CN104235646B - 利用烟囱效应改善散热效果的发光二极管灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用烟囱效应改善散热效果的发光二极管灯具。该发光二极管灯具包含一灯壳,一对流加速器,一发光灯丝,以及一灯座,上述灯壳定义充满一填充气体的一内部空间,并包含一第一透明材料,上述对流加速器设置于上述内部空间之内,并包含一第二透明材料以及含有一第一开口及一第二开口的一管状体,上述发光灯丝设置于上述管状体之内,并包含多个半导体发光元件,其中当上述发光灯丝发光而产生热时,上述管状体允许上述填充气体的对流通过上述第一开口以及上述第二开口的其中之一,上述灯座支持上述灯壳以及上述发光灯丝,并包含与上述发光灯丝电性连结的多个导电体,其中上述第一开口及上述第二开口两者与灯座有不同的距离。

Description

利用烟囱效应改善散热效果的发光二极管灯具
技术领域
本发明涉及一种发光二极管灯具,尤其是涉及作为取代白炽灯泡或与紧凑型荧光灯的发光二极管灯具。
背景技术
白炽灯泡(Incandescent light bulbs)被广泛地使用在许多场合,例如住家、商用建筑、及广告照明等,以及多种形式的灯具上,例如桌灯及顶射灯(Overhead fixture)。尽管白炽灯泡可以使用其他种电接头,例如插旋接头(bayonet connector)或销接头(pinconnector),但白炽灯泡多使用适用于爱迪生式灯具上的螺纹状电接头。一般而言白炽灯泡会消耗大量的能源且寿命较短。许多国家已经开始逐步淘汰或计划完全禁用白炽灯泡。
紧凑型荧光灯(compact fluorescent light bulbs;CFLs)已经普遍被使用为白炽灯泡的替代光源。相较于白炽灯泡,紧凑型荧光灯一般具有更高的能源效率及更长的寿命。但由于紧凑型荧光灯含有有毒化学物汞,因此使得紧凑型荧光灯在废弃处理上较为困难。此外,紧凑型荧光灯在发光之前需要一段点亮的时间,且多数消费者无法由紧凑型荧光灯获得类似白炽灯泡品质的光线。再者,紧凑型荧光灯的尺寸一般都大于相近亮度的白炽灯泡。
发光二极管灯具(LED light lamps)已经发展成为白炽灯泡以及紧凑型荧光灯二者的替代光源。发光二极管灯具一般而言包含灯座(base)、多个固定于灯座上的发光二极管以及灯壳(bulb)。灯座一般具有鳍片结构(structure of fins)以作为散热之用、并且在一端具有一个电连接部分,例如爱迪生螺纹(Edison screw)灯座。灯壳通常为半球形,并以半球形最宽的部分与灯座接合,以保护发光二极管。
鳍片结构使得发光二极管灯具的设计更加复杂。此外,鳍片结构会遮蔽灯座附近的光线,使得发光二极管灯具的亮度分布与白炽灯泡有极大差异。另外一种改善散热的方法是使用由灯座延伸至灯壳中心的金属柱。发光二极管被固定到金属柱的侧面上,可以在发光二极管及灯座之间形成一个散热路径,并可以提高发光二极管的位置以形成全周光的光型。但是考虑零件成本与组装过程,金属柱是很昂贵的。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开一种发光二极管灯具,其包含一灯壳、一对流加速器、一发光灯丝以及一灯座。灯壳定义一个充满填充气体的内部空间,并包含一第一透明材料。对流加速器设置于内部空间之内,并包含一第二透明材料以及含有一第一开口及一第二开口的一管状体。发光灯丝设置于管状体之内,并包含多个半导体发光元件。当发光灯丝发光而产生热时,管状体容许填充气体的对流通过第一开口及第二开口其中之一。灯座支撑灯壳以及发光灯丝,且具有与发光灯丝电连结的多个导电体。第一开口及第二开口与灯座间有不同的距离。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例中所揭示的发光二极管灯具的示意图;
图2A为本发明一实施例中所揭示的一发光二极管被一管状体内的一支架结构中的部件所支撑的示意图;
图2B为本发明一实施例中所揭示的另一种支架结构支撑一内部空间中的一发光二极管以及一对流加速器的示意图;
图3A为本发明一实施例中所揭示的多个发光二极管的并联结构的示意图;
图3B为本发明一实施例中所揭示的多个发光二极管的串联结构的示意图;
图3C为本发明一实施例中所揭示的发光二极管与一金属网的三明治结构的示意图;
图3D为本发明一实施例中所揭示的一金属区块被配置在一个与发光二极管灯丝相接的位置上的示意图;
图4A为本发明一实施例中所揭示的两个对流加速器的发光二极管灯具的示意图;
