CN101718402A - 具有散热表面的发光设备 - Google Patents

Abstract

发光设备包括具有顶部部分和底部部分的散热底座，其底部部分包括暴露的散热表面，发光单元位于散热底座的顶部部分上方，用于提供至少从发光单元至散热底座的导热性，其包括至少一个用于发光的发光二极管以及第一电极和第二电极。至少一个发光二极管具有用于将功率输入接收到至少一个发光二极管的功率输入端。功率输入包括交流输入与直流输入中的一个。第一电极和第二电极与至少一个发光二极管的输入端电气耦合。外壳包围发光单元的至少一部分并且至少覆盖散热底座的顶部部分。第一导电触点和第二导电触点位于散热底座附近或下面并且用于接收外部电源。第一导电触点与第一电极电气耦合，第二导电触点与第二电极电气耦合。

Description

具有散热表面的发光设备

优先权

该申请要求于2008年10月8日申请的名称为″LED BULB″的美国临时申请No.61/103,698的优先权，其全部内容被引入本文以供参考。

技术领域

该公开一般而言涉及发光设备，特别是涉及一种具有散热表面的发光设备。

背景技术

照明已是现代文明的重要方面。图1说明了传统灯泡的示例。参考图1，灯泡10可以包括外壳12、底座14、以及灯丝16。灯泡通过将照明灯丝16加热到非常高的温度而发光。然而，能量主要消耗在产生热量上，而不是消耗在发光上。

已经开发了照明的各种形式和技术，以提供各种功能和使用。而且，由于能量的供应有限，全世界都日渐意识到要提供更加环保或更高能效的光源。光源可以在它们的制造工艺方面更加环保，因为这些工艺可以在制造过程中消耗较少能量或者材料。光源还可以在操作时更加环保，因为它们可以消耗较少能量。光源还可以在其寿命终止时更加环保，因为对这些废弃光源的处理可以对环境造成更小影响，或者因为可以容易地回收利用它们的一些部件。

由于传统灯泡以及用于容纳这些灯泡的标准化插座设计的普及性，大多数的当前照明系统使用标准化插座设计之一，并且因此继续需要使用传统灯泡。在许多使用中，这有利于在使用更新或者更高能效的光源的同时避免替换现有照明系统。提供与传统灯泡的互换性或者与传统照明系统的兼容性可实现向使用现代照明技术的过渡而无需替换现有照明系统。

光源的热量产生取决于所使用的技术类型。在一些照明系统或设备中，提供足够的散热是提供安全、高效、和/或可靠照明产品的众多因素之一。

因此，在一些实施例中合乎需要的是具有下述发光设备，该发光设备可提供与传统灯泡的便利互换性、提供散热能力、或者提供可提供相对于传统灯泡的一个或多个改进的设计或工作特性。

发明内容

在一个示例性实施例中，该公开涉及发光设备。该发光设备可以包括散热底座、发光单元、外壳、第一导电触点、以及第二导电触点。散热底座具有顶部部分和底部部分。散热底座的底部部分可以包括暴露的散热表面。发光单元位于散热底座的顶部部分上方并且用于提供至少从发光单元至散热底座的导热性。发光单元可以包括至少一个用于发光的发光二极管以及第一电极和第二电极。当发光二极管发光时可以产生热量，并且该至少一个发光二极管可以具有用于将功率输入接收到至少一个发光二极管的功率输入端。功率输入可以包括交流输入与直流输入中的一个。第一电极和第二电极与至少一个发光二极管的输入端电气耦合。外壳包围了发光单元的至少一部分并且至少覆盖了散热底座的顶部部分。第一导电触点和第二导电触点可位于散热底座附近或下方，并且用于接收外部电源。第一导电触点与第一电极电气耦合，并且第二导电触点与第二电极电气耦合。

