電燈燈泡的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電燈燈泡。燈泡（10）包括外殼（12），外殼（12）形狀類似標(biāo)準(zhǔn)的愛(ài)迪生電燈燈泡。燈泡的內(nèi)部包括電路板（24）和一個(gè)或多個(gè)LED（26）。散熱器（30）被提供在燈泡殼體的內(nèi)部，其使用基于石墨的材料將熱能從LED吸走。
【專利說(shuō)明】電燈燈泡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在全球變暖、碳交易方案和自然資源枯竭的威脅下，更加強(qiáng)調(diào)能量效率。聚焦的一個(gè)特定領(lǐng)域就是照明，其中白熾燈泡已經(jīng)使用了超過(guò)100年。如其長(zhǎng)壽命所暗示地，白熾燈泡是高度穩(wěn)健且被廣泛接受的設(shè)計(jì)。不過(guò)，效率和壽命現(xiàn)在使得白熾燈泡應(yīng)經(jīng)過(guò)時(shí)。特別是，例如，對(duì)于產(chǎn)生同樣量的流明，LED使用近似十分之一的能量。不過(guò)，鑒于白熾燈泡被廣泛接受，眾多家庭和企業(yè)主具有的燈都被設(shè)計(jì)為接受白熾燈泡。與將所有這些光源替換成其它光源，例如為L(zhǎng)ED特別設(shè)計(jì)的照明解決方案，相關(guān)聯(lián)的成本將會(huì)過(guò)分昂貴。
[0002]因此，本領(lǐng)域中有對(duì)更高效率的燈泡的需要，該高效率燈泡安裝在被設(shè)計(jì)用于白熾燈泡的現(xiàn)有的燈口內(nèi)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種電燈燈泡包括外殼，該外殼帶有燈泡形上部和錐形下部。燈泡形上部可以是半透明的并且錐形下部包括一個(gè)或多個(gè)孔。電路板具有頂部表面和底部表面并且包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在頂部表面上的LED。散熱器被設(shè)置在錐形下部?jī)?nèi)并且緊鄰電路板的底部表面。散熱器包括核心和多個(gè)從核心向外延伸的翅片。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種電燈燈泡包括外殼，該外殼帶有燈泡形上部和錐形下部，該錐形下部具有內(nèi)部表面。燈泡形上部是半透明的。電路板具有頂部表面、底部表面和圓周邊緣并且包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在頂部表面上的LED。熱管理組件包括平坦部分，該平坦部分沿著電路板的底部表面的至少一部分延伸并在LED中的至少一個(gè)和圓周邊緣之間。內(nèi)部表面接合部分延伸到圓周邊緣并且沿著錐形下部的內(nèi)部表面的至少一部分延伸。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，其中所述核心是圓柱形的并從所述電路板的所述底部表面的中心軸向延伸。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還包括石墨盤(pán)和至少一個(gè)腿，所述盤(pán)被定位在所述圓形基部上并且與所述電路板的所述底部表面熱接觸，所述腿沿著所述石墨盤(pán)的至少一部分延伸并至少部分地進(jìn)入所述核心。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，其中所述石墨盤(pán)和所述腿中的至少一個(gè)包括一塊壓縮的剝離石墨顆粒。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，其中所述石墨盤(pán)和所述腿中的至少一個(gè)包括石墨化的聚酰亞胺片。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還包括插在所述石墨盤(pán)和所述電路板之間的第二盤(pán)，所述第二盤(pán)由金屬材料制成。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，其中所述腿在緊鄰所述石墨盤(pán)處被分成兩個(gè)單獨(dú)的腿，所述兩個(gè)單獨(dú)的腿沿著所述石墨盤(pán)沿著彼此相反的方向延伸。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，其中所述平坦部分和所述內(nèi)部表面接合部分中的至少一個(gè)包括一塊壓縮的剝離石墨顆粒。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，其中所述平坦部分和所述內(nèi)部表面接合部分中的至少一個(gè)包括石墨化的聚酰亞胺片。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是根據(jù)本文公開(kāi)的實(shí)施例的LED燈泡的側(cè)視圖。