图4B为本发明一实施例中所揭示的堆叠三个对流加速器的发光二极管灯具的示意图;
图5A为依本发明一实施例中所揭示的一对流加速器的侧面及剖面示意图;
图5B、图5C、图5D、图5E及图5F为本发明一实施例中分别揭示的另一对流加速器的侧面及剖面示意图;
图6为本发明一实施例中所揭示的在图1的灯座里具有电源供应器的图示;
图7A及图7B为本发明一实施例中分别揭示一发光二极管灯具的示意图。
符号说明
10、90:发光二极管灯具
12、92:灯座
13f、96、98:底接触部
13l、100:侧接触部
14、94、204:灯壳
16:内部空间
18、18a、18b、18c、18d、18e:对流加速器
20:管状体
22、104:支架结构
22a、22b:部件
24i:底部开口
24o:顶部开口
26、26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h、102a、102b:发光二极管灯丝
30a、30b、32a、32b:衍架
60:中间区域于截面的洞孔
80:电源供应器
82:整流器
84:功率调节器
92:插旋式灯座
93:插销
具体实施方式
本发明的实施例中提供一种发光二极管灯具,其内部的烟囱效应(stackeffect)可加强热对流进而改善发光二极管灯具中的发光二极管灯丝发光时的散热效果。发光二极管灯具为发光灯具的一种,其包含一灯壳、一对流加速器、一发光二极管灯丝及一灯座。灯壳可以让至少部分的可见光穿透,且定义一个内部空间,其中设置对流加速器。对流加速器有一管状体,也可以让至少部分的可见光穿透。灯座支撑起灯壳,并与位于管状体内的发光二极管灯丝电性导通。一填充气体充满内部空间之中。当发光二极管灯直立且灯座被固定于一水平面上时,管状体与一垂直线平行,且有一个上端开口以及一个下端开口。当发光二极管灯丝发光并对管状体内的填充气体加热时,填充气体会上升并自管状体的上端开口处逸出。同时由于下端开口压力降低,吸引被灯壳冷却的填充气体流向下端开口处。换言之,对流加速器通过管状体产生烟囱效应(stack effect或chimney effect)使管状体内产生对流并在内部空间内循环。通过对流可以快速地带走发光二极管灯丝所产生的热到灯壳及/或灯座,进而散热到环境气体中。
图1是根据本发明的实施例所揭示的发光二极管灯具10。发光二极管灯具10为一种发光灯具,在外观上有一灯壳14,以及一灯座12。灯座12支撑并连结灯壳14,且定义出一填满填充气体的内部空间16。一支架结构22包含两个部件22a及22b,部件22a及22b都从灯座12延伸出来。支架结构的部件22a及部件22b分别包含一或多个衍架以固定在内部空间16内的对流加速器18。对流加速器18包含一管状体20,其有位于两相对端的两个开口;其中最靠近灯座12的开口为底部开口24i,另一个靠近灯壳14顶端的为顶部开口24o。如图1所示,部件22a及部件22b各别延伸穿过顶部开口24o以及底部开口24i。在图1中,支架结构22的衍架接触对流加速器18的内部侧壁以及外部侧壁,并支撑对流加速器18,使其如烟囱直立在内部空间16之内。在管状体20内配置有发光二极管灯丝26,其仅发光二极管灯丝的一种态样且包含有两个电极,分别与部件22a及部件22b接触并被其所支撑。支架结构22除在内部空间16内支撑发光二极管灯丝26与对流加速器18外,支架结构22具有一导电材料,可提供发光二极管灯丝26以及灯座12之间的电连接。灯座12中可装备有一电源供应器或一电源稳压器,提供稳定的电压或是电流予发光二极管灯丝26以发出光线穿透对流加速器18及灯壳14。
在一实施例中,灯座12是一个具有螺旋轴的螺纹灯座,灯壳14及对流加速器18沿着螺旋轴呈旋转对称。如图1所示,灯座12基本上是一个圆柱体,其具有一轴线,而管状体20大体上是位于轴线上。灯座12有一侧接触部13l及一底接触部13f,当管状体20锁入适合的插座时,侧接触部13l及底接触部13f会跟插座形成电接触。如果发光二极管灯丝26于所有方向发出光线,则发光二极管灯具10可成为一全周光的灯具。
