CN104412028A - 气体冷却式led灯具 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中，一种灯具(100，102，200，300，1000)包括光学透射外壳(112，212，1112，1114)。LED阵列(1128)设置在光学透射外壳(112，212，304，308，1112，1114)中，当通过电气连接通电时能操作而发光。气体被收纳在外壳(112，212，304，308，1112，1114)中以提供到LED阵列(1128)的热耦接。气体可包括氧。
Description
本申请要求2013年3月1日申请的美国申请序列号13/781,844的优先权，其全部通过引用并入本文，该美国申请是2013年2月22日申请的美国申请序列号13/774,193的延续申请，其全部通过引用并入本文，该延续申请是2012年5月9日申请的美国申请序列号13/467,670的部分延续申请(CIP)，其全部通过引用并入本文，并且，该延续申请是2012年4月13日申请的美国申请序列号13/446,759的部分延续申请(CIP)，其全部通过引用并入本文。
本申请还根据35U.S.C.§119(e)要求2012年12月18日申请的美国临时申请第61/738，668号的申请日，该申请全部通过引用并入本文；2012年10月11日申请的美国临时申请第61/712,585号的申请日，该申请全部通过引用并入本文；2012年10月22日申请的美国临时申请第61/716,818号的申请日，该申请全部通过引用并入本文；及2012年7月12日申请的美国临时申请第61/670,686号的申请日的优先权的权益，该申请全部通过引用并入本文。
背景技术
发光二极管(LED)照明系统作为以往照明系统的替代物变得越来越流行。LED系统是固态照明(SSL)的实例且具有优于例如白炽灯泡及荧光照明的传统照明方式的优点，因为它们使用较少能量，且比较耐用，能运行更久，可组合在可受控制以事实上传递任何颜色光的多色阵列，且通常不含铅或水银。固态照明系统可采用照明单元、照明灯具、灯泡、或“灯具”的形式。
LED照明系统可包括，例如，包括一个或多个发光二极管(LED)的封装发光装置，且该LED包括可包括形成p-n接合件的半导体层的无机LED和/或可包括有机发光层的有机LED(OLED)。被看见为白色或接近白色的光可通过红、绿及蓝(“RGB”)LED的组合产生。该装置的输出色可通过分别调整供给所述红、绿及蓝LED的电流改变。用于产生白色或接近白色的光的另一方法通过使用例如磷光体的荧光磷光体。用于产生白光的再一方法是以LED源激发多个颜色的磷光体或染料。可采用许多其它方法。
LED灯具可以形状因子制成，且该形状因子容许它替代标准白炽灯泡，或各种荧光灯的任一种。LED灯具经常包括某或某些类型的光学元件以便局部地混色、校准光、或提供特殊光图案。有时，该光学元件也作为在该灯具中的电子装置或LED的封罩或外壳。
理想地，由于设计作为传统白炽及荧光光源的替代物的LED灯具必须是自包括的；电源与LED或LED封装件及光学组件一起包括在该灯具结构中。也需要散热器来冷却所述LED和/或电源以便维持适当操作温度。该电源及特别是该散热器经常会妨碍某些来自所述LED的光或限制LED位置。根据欲以该固态灯具作为替代物的传统灯泡，这限制会造成该固态灯具以与由欲替代的传统灯泡所产生的光图案实质不同的图案发光。
传统白炽灯泡通常包括被支撑在支撑金属线上的灯丝，其中所述支撑金属线安装在玻璃柄部上，且该玻璃柄部熔接在该灯泡上。多个金属线延伸穿过该柄部以便提供由该灯泡头至该灯丝的电流。该柄部使用熔化该玻璃的热被熔接在该外壳上。在传统白炽灯泡中，将该柄部熔接在该外壳上不会有特别的问题，因为在该熔接操作时产生的热不会不利地影响所述元件。然而，该结构已被视为不适合LED灯具设计，因为在制造程序时产生的热对所述LED具有不利冲击是已知的。例如在该熔接操作时施加的热会例如因基本缩短LED寿命而降低所述LED在使用时的性能。该热也会影响在所述LED及该印刷电路板(PCB)、基座或其它副底座之间的焊接，其中所述LED会松弛或会由该印刷电路板、基座或其它副底座分离。因此，传统制造程序及结构已被视为完全不适合以LED为主的照明技术。
发明内容
