CN102313173A - 白炽成形电灯泡中的led光源 - Google Patents

白炽成形电灯泡中的led光源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及白炽成形电灯泡中的LED光源。一种LED电灯泡，其包括提供电连接器(26)的底座(21)和从底座(21)延伸的基本空心的外壳(33)。该电灯泡进一步包括具有顶侧(43)、底侧(45)和侧壁(47)的金属空间隔离器(25)，侧壁(47)具有由延伸通过隔离器(25)的内部的至少一个通道(29)连接的多个孔(35)，使得空气可穿过隔离器(25)。至少一个LED(36/37)安装在隔离器(25)上，与底座连接器(26)电连接。

Description

白炽成形电灯泡中的LED光源
技术领域
本发明涉及一种白炽成形电灯泡中的LED光源。
背景技术
白炽电灯泡是通过这样来产生光的电光源：使电流过电阻性灯丝，从而将灯丝加热到非常高的温度，使得灯丝发热且产生可见光。在较宽的大小范围和电压范围(从1.5伏至约300伏)中制造白炽灯泡。灯泡包括大体玻璃或塑料的壳体与在灯泡的内部的由钨丝制成的灯丝，电流会流过该灯丝。白炽灯设计成直接“插入式”构件，其通过带螺纹的爱迪生底座连接器(在白炽电灯泡的背景中有时称为“爱迪生底座”)、卡口型底座连接器(即在白炽电灯泡的情况下的卡口底座)或用以接收标准电功率(例如，在美国的120伏A.C.、60Hz，或在欧洲的230V A.C.、50Hz，或12或24或其它D.C.电压)的其它标准底座连接器与灯插座匹配。底座对灯丝提供了电连接。通常，杆或玻璃安装件锚定到底座上，从而允许电触头穿过外壳，而无气体/空气泄露。
参照图1，显示了典型的蜡烛式白炽灯泡。外壳11大体包括玻璃，但是可使用其它透光材料。外壳11包围钨灯丝13，电流会流过钨灯丝13。底座15包括附连到灯丝上的两个金属触头16、18。两根硬质线材17、19以机械的方式支承灯丝13。当灯泡接通到电源上时，电流会通过线材16、18和灯丝13从一个触头流到另一个触头。蜡烛式灯泡在功能和大体形状方面类似于其它白炽灯泡，但是在大小方面一般更小。
白炽电灯泡广泛地用于家庭和商用照明中，用于移动式照明(例如台灯、汽车头灯、闪光灯)中，以及用于装饰和广告照明中。但是，白炽电灯泡一般在能量使用方面是低效的，并且由于它们的寿命有限(约1,000小时)，所以要经受频繁更换。能量输入的大约90%被作为热而发射出去。这些灯逐渐被其它更高效的类型的电灯替代，例如荧光灯、高强度放电灯、发光二极管(LED)等。对于相同的能量输入，这些技术产生了更多的可见光，并且产生了更少的热量。特别而言，LED消耗用来点亮白炽灯泡的能量的一部分，并且具有更长的寿命(例如50,000至75,000小时)。此外，LED光源是非常清洁的“绿色”光源，并且还提供了良好的颜色再现。
但是，LED电灯泡的缺点是，它们的对于高温的耐受性非常有限，并且在温度升高时它们的效率会降低。LED装置不可以白炽灯丝的温度运行(相反，运行温度应当处于室温的附近)。更低的运行温度还会降低辐射性冷却的效果。当前的LED灯在散热方面有问题，因为热交换发生在封闭的容积中。LED没有结合成外部灯泡的一部分；因此，它们的壳必须用作热沉。在通常的方法中，LED替代灯的底座包括(除了爱迪生底座连接器和电子器件之外)相对较大质量的散热材料，该散热材料定位成使得其接触LED装置(一个或多个)或以别的方式与LED装置(一个或多个)进行良好的热接触。