对流加速器18有助于产生烟囱效应。当发光二极管灯丝26通电后发光,热就会由发光二极管灯丝26产生并对管状体20内的填充气体加热,管状体20内的填充气体的密度因此小于管状体20外部的填充气体的密度。如果发光二极管灯具10是直立地固定在水平面上,在管状体20内较热的填充气体流出顶部开口24o后,将由来自底部开口24i处较冷的填充气体则补充之。由顶部开口24o流出的较热的填充气体可以被灯壳14冷却,而下降到灯座12以及底部开口24i,如此,形成一个热对流的循环。换言之,填充气体的对流是由管状体20内部靠近发光二极管灯丝26处开始,然后自顶部开口24o散逸,接着下降通过对流加速器18及灯壳14间的空间,再进入底部开口24i而回流至管状体20,最后回到发光二极管灯丝26附近,如图1中填充气体的流线所表示。图1中,在对流加速器18内的流线,相较于在对流加速器18外的流线更为密集,这意味着对流加速器18可使其内的填充气体流动加速。如此,对流加速器18可更有效率地将发光二极管灯丝26产生的热量,快速地带到灯壳14或灯座12,然后散逸到发光二极管灯具10的外部环境,进而降低发光二极管灯具10的温度,使其具有更长的使用寿命。
发光二极管灯具10如果倒置于天花板,烟囱效应仍具有效果,只不过对流方向会与图1所示相反。
灯壳14以及对流加速器18可以包含任何适合至少部分可见光穿透的材料。它们也许包含相同的透明材料或是不同的透明材料。举例而言,灯壳14以及对流加速器18都是由石英玻璃所制成。
值得注意的是,图1中发光二极管灯丝26被提高到灯座12之上,因此发光二极管灯丝26被灯座12所遮蔽的视角,会变得比较小,相对来说,发光二极管灯丝26比较有机会照射到的灯座周围附近的空间,而产生类似传统的白炽灯泡的全周光的光形。
在灯壳14内的填充气体优选地具有较小的分子量及/或较发光二极管灯具10外的空气为高的对流热传递系数(convective heat transfer coefficient)。在一实施例中,填充气体大致上为灯壳14及灯座12所密封。例如,填充气体可以是惰性气体、氢气、氮气或上述的气体的任意组合。根据灯壳14的硬度及强度,填充气体的压力优选为0.8atm至1.3atm之间。
如图1所示,支架结构22可传导电流并同时固定灯壳14内的发光二极管灯丝26与对流加速器18。金属、合金以及金属化合物都可被选择为支架结构22的材料。支架结构22的材料优选具有高的热传导性,可快速将发光二极管灯丝26的热传导至灯壳14及对流加速器18之间的空间中,那里有较冷的填充气体。例如,支架结构22包含杜美丝(Dumet wire),其基本上为镀上一层铜的镍-铁金属丝。杜美丝中的心线与外覆铜通过冶金技术结合在一起,如此形成的复合丝线具有一连续的金属结构。
图2A中显示发光二极管灯丝26被管状体20内支架结构22的一部分所支撑,支架结构的一部分22a有一柱体,其与发光二极管灯丝26的一端接触。两个衍架30a由柱体往侧边,径向地延伸。每支衍架具有一弯曲的端部抵住对流加速器18的内壁,对流加速器18内壁的轮廓如图2A的虚线所表示。与部件22a类似,位于发光二极管灯丝26下方的部件22b与发光二极管灯丝26的另一端部形成电接触,其并包含两个衍架30b。每个衍架30b有一弯曲的末端抵住对流加速器18的内壁。因此,发光二极管灯丝26在内部空间16内被部件22a及部件22b所支撑。图2B显示另一种支架结构22,其于内部空间16内支撑发光二极管灯丝26以及对流加速器18。在图2B中,部件22a与部件22b都各有一个固定环(32a或32b),其通过一些衍架的支撑,以抵住对流加速器18的内壁。
发光二极管灯丝26可以是一个经由晶片制作工艺形成的长形发光二极管芯片,发光二极管芯片有一或多个发光叠层(light-emitting stacks)以及至少两个接垫,其中发光叠层包含第一半导体层、一发光层以及第二半导体层。第一半导体层、发光层以及第二半导体层的材料例如是AlxInyGa(1-x-y)N或AlxInyGa(1-x-y)P,其中0≦x,y≦1;(x+y)≦1。接垫是与支架结构22的部件22a及部件22b形成电接触。在其他实施例中,发光二极管灯丝26是一个具有一透明或半透明载板的发光二极管组件,有数个发光二极管芯片固定于载板上。举例而言发光二极管芯片可通过焊线形成电连结。导电电极形成在载板表面上,可以与支架结构22的部件22a及部件22b形成电接触,以提供电源驱动载板上的发光二极管芯片。在发光二极管灯丝26上发光二极管芯片的可以发出紫外光、蓝光、红光或绿光,且它们可以不需发出相同的色光。在一些实施例中,发光二极管灯丝26上的发光二极管芯片大体上被硅胶所包覆,而硅胶内散布有荧光粉。发光二极管灯丝26上的所有发光二极管芯片是以利用晶片制作工艺形成的半导体发光元件为例。
发光二极管灯丝26的顺向电压可以低于5伏特,大致上等于用晶片制作工艺形成的单一个发光二极管芯片的顺向电压。发光二极管灯丝26的顺向电压可以高至40伏特,表示有多个发光叠层以串联方式电连接在发光二极管灯丝26的两个电极之间。
