具有封閉的光導(dǎo)和集成的熱導(dǎo)的固態(tài)燈的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]在工業(yè)、消費品和建筑照明應(yīng)用中，照明的能量效率已成為重要的考量因素。隨著固態(tài)燈技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光二極管(LED)已變得比熒光燈更具能量效率。另外，市場對于白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度放電燈具有龐大的已建立的裝置基礎(chǔ)。由于LED的固有點光源特性，并且需要以相對低的溫度操作，故這些類型的應(yīng)用對于LED提出了重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。現(xiàn)今存在許多解決這些問題覆解決方案，包括風(fēng)扇、散熱片、散熱管等等。然而，這些方法因增加復(fù)雜性、成本、效率損失、增加故障模式、不期望的形狀系數(shù)和光照分布而限制了應(yīng)用。仍需要尋找能以吸引人的制造成本和設(shè)計提供光學(xué)和電學(xué)效率以及裝置使用壽命優(yōu)點的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]符合本發(fā)明的具有集成的光導(dǎo)和熱導(dǎo)的燈包括光源、燈段、耦合到燈段的光導(dǎo)、和熱導(dǎo)。所述光導(dǎo)具有第一表面和背對所述第一表面的第二表面以及在所述第一表面和所述第二表面之間的邊緣。所述第二表面形成封閉的內(nèi)部體積。所述光導(dǎo)與所述光源相連通以用于接收和分布來自所述光源的光，并且所述光在所述光導(dǎo)內(nèi)傳送，直到所述光從所述第一表面或所述第二表面離開為止。所述光源位于所述光導(dǎo)的所述邊緣處，以便任選地使所述光光學(xué)地耦合到所述光導(dǎo)中。所述熱導(dǎo)被至少部分地包含在所述內(nèi)部體積內(nèi)并與所述光導(dǎo)集成，用于提供來自所述光源的熱傳導(dǎo)以將所述燈冷卻，并且在所述熱導(dǎo)的至少一部分與所述光導(dǎo)的所述第二表面之間存在氣隙。
【附圖說明】
[0003]附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，它們連同【具體實施方式】闡明本發(fā)明的優(yōu)點和原理。在這些附圖中，
[0004]圖1為組裝好的固態(tài)燈的透視圖；
[0005]圖2為固態(tài)燈的分解透視圖；
[0006]圖3為固態(tài)燈的側(cè)面剖視圖；
[0007]圖4為用于固態(tài)燈的燈段的透視圖，并且其示出在安裝于燈段內(nèi)的柔性電路板上的LED;以及
[0008]圖5為在安裝于固態(tài)燈的燈段中之前的柔性電路板的圖。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明的實施例包括LED燈泡，該LED燈泡具有帶有封閉的內(nèi)部體積的光導(dǎo)，和被至少部分地包含在該內(nèi)部體積內(nèi)的熱導(dǎo)。固態(tài)燈的示例在下列專利中有所描述，這些專利均如完全示出的那樣以引用方式并入本文中:美國專利號8，487，518;和美國專利申請公布號2012/0194054和2011/0032708。
[0010]圖1為組裝好的固態(tài)燈10的透視圖。圖2和圖3分別為固態(tài)燈10的分解透視圖和側(cè)面剖視圖。燈10包括具有上部12和下部14的光導(dǎo)、燈段16、基座18和熱導(dǎo)20。光導(dǎo)具有外表面31和形成封閉的內(nèi)部體積的內(nèi)表面32，這意味著光導(dǎo)不具有允許空氣經(jīng)光導(dǎo)進(jìn)入到內(nèi)部體積中的孔(通氣孔)。外表面31和內(nèi)表面32形成邊緣33。內(nèi)表面32可任選地具有光提取特征結(jié)構(gòu)，如由特征結(jié)構(gòu)13所表示，以便提供來自光導(dǎo)的均勻或特定的光分布。光提取特征結(jié)構(gòu)13可包括例如在內(nèi)表面32上的點或其它形狀的經(jīng)印刷的圖案。只在內(nèi)表面32上設(shè)置光提取特征結(jié)構(gòu)13可為燈10提供平滑的外觀和光導(dǎo)外表面31上的平滑觸感。