另一个问题是，不像白炽灯丝，LED芯片或其它固态照明装置典型地不能使用标准的110或220V A.C.功率来高效地运行。相反，典型地提供板载电子器件来将A.C.输入功率转换成负责驱动LED芯片的更低电压的D.C.功率。作为备选方案，足够数量的LED芯片的串联串可直接以120V或230V运行，并且这种串的具有适当的极性控制器(例如齐纳(Zener)二极管)的并联布置可以110V或220V A.C.功率运行，但是功率效率会显著降低。在两种情况中的任一种情况下，与用于一体式白炽或卤素灯中的简单的爱迪生底座相比，电子器件会构成灯底座的附加的构件。
因此，提供具有改进的热管理的LED电灯泡和可用作典型的白炽电灯泡的替代的电子器件是合乎需要的。
发明内容
在本文中作为说明性实例而公开的某些实施例中，提供了一种LED电灯泡，其包括提供电连接的底座和从底座延伸的基本空心的外壳。该电灯泡进一步包括具有顶侧、底侧和侧壁的金属空间隔离器，侧壁具有多个孔。相对的孔由延伸过隔离器的长度的至少一个通道连接，使得空气可穿过隔离器。至少一个LED安装在隔离器上、与底座连接器电连接。
在本文中作为说明性实例而公开的某些实施例中，提供了一种LED灯，其包括基于LED的光源和爱迪生型底座连接器。底座构造成以便使用从底座连接器接收到的电功率来对基于LED的光源提供电功率。提供了第一外壳半部，并且其包括附连到底座上的第一端和沿相反的方向开口的第二端。包括大体圆形的且平的隔离器，其具有顶侧、底侧和侧壁。第一外壳半部的第二端匹配到隔离器的底侧上。第二外壳半部适于附连到隔离器的顶侧上。隔离器包括在侧壁中的开口之间延伸的多个内部通道。另外，至少一个LED安装在隔离器上。
在又一个实施例中，公开了一种用作白炽电灯泡的替代电灯泡的蜡烛形LED电灯泡。该电灯泡包括LED光源、底座、包括第一外壳半部和第二外壳半部的光散射外壳。该电灯泡进一步包括具有顶侧和底侧的金属空间隔离器。顶侧和底侧中的各个沿着隔离器的外边缘包括凸起的唇缘部分。第一外壳半部具有附连到底座上的第一端和与底侧匹配的第二端。第二半部是类似穹顶的，其具有与隔离器的顶侧匹配的开口端。所述第二端和所述开口端中的至少一个包括适于与所述凸起的唇缘部分按压配合的隆起，从而产生气密性密封。隔离器包括设置在侧壁中的多个孔，其定向成使得孔对相对于彼此直接跨过隔离器的长度，并且由延伸过所述隔离器的长度的通道连接，使得空气可穿过该隔离器。
附图说明
本发明可在各种构件和构件的布置中、以及在各种过程操作和过程操作的布置中具体化(take form in)。附图仅是为了说明优选实施例，而不应当理解为限制本发明。
图1示出了传统的蜡烛形白炽电灯泡；
图2示出了根据本公开的一方面的基于LED的电灯泡的侧视图；
图3示出了根据本公开的一方面的包含LED光源的LED电灯泡隔离器的侧面图(elevated side view)；
图4示出了根据本公开的一方面的位于LED电灯泡隔离器中的通道的侧面图；
图5示出了根据本公开的一方面的基于LED的电灯泡的截面图；以及
图6示出了根据本公开的一方面的LED电灯泡隔离器的示意性侧视图。
具体实施方式
参照图2，示出了看起来类似于蜡烛式白炽灯泡的LED电灯泡；但是，该电灯泡使用一个或多个LED而非白炽作为光源。在一个示例性实施例中，LED电灯泡包括底座21，底座21具有两个电触头，即内部触头27和带外螺纹的触头26。根据本领域技术人员已知的标准实践，底座21优选由导电金属制成。底座适于与优选更小的蜡烛型灯泡大小的标准的白炽电灯泡插座兼容。LED电灯泡可包括爱迪生型带螺纹的底座连接器26，其形成为以便直接替代传统的白炽灯的爱迪生底座。(更一般地说，底座连接器应当与将被替代的白炽或卤素灯的底座类型相同—例如，如果白炽或卤素灯采用卡口底座，则爱迪生底座连接器恰当地由必要的卡口底座连接器替代)。对于临时性观察者而言，图2的LED灯泡看起来像传统的白炽电灯泡。