发光二极管芯片在发光二极管灯丝26上可以是直流(DC)或交流(AC)发光二极管芯片。DC发光二极管芯片指的是通过直流电源驱动的发光二极管芯片,而直流电源可能是由交流电源经过整流器而产生。在直流发光二极管芯片中,发光叠层一般是,但不一定要是,电性上串联在一起。相似地,AC发光二极管芯片是指发光二极管芯片有几个发光叠层电连接形成一个特定的阵列以便由交流电源直接驱动。发光叠层上一般覆盖有晶片制作工艺所形成的绝缘层,而发光叠层之间的电性连结一般是由绝缘层上的一或多个导电层所提供。直流或交流的发光二极管灯丝26可以视其驱动电源必须是直流或交流而定。
一个依据本发明所实施的发光二极管灯具,在一个管状体内,可以有多于一个的发光二极管灯丝,如同图3A及图3B所例示。图3A显示发光二极管灯丝26a及26b以并联方式电性连结,而图3B显示发光二极管灯丝26c及26d以串联方式电性连结。杜美丝可以电性连结管状体之内的发光二极管灯丝。优选地,黏胶可以形成在发光二极管灯丝之间作为连结发光二极管灯丝之用。黏胶的材料优选为有高导热系数(thermal conductivity)以快速传导发光二极管灯丝的热。黏胶也许有多孔性结构、网状或横梁状,填充气体的对流可以穿透或环绕黏胶,而可以有效率地散热。在一些实施例中,黏胶是一个交联结构(cross linkingstructure)的热导体,置于图3A及图3B中的发光二极管灯丝的背面,用来固定它们的位置以及强化散热效果。在另外一实施例中,如图3C所示,涂布有一黏胶层的金属网27可被夹置于发光二极管灯丝26e及26f的背面之间以连结二者。这种类型的黏胶也可以形成在图3A或3B的发光二极管灯丝之间,避免它们分离且可强化散热效果。图3D显示一金属区块29,其被配置在一个与发光二极管灯丝26g及26h相接的位置上。金属区块29可以既是刚性又具多孔性,并与发光二极管灯丝26g及26h背面的中心接触,而背面中心位置应当为当发光二极管灯丝26g及26h发光时最热的位置。金属区块29具有良好的导热性,可以吸取发光二极管灯丝背面的热,以及通过对流方式散热,如此可有效冷却发光二极管灯丝26g及26h。金属区块29也可以强化结构,将发光二极管灯丝26g及26h结合固定成一体。
本发明并不限于只有一个对流加速器的发光二极管灯具。图4A显示有两个对流加速器18a及18b的发光二极管灯具,其中对流加速器18a的底部开口靠近对流加速器18b的顶部开口,换言之,对流加速器18a是竖立在对流加速器18b之上。图4A中支架结构22更包含部件22c以支撑两个对流加速器18a及18b并提供发光二极管灯丝26g及26h之间的电性导通。图4B显示发光二极管灯具有三个对流加速器的堆叠,关于图4B的细节部分可见上述的说明而推知,因此在此省略。
图5A显示图1中对流加速器18的侧视图及剖面。对流加速器18于图5A中基本上是一个圆柱体,其具有一中广区段,而中广区段适合来放置一个发光二极管灯丝。在中广区段的剖面视图中,顶部开口24o以及底部开口24i都小于洞孔60。如图1及图5A至图5F所示,流线在靠近对流加速器18内的中广区段形成封闭的回圈76,而回圈76可以提供内部的热对流,将热从发光二极管灯丝带到对流加速器18。而且,中广区段所产生的凸出外型可以进一步提供更好的热辐射至空气环境中。如此,具有对流加速器18的发光二极管灯具10相较于传统的发光二极管灯具可以更快速地散热。
图1中的对流加速器18的形状并不用来限制本发明的范围。图5B、图5C、图5D、图5E及图5F显示一些可用来相互替代的对流加速器的侧视图及剖面。对流加速器18a于图5B中为顶面开口与底面开口大小相同的中空圆柱(hollow cylinder)。对流加速器18b于图5C中是中空锥台(hollow frustum of a cone),其中顶面开口小于底面开口。对流加速器18c于图5D中也是个中空锥体,但为侧壁凹下的锥体。在图5E及图5F中的对流加速器18d及18e分别是图5C及图5D各自的倒置图形。图5E中对流加速器18d的形状为漏斗,而图5F中对流加速器18e为倒置的中空锥台。在一些其他的实施例中,一个对流加速器可以是倒置或非倒置的中空金字塔型。
一实施例中,如图1所示,至少一灯壳14,对流加速器18,以及发光二极管灯丝26优选为含有一个辐射散热(radiative heat dissipation)层,可大量地产生热辐射,例如,远红外线热辐射膜(Far Infrared Radiative film)。辐射散热层也许是辐射散热胶涂料或是辐射散热膜以涂布或贴合的方式形成在发光二极管灯丝26的背面、对流加速器18的内侧壁或外侧壁上、或灯壳14的内表面或外表面上。例如,辐射散热层有一个结晶的微结构,其晶粒度(grain size)介于1纳米(nm)至数十微米之间。辐射散热层形成的结晶可以导致一些特定的晶格共振,以便大量地放射特定的热辐射,例如红外线或远红外线。辐射散热层的表面可以被粗化,目的是为了有更大的热辐射面积。因此,辐射散热层提供更大量的热辐射效果而可以增加发光二极管灯具10将热转移至环境空气的速率。