在另一示例性实施例中，本公开涉及另一发光设备。该发光设备可以包括散热底座、发光单元、外壳、第一导电触点、第二导电触点、以及接触底座。散热底座具有顶部部分和底部部分。散热底座的底部部分可以包括暴露的散热表面。发光单元在散热底座的顶部部分上并且用于提供至少从发光单元至散热底座的导热性。发光单元可以包括用于发光的至少一个发光二极管以及第一电极和第二电极。当发光二极管发光时可以产生热量。该至少一个发光二极管可以具有用于将功率输入接收到至少一个发光二极管的功率输入端。功率输入可以包括交流输入与直流输入中的一个。第一电极和第二电极与至少一个发光二极管的输入端电气耦合。外壳至少包围发光单元的一部分并且至少覆盖散热底座的顶部部分。第一导电触点和第二导电触点用于接收外部电源。第一导电触点可与第一电极电气耦合，并且第二导电触点可与第二电极电气耦合。接触底座在散热底座的底部部分下面并且具有至少两个导电触点。导电触点可包括环形导电触点和尖头导电触点，该尖头导电触点用作第一导电触点并且与环形导电触点绝缘。

附图说明

图1说明了先有技术中的传统灯泡的示例；

图2a说明了按照该公开实施例的示例性发光设备；

图2b说明了按照某些公开实施例的具有通风外壳的示例；

图2c-2g说明了按照该公开实施例的散热或强度增强(strengthre-enforcement)设计的示例；

图3说明了按照该公开实施例的散热底座的示例；

图4说明了按照该公开实施例的发光设备的示例；

图5说明了按照该公开实施例的示例性散热底座；

图6说明了按照该公开实施例的发光设备的另一示例性设计；

图7说明了按照该公开实施例的散热底座和绝缘体的示例；

图8说明了按照该公开实施例的沿着图7中的横截面线A-A′的散热底座、绝缘体、以及接触底座的横横截面视图；

图9说明了按照该公开实施例的发光设备的另一示例性设计；以及

图10说明了按照该公开实施例的将电源电涌抑制器放置在接触底座中的示例。

具体实施方式

该公开实施例提供了一种发光设备，其具有可作为该设备的一部分而集成的散热结构。取决于用途或设计，发光设备可以进一步包括可以与标准化灯泡插座之一相兼容的接触底座。与现有插座的兼容性可实现与传统灯泡的互换性，并且可以向用户提供将灯泡替换为可更加可靠、可具有更长寿命周期、可产生更少热量、可提供不同颜色(色温)、或者可提高能效的发光设备的益处。

作为能效光源的示例，诸如发光二极管(LED)这样的固态(或也被称为半导体)光源能够提供明亮度(或亮度)，一般产生更少热量。在基于LED的设备中，可由交流(AC)电源直接驱动的设备可适用于各种家庭、办公室、以及工业用途。在一些实施例中，固态光源的小尺寸可提供设计灵活性，诸如由不同数目的LED布置成排、环、簇、或特定图案的各种设计布局。固态光源还可提供长寿命周期(长电灯寿命)。按照公开实施例，发光设备的散热结构可为LED提供散热，这可为各种用途提供发光设备的安全性、可靠性、或者适用性。

图2a说明了按照该公开实施例的示例性发光设备。参考图2a，发光设备100可以包括散热底座102、发光单元104、第一电极106、第二电极108、以及外壳110。散热底座102可以包括顶部部分102a和底部部分102b。底部部分102b可以包括暴露的散热表面，诸如图2a中所说明的表面。

图3说明了散热底座102的示例性配置。在一个实施例中，顶部部分102a可以是从散热底座102的下部伸出的向上突出物，并且可以提供用于安装发光单元104的顶面。在另一实施例中，该向上突出物可以使发光单元104的位置升高，并且可以被改变，以对发光设备的中心进行调节，这可以用于创建与标准化灯泡相似的外观或设计。在一些实施例中，散热底座102可以包括用于提供导电性的导电材料，或者可以包括具有良好导热性的材料，以快速散热。作为示例，在散热底座102中可以使用铝、含铝合金、含铜合金、以及其它合金或金属，以提供导热性。