在一个实施例中，LED电灯泡包括从底座21向上延伸的基本空心的透光外壳33，其优选使光散射。外壳33可为玻璃元件，但是还构思了另外的透光材料(例如塑料或其它材料)制成的外壳。外壳33的表面可固有地使光散射，或可以各种方式制成散射性的，例如：磨砂或用以促进光散射的其它纹理加工；用光散射性涂料进行涂覆，例如瓷漆或在一些白炽或荧光电灯泡的玻璃外壳上用作光散射性涂料的类型的Soft-White或StarcoatTM散射性涂料(可从美国纽约的通用电气公司获得)；将光散射颗粒嵌入外壳33的玻璃、塑料或其它材料中；它们的各种组合等等。
根据一个优选实施例，透光外壳33被分割成两个半部，即第一半部29和第二半部41。第一半部29包括两端30、31。第一端30附连到底座21上，而第二端31向上延伸。金属空间隔离器25可以机械的方式固定到第二端31上，使得隔离器25产生密封，从而有效地将第二端31固定就位。虽然金属空间隔离器25在本文中大体被描述为盘，但是取决于希望的应用，隔离器可采用任何形状。
图3示出了一个实施例，其中，隔离器25为大体平的盘设计，使得存在顶侧43、底侧45和侧壁47，侧壁47足够厚，以容纳有利于在隔离器25的整个容积中的空气流通的一个或多个孔35。孔(一个或多个)35优选在侧壁47的周围定向成使得两个孔直接在彼此对面。如图4中看到的那样，通道29从相对的孔延伸，从而横穿隔离器25的内部。因此，环境空气可通过隔离器25从一侧运动到另一侧，从而允许在整个隔离器上有恒定的流和热传递。
LED光源37、36包括在金属空间隔离器中，优选装配在隔离器25的顶侧上，但是LED可备选地或另外安装在隔离器的底侧上。取决于希望的强度，LED光源可包括装配到隔离器25的顶侧43中的一个或多个LED(未显示)，并且因此，LED(一个或多个)面向第二外壳半部41的内部且将光发射到外壳33的内部中。隔离器25由导热材料制成，并且可用作热沉，从而吸收来自一个或多个LED的热且把热消散到环境空气中。散热隔离器25确保LED灯的温度不升高到灯变得低效的点。另外，因为隔离器25用作电灯泡的热沉，所以LED电灯泡不依赖于照明插座来散热。因而，图2的LED灯泡可替代传统的一体式白炽或卤素灯，而不需担心会使插座或相关联的硬件热过载，并且不需修改插座的电气构造。
在图5中示出的另一个实施例中，隔离器25包括两个可拆装的部件。第一部件(上部件)包括基于LED的光源37，而第二部件(下部件)包括电子器件55。电子器件55可包括置于LED光源37和爱迪生底座连接器21之间的电子器件驱动器。电子器件驱动器本身足以将在爱迪生底座电连接器处接收到的A.C.功率(例如，在传统上在美国的居民和办公室场所中的爱迪生型灯插座处可用的类型的120伏A.C.，或在传统上在欧洲的居民和办公室场所中的爱迪生型灯插座处可用的类型的230伏A.C.，或12伏或24伏或其它电压的D.C.)转换成适于驱动基于LED的光源37的形式。在其中LED光源构造成直接用120伏或230伏A.C.运行(例如，如果基于LED的光源包括LED装置的串联串(装置的数量设定为以便直接用A.C.运行)，可选地具有用以允许有A.C. 极性切换的齐纳二极管)的实施例中，恰当地省略了电子器件驱动器。因此，改变一个部件而不必更换整个灯泡是可行的。因为LED以低于12V的电压工作，所以如果使用者赤手接触电子器件连接器的话没有电击的风险。
图6提供了对隔离器25的一个实施例的详细说明，该隔离器25具有在隔离器的两个部件之间延伸的通道39、35。该部件优选用作热沉53，热沉53用来将热传递到通道39的开放式空间中且传递到环境空气中。可选地，隔离器可包括在电子器件55和光源37之间的绝缘层57。