图1中的灯座12可以当作一个容置一个电源供应器的空间。图6显示一个电源供应器80放置于图1的灯座12中,此实例中发光二极管灯丝26是一个直流发光二极管。电源供应器80有两个交流电线进入节点而各自电性连结至底接触部13f以及侧接触部13l,两者可由一合适的插座接收电源。电源供应器80进一步包含整流器82以及功率调节器84。整流器82可以是一个桥式整流器,用以转换横跨在两个交流线输入端点上的交流电输入为直流电输出,并对功率调节器84供电。功率调节器84可以是一种提供定电流予发光二极管灯丝26的一开关式电源供应器。在一些低成本的实施例中,功率调节器84可能只是一个电阻,作为限制通过发光二极管灯丝26的电流。在一些实例中,发光二极管灯丝26可以是一个交流电发光二极管灯丝,电源供应器80也许并不需要,因此可以被省略;如此发光二极管灯丝26可以直接被通过底接触部13f以及侧接触部13l所输入的交流电所驱动。另外,如果发光二极管灯丝26是一种交流电发光二极管灯丝,电源供应器80可以只是一个电阻,与发光二极管灯丝26在交流电输入端之间形成串接。
图1中的对流加速器18提供烟囱效应以强化对流效果,通过灯壳14有效率地带走发光二极管灯丝26产生的热。发光二极管灯丝26发光时产生的热有可能被有效控制。发光二极管灯丝26的温度对于色温以及产品寿命而言是一个重要因素,本发明揭示的实施例可以有效解决发光二极管灯具冷却的问题。若使用本发明实施例的对流散热器,可以免除传统鳍片式散热器,进而减少成本。此外,像传统的白炽灯泡将灯丝设在灯壳的中心,发光二极管灯丝26也可以被设置在灯壳的中心。假如发光二极管灯丝发射出各个方向光线,如图1的发光二极管灯具10的光场分布可与传统的白炽灯泡的效果相同。如此,根据本发明实施例的发光二极管灯具可以取代白炽灯泡或荧光灯。
图7A及图7B根据本发明的实施例显示两个发光二极管灯具90的剖视图。发光二极管灯具90有插旋式灯座(bayonet base)92及支撑灯壳94及204,而插旋式灯座92包含两个底接触部96及98以及一个侧接触部100。两个插销93由侧接触部100沿着圆径的方向延伸出来。图7A及图7B中剖视图的切面彼此互相垂直并相交于插旋式灯座92的轴线上。在发光二极管灯具90内有两个发光二极管灯丝102a及102b,每一个被一对的支架结构104所固定,而支架结构104由插旋式灯座92延伸出来。举例来说,这些支架结构104可以是杜美丝所制成。图7B中发光二极管灯丝102a及102b是各自平行且与插旋式灯座92的轴线垂直。发光二极管灯丝102a及102b的各自位置与插旋式灯座92的距离不同,而发光二极管灯丝102b比较靠近插旋式灯座92。由发光二极管灯丝102a及102b发出的光的颜色,色温及发光功率也许相同或不同。插旋式灯座92可以容置提供电源的电源供应器,通过支架结构104做为驱动合适的发光二极管灯丝102a及102b。举例而言,直流电源连结至底接触部96仅使得发光二极管灯丝102a发光,而另外一个直流电源连结至底接触部99只使得发光二极管灯丝102b发光。
在一些实施例中,在合适的功率下发光二极管灯丝102a及102b各自发出不同发光功率的光线。例如,发光二极管灯具90于汽车上是一个刹车灯,车辆行进时只有发光二极管灯丝102a会发出40流明的光,而当车辆减速的刹车状态时,此时发光二极管灯丝102a会同时发光,并发出300流明的光。
虽然结合以上实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管灯具,包括:
灯壳,并定义充满一填充气体的内部空间,该灯壳包含第一透明材料;
对流加速器,设置于该内部空间之内,并包含第二透明材料以及含有第一开口及第二开口的管状体;
发光灯丝,设置于该管状体之内,并包含多个半导体发光元件,其中当该发光灯丝发光而产生热时,该管状体允许该填充气体的对流通过该第一开口以及该第二开口的其中之一;以及
灯座,支撑该灯壳以及该发光灯丝,包含与该发光灯丝电性连结的多个导电体,其中该第一开口及该第二开口两者与该灯座有不同的距离。
2.如权利要求1所述的发光二极管灯具,其中该灯座为具有一轴线的圆柱体,该管状体大体上位于该轴线上。