再次参考图2a，发光单元104可以在散热底座102的顶部部分102a的上方，并且可被安装到顶部部分102a上。发光单元104与散热底座102b之间的直接或间接接触被配置用于提供导热性，其可以是双向的、或者至少从发光单元104至散热底座102。在该公开实施例中，导热性可指一种材料或结构用作将热量从一点传送到另一点的介质的能力。在一些实施例中，发光单元104可以是固态(或者半导体)发光设备。在一个实施例中，发光单元104可以包括用于发光的一个或多个发光二极管(未示出)，作为这些发光二极管的发光机制或过程的一部分，它们可产生热量。发光二极管可具有用于将功率输入接收到发光二极管的功率输入端。在一个实施例，如在图3中所说明的，功率输入端可位于发光单元104的表面上。图3示出：在发光单元104的顶部，电极106和108与发光单元104相耦合，这可以提供诸如输入接触焊盘、针脚、或者引线这样的功率输入端(图中未示出)。取决于设计、配置、或者用途，功率输入可以是交流(AC)输入或直流(DC)输入。在一些实施例中，发光二极管可以是被设计用于交流(AC)、直流(DC)、或者AC和DC两者的发光二极管组件(或者其一部分)。在一个实施例中，该组件可以具有被布置为桥式整流器电路或者两个或多个桥式整流器电路的多个发光二极管。在一个实施例中，一个桥式整流器电路课具有四个臂或者支路，每个臂或者支路可具有一个或多个发光二极管。换句话说，将发光二极管自身用作整流二极管可在将AC功率施加到发光设备100的时候不再需要外部整流器电路。在一些实施例中，发光二极管可以是DC发光二极管组件(或者其一部分)。DC发光二极管组件可以与一个或多个桥式整流器电路相耦合。在一个实施例中，DC发光二极管组件本身不需要提供整流功能，并且可直接接收DC功率，或者通过使用桥式整流器电路接收AC功率。桥式整流器可使用其他部件，诸如二极管，并且其可被放置到发光设备100的外部或者内部，比如放置在散热底座102内部，作为发光单元104的一部分，或者放置在外壳110内部。

参考图2a，第一电极106和第二电极108可以与发光二极管的输入端电气(导电)耦合。在一个实施例中，第一电极106和第二电极108可以是导电的引线或者布线，并且它们中的一种或两者可具有保护性或者绝缘性覆盖物。参考图3，在一些实施例中，第一电极106和第二电极108可以穿过散热底座102的一部分，该部分可提供一个或多个通孔的。在一些实施例中，散热底座102的一个或多个部分可以提供内部导电(电气导电)路径，该路径可用作第一电极106、第二电极108、或者这两者的一部分。当散热底座102的各部分用作导电路径时，可以添加某种保护或者绝缘，以避免漏电或者降低安全问题。

参考图2a，外壳110可至少包围发光单元104的一部分，并且可覆盖散热底座102的一部分，诸如顶部部分102a。在一个实施例中，外壳110可包围在该外壳之内的发光单元104以及第一和第二导电电极106和108的顶部部分。在一个实施例中，可将外壳110安装到散热底座102的一部分上。在一些实施例中，外壳110可包括完全透明或部分透明的材料，其具有或不具有呈色或光扩散效果。在一些实施例中，外壳110可以是密封的外壳，其可防止由发光设备100上的灰尘或者湿气所引起的不希望的影响。

在一些其它实施例中，外壳110可以是通风外壳，其可以包括在外壳110中或者散热底座102中的用于通风的两个或多个开口。在图2b中示出了通风外壳的示例，其说明了按照某些公开实施例的具有通风外壳的示例。如图2b所示，外壳110可具有通风孔110v。散热底座102可具有诸如通风孔102v这样的一个或多个通风孔。通风孔可使空气能够流入并流过外壳110之内的空间，以消散由发光单元104所产生的热量的一部分。在其它实施例中，外壳110可具有位于在各种位置上的多个通风孔。

散热底座102与发光单元104中的一个或两者可具有某种散热或强度增强设计。图2c-2g说明了按照该公开实施例的散热或强度增强设计的示例。参考图2c，发光单元104可具有底座部分104b，该底座部分104b附装在发光单元104的光源区域上，以便于消散由发光单元104所产生的热量。替换地，底座部分104b也可垂直地延伸，并且可以是散热底座102的一部分(而不是发光单元104的一部分)。图2d-2g说明了底座部分104b的形状设计的示例，诸如具有四个鳍的十字设计和具有六个或八个长方形或三角形鳍的多鳍设计。