[0014]圖2是在圖1中示出的LED燈泡的部分剖開(kāi)的等距視圖。
[0015]圖3是插入件的仰視圖。
[0016]圖4是圖3的插入件的等距視圖。
[0017]圖5是LED燈泡的等距視圖，其中為了清楚起見(jiàn)移除了外蓋和PCB。
[0018]圖6是在圖5中示出的LED燈泡的側(cè)視圖。
[0019]圖7是在圖5中示出的LED燈泡的正視圖。
[0020]圖8是傳熱元件的等距視圖。
[0021]圖9是在圖8中示出的傳熱元件的側(cè)視圖。
[0022]圖10是沿著圖6的線10-10剖開(kāi)的剖視圖。
[0023]圖11是LED燈泡的等距視圖，該LED燈泡沒(méi)有外部通風(fēng)口。
[0024]圖12是沿著圖11的線12-12剖開(kāi)的剖視圖。
[0025]圖13是熱管理組件的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，LED燈泡被示出并整體上由數(shù)字10指示。燈泡10具有外殼12，夕卜殼12包括基部14、下部16和上部18。如能在圖1中所見(jiàn)，外殼12是與傳統(tǒng)的白熾電燈泡具有同樣的大體形狀。因此，具體地，基部14包括螺紋20并且具有的直徑使得其可內(nèi)安裝在標(biāo)準(zhǔn)照明燈口內(nèi)。例如，但決不是限定性的，基部的大小可被設(shè)置為被適合標(biāo)準(zhǔn)愛(ài)迪生中間燈口(E27)。
[0027]下部16是大體錐形的并包括多個(gè)狹槽22。狹槽22可被以一個(gè)或多個(gè)周向排的方式提供。替換地，狹槽22可以圍繞下部16均勻分散開(kāi)的方式被提供。此外，狹槽22可被隨機(jī)地分散開(kāi)。狹槽22的大小可被設(shè)置為允許外部空氣流通到外殼12的內(nèi)部容積。下部16可以是透明的，不透明的或部分半透明的。下部16可以是任何顏色的，但優(yōu)選是白色的。上部18是燈泡形的并在圓周外緣被固定到下部16以完成外殼12的橢圓形燈泡形狀。上部18適合于允許光通過(guò)其傳輸。因此，上部18可以是透明的或半透明的。
[0028]現(xiàn)在參照?qǐng)D2-4，大體上盤(pán)形的電路板24被設(shè)置成緊鄰上部18和下部16的相交處。電路板24具有安裝在其上的一個(gè)或多個(gè)LED26。電路板24可還包括能量電子器件，以用于接收電能并對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)以供一個(gè)或多個(gè)LED使用。電流通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電線(未示出)被從基部14引導(dǎo)到電路板24。能量電子器件和LED每一個(gè)都在使用中產(chǎn)生熱量。這種熱量，如果沒(méi)有被合適地耗散，可損害或減少能量電子器件或LED的壽命。
[0029]鑒于前述的生熱問(wèn)題，散熱器30被提供在下部16的內(nèi)部容積內(nèi)。散熱器30包括大體圓柱形的中間核心32并包括接觸電路板24的底部表面36的一部分的頂部表面34。散熱器30可通過(guò)粘結(jié)劑或機(jī)械裝置被固定到電路板24。熱界面材料可被提供在電路板24和散熱器30之間以改善它們之間的導(dǎo)熱。
[0030]從中間核心32向外延伸的是多個(gè)圓周向間隔開(kāi)的翅片38。在一個(gè)實(shí)施例中，翅片38包括外邊緣40，外邊緣40具有的輪廓匹配下部16的相對(duì)的內(nèi)面42的輪廓。在一個(gè)實(shí)施例中，外邊緣40延伸到并接觸下部16的內(nèi)面42。在一個(gè)實(shí)施例中，外邊緣40與下部16的內(nèi)面42間隔開(kāi)。