在一个实施例中，一种灯具包括光学透射外壳。LED阵列被布置在该光学透射外壳中且当通过电气连接通电时能操作而发光。气体被收纳在该外壳中以提供到该LED阵列的热耦接。散热器结构被热耦接到该LED阵列以将热由该LED阵列传导至该气体。该散热器结构在距离该外壳小于8mm处。
在一个实施例中，一种灯具包括光学透射外壳。LED阵列被布置在该光学透射外壳中且当通过电气连接通电时能操作而发光。气体被收纳在该外壳中以提供到该LED阵列的热耦接。散热器结构被热耦接到该LED阵列以将热由该LED阵列传导至该气体，其中该散热器结构被该气体包围。
在一个实施例中，一种灯具包括光学透射外壳。LED阵列被布置在该光学透射外壳中且当通过电气连接通电时能操作而发光。气体被收纳在该外壳中以提供到该LED阵列的热耦接。基座形成与该LED总成连接的部分，且包括与该外壳连接的上部及与该上部接合的下部。
在一个实施例中，一种灯具包括光学透射密封外壳。LED阵列被布置在该光学透射外壳中且当通过电气连接通电时能操作而发光。该LED阵列被安装在LED总成上，且该LED总成包括散热器结构，其中该LED阵列被布置成朝向该LED总成的一侧，且该散热器结构向该LED总成的相对侧延伸。该LED阵列基本地定位于该外壳的中心。气体被收纳在该外壳中以提供到该LED阵列的热耦接。
在一个实施例中，一种灯具包括光学透射外壳。LED设置在该光学透射外壳中且当通过电气连接通电时能操作而发光。气体被收纳在该外壳中以提供到该LED阵列的热耦接，其中该气体包括氧。
该LED阵列可设置在LED总成的一端且该散热器结构可至少延伸至该LED阵列的一侧。该散热器结构可包括翼片。该LED阵列可设置成朝向该LED总成的顶部且该散热器结构可向该LED总成的底部延伸。该LED阵列可设置在LED总成上且该LED总成可被支撑在玻璃柄部上，其中该散热器结构至少部分地环绕该玻璃柄部。该LED阵列可定位成使得它被基本地布置在该外壳的中心且该散热器结构偏离至该外壳的一侧。该散热器结构可接触该外壳。该气体可包括氦。该气体也可包括氢。
爱迪生螺纹可形成在该基座上。该基座可具有被固定在该外壳上的相对窄近端，其中该基座的直径由该近端沿该基座逐渐增加至一点。该基座的具有较大直径的部分可限定用于收纳电源的内部空间。该基座可由该最宽直径部分逐渐缩小至该爱迪生螺纹。该基座的外表面可由平滑弯曲形状形成。该基座的外表面可由该近端至该爱迪生螺纹由比较小凹部转变至比较大凸部。
该电气连接可包括防止该LED阵列过热的热阻电气路径。该热阻电气路径可包括金属线，该金属线具有一尺寸使得该尺寸防止该LED阵列过热。
氧可以足以防止LED的劣化的量设置在外壳中。该灯具可发出等于相当40瓦灯泡的光且该气体可包括至少大约50体积％的氧。该气体可包括第二导热气体。该第二导热气体可具有比氧高的导热率。该第二导热气体可包括氦。该气体可具有大约至少87.5mW/m-K的导热率。该灯具可发出等于相当40瓦灯泡的光且该气体可包括大约40％至60％体积的氧。该灯具可发出等于相当40瓦灯泡的光且该气体可包括大约50体积％的氧。该灯具可发出等于相当60瓦灯泡的光且该气体可包括至少大约80％体积的氧。该灯具可发出等于相当60瓦灯泡的光且该气体可包括至少大约100％体积的氧。该灯具可发出等于相当60瓦灯泡的光且该气体可包括至少大约90％体积的氧。该灯具可包括气体移动装置。该气体移动装置可包括电风扇、转动风扇、压电风扇、电晕或离子风产生器、及膜片泵中的至少一种。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的LED灯具的侧视图。该灯具的光学外壳以横截面示出以便可了解内部细节。
图2是根据本发明的其它实施例的LED灯具的侧视图。在图2的情况下，该光学外壳及该灯具的内部光学封装以横截面示出。
图3是根据本发明的其它实施例的LED灯具的侧视图。在图3中，虽然事实上在某些实施例中可使用扩散透镜材料，但是LED灯具的透镜示出为完全透明以便看到内部细节。
图4是图1的LED灯具的俯视图。再者，该灯具的光学外壳以横截面示出以便可了解内部细节。
图5是根据另一个实施例的LED灯具的副底座的俯视图。图5示出另一种可使用的副底座及封装LED装置。
图6A和图6B示出LED灯具的副底座的额外替代。
图7A和图7B示出LED灯具的副底座的进一步替代。
