CN102889511A - 改进的水池照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水池照明装置，它的结构具有绝缘元件，用于冷却水池。该照明装置包括一组件，其具有一个或多个照明元件，优选高输出LED元件。此外，该照明装置具有一水通道。LED组件靠近水通道。在所示的几种实施方式中，典型的照明装置的结构被改变，以尽可能减小LED组件与水通道之间的距离。
Description
技术领域
本发明总体上涉及地上或地下水池设备领域。更具体地，本发明涉及设计用于水池照明装置中的水池固定装置。更具体地，本发明涉及那种提供水池照明并且冷却照明装置以及周围结构的装置。
背景技术
目前水池照明越来越普遍。水池照明已经出现许多年了，但新的固定装置更富有创造性并广泛适用于游泳和非游泳项目。水池照明可用于营造有吸引力看上去光彩夺目的后院。
人们已经关注到与这种照明相关的诸多问题。例如，有些照明设备，尤其在早期，使用的照明元件会变得很热并且引起整个照明装置的快速退化。这些热量会导致水池主人的维护成本增加，并且要经常更换灯组件单元和整个插入外壳。有时仅为了做必要的维护就需要排空水池。
尽管存在这些及其他的问题，水池照明还是越来越流行。最初水池照明严格用于安全目的。夜间游泳，虽然不是很普遍，但很明显在夜间有照明的泳池中进行就安全得多。
或许最初是出于安全的原因，但增加照明后，泳池主人和访客以及其他人还注意到夜间照明池水的镇静作用。访客和泳池主人同样注意到夜间在具有照明的泳池边静坐的宁静效果。
普及度提高促使其他方面得到加强。例如，人们常常增加彩色照明，使夜间池水成为家庭的特色。这种照明为观赏者提供更大的乐趣，并且对于平静的观赏具有相同或更大的益处。人们还增加了其他的加强措施，如连续的彩色照明。
虽然上述及其他加强措施明显使照明泳池更加吸引人，甚至更便于使用，然而上述措施都没有关注热损耗的问题。例如，卤素照明是最近才被广泛使用。然而，这种照明的能量需求促使政府官员阻止甚至取缔它们的使用。如今，高或超高强度的LED是水池照明元件的主要来源。这些加热元件各自放出大量热量，并且在串联结合时成倍地放出额外热量，例如彩色水池照明系统中更是如此。
此外，如今的许多水池照明系统使用反射镜或反射板。这样可增强照明的聚焦和强度，获得更好和更让人满意的效果。然而，人们可以理解，这种反射镜不是减轻而是增强照明系统中的热量。
人们需要的是这样一种结构，它可以使泳池照明装置冷却而不必求助额外的结构或昂贵的维护。这种理想的结构符合现有池水入口或回路的一般物理外形和尺寸，同时提供对照明结构中必要结构的冷却。
发明内容
本发明改进的带有冷却结构的水池照明装置的结构包括使用现有水池的入口或回路并且在靠近水通道处安置照明元件即LED。事实上，本发明总的目的是减小水通道与包括照明元件或LED在内的LED组件之间的距离。
人们知道LED发出高水平的热量，也知道当水流穿过水通道时，水通道发挥冷源的作用。但人们往往没有意识到，仅存在于水通道中的水也发挥冷源的作用。显然，相对于高输出LED和其他类似照明元件的高热量来说，即使水通道中静止的水也提供冷源。
在通常的操作中，高输出LED的制造商，如CREE公司，推荐在LED所在的电路板上设置金属板。通常，金属板由铜箔制成，典型地是在印制电路板中(CREE XLamp XR-E LED数据表2006-2007)。不利的是，铜箔非常薄，通常0.002”厚，因此可转移的热量是有限的。无论如何，通过印制电路板转移热是有缺陷的，因为这种板本身不是一个良好的热导体。
由于本发明意识到冷源提供更好和更有效的延长和维护照明元件寿命的方式，本发明的结构是与常规标准相背离的。本发明中，所述结构尽可能减小热源与冷源之间的距离。这意味着消除尽可能多的绝缘层。因此，本发明的结构设置尽可能薄的层，而不是设置厚的绝缘层，并且包括的实施方式具有进一步减小冷源与热源之间距离的结构。
本发明的目的是提供一种水池照明装置，其使用池水来冷却该装置。
本发明的另一个目的是提供一种水池照明装置，其包括基本的现有照明装置，并且允许通过改造以改善所述装置的可靠性且允许使用最新的照明元件。
根据本发明以上提出的和以下更充分描述的目的，本发明的水池照明装置包括：
一种用于泳池的具有水通道的水池照明装置，所述水池照明装置包括：