[0011]電路板26包括多個光源27、諸如集成電路芯片的驅(qū)動電路28、連接器29和中性焊盤30。光源27位于由外表面31和內(nèi)表面32形成的光導(dǎo)的邊緣處，例如邊緣33，以便任選地使光耦合到光導(dǎo)中。光例如以全內(nèi)反射在光導(dǎo)中傳送，直到光從外表面31、內(nèi)表面32或兩者引出為止。連接器29與引腳19電連接，以便接收來自功率源諸如燈插座的功率。任選地帶有中性夾片的中性焊盤30與基座18電連接。
[0012]燈段16包括用于支撐光源27的脊部34和用于支撐與邊緣33相鄰的光導(dǎo)的外表面31的部分35。在一些實施例中，邊緣33與光源27之間不存在氣隙。例如，邊緣33可直接緊貼光源27放置，或者光學(xué)粘合劑可在邊緣33和光源27之間。反射環(huán)22和24可與光源27相鄰并在光源的相對側(cè)上，以便幫助將光從光源27耦合到光導(dǎo)中。反射環(huán)22和24可用反射膜實現(xiàn)。反射膜的示例是來自明尼蘇達(dá)州圣保羅市3M公司(3M Company，St.Paul ,Minnesota)的增強(qiáng)型鏡面反射(ESR)膜產(chǎn)品。絕緣體17位于燈段16和基座18之間。在一些實施例中，燈段16在光導(dǎo)和基座18之間沒有孔(通氣孔)(見圖1)。燈段16可任選地在其外表面上包括裝飾性刻面或壓痕15。
[0013]熱導(dǎo)20被至少部分地包含在光導(dǎo)的內(nèi)部體積內(nèi)，用于提供來自光源27的熱傳導(dǎo)以將燈冷卻。熱導(dǎo)20具有用于放置在燈段16內(nèi)的基座21和部分23。熱導(dǎo)20可以變化的或不同的量延伸到光導(dǎo)的內(nèi)部體積中，例如其可只是稍微延伸到內(nèi)部體積中，或者幾乎延伸穿過內(nèi)部體積，或者以其它量延伸。熱導(dǎo)與光導(dǎo)可具有機(jī)械干涉作用，以將光導(dǎo)保持在燈段16上。具體地，部分23可朝向光導(dǎo)輕微地成角度，以便使光導(dǎo)抵靠燈段16的部分35而保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在一些實施例中，部?3和部分35可具有肋部或突出部來保持光導(dǎo)下部14與反射環(huán)22和24之間的小間隙。另選地，肋部或突出部可被放置在表面31和表面32上來保持光導(dǎo)下部14與反射環(huán)22和24之間的小氣隙。熱導(dǎo)20可封閉光導(dǎo)與燈段16之間的光導(dǎo)的內(nèi)部體積，在這種情況下，內(nèi)部體積被完全封閉以阻止空氣(以及水分和微粒)從燈外進(jìn)入到內(nèi)部體積中。例如，基座21可與延伸到光導(dǎo)內(nèi)部體積中的柱子一起實現(xiàn)為無孔(通氣孔)，并且基座21可提供抵靠光導(dǎo)內(nèi)表面32的周邊密封。氣隙在熱導(dǎo)20的至少一部分與光導(dǎo)的內(nèi)表面32之間形成。在一些實施例中，氣隙在熱導(dǎo)20與光導(dǎo)的內(nèi)表面32之間基本上圍繞熱導(dǎo)20(見圖2)0
[0014]圖4為用于固態(tài)燈10的燈段16的透視圖，其示出在安裝于燈段16內(nèi)的電路板26上的LED。圖5為在安裝于燈段16中之前的電路板26的圖。在一些實施例中，電路板26可用柔性一體式材料實現(xiàn)且被折疊以安裝在燈段16內(nèi)。帶有光源27的電路板26的部分可被折疊到脊部34上。包含驅(qū)動電路28的電路板26的部分可被折疊以延伸到燈段16的內(nèi)部中。包含連接器29的電路板26的部分可被折疊以與引腳19電連接。連接器29可另選地具有不同的形狀因數(shù)，以降低在電路板26中的折疊次數(shù)。中性焊盤30可圍繞絕緣體17折疊以與基座18電連接。以這種方式，例如電路板26可被安裝在燈內(nèi)而無需單獨的電連接器或電路板。中性焊盤30也可用于將熱從電路板26傳導(dǎo)至基座18以幫助使燈冷卻。電路板26可另選地至少部分地由放置在脊部34上的帶有LED的圓形(剛性的或非折疊的)板實現(xiàn)。
[0015]下面是用于本文所述固態(tài)燈的示例性材料、部件和構(gòu)造。
[0016]光源可用LED、有機(jī)LED(OLED)或其他固態(tài)光源實現(xiàn)。燈可包括一個光源或多個光源。另外，燈可使用未封裝的LED光源。
[0017]驅(qū)動電路可用能夠接收來自功率源的功率并基于所接收的功率驅(qū)動光源的任何電路或部件實現(xiàn)。
[0018]電路板可用能夠裝配在燈內(nèi)并支撐驅(qū)動電路、光源以及可能其它部件的任何柔性板實現(xiàn)。電路板可為例如單個柔性電路板來容納那些部件并為它們建立電連接。電路板可另選地用剛性板或柔性板與剛性板的組合實現(xiàn)。
[0019]燈段可用例如金屬材料諸如鋁實現(xiàn)。燈段也可用其它金屬材料、陶瓷材料、導(dǎo)熱聚合物或此類材料的組合