图8和图9示出根据本发明的实施例的LED灯具的副底座的进一步替代。
图10是本发明替代实施例的LED灯具的部分截面图，其中该外壳、LED总成及柄部以横截面示出。
图11是可用于制造图10的实施例的外壳的实施例的侧视图。
图12是可用于制造图10的实施例的柄件的实施例的侧视图。
图13是可用于制造图10的实施例的柄件及LED总成的实施例的侧视图。
图14是设置在图11的外壳中的图12的柄件及LED总成的实施例的侧视图，示出图10的实施例的制造。
图15是熔接在图11的外壳上的图12的柄件及LED总成的实施例的侧视图，示出图10的实施例的制造。
图16是熔接在图11的外壳上的柄部及LED总成的实施例的侧视图，示出图10的实施例的制造。
图17是图10的灯具的另一个实施例的示意侧视图。
图18是图10的灯具的又一个实施例的示意侧视图。
图19是图10的灯具的再一个实施例的示意侧视图。
图20是图10的灯具的又一个实施例的示意侧视图。
图21是图10的灯具的再一个实施例的示意侧视图。
图22是可使用于本发明的LED总成的实施例中的引线框的平面图。
图23是可使用于本发明的LED总成的实施例中的引线框及LED封装件的平面图。
图24是可使用于本发明的LED总成的实施例中的引线框的替代实施例的平面图。
图25是可使用于本发明的LED总成的实施例中的引线框配置的立体图。
图26是可使用于本发明的LED总成的实施例中的另一引线框配置的立体图。
图27是可使用于本发明的LED总成的实施例中的又一引线框配置的侧视图。
图28是可使用于本发明的LED总成的实施例中的再一引线框配置的侧视图。
图29是可使用于本发明的LED总成的实施例中的另一引线框配置的立体图。
图30是可使用于本发明的LED总成的实施例中的又一引线框配置的侧视图。
图31是可使用于本发明的LED总成的实施例中的核心板配置的平面图。
图32是可使用于本发明的LED总成的实施例中的核心板配置的立体图。
图33是可使用于本发明的LED总成的实施例中的另一核心板配置的立体图。
图34是可使用于本发明的LED总成的实施例中的又一核心板配置的立体图。
图35是可使用于本发明的LED总成的实施例中的再一核心板配置的立体图。
图36是可使用于本发明的LED总成的实施例中的又一核心板配置的立体图。
图37是可使用于本发明的LED总成的实施例中的挤出副底座的立体图。
图38是可使用在图10的灯具中的LED总成的另一个实施例的示意侧视图。
图39是可使用在图10的灯具中的LED总成的又一个实施例的类似于图38的示意侧视图。
图40是可使用在图10的灯具中的LED总成的再一个实施例的类似于图38的示意侧视图。
图41至43图是示出说明形状的LED总成的各种实施例的端视图。
图44是可使用在本发明的LED总成的实施例中的金属核心板/引线框配置的立体图。
图45是可使用在本发明的LED总成的实施例中的另一金属核心板/引线框配置的立体图。
图46是可使用在本发明的LED总成的实施例中的又一金属核心板/引线框配置的侧视图。
图47是可使用在本发明的LED总成的实施例中的再一金属核心板/引线框配置的侧视图。
图48是示出本发明的另一个实施例的LED灯具的部分截面图，其中该外壳、LED总成及柄部以横截面示出。
图49是图48的LED灯具的侧视图。
图50是在图48的LED灯具中使用的LED总成的立体图。
图51是示出尺寸的可使用在本发明的LED总成中的基板的实施例的平面图。
图52是A19灯泡的ANSI标准尺寸的视图。
图53-图55示出包括尺寸的外壳的实施例。
图56a-图56d示出本发明的灯具的某些部分的额外实施例。
图57a-图58b示出本发明的灯具的某些部分的额外实施例。
图59是本发明的灯具的实施例的分解图。
图60a是图59的灯具的实施例的立体图。
图60b是图59的灯具的实施例的部分分解图。
图60a是图59的灯具的实施例的立体图。
图60c、60d与60e是图59的灯具的实施例的俯、侧及仰视图。
图61是可使用在本发明的LED总成中的基板的另一个实施例的平面图。
图62是类似于图61的前视图，示出安装在该基板上的塑料支撑构件。
图63是图62的基板及支撑构件的后视图。
图64示出弯曲成三维形状的图61的基板。
具体实施方式