回到图2，在一些实施例中，发光设备100可包括位于散热底座102附近或下面(或者附装在其一部分)的第一导电触点106a和第二导电触点108a。第一导电触点106a可与第一电极106电气耦合，并且第二导电触点108a可与第二电极108电气耦合。在一个实施例中，绝缘体122可被夹在第一导电触点106a与第二导电触点108a之间，使它们彼此绝缘。

在一些实施例中，发光设备100可进一步包括接触底座112(也被称为灯座)，该接触底座112可位于散热底座102的底部部分102b的下方。接触底座112可具有两个或多个导电触点，并且在一个实施例中可包括可用作第一导电触点106a的导电触尖以及可用作第二导电触点108a的环形导电触点。在一个实施例中，该导电触尖可与第一电极106电气耦合，并且与环形导电触点绝缘。并且环形导电触点可与第二电极108电气耦合。在一个实施例中，当使用接触底座112时，可将上面所说明的第一导电触点106a和第二导电触点108a(它们是散热底座102的一部分)整合到接触底座112中，并将绝缘体122夹在第一导电触点106a与第二导电触点108a之间。而且，发光设备100可进一步包括在散热底座102与接触底座112之间的绝缘体114，该绝缘体可被安装或附装在散热底座102的底部部分102b。在一个实施例中，绝缘体114可在散热底座102与接触底座112之间提供热绝缘、电绝缘、或者这两者。在一个实施例中，可在用于第一和第二电极106和108的绝缘体114内提供通孔114a，以实现与接触底座112的接触。

在一些实施例中，接触底座112可包括与标准灯泡接触设计之一相兼容的接触(或灯座)设计，以提供发光设备100与一种或多种标准化灯泡中的互换性。参考图2，接触底座112可提供标准化″螺丝底座″，该螺丝底座可具有一个中心触点以及环绕底座壳体的上轮缘(或其一部分)的环形触点。并且底座壳体可以由诸如铜、铝、或合金这样的导电材料制成。″螺丝底座″的示例可包括蜡台形底座(E12)、中间底座(E17)、中等底座(E26)、莫卧儿底座(E39)、卡口底座等等。替代地，也可将接触底座112设计成提供基于针脚的触点，诸如2针、3针、或4针设计，它们一般用于卤素灯或其它类型的灯泡或灯。

如上所说明的，发光设备100可包括各种必需的或可选的部件，诸如散热底座102、发光单元104、第一电极106、第二电极108、外壳110、第一导电触点106a、第二导电触点108a、接触底座112、和绝缘体114。在将发光设备100的两个部件组合在一起或者密封两个部件之间的间隙的过程中，可以使用密封材料。在需要电气绝缘的实施例中，可使用诸如硅或基于硅的密封剂(或粘合剂)这样的密封材料。

作为示例，如图2所示，散热底座102可具有附装在外壳110的″颈部″或下部的或者位于外壳110的″颈部″或下部附近的环绕内壁102c。在一些实施例中，诸如基于硅的粘合剂这样的密封材料116可被用于粘合或密封两个部件之间的空间。在一个实施例中，密封材料116可被填充在两个部件之间的空间中，并且在一些实施例中可提高气密或水密封，以防止灰尘或湿气进入外壳110之中并影响发光单元104的可靠性。在另一实施例中，密封材料还可填充散热底座102、绝缘体114、或者这两者中的通孔102h(如果提供的话)。

图4示出了按照该公开实施例的发光设备的另一示例。图4中的发光设备100A与图2中的发光设备100的不同之处在于散热设备102A不包括向上突出物(顶部部分102a)。图4中的散热底座102A可使其顶部部分提供用于安装发光设备104的表面166。图4中的发光设备100A的其它部件可与在图2中的发光设备100中所使用的部件相同或相似。

图5说明了按照该公开实施例的示例性散热底座。在一个实施例中，散热底座102可被用在图4中的发光设备100A中，并且可提供用于安装发光单元104的平坦顶表面166。散热底座102A可提供用于使电极106和108能够穿过散热底座102A的通孔102h。