如在图5中进一步显示的那样，外壳41的第二半部从隔离器25的顶侧向上延伸，从而在顶侧43之上且也在一个或多个LED37之上产生空心的类似穹顶的壳体。第二半部41包括匹配到隔离器25的顶侧43上的开口端42。第二半部41包括光学透光材料，并且优选至少成形为类似于典型的蜡烛式灯泡。外壳33可选地可还包括例如涂覆在表面上的磷光体，以将来自LED的光转换成另一种颜色，例如将来自LED的蓝光或紫外(UV)光转换成白光。在一些这样的实施例中，构思了磷光体为外壳33的单独构件。在这种实施例中，磷光体应当为散射磷光体。在其它所构思的实施例中，散射体包括磷光体加上附加的散射性元件，例如磨砂、瓷漆、涂层等。
在图3中详述的一个实施例中，隔离器25在顶侧43和底侧45中的各个上包括凸起的唇缘部分49、51。第一和第二半部29、41优选还在各个相应端31、42上具有对应的隆起，使得半部可按压配合和固定地附连到底座21上，从而产生气密性密封。备选地，半部可通过其它已知的手段(包括胶、环氧树脂、硅树脂等)固定到隔离器上。
已经参照优选实施例来描述示例性实施例。显然，其他人在阅读和理解前述详细描述之后将想到修改和改变。意图将示例性实施例理解为包括所有这种修改和改变－只要它们在所附权利要求书或其等效物的范围内。

Claims (10)

1. 一种LED电灯泡，包括：
提供了电连接器(26)的底座(21)；
从所述底座延伸的基本空心的外壳(33)；
具有顶侧(43)、底侧(45)和侧壁(47)的大致平的金属空间隔离器(25)，所述侧壁(47)包括由延伸通过所述隔离器(25)的内部的至少一个通道(29/39/)连接的多个孔(35)，使得空气可穿过所述隔离器(25)；以及
安装在所述隔离器(25)上、与所述底座连接器(26)电连接的至少一个LED(36/37)。
2. 根据权利要求1所述的LED电灯泡，其特征在于，所述多个孔(35)定向成使得孔对相对于彼此直接跨过所述隔离器(25)的长度。
3. 根据权利要求1所述的LED电灯泡，其特征在于，所述隔离器(25)是基本盘形的。
4. 根据权利要求1所述的LED电灯泡，其特征在于，所述隔离器(25)分割所述外壳(33)，并且所述侧壁(47)形成所述电灯泡的外表面的一部分。
5. 根据权利要求4所述的LED电灯泡，其特征在于，外壳上半部(41)适于附连到所述隔离器(25)的所述顶侧(43)上，从而在所述隔离器(25)的所述顶侧(43)之上形成气密性的类似穹顶的壳体。
6. 根据权利要求4所述的LED电灯泡，其特征在于，外壳下半部(41)包括两端，即适于附连到所述底座(21)上的第一端(30)，以及适于附连到所述隔离器(25)的所述底侧(45)上的第二端(31)。
7. 根据权利要求1所述的电灯泡，其特征在于，所述隔离器(25)由导热材料构成。
8. 根据权利要求5所述的电灯泡，其特征在于，仅所述外壳上半部(41)由透光材料构成。
9. 根据权利要求1所述的电灯泡，其特征在于，至少一个LED(36/37)安装在顶侧(43)上，并且至少一个LED安装在所述隔离器(25)的底侧(45)上。
10. 一种蜡烛形LED电灯泡，包括：
LED光源(36/37)；
底座(21)；
具有顶侧(43)和底侧(45)的大体圆形的隔离器(25)，所述顶侧和底侧各自沿着所述隔离器(25)的外边缘包括凸起的唇缘部分(49)；
包括第一外壳半部(29)和第二外壳半部(41)的外壳(33)，所述第一外壳半部(29)具有附连到所述底座(21)上的第一端(30)和匹配到所述底侧(45)上的第二端(31)，并且所述第二半部(41)具有附连到所述顶侧(43)上的开口端；其中，所述第二端和所述开口端中的至少一个包括适于与所述凸起的唇缘部分(49)按压配合的隆起，从而产生密封；以及
设置在所述侧壁(47)中的多个孔(35)，其定向成使得孔对相对于彼此直接跨过所述隔离器(25)的长度，并且由延伸通过所述隔离器(25)的内部的至少一个通道连接，使得空气可穿过所述隔离器(25)。
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