3.如权利要求1所述的发光二极管灯具,进一步包含支架结构,该支架结构位于该内部空间之内且固定该对流加速器,其中该支架结构与该发光灯丝以及该灯座之间还提供电性连结。
4.如权利要求3所述的发光二极管灯具,其中该对流加速器有一内壁且该支架结构包含固定环,该固定环顶住该对流加速器的该内壁。
5.如权利要求1所述的发光二极管灯具,进一步包含支架结构,其中该支架结构固定该管状体之内的该发光灯丝。
6.如权利要求1所述的发光二极管灯具,进一步包含至少另一个发光灯丝,其中该另一个发光灯丝与该发光灯丝彼此串联或并联。
7.如权利要求1所述的发光二极管灯具,其中该对流加速器有一位于该第一开口及该第二开口之间的中间区域,该中间区域的截面有洞孔,该洞孔大于该第一开口及该第二开口。
8.如权利要求1所述的发光二极管灯具,其中该填充气体是一惰性气体,选自稀有气体及氮气。
9.如权利要求1所述的发光二极管灯具,其中该灯壳,该对流加速器以及该发光灯丝之中至少之一包含辐射散热层,该辐射热层具有辐射散热效果。
10.如权利要求1所述的发光二极管灯具,进一步包含另一个对流加速器,其中该另一个对流加速器堆叠在该对流加速器之上。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6676627B2 (ja) 2014-09-22 2020-04-08 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーBecton, Dickinson And Company 一体型の流体路チャネルを備えたプレート
US11997768B2 (en) * 2014-09-28 2024-05-28 Zhejiang Super Lighting Electric Appliance Co., Ltd LED filament and LED light bulb
US11073248B2 (en) 2014-09-28 2021-07-27 Zhejiang Super Lighting Electric Appliance Co., Ltd. LED bulb lamp
FR3034838B1 (fr) * 2015-04-08 2017-03-31 Led-Ner Dispositif d'eclairage a filaments led
CN106439531A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 深圳市裕富照明有限公司 充气led灯泡
TWI575184B (zh) * 2015-08-11 2017-03-21 LED bulb structure
CN106958749A (zh) * 2016-01-08 2017-07-18 Bgt材料有限公司 发光二极管灯丝灯泡的构造
GB2547642A (en) * 2016-02-22 2017-08-30 Bgt Mat Ltd Light-emitting diode filament lamp
CN107676637A (zh) * 2016-08-01 2018-02-09 漳州立达信光电子科技有限公司 全向出光led灯
FR3064337B1 (fr) 2017-03-24 2019-04-05 Led-Ner Filament led et ligne d’eclairage a filaments led
DE102017107004A1 (de) * 2017-03-31 2018-10-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Filamentstruktur, Beleuchtungseinrichtung mit Filamentstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung mit Filamentstruktur
CN108036202A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 苏州亿拓光电科技有限公司 一种具有风道结构的led发光装置
US10982048B2 (en) 2018-04-17 2021-04-20 Jiaxing Super Lighting Electric Appliance Co., Ltd Organosilicon-modified polyimide resin composition and use thereof