图6说明了按照该公开实施例的发光设备的另一示例性设计。图6中的发光设备100B与图2中的发光设备100的不同之处在于散热设备102B可包括从散热设备102B的下部向下延伸的向下突出物102d，诸如如图6中所说明的。在一些实施例中，可提供向下突出物102d以便于组装或制造发光设备100B。例如，绝缘体114可具有用于将向下突出物102d装配到杯形孔中的相应杯形孔。绝缘体114也可包括通孔114h，用于使两个或多个电极能够穿过绝缘体114。在一些实施例中，该设计可提供发光设备100B的上部的互换性，并且使得能够无需替换接触底座112和绝缘体114便可替换散热底座102B、发光单元104、第一电极106、第二电极108、以及外壳110。在一些实施例中，可在两组部件之间提供导电触点，以提供互换性。可将杯形孔和向下突出物102d设计成利用或不利用粘合剂或密封剂来进行附装。

图7说明了按照该公开实施例的散热底座和绝缘体的示例。参考图7，所示出的散热底座102B和绝缘体114可被用在图6中所说明的发光设备100B中。散热底座102B可使其顶部部分提供用于安装发光设备104的表面166。向下突出物102d可从散热底座102B延伸出，并被装配到杯形孔114a中。虽然绝缘体114可提供通孔114h，以使两个或多个电极能够穿过绝缘体114，但是可将向下突出物102d和杯形孔114a设计成提供两个或多个接触点，诸如导电接触焊盘或者匹配的针与针接收对，从而无需独立的布线或引线。图7还说明了用于在散热底座102B的一部分上提供散热鳍102f的示例性设计。虽然图7仅说明了两个垂直延伸的鳍，但是散热鳍的数目、形状、大小、以及配置可在不同实施例中变化。

为了对图7中的结构的进一步示例进行说明，图8说明了按照该公开实施例的沿着图7中的横截面线A-A′的散热底座、绝缘体、以及接触底座的横横截面视图。在一些实施例中，可通过向下突出物102d与杯形孔114a之间的紧密装备或者通过粘合剂或密封剂，将散热底座102B和绝缘体114彼此附装起来。例如，在一个实施例中，密封材料118可填充向下突出物102d与杯形孔114a之间的空间。在其它实施例中，密封剂或粘合剂不是必需的。

图9说明了按照公开实施例的另一示例性设计。参考图9，发光设备100C可包括电源电涌抑制器120，其可与第一和第二电极106和108中的一个电气耦合。在一个实施例中，电源电涌抑制器120可与第二电极108串联耦合，并且可提供导电路径的一部分。在一些实施例中，电源电涌抑制器120可以是电阻器或变阻器，并且可被放置在电源与发光设备104的发光二极管之间的任何地方，诸如外壳110中、散热底座102内、绝缘体114中、或者接触底座112中。图10说明了将电源电涌抑制器120放置在接触底座112中、并沿着第一电极106的导电路径而串联耦合电源电涌抑制器120的示例。

对于本领域普通技术人员来说显而易见地是可对发光设备的公开实施例做出各种修改和变化。该说明书和示例应当仅仅被认为是示例性的，该公开的真正范围应当由所附权利要求及其等效体来表示。

Claims (22)

1.一种发光设备包括：

散热底座，该散热底座具有顶部部分和底部部分，该散热底座的底部部分包括暴露的散热表面；

发光单元，该发光单元位于所述散热底座的顶部部分的上方，用于提供至少从所述发光单元到所述散热底座的导热性，该发光单元包括：

至少一个发光二极管，其用于发光，并且当该至少一个发光二极管发

光时产生热量，该至少一个发光二极管具有用于将功率输入接收到至少一个发光二极管的功率输入端，该功率输入包括交流输入和直流输入中的一种；以及

第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极与所述至少一个发光二极管的输入端电气耦合；

外壳，该外壳包围了所述发光单元的至少一部分，该外壳至少覆盖了所述散热底座的顶部部分；以及

第一导电触点和第二导电触点，该第一导电触点和第二导电触点被配置用于接收外部电源，该第一导电触点与第一电极电气耦合，该第二导电触点与第二电极电气耦合，该第一导电触点和第二导电触点被设置在位于所述散热底座的一部分的附近或下方的位置上。