一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安装照明组件的结构；
所述照明组件包括安装在所述基底上的LED组件；
所述水通道用于使水从中流过，并且水通道具有中空壁，所述基底位于该中空壁内，当水流动时所述水通道限定一冷源；以及
所述LED组件安装在所述基底上，以便减小LED组件与冷源之间的距离，
由此所述水通道发挥LED组件的冷源的作用。
在一种实施方式中，其中所述基底具有至少一个由热导性材料制成的上层。
在一种实施方式中，其中所述基底完全由热导性材料制成，例如金属。
在一种实施方式中，其中所述LED组件包括高输出LED。
在一种具体示范性实施方式中，所述用于泳池的具有水通道的水池照明装置，所述水池照明装置包括：
一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安装照明组件的结构；
所述照明组件包括LED组件，所述LED组件具有一外壳，并且所述LED组件安装在所述基底上；
用于将所述LED组件安装在所述基底上的工具；
所述水通道用于使水从中流过，并且水通道具有中空壁，所述基底位于该中空壁内，当水流动时所述水通道限定一冷源；以及
所述基底具有一开口并且所述LED组件安装在所述基底上，使得部分LED组件外壳延伸穿过所述开口，以便减小LED组件与冷源之间的距离，
由此所述水通道发挥LED组件的冷源的作用。
在一种实施方式中，其中所述LED外壳穿过所述基底朝向冷源延伸，尽可能减小冷源与LED组件之间的距离。
在一种实施方式中，其中所述基底是由热导性材料制成，例如金属。
在另一种示范性实施方式中，所述水池照明装置包括：
一第一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安装照明组件的结构；
一第二基底，位于水通道附近，所述第二基底位于第一基底与水通道之间；
所述照明组件包括LED组件，所述LED组件具有一外壳，并且所述LED组件安装在所述基底上；
用于将所述LED组件安装在所述基底上的工具；
所述水通道用于使水从中流过，并且水通道具有中空壁，所述基底位于该中空壁内，当水流动时所述水通道限定一冷源；以及
所述第一基底具有一开口并且所述LED组件安装在所述基底上，使得部分LED组件外壳延伸穿过所述开口，以便减小LED组件与冷源之间的距离，所述第二基底限定一绝缘部件；
由此所述水通道发挥LED组件的冷源的作用，并且所述第二基底发挥绝缘层的作用。
在一种实施方式中，其中所述第二基底限定一薄层，用于尽可能减小LED组件与冷源之间的距离，同时提供一绝缘层。
在一种实施方式中，其中所述LED的外壳靠在所述第二基底上。
在一种实施方式中，其中所述每个基底都是由热导性材料制成。
在一种实施方式中，其中所述每个基底都尽可能地薄，同时发挥它的其他功能。
在另一种示范性实施方式中，本发明提供一种在冷源存在下与高输出LED一起使用的照明装置，所述照明装置包括：
一热导性材料的基底；
一安装在所述基底上的高输出LED组件；
所述照明装置靠近所述冷源；
所述照明装置适于从冷源接收冷却作用；和
所述LED组件安装在所述基底上，以便减小LED组件与冷源之间的距离；
由此所述冷却作用作为冷源用于冷却LED组件。
其中所述基底可根据需要改变，以尽可能减小高输出LED与冷源之间的间隔。
当然，在本发明的精神和范围内，各种其他示范性实施方式也可能实现本发明的各个目的。
本发明的水池照明装置的一个优点是提供一种结构，其使用池水冷却高强度照明元件产生的热。
本发明的水池照明装置的另一个优点是为地上和地下池提供这种具有冷却结构的照明装置。
本发明的水池照明装置的另一个优点是为新的和现有的水池结构提供这种具有冷却结构的照明装置。
附图说明
为了进一步理解本发明的目的和优点，现参考附图进行以下详细说明，其中相同数字代表相同的部件，其中：
图1是相关发明的池水回路入口的横截面图，它包括电源头和水池照明装置。
图2显示一种用于在水池照明装置中安装LED组件的现有技术的结构。
图3显示本发明的水池照明装置中靠近水通道安装LED组件的示范性实施方式，以透视图形式显示。
图4显示在本发明的水池照明装置上安装LED组件结构的另一种示范性实施方式，以透视图形式显示。
具体实施方式
