[發(fā)明專利]具有集成的熱和光擴(kuò)散器的LED燈泡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310511575.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103807639B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·帕特卡;C·保爾森;R·阿比謝克;P·Y·瑪爾達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帕洛阿爾托研究中心公司
• 主分類號(hào): F21K9/232
• 分類號(hào): F21K9/232;F21V29/77;F21V29/503;F21V5/08;F21Y115/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 蔣駿,徐紅燕

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)一般地涉及發(fā)光二極管(LED)燈泡。本申請(qǐng)還涉及與這種LED燈泡有關(guān)的部件、裝置和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開的某些實(shí)施例涉及一種發(fā)光二極管(LED)燈泡，發(fā)光二極管燈泡包括導(dǎo)熱底座和設(shè)置在并熱聯(lián)接到底座的表面上的至少一個(gè)LED組件。LED組件包括構(gòu)造成產(chǎn)生光的至少一個(gè)LED。熱光擴(kuò)散器限定內(nèi)部空間，至少一個(gè)LED布置成發(fā)射光到內(nèi)部空間中并穿過熱光擴(kuò)散器。熱光擴(kuò)散器設(shè)置在底座的表面上并且從底座延伸到發(fā)光側(cè)上的末端。熱光擴(kuò)散器構(gòu)造成包括一個(gè)或多個(gè)開口，開口允許在熱光擴(kuò)散器的內(nèi)部空間和周圍環(huán)境之間進(jìn)行對(duì)流空氣流動(dòng)。

本文公開的某些實(shí)施例涉及一種LED燈泡，LED燈泡包括導(dǎo)熱底座和設(shè)置在并熱聯(lián)接到底座的表面上的至少一個(gè)LED組件。LED組件包括構(gòu)造成產(chǎn)生光的至少一個(gè)LED。LED燈泡包括限定內(nèi)部空間的熱光擴(kuò)散器，其中至少一個(gè)LED構(gòu)造成發(fā)射光到內(nèi)部空間中并穿過熱光擴(kuò)散器。熱光擴(kuò)散器與LED組件設(shè)置在底座的相同表面上，熱光擴(kuò)散器從底座的表面延伸到末端。熱光擴(kuò)散器包括具有大于約100W/(mK)的熱導(dǎo)率的材料。

另一實(shí)施例涉及一種LED燈泡，LED燈泡包括導(dǎo)熱底座和設(shè)置在并熱聯(lián)接到底座的表面上的至少一個(gè)LED組件。熱光擴(kuò)散器聯(lián)接到底座的表面并限定內(nèi)部空間。LED組件包括布置成發(fā)射光到內(nèi)部空間中并穿過熱光擴(kuò)散器的至少一個(gè)LED。熱光擴(kuò)散器包括具有不規(guī)則布置的光學(xué)特征和具有大于約100W/(mK)的熱導(dǎo)率的材料。

上面的概述并非意在描述每個(gè)實(shí)施例或每種實(shí)施方式。結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)描述和權(quán)利要求書，更全面理解將變得清楚且可以被領(lǐng)會(huì)。

附圖說明

圖1和圖2分別是根據(jù)本文論述的實(shí)施例的包括熱光擴(kuò)散器(TOD)的LED燈泡的一部分的一種構(gòu)造的透視圖和橫截面圖；

圖3圖解式地示出當(dāng)燈泡定向成使得TOD沿著正z方向從底座延伸到末端(稱為“燈泡向上”取向)時(shí)通過TOD的對(duì)流氣流；

圖4圖解式地示出當(dāng)燈泡定向成使得TOD沿著負(fù)z方向從底座延伸到末端(稱為“燈泡向下”取向)時(shí)通過TOD的對(duì)流氣流；

圖5-圖7示出TOD的結(jié)構(gòu)元件的各種構(gòu)造；

圖8-圖10示出TOD和底座的機(jī)械和熱連接的構(gòu)造；

圖11示出包括TOD和殼體的LED燈泡子組件，殼體構(gòu)造成容納LED的驅(qū)動(dòng)器電子器件；

圖12示出本文描述的LED燈泡，該LED燈泡設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)A型白熾燈泡形狀因子，且具有愛迪生燈座1260；

圖13示出包括兩個(gè)同心布置的半球狀柵格的TOD；

圖14示出包括熱柵格元件和設(shè)置在柵格元件之間的光學(xué)材料的基于柵格的TOD；

圖15A和圖15B示出具有不規(guī)則光學(xué)特征的TOD；

圖16A和圖16B示出基于柵格的TOD；

圖17和圖18示出60We的LED燈泡組件的對(duì)比模擬；和

圖19和圖20示出100We的LED燈泡組件的對(duì)比模擬。

相同附圖標(biāo)記表示相同部件；并且

除非另有說明，否則附圖不需要按比例。

具體實(shí)施方式

如果發(fā)光二極管(LED)燈泡實(shí)現(xiàn)大量市場(chǎng)占有，則發(fā)光二極管燈泡可以大幅度提高住宅和商用能源效率。但是，商用設(shè)計(jì)目前限制到60瓦特當(dāng)量(We)的亮度。缺少讓消費(fèi)者滿意的能夠替代通用75W和100W白熾燈泡的LED燈泡阻礙了市場(chǎng)占有。熱管理是在當(dāng)前LED燈泡設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更高亮度的主要技術(shù)障礙。現(xiàn)有技術(shù)方法依賴于僅從LED燈泡后側(cè)去除熱量從而不干擾前側(cè)上的光輸出路徑的散熱器。這將排熱區(qū)域限制到了LED后面的區(qū)域，導(dǎo)致高溫、低效率和短壽命。

限制LED燈泡廣泛采用的因素是缺少能夠替代最常用75W和100W白熾燈泡的單元。目前在白熾燈替代市場(chǎng)中的LED燈泡設(shè)計(jì)限制到最大60瓦特當(dāng)量(We)的操作，僅覆蓋潛在巨大改裝市場(chǎng)的低端。

熱管理是在LED中實(shí)現(xiàn)更高亮度的主要技術(shù)障礙。保持白熾燈形狀因子支持大規(guī)模應(yīng)用而不需要全新的燈具，這強(qiáng)迫整個(gè)光源(包括驅(qū)動(dòng)器電子器件、(多個(gè))LED芯片、光擴(kuò)散器和散熱器)被緊湊地封裝成小形狀因子。這種小形狀因子導(dǎo)致挑戰(zhàn)性的熱管理問題。