[0031]散熱器30可由任何導(dǎo)熱材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器30是由塑料材料制成，該塑料材料內(nèi)具有導(dǎo)熱添加劑，例如，石墨粉末或薄片。以這種方式，散熱器30是輕量的并且可被注射成形以實(shí)現(xiàn)低成本制造。在一個(gè)實(shí)施例中，帶有導(dǎo)熱添加劑的塑料材料具有至少約10W/m-K的各向同性的導(dǎo)熱率。在其它的實(shí)施例中，該各向同性的導(dǎo)熱率是至少約20W/m-K。在又一實(shí)施例中，各向同性導(dǎo)熱率是在10和20W/m-K之間。
[0032]在其它實(shí)施例中，中間核心32和/或翅片可由基于石墨的材料制成，該材料可以是例如石墨片、擠壓石墨、和/或?qū)崾菽牧?。石墨片可以是被壓縮的膨脹天然石墨、浸潰樹(shù)脂的被壓縮的膨脹天然石墨、石墨化聚酰亞胺片或它們的組合。石墨片可任選地在一側(cè)或兩側(cè)被涂覆有一薄層介電材料，以提供電絕緣。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，石墨片展示出至少150W/m*K的面內(nèi)導(dǎo)熱率。在另外的實(shí)施例中，石墨片展示出至少300W/m*K的面內(nèi)導(dǎo)熱率。在又一實(shí)施例中，石墨片展示出至少700W/m*K的面內(nèi)導(dǎo)熱率。在又一實(shí)施例中，石墨片展示出至少1500W/m*K的面內(nèi)導(dǎo)熱率。在一個(gè)實(shí)施例中，石墨片材料可以是10-1500微米厚。在其它的實(shí)施例中，石墨材料可以是20-40微米厚。合適的石墨片和片制造工藝在例如美國(guó)專利5，091，025和3，404，061中公開(kāi)，它們的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
[0033]現(xiàn)在參照?qǐng)D5-10，燈泡10的替換實(shí)施例被示出為移除上部18和下部16，以更好地示出內(nèi)部部件。散熱器50提供了結(jié)構(gòu)支撐和一體的散熱器。散熱器50包括大體上圓柱形的基部52，其接合基部12。圓柱形基部52可以是實(shí)心的或中空的以減少整體重量。核心54從圓柱形基部52向上延伸。核心54可以是大體上平坦的和/或矩形的，并帶有從其相對(duì)側(cè)垂直延伸的多個(gè)翅片56。翅片56可被均勻地間隔開(kāi)并具有彎曲的外邊緣58。
[0034]散熱器50可由任何導(dǎo)熱材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器50是由塑料材料制成，該塑料材料內(nèi)具有導(dǎo)熱添加劑，例如，石墨粉末或薄片。在一個(gè)實(shí)施例中，僅有核心54和翅片56是導(dǎo)熱的。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器50具有至少10W/m-K的導(dǎo)熱率。在其它的實(shí)施例中，導(dǎo)熱率是至少20W/m-K。在又一實(shí)施例中，散熱器50具有在10和20W/m_K之間的導(dǎo)熱率。底座部分60從核心54向上并向外延伸。
[0035]底座60形成了圓形基部，該基部帶有向上延伸的凸緣62，該凸緣提供了用于熱管理組件64的安裝區(qū)域。熱管理組件64包括頂部盤(pán)66，該頂部盤(pán)66可機(jī)械地(通過(guò)例如穿刺)或粘附地附接到底部盤(pán)68。頂部盤(pán)66可由任何能夠傳遞熱能的材料制成，例如金屬，例如銅或鋁。底部盤(pán)68可由如上公開(kāi)的基于石墨的材料制成。不過(guò)，應(yīng)該意識(shí)到，頂部盤(pán)66是任選的并且熱管理組件64可僅包括底部盤(pán)68。熱管理組件64還包括一個(gè)或多個(gè)腿70，腿70相鄰地沿著底部盤(pán)68的底部表面69的一部分延伸并且此后垂直向下進(jìn)入核心54。在一個(gè)實(shí)施例中，腿70延伸進(jìn)入核心54到緊鄰翅片56的底部的位置。在這個(gè)或其它的實(shí)施例中，腿70可在頂部分叉并相對(duì)于彼此以180度沿著底部盤(pán)68延伸。