为了理解本发明，人们必须理解背景技术中提到的本领域的需求。更重要地，本发明的结构用于解决对照明装置的长期需求，即驱散来自高输出LED的热。本发明结构的优势在于，高输出LED位于水源的附近。本发明的本质是意识到这种水源可发挥LED冷源的作用以及在水池照明装置的适用性的能力。
为了理解本发明的结构，参考图1，首先描述一种易于适配本发明结构的普通类型的水池照明装置。
具体参考图1，显示了水池回路100的一种示范性实施方式。水池回路100包括电源头110和大体用数字20表示的水池照明装置。水池回路100包括入水口102，它通向水通道104。
如图1所示，水池照明装置20包括入水口外壳30。外壳30具有中央开口31，限定水通道104。电源头110与外壳30相匹配，如图1清楚显示。电源头110有电通道112，如图1所示，带有电线114延伸至电源(未显示)，如插座(也未显示)。电源头110通过电路向照明装置20传输电力，如图1清楚显示。
照明装置外壳30具有外部32。如图1所示，外壳30安装在水池壁50上。外壳30包括位于安装的干燥侧的第一部分40和浸入池水中的第二部分42。在图1所示的实施方式中，在泳池一侧的两个垫圈33和在干燥侧的紧固螺母35在水池中形成围绕开口的水密封口，外壳30插入水池中。
外壳30的第二部分42包括凸缘部件(flange member)36。内部34具有中央开口38，使水从中通过并且经入口102与水通道104相通。内部34限定照明装置20的基部39。
凸缘部件36在操作时安放、浸入池水中。凸缘部件36的外部32中设置至少一个切口45，延伸进入内部34。因此，切口45使池水在内部34和外部32之间并且穿过凸缘部件的基部39自由相通。
内部34包括肋60和分隔部62的突起样式。当然，肋60和分隔部62可以制成任意特定样式，都属于本发明的精神和范围。例如，所述样式可以是不对称的或者锯齿形的，都属于本发明的精神和范围。这种样式的功能要求是保证水穿过基部39自由流动，提供如下所述的对照明配件的冷却效果。
在图1所示的实施方式中，基底包括两个切口45。人们应该理解，这种切口仅需一个就可以了。不过，我们发现两个切口可以有助于水穿过基部39流动，这样当然有助于照明装置的冷却。同时，多个切口也属于本发明的精神和范围，但我们发现这样并不能大大促进池水穿过基部的冷却效果，因此，实行本发明的最佳方式是附图所示的使用两个切口的实施方式。
如下充分描述，当照明装置完全组装好时，密封板80覆盖并密封基底39。密封板80具有中央开口82，用于使水进入水通道104并且保持池水与水池回路100之间的开放相通。
照明配件90安装在密封板80的外围内。照明配件90包括多个LED 92，呈环形位于电路板94上。电路板94包括插入接头96。如图所示，插入接头的尺寸和形状与电线形成压入配合(force fit)。LED 92通过电线112从电力头110获得电力。
保持部件91被设计用于在照明配件90上形成搭扣配合(snap fit)。在所示实施方式中，照明配件90包括支柱93而保持部件具有内凹95，在它们之间形成牢固的搭扣。此外，保持部件91有中央开口97，用于使水从中穿过通至水通道104。此外，照明元件，不管何种类型，通常从照明配件90中伸出。因此，保持部件91具有一系列匹配的开口，使LED 92从中通过。一旦装配好，保持部件91与照明配件90搭扣配合，为整个照明装置20提供安全的装配。
透镜盖140设置用于覆盖保持部件91。类似地，透镜盖140具有中央开口142，使池水通向水通道104。透镜盖140具有带槽的外围，并且如本领域所知与保持部件91的外围搭扣配合。这种配合是安全的，防止任意水进入照明装置20，当然，水穿过中央开口142除外。
如本领域技术人员所了解，在优选实施方式中，保持部件91包括围绕突起的照明元件92的反射面99。因此，结构上，保持部件91由此限定一反射板。
当使用彩色照明元件时，这种反射板尤其有用并有利。如本领域所知，通过适配器在LED上设置不同的照明元件盖，照明元件可有不同的颜色。此外，透镜盖140可以是不同的颜色，有不同颜色的部分和形状，提供更强化的水池照明。
如图所示，水通道140延伸穿过照明装置20的主体。上述每个元件的中央开口对齐，以便形成单条水通道104。
