用典型散熱片的尺寸和通常具有鰭狀設(shè)計用以傳送熱量的散熱片，積聚沉積物可形成于其中。這種積聚可導(dǎo)致下一動物群的潛在病毒或疾病，并且是不令人期望的。這一結(jié)果會潛在地違反嚴格的政府生物安全項目，從而使消費者們在購買這樣的LED照明組件時猶豫。
[0009]在另一個示例中，在混凝土建筑物的建造中常常在澆筑中將接線盒埋入。使用笨重散熱片的結(jié)果是，LED照明組件簡單地延伸出這些接線盒，提供了不令人期望的美學(xué)外觀。結(jié)果是，在替換這些建筑物中的照明時，甚至根本不考慮LED照明組件。
[0010]因此，對于LED照明組件，在本領(lǐng)域中存在消除使用笨重散熱片的需要。另外，對于LED照明組件，在本領(lǐng)域中存在制造成本低并且易于安裝的需要。
[0011]因此，本發(fā)明的一個原則性目的是最小化LED照明組件的尺寸；
[0012]本發(fā)明的仍另一個目的是降低裝配LED照明組件的制造成本；并且
[0013]本發(fā)明的另一個目的是方便LED照明組件的安裝；
[0014]這些目的與其他目的、特征以及優(yōu)點將會在說明書的剩余部分變得明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]一種利用包含驅(qū)動多個LED的電氣部件的基板的LED照明組件。該基板連接到熱傳遞元件，從而使得熱量經(jīng)由該基板從這些LED和電氣部件傳至該熱傳遞元件，再到居所中的或居所的結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，該熱傳遞元件固定于居所的屋頂上，將熱量傳送到該屋頂。在第二實施例中，該熱傳遞元件連接到居所的天花板上，并且熱量被傳送到該天花板。
[0016]附圖簡要說明
[0017]圖1是LED照明組件的透視圖；
[0018]圖2是LED照明組件的底部透視圖；
[0019]圖3是LED照明組件的側(cè)面平視圖；
[0020]圖4是LED照明組件的電路的示意圖；
[0021]圖5是LED照明組件的端蓋的透視圖；
[0022]圖6是居所中的LED照明組件的帶隱藏線的側(cè)面平視圖；
[0023]圖7是LED照明組件的正面平視圖；
[0024]圖8是LED照明組件的背面平視圖；
[0025]圖9是LED照明組件的正面透視圖，包括透鏡元件；
[0026]圖10是LED照明組件的正面平視圖；以及
[0027]圖11是居所中的LED照明組件的帶隱藏線的側(cè)面平視圖。
[0028]優(yōu)選實施例詳細描述
[0029]在第一實施例中，這些附圖示出了發(fā)光二極管組件10，該組件具有本體12，該本體從底部14延伸到頂部16。在底部14處是熱傳遞元件18，在優(yōu)選實施例中，該熱傳遞元件通常是矩形的形狀、連續(xù)且平坦的，遍及本體12的長度。該熱傳遞元件具有設(shè)置為穿過延伸自本體12的凸緣22的多個槽口 20。這些槽口 20接納緊固元件，從而使得本體12能夠以使熱傳遞元件18接合屋頂24的方式固定到居所26的屋頂24上。優(yōu)選地，整個熱傳遞元件18在固定時完全地連續(xù)地接合屋頂24，沒有間斷地遍及本體12的整個長度，以在熱傳遞元件18和屋頂24之間形成傳送熱量界面。在一個實施例中，居所26是畜舍，而屋頂24是由金屬制成的。
[0030]多個空腔28、30和32設(shè)置為穿過本體12，這些空腔帶有自凸緣22延伸朝向中心軸37的弧形側(cè)壁34和36，這些側(cè)壁圍合第一和第二外空腔28和30?？涨?8、30和32的設(shè)計為制造提供了方便，并且使本體12重量輕且在安裝過程中易于搬動。空腔28、30和32還允許將電氣布線39貯藏于其中。通過具有弧形側(cè)壁34和36提供了低輪廓，該低輪廓減小了本體12的總尺寸并提供了成型特別的組件10，以承受如在農(nóng)業(yè)環(huán)境中典型的高壓沖洗。
[0031]凹槽38居中設(shè)置于該本體內(nèi)，并且沿著本體12的整個長度延伸。限定凹槽38的是居中位于本體12內(nèi)的第一表面40，且終止于第一和第二帶角度的邊緣42和44內(nèi)。第一和第二口袋46和48鄰近第一和第二帶角度的邊緣42和44設(shè)置于第一和第二外空腔28和30內(nèi)，以提供用于接納緊固件的開口。第一和第二帶角度的邊緣42和44從第一表面40和中心軸37對稱地向上延伸，并終止于第一和第二側(cè)壁50和52內(nèi)。第一和第二側(cè)壁50和52終止于第一和第二凸緣元件54和56內(nèi)，這些凸緣元件延伸自并遠離弧形側(cè)壁34和36。
[0032]還提供了基板58，該基板的尺寸和形狀可緊貼配合于凹槽38內(nèi)。在一個實施例中，該基板通常是矩形的。在優(yōu)選實施例中，基板58是印刷電路板(PCB)。基板58填充有多個電氣部件60。
[0033]在一個實施例中，這些電氣部件60包括用于從AC輸入端64接收電力的驅(qū)動部件62。在一個實施例中，AC輸入端提供120VAC，而在另一個實施例中提供230VAC。在優(yōu)選實施例中，通過授予Grajcar的題為“用于可調(diào)光AC LED照明的譜移控制(Spectral ShiftControl for Dimmable AC LED Lighting) ” 的美國專利公開 2011/0210678 教授的內(nèi)容調(diào)節(jié)電流，該專利全文結(jié)合在此。具體地說，來自AC輸入端64的電力由整流器65接收，該整流器開始調(diào)節(jié)多個發(fā)光二極管66的AC電流。供應(yīng)到這些發(fā)光二極管66的電流通過多個晶體管68和電阻器70進一步得到調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，這些晶體管在一個實施例中是M0SFET，在其他實施例中使用了 IGFET或者其他相似的晶體管。另外，可在基板58上填充諸如保險絲、MOV之類的保護元件。
[0034]在一個實施例中，驅(qū)動部件62和發(fā)光二極管66工作，以提供與增強生理特性有關(guān)的預(yù)定波長或顏色的光輸出，或在動物身上創(chuàng)造預(yù)定的心理反應(yīng)或創(chuàng)造植物的生長特性。為此目的，組件10提供至少與照明光譜一致的光輸出，該照明光譜披露于題為“適應(yīng)于晝行性鳥類和人類的光譜敏感性的光源(Light Sources Adapted to SpectralSensitivity of Diurnal Avians and Humans) ” 的美國專利公開號 2011/0228515，題為“用于牲畜發(fā)育的LED照明(LED Lighting for Livestock Development) ”的美國專利公開號 2011/0101883 ;題為“選擇產(chǎn)卵點的差別照明(Differential Illuminat1n to SelectEgg Laying Sites) ”的美國專利公開號2012/0186524，題為“共生的蝦和藻類生長系統(tǒng)(Symb1tic Shrimp and Algae Growth System)，，的 PCT 申請?zhí)?PCT/US 2013/058511 ;題為“適應(yīng)于植物光譜敏感性的光源(Light Sources Adapted to Spectral Sensitivity ofPlants) ”的PCT申請?zhí)朠CT/US 2013/049708 ;題為“適應(yīng)于晝行性鳥類和人類的光譜敏感性的光源(Light Sources Adapted to Spectral Sensitivity of Diurnal Avians andHumans)