[0036]帶有一個(gè)或多個(gè)LED和任選地帶有能量電子器件的PCB (未示出)被固定在熱管理組件66的頂部表面。以這種方式，由LED產(chǎn)生的熱被傳遞到底部盤(pán)68，任選地通過(guò)頂部盤(pán)66，并沿著腿70進(jìn)入核心54。在其它的實(shí)施例中，沒(méi)有提供頂部盤(pán)66或底部盤(pán)68，并且腿70沿著PCB的底部表面延伸并直接接觸該底部表面。此后，熱量可通過(guò)翅片56被傳遞到在燈泡IO的內(nèi)部容積內(nèi)的周圍空氣。
[0037]現(xiàn)在參照?qǐng)D11和12，其中同樣的數(shù)字指示同樣的元件，示出了燈泡10的替換實(shí)施例。具體參照?qǐng)D12，下部16可包括或可不包括狹槽22并且電路板24被設(shè)置成緊鄰上部18和下部16的相交處。電路板24大體上是盤(pán)形的并具有一個(gè)或多個(gè)安裝在其上的LED26。電路板24可還包括能量電子器件，用以接收電能并對(duì)其調(diào)節(jié)以供一個(gè)或多個(gè)LED使用。電流通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電線(未示出)被從基部14引導(dǎo)到電路板24。
[0038]熱管理組件80被提供在殼體的內(nèi)部并將熱從LED傳遞到殼體的外部。組件80包括平坦部分82，該部分被定位在電路板24的頂部表面上并被定位成緊鄰至少一個(gè)LED26。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，平坦部分82是盤(pán)形的并帶有用于LED26和在電路板24上的任何其它部件的切除部。在其它的實(shí)施例中，平坦部分82包括一個(gè)或多個(gè)條，這些條從緊鄰一個(gè)或多個(gè)LED的位置延伸到緊鄰電路板24的邊緣的位置。在其它的實(shí)施例中，平坦部分82被定位在電路板24的底部。無(wú)論如何，平坦部分從緊鄰一個(gè)或多個(gè)LED26的位置延伸到緊鄰并接觸電路板24的外圍邊緣的位置，在那里其接合熱管理組件80的內(nèi)部表面接合部分84。內(nèi)部表面接合部分84接觸外殼12的底部部分18的內(nèi)部表面86。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部表面接合部分84基本上延伸底部部分18的整個(gè)縱向長(zhǎng)度。在這個(gè)或其它的實(shí)施例中，內(nèi)部表面接合部分84基本上沿著底部部分18的整個(gè)內(nèi)部圓周延伸。在這些或其它的實(shí)施例中，平坦部分82和/或內(nèi)部表面接合部分84可以是單片相接的材料。
[0039]平坦部分82可以由任何能夠傳輸熱能的材料制成。例如，平坦部分82可以是金屬的，例如鋁或銅。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，平坦部分82是如上所述的基于石墨的材料。內(nèi)部表面接合部分84是如上所述的基于石墨的材料。以這種方式，熱能被從LED并且任選地從能量電子部件傳遞到基部部分18，在那里其可通過(guò)借助底部部分18的外側(cè)表面接觸周圍空氣被傳輸?shù)綗襞?0外部。
[0040]參照?qǐng)D14，替換的組件90被示出，其中組件90是由單個(gè)一體件制成。組件90包括平坦部分92和腿94，它們由相接的元件制成。組件90可被沖切，例如，并且可由如上所述的石墨材料制成。組件90可以是層壓材料，其中第一層是石墨材料而第二層是彈性材料，例如金屬，例如鋁。
[0041]組件90可以被定位成使得平坦部分92被定位在電路板24的頂部表面，其中一部分被切除以接收LED和/或能量電子器件。因此，平坦部分90可以是大體盤(pán)形的并具有與電路板24相同的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，平坦部分92可被靠著電路板24的底部表面定位并固定。如果組件90是層壓材料，那么有利地該石墨材料層與熱源直接接觸。換句話說(shuō)，石墨材料層與電路板接合。