2.根据权利要求1所述的发光设备，进一步包括：

接触底座，该接触底座位于所述散热底座的底部部分的下方，该接触底座具有包括环形导电触点和尖头导电触点的至少两个导电触点，该尖头导电触点被配置为用作第一导电触点并且与所述环形导电触点绝缘，该环形导电触点被配置为用作第二导电触点；

绝缘体，该绝缘体在散热底座与接触底座之间，该绝缘体被安装在散热底座的底部部分上。

3.根据权利要求2所述的发光设备，其中所述接触底座包括与标准灯泡接触设计中的一种相兼容的接触设计，以提供发光设备与至少一个灯泡的互换性。

4.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述散热底座的至少一部分包括导电材料。

5.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一和第二电极包括穿过所述散热底座的至少一部分的两条导电引线。

6.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述外壳包括至少部分透明的材料，并且包括密封外壳以及具有用于通风的至少两个开口的通风外壳中的一种。

7.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述至少一个发光二极管包括交流发光二极管组件的一部分，其具有被布置成桥式整流器电路的至少一个发光二极管。

8.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述至少一个发光二极管包括与至少一个桥式整流器电路相耦合的直流发光二极管组件的一部分。

9.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述散热底座的顶部部分包括用于安装发光单元的向上突出物。

10.根据权利要求1所述的发光设备，进一步包括用于密封发光设备之内的至少一个间隙的密封材料。

11.根据权利要求1所述的发光设备，进一步包括与所述第一和第二电极中的至少一个电气耦合的电源电涌抑制器。

12.一种发光设备包括：

散热底座，该散热底座具有顶部部分和底部部分，该散热底座的底部部分包括暴露的散热表面；

发光单元，该发光单元位于所述散热底座的顶部部分上方，用于提供至少从所述发光单元至所述散热底座的导热性，该发光单元包括：

至少一个发光二极管，其用于发光，并且当该至少一个发光二极管发光时产生热量，该至少一个发光二极管具有用于将功率输入接收到所述至少一个发光二极管的功率输入端，该功率输入包括交流输入与直流输入中的一种；以及

第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极与所述至少一个发光二极管的输入端电气耦合；

外壳，该外壳包围了发光单元的至少一部分，该外壳至少覆盖了散热底座的顶部部分；

第一导电触点和第二导电触点，该第一导电触点和第二导电触点被配置用于接收外部电源，第一导电触点与第一电极电气耦合，第二导电触点与第二电极电气耦合；以及

接触底座，该接触底座位于散热底座的底部部分的下方，该接触底座具有包括环形导电触点和尖头导电触点的至少两个导电触点，该尖头导电触点被配置为用作第一导电触点并且与环形导电触点绝缘，该环形导电触点被配置为用作第二导电触点。

13.根据权利要求12所述的发光设备，进一步包括位于散热底座与接触底座之间的绝缘体，该绝缘体被安装在散热底座的底部部分上。

14.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述接触底座包括与标准灯泡接触设计中的一种相兼容的接触设计，以提供发光设备与至少一种灯泡的互换性。

15.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述散热底座的至少一部分包括导电材料。

16.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述第一和第二电极包括穿过散热底座的至少一部分的两条导电引线。

17.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述外壳包括至少部分透明的材料，并且包括密封外壳以及具有用于通风的至少两个开口的通风外壳中的一种。

18.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述至少一个发光二极管包括交流发光二极管组件的一部分，其具有被布置成桥式整流器电路的至少一个发光二极管。

19.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述至少一个发光二极管包括与至少一个桥式整流器电路相耦合的直流发光二极管组件的一部分。

20.根据权利要求12所述的发光设备，其中所述散热底座的顶部部分包括用于安装发光单元的向上突出物。

21.根据权利要求12所述的发光设备，进一步包括用于密封发光设备之内的至少一个间隙的密封材料。

22.根据权利要求12所述的发光设备，进一步包括与第一和第二电极中的至少一个电气耦合的电源电涌抑制器。

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