照明装置20中的强热源是照明元件92。这些LED 92的热是相当强的。为了尽力冷却该热源，最好将冷源定位在尽可能靠近热源的位置。然而，这必须不能影响损失照明装置20作为一个整体的电完整性并且不求助于在现有领域已经建立的传统结构内不发挥作用的其他结构和装置。
参考图2，显示了在LED组件202上安装LED 200的现有技术的结构。LED组件202包括基底204。根据制造商的建议，该基底是介电材料。例如这类高输出LED的领头制造商CREE公司，在它们的指南上推荐的就是这种安装材料。此外，基底204是非热导性的。因此，与本发明的结构相比转移的热量是相当小的。
LED包括安装在电导性材料203上的外壳201。电导性材料203安装在基底204上。电导性材料通常是由铝或铜制成，并且本领域常见的是电镀这类材料。
LED 200是以本领域已知的方式安装在基底204上。安装部件206将LED200安装在组件202上，如图2所示。
参考图3，显示了本发明的第一种实施方式，高输出LED 300安装在基底302上。在该实施方式中，基底302是超薄的。在该实施方式中，基底302包括开口304，LED 300穿过开口304插入。
LED 300具有外壳306。外壳306具有周边，周边的大小和形状兼容地安装在开口304内。在图3所示的实施例中，开口是圆形的，因此与开口的形状一致，外壳306的周边也是相似形状。
类似地，外壳306周边的大小适合与开口304兼容的紧密配合。因此周边的大小差不多等于开口304的内直径，以便紧密配合。
如图3所示，LED配件包括LED 300，安装在水通道104的通道壁308的内部。如图1所示，水流过水通道104。水的温度显然低于运作中的LED 300的温度。因此，水通道中有水时，通道壁308的内部将被冷却，即使是最热的天气。例如，当新鲜的水流过水通道104时，通道中的水低于55°F。因此，水通道的内壁部分，即LED配件所在的地方，同样被流过水通道104的水冷却。
此处，LED 300以这种方式安装在基底302上，即尽可能减小它与冷源即水通道104之间的距离。通过将外壳306插入开孔304，由此使LED与冷源更加接近。
此外，基底302是由绝缘材料制成，以驱散LED 300运作时产生的热。这样从基底被驱散足够的热，不会使水通道的内部灼热，即使是水通道中不存在水的情况下。也就是说，至少可以承受LED的短时间运作。
参考图4，显示本发明LED组件的另一种示范性实施方式，大体用数字400表示。LED组件400包括第一基底402和第二基底404。LED组件400具有外壳406。与图3所示的示范性实施方式类似，图4的LED 400实施方式包括外壳406，外壳的大小和形状与开口408紧密配合。
第二基底404位于第一基底402和水通道102之间，如图4清楚显示。外壳406部分地插入开口408中，直到它抵靠第二基底404上。
如之前描述的实施方式，每个基底层402和404制作的尽可能薄。例如第一基底层402尽可能地薄，同时足够坚固支撑与LED组件相联的LED。第二基底层404同样尽可能地薄，使尽可能最大的有益效果从冷源抵达LED。
此外，类似图3的实施方式，所作的每项努力都是尽可能减小冷源与热源即LED 400之间的距离。LED外壳406朝向水通道的方向插入穿过开口，由此减小热源即LED 400与冷源即水通道102之间的距离。同时，第二基底层404提供LED外壳406与水通道102之间的屏障，基底尽可能地薄，以减小任何冷却损失。
此外，类似图3中的实施方式，每个基底层都是由绝缘材料制成，以驱散LED 400在运作时产生的热。通过设置绝缘材料的基底层，足够的热从基底层驱散，以防止水通道的内部灼热，甚至在水通道中不存在水的情况下。也就是说，至少可以承受LED的短时间运作。
通常，用于基底的介电或绝缘材料是pc板本身所见的环氧树脂。
本发明上述实施方式中，水池照明装置的灯组件、保持部件、透镜盖各自包括中央开口，这些开口可以对齐形成单条通道通向水通道，并保持池水与水池回路之间开放相通。新鲜的池水作为冷源，不断流过基底、灯组件等元件附近，吸收LED发出的热量，使水流与照明装置各元件的更多地接触、水流速率更快，散热效率大大提高，有效地延长LED的使用寿命。