以下将参照示出本发明的实施例的附图更完整地说明本发明的实施例。然而，本发明可以许多不同形式实施且不应被解释为受限于在此所述的实施例。相反地，这些实施例提供使得该公开内容将是彻底且完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在全部图中类似符号表示类似元件。
应了解的是，虽然在此可使用所述术语第一、第二等来说明各种不同元件，但是这些元件不应受限于这些术语。这些术语只是被用来区别元件与另一元件。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，且类似地，第二元件可被称为第一元件。在此所使用的术语“和/或”包括所述相关列出对象中的一个或多个对象的任一或所有组合。
应了解的是当说明例如层、区域或基板的元件“在”或延伸“在”另一元件上时，它可直接在或直接延伸在另一元件上或也可具有中间元件。相反地，当元件被称为“直接在”或延伸“直接在”另一元件上时，没有中间元件。也应了解的是当元件被称为“连接”或“耦接”在另一元件上时，它可直接连接或耦接在另一元件上或可具有中间元件。相反地，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”在另一元件上时，没有中间元件。
在此可使用例如“以下”或“以上”、“上”或“下”或者“水平”或“垂直”的相对术语以说明如在图中所示的元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系。应了解的是这些术语意图在图中所示的方位以外，也包括该装置的不同方位。
在此使用的术语只是用于说明特别的实施例且不是要限制本发明。除非本文另外清楚地指出，否则在此使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”及“该”也意图包括复数形式。进一步应了解的是当在此使用时，所述术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”和/或“包括(including)”指定具有所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件，但不排除具有或外加其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组中的一个或多个。
除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术与科学术语)如由本发明所属领域的技术人员通常理解的具有相同意义。进一步应了解的是除非特别在此如此定义，否则在此使用的术语应解释为具有与它们在说明书及相关技术的本文中的意义一致的意义且不以理想或过度正式的方式解释。
除非特别声明，例如“较少”及“较大”的比较、定量术语意图包括相等的观念。举例而言，“较少”可不只以最严格的数学方式表示“较少”，而且也表示“小于或等于”。
该术语“LED”及“LED装置”可指任一种固态发光器。所述术语“固态发光器”或“固态发射器”可包括发光二极管、激光二极管、有机发光二极管、和/或其它半导体装置，所述其它半导体装置包括一个或多个半导体层、基板及一个或多个接触层，该一个或多个半导体层可包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其它半导体材料，该基板可包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其它微电子基板，且该一个或多个接触层可包括金属和/或其它导电材料。固态照明装置通过激发电子通过在半导体作用(发光)层的传导带及共价带之间的能带间隙而产生光(紫外线、可见光、或红外光)，且该电子转移在根据该能带间隙而定的波长产生光。因此，由固态发射器发射的光的颜色(波长)据其作用层的材料而定。在各种实施例中，固态发光器可在可见光范围中具有峰波长和/或可与在可见光范围中具有峰波长的荧光磷光材料组合使用。多个固态发光器和/或多个荧光磷光材料(即，与至少固态发光器组合)可在单一装置中使用，例如，以产生看见为适当白色或接近白色的光。在某些实施例中，多个固态发光器和/或多个荧光磷光材料的累积输出可产生具有由大约2200K至大约6000K的色温范围的暖白光输出。