CN108443729A (zh) * 2018-05-11 2018-08-24 上海芯感微电子科技有限公司 一种用于led灯丝灯驱动的电源条及led
CN112393172A (zh) * 2020-11-13 2021-02-23 浙江双宇电子科技有限公司 一种用灯丝灯制备的火焰灯

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201156523Y (zh) * 2007-11-26 2008-11-26 陈德荣 一种耦合线圈快速散热的无极灯
CN101988660A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 扬光绿能股份有限公司 灯源模组及投影系统
CN202158545U (zh) * 2011-03-16 2012-03-07 黎昌兴 流体疏导接纳装置及led强光源流体巡回散热装置
TW201250162A (en) * 2011-04-26 2012-12-16 Novalite Technology Pte Ltd LED light source
CN103148366A (zh) * 2012-12-20 2013-06-12 北京交通大学 一种改进的大功率led灯具
CN105940259A (zh) * 2014-01-29 2016-09-14 飞利浦照明控股有限公司 Led灯泡

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4490649A (en) * 1982-10-20 1984-12-25 General Electric Company Thermal baffle inside a discharge lamp
US4625141A (en) * 1984-10-29 1986-11-25 Gte Products Corporation Low wattage metal halide discharge lamp electrically biased to reduce sodium loss
US20090316413A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Raytech International Corporation Heat convection electromagnetic discharge lamp
KR101211402B1 (ko) * 2012-01-19 2012-12-12 이화랑 방열기능을 갖는 전구형 엘이디 램프
TW201339481A (zh) * 2012-03-22 2013-10-01 Yadent Co Ltd 節能燈具
TWM441798U (en) * 2012-06-29 2012-11-21 Macroblock Inc LED lighting apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201156523Y (zh) * 2007-11-26 2008-11-26 陈德荣 一种耦合线圈快速散热的无极灯
CN101988660A (zh) * 2009-08-07 2011-03-23 扬光绿能股份有限公司 灯源模组及投影系统
CN202158545U (zh) * 2011-03-16 2012-03-07 黎昌兴 流体疏导接纳装置及led强光源流体巡回散热装置
TW201250162A (en) * 2011-04-26 2012-12-16 Novalite Technology Pte Ltd LED light source
CN103148366A (zh) * 2012-12-20 2013-06-12 北京交通大学 一种改进的大功率led灯具
CN105940259A (zh) * 2014-01-29 2016-09-14 飞利浦照明控股有限公司 Led灯泡

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Publication number Publication date
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TW201527691A (zh) 2015-07-16
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