人们可以理解，虽然本发明已经大体上针对水通道做了描述，这对基本的发明概念来说并不是必不可少的。本申请人交换热导性绝缘体，并使冷源冷却热源或高输出LED。考虑到这种高输出LED所产生的高水平热，冷却可包括周围空气。在这种情况下，不需要水通道。此外，也不需要任意类型的通道。然而，在热导基底上安装高输出LED和尽可能减小冷源和热源之间距离的原理都是一致的。
尽管前面的详细说明已经描述了本发明的水池照明装置的几种示范性实施方式，然而应该理解的是以上说明仅是举例说明，不限制本发明公开的内容。因此，本发明的范围仅由以下权利要求书限制。
Claims (15)
1.一种用于泳池的具有水通道的水池照明装置，所述水池照明装置包括：
一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安装照明组件的结构；
所述照明组件包括安装在所述基底上的LED组件；
所述水通道用于使水从中流过，并且水通道具有中空壁，所述基底位于该中空壁内，当水流动时所述水通道限定一冷源；以及
所述LED组件安装在所述基底上，以便减小LED组件与冷源之间的距离，
由此所述水通道发挥LED组件的冷源的作用。
2.如权利要求1所述的水池照明装置，其中所述基底具有至少一个由热导性材料制成的上层。
3.如权利要求2所述的水池照明装置，其中所述基底完全由热导性材料制成。
4.如权利要求1所述的水池照明装置，其中所述LED组件包括高输出LED。
5.一种用于泳池的具有水通道的水池照明装置，包括：
一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安装照明组件的结构；
所述照明组件包括LED组件，所述LED组件具有一外壳，并且所述LED组件安装在所述基底上；
用于将所述LED组件安装在所述基底上的工具；
所述水通道用于使水从中流过，并且水通道具有中空壁，所述基底位于该中空壁内，当水流动时所述水通道限定一冷源；以及
所述基底具有一开口并且所述LED组件安装在所述基底上，使得部分LED组件外壳延伸穿过所述开口，以便减小LED组件与冷源之间的距离，
由此所述水通道发挥LED组件的冷源的作用。
6.如权利要求5所述的水池照明装置，其中所述LED外壳穿过所述基底朝向冷源延伸，尽可能减小冷源与LED组件之间的距离。
7.如权利要求5所述的水池照明装置，其中所述基底是由热导性材料制成。
8.如权利要求6所述的水池照明装置，其中所述热导性基底是由金属制成。
9.一种用于泳池的具有水通道的水池照明装置，所述水池照明装置包括：
一第一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安装照明组件的结构；
一第二基底，位于水通道附近，所述第二基底位于第一基底与水通道之间；
所述照明组件包括LED组件，所述LED组件具有一外壳，并且所述LED组件安装在所述基底上；
用于将所述LED组件安装在所述基底上的工具；
所述水通道用于使水从中流过，并且水通道具有中空壁，所述基底位于该中空壁内，当水流动时所述水通道限定一冷源；以及
所述第一基底具有一开口并且所述LED组件安装在所述基底上，使得部分LED组件外壳延伸穿过所述开口，以便减小LED组件与冷源之间的距离，所述第二基底限定一绝缘部件；
由此所述水通道发挥LED组件的冷源的作用，并且所述第二基底发挥绝缘层的作用。
10.如权利要求9所述的水池照明装置，其中所述第二基底限定一薄层，用于尽可能减小LED组件与冷源之间的距离，同时提供一绝缘层。
11.如权利要求9所述的水池照明装置，其中所述LED的外壳靠在所述第二基底上。
12.如权利要求9所述的水池照明装置，其中所述每个基底都是由热导性材料制成。
13.如权利要求12所述的水池照明装置，其中所述每个基底都尽可能地薄，同时发挥它的其他功能。
14.一种在冷源存在下与高输出LED一起使用的照明装置，所述照明装置包括：
一热导性材料的基底；
一安装在所述基底上的高输出LED组件；
所述照明装置靠近所述冷源；
所述照明装置适于从冷源接收冷却作用；和
所述LED组件安装在所述基底上，以便减小LED组件与冷源之间的距离；
由此所述冷却作用作为冷源用于冷却LED组件。
15.如权利要求14所述的水池照明装置，其中所述基底可根据需要改变，以尽可能减小高输出LED与冷源之间的间隔。
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