[0042]在組裝后，或組裝之前的初步操作中，腿94被向下彎曲并裝配在基部部分18的內(nèi)部空間中。腿94可接合基部部分18的內(nèi)部表面。在這種實(shí)施例中，腿94可借助組件的彈性力被保持為靠在基部部分18的內(nèi)部表面上。換句話說(shuō)，腿94可被彎曲并且組件90的彈性彈簧力可保持腿94靠在基部部分18的內(nèi)部表面。在這個(gè)或其它的實(shí)施例中，腿94可被利用粘結(jié)劑固定到基部部分的內(nèi)部表面。在又一實(shí)施例中，腿94可被彎曲使得它們自由地延伸到基部部分18內(nèi)且不接觸殼體的壁。在這個(gè)實(shí)施例中，有利地，基部部分18包括一個(gè)或多個(gè)孔以允許周圍空氣流通到基部部分18的內(nèi)部容積。
[0043]本文描述的各種實(shí)施例可以它們的任意組合被實(shí)踐。上面的描述是用來(lái)使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。并不是用來(lái)具體描述本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述描述后能容易想到的所有的可能的變型和改進(jìn)。不過(guò)，所有這種改進(jìn)和變型都被認(rèn)為是包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，該范圍由下面的權(quán)利要求限定。權(quán)利要求用來(lái)覆蓋處于任何布置和順序的所指出的元件和步驟，只要它們能夠滿足本發(fā)明的目的，除非上下文中有明確的相反的指示。
【權(quán)利要求】
1.一種電燈燈泡，包括: 外殼，該外殼帶有燈泡形上部和錐形下部，所述燈泡形上部是半透明的并且所述錐形下部包括一個(gè)或多個(gè)孔； 電路板，其具有頂部表面和底部表面并且包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在頂部表面上的LED ；以及 散熱器，其定位在所述錐形下部的內(nèi)部并緊鄰所述電路板的底部表面，所述散熱器包括核心和從所述核心向外延伸的多個(gè)翅片。
2.如權(quán)利要求1所述的電燈燈泡，其中所述散熱器的導(dǎo)熱率是至少10W/m-K。
3.如權(quán)利要求1所述的電燈燈泡，其中電路板是大體上盤(pán)形的并且被定位成緊鄰所述燈泡形上部和所述錐形下部的接合部。
4.如權(quán)利要求1所述的電燈燈泡，其中所述核心是圓柱形的并從所述電路板的所述底部表面的中心軸向延伸。
5.如權(quán)利要求1所述的電燈燈泡，其中所述散熱器還包括形成圓形基部的底座部分。
6.如權(quán)利要求5所述的電燈燈泡，還包括石墨盤(pán)和至少一個(gè)腿，所述盤(pán)被定位在所述圓形基部上并且與所述電路板的所述底部表面熱接觸，所述腿沿著所述石墨盤(pán)的至少一部分延伸并至少部分地進(jìn)入所述核心。
7.如權(quán)利要求6所述的電燈燈泡，其中所述石墨盤(pán)和所述腿中的至少一個(gè)包括一塊壓縮的剝離石墨顆粒。
8.如權(quán)利要求6所述的電燈燈泡，還包括插在所述石墨盤(pán)和所述電路板之間的第二盤(pán)，所述第二盤(pán)由金屬材料制成。
9.如權(quán)利要求6所述的電燈燈泡，其中所述腿在緊鄰所述石墨盤(pán)處被分成兩個(gè)單獨(dú)的腿，所述兩個(gè)單獨(dú)的腿沿著所述石墨盤(pán)沿著彼此相反的方向延伸。
10.如權(quán)利要求6所述的電燈燈泡，其中所述核心是大體上矩形的并且所述翅片從所述核心的相對(duì)側(cè)延伸。
11.一種電燈燈泡，包括: 外殼，其帶有燈泡形上部和錐形下部，該錐形下部具有內(nèi)部表面，所述燈泡形上部是半透明的； 電路板，其具有頂部表面、底部表面和圓周邊緣并且包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在頂部表面上的LED;以及 熱管理組件，其包括平坦部分和內(nèi)部表面接合部分，平坦部分沿著所述電路板的至少一部分在至少一個(gè)所述LED和所述圓周邊緣之間延伸，所述內(nèi)部表面接合部分沿著所述錐形下部的所述內(nèi)部表面的至少一部分延伸到所述圓周邊緣。
12.如權(quán)利要求11所述的電燈燈泡，其中所述平坦部分和所述內(nèi)部表面接合部分中的至少一個(gè)包括一塊壓縮的剝離石墨顆粒。
【文檔編號(hào)】F21K99/00GK203594979SQ201290000238
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月19日
【發(fā)明者】J·T·佩特羅斯基 申請(qǐng)人:格拉弗技術(shù)國(guó)際控股有限公司