固态发光器可单独或与一个或多个荧光磷光材料(例如，磷光体、闪烁剂、荧光磷光墨水)和/或光学组件组合使用以便产生峰波长，或至少一个所需看见颜色(包括可被看见为白色的颜色的组合)的光。如在此所述在照明装置中加入荧光磷光(也称为“发光”)材料可通过直接涂布在固态发光器上、添加所述材料于封装件中、添加所述材料至透镜、通过埋入或分散所述材料在荧光磷光支撑元件、和/或涂布所述材料在荧光磷光支撑组件上来达成。其它材料，例如光散射元件(例如，颗粒)和/或指数匹配材料，可以与可与固态发射器空间地分离的荧光磷光体、荧光磷光体结合介质、或荧光磷光支撑元件相关联。
本发明的实施例提供固态灯具，且该固态灯具具有居中发光器，更具体地，LED。多个LED可一起使用，形成LED阵列。所述LED可以各种方式安装在该灯具上或固定在该灯具内。在至少某些实例实施例中，使用副底座。在某些实施例中，该副底座是透光的。透光的副底座可以是半透明的、扩散的、透明的或部分透明的。该副底座可具有两个或两个以上侧，且在两个或全部侧上可包括LED。LED的居中特性及极小和/或透光机械支撑构件使所述LED可配置成靠近该灯具的结构封罩的中心部分。在某些实例实施例中，气体提供到LED阵列的热耦接以便冷却所述LED。然而，该透光副底座可与液体、散热器、或另一热组分一起使用。由于LED阵列在某些实施例中可配置成在该灯具的结构封罩内居中，故灯具可构造成使得光图案不会因存在散热器和/或安装硬件，或因必须将所述LED定位成靠近该灯具的基座而受到不利的影响。如果使用光学透射副底座，在某些实施例中光可通过该副底座而产生更均一的光分布图案。也应注意的是该术语“灯具”表示不只包括如在此所述的传统白炽灯泡的固态替代物，而且也包括荧光灯泡的替代物，完整灯具的替代物，及可定制设置为用于安装在壁上、在天花板中或上、在柱上、和/或在车辆上的固态灯具的任一种照明灯具。
图1示出根据本发明的某些实施例的灯具，100，的侧视图。灯具100是具有爱迪生基座102的A系列灯具，更具体地，灯具100设计成作为A19白炽灯泡的固态替代物。在此爱迪生基座可通过在塑料结构上使用螺纹盖来达成。如稍后在讨论用于产生白光的各种选项时所述，在LED阵列中的LED包括设置在例如有机硅的封装物中的LED晶粒的LED 103，及封装有磷光体以提供局部波长转换的LED 104。灯具100的LED阵列的LED安装在透光副底座的多个侧上且可在通过电气连接通电时操作而发光。该透光副底座包括顶部106及底部108。该副底座的两部分通过金属线109连接，且所述金属线109提供结构支撑及电气连接。在灯具100中的副底座包括四安装表面或“侧”，在各部分上有两安装表面或“侧”。在某些实施例中包括驱动器或电源，且LED阵列在该副底座上。在某些情况下，该驱动器可通过在印刷电路板或“PCB”上的组件形成。在图1的实施例的情况下，电源组件110示意地示出在该副底座的底部上。
仍参照图1，在某些实施例中，外壳112是形状类似于一般在家用白炽灯泡中使用的玻璃外壳。在该实例实施例中，该玻璃外壳在内侧涂有二氧化硅113，提供产生更均匀远场图案的扩散散射层。金属线114延伸在该副底座与灯基座102之间以承载该电源的两侧以便提供临界电流至所述LED。基座102可包括电源或驱动器且形成在所述主电源与所述LED之间的电气路径的全部或一部分。该基座也可只包括电源电路的部分，同时某些较小组件则位于该副底座上。在外壳112中的灯具100的该居中LED阵列及任一电源组件通过氦气，或另一热材料冷却，且氦气或另一热材料填充或部分地填充该光学透射外壳112并且提供到LED阵列的热耦接。氦可加压，例如氦可在2个大气压、3个大气压或甚至更高的压力。就图1的实施例而言，如本发明的许多实施例一样，该术语“电气路径”可被用来表示至包括设置在电气连接之间且将另外直接提供电力至所述LED及LED阵列的中间电源的LED阵列的全部电气路径，或者它可被用来表示在该主电源与包括该电源的在该灯具中的所有电子装置之间的连接。该术语也可被用来表示在该电源与LED阵列之间的连接。类似地，该术语“电气连接”可表示至LED阵列、至该电源、或两者的连接。
图2示出根据本发明的进一步实施例的灯具，200，的侧视图。灯具200是具有爱迪生基座202的A系列灯具。灯具200包括LED阵列，且LED阵列包括副底座上的单个LED 204，其可为光学透射。电源组件可包括在该副底座上或在该基座中，但是在这种情况下未示出。灯具200包括光学透射内封罩211，且该封罩211以磷光体内部地或外部地涂布以提供远波长转换且因此产生实质白光。灯具200的LED阵列及电源通过提供与LED的热耦接的在该内光学封罩211中的氦气与氢气的非爆炸混合物来冷却。冷却也通过在该内光学封罩与光学外壳212之间的氦气提供，且该外壳212也采用家用白炽灯泡的玻璃封罩的形式及形状，但可由各种材料制成，包括具有二氧化硅涂层(未示出)的玻璃及各种塑料。为了达成本发明的目的，灯具的最外侧光学元件通常被称为“外壳”且内光学元件可被称为“封罩”。
仍参照图2，除了上述气体以外，灯具200也包括多个热组分。散热器220与副底座206连接且提供在该副底座与氦气之间且在封罩211与外壳212之间的另外耦接。这些散热器也可被视为该副底座的部分和/或可事实上形成为由相同材料制成的副底座的部分。各散热器是在金属线224通过的中心具有开放空间的锥状结构。金属线224提供在灯基座与在灯具200的副底座206上的电子装置之间的热阻电气路径。该热阻(与电阻相对)防止会被用来在制造时密封该灯具的热破坏该灯具的LED和/或该驱动器。通常，LED的电气连接设计成减少热阻以便在操作时提供另外的冷却。然而，当根据本发明的实施例提供其它热元件以冷却所述LED时，至该基座的连接金属线可作成是热阻的以便在制造时保护所述LED，同时仍通过电气连接提供电力至LED和/或该电源。在图2的实施例中，热阻通过使用小直径、长金属线增加，但是也可使用特定线几何形状和/或特定材料以提供至LED阵列的热阻电气路径。应注意的是根据本发明的实施例的灯具可包括多个采用球形、管形或任何其它形状的内封罩。
应注意的是类似图2中的灯具200的灯具是否可具有与类似图1中所示者的灯具相同的尺寸。然而，在某些实施例中，类似图1的灯具的灯具可设计成比图2所示的灯具实体地小，例如，图2的灯具200可具有标准尺寸的家用白炽灯泡的尺寸及形状因子，而因为不需要内光学封罩的空间，故图1的灯具100可具有较小白炽灯泡的尺寸及形状因子，例如在电器中一般使用的灯具。也应注意的是在该实施例或在此所示的任一个实施例中，该光学透射外壳或该光学透射外壳的部分可以磷光体或扩散剂涂布或浸渍。
图3是PAR型灯具300，例如PAR-38白炽灯泡的替代物。灯具300包括在副底座301上的LED阵列，LED阵列类似图1所示的LED，且设置在外反射器304内。该副底座的顶部306可通过玻璃或塑料透镜308看到，且该透镜308覆盖该灯具300的前方。在这种情况下，该电源(未示出)可被收纳在灯具300的基座部分310中。再者，灯具300包括爱迪生基座312。反射器304及透镜308—起形成该灯具的光学透射外壳，但是光透射在这情形下是有方向性的。注意如灯具300的灯具可形成有单件式外壳，举例而言，该外壳由玻璃形成，且在适当部分上适当地成形及涂银或涂布以形成有方向性、光学透射外壳。再者，灯具300包括在该光学透射外壳内的气体以提供与LED阵列及可包括在该副底座上的任一电源组件的热耦接。在该实例实施例中，气体包括氦和/或氢。
可使用各种不同气体的任一气体以提供本发明的实施例，其中LED灯具包括气体作为热组分。可使用多个气体的组合。实例包括至此已说明的所有气体、氦、氢、及其它组分气体，包括氟氯碳化物、氢氟氯碳化物、二氟甲烷及五氟乙烷。具有由大约45至大约180毫瓦每米开尔文Kelvin(mW/m-K)的导热率的气体可良好地作用。为了达成本发明的目的，导热率在标准温度及压力(STP)产生。在300K，空气、氮及氧具有大约26的导热率，氦气具有大约156的导热率，且氢气具有大约186的导热率，并且氖气具有大约49的导热率。应了解的是气体的导热率值会在不同压力及温度下变化。气体可与本发明的实施例一起使用，其中该气体具有至少大约45mW/m-K、至少大约60mW/m-K、至少大约70mW/m-K、至少大约100mW/m-K、至少大约150mW/m-K、由大约60至大约180mW/m-K、或由大约70至大约150mW/m-K的导热率。
在本发明的实例实施例中用于冷却的气体可被负或正地加压。事实上，在制造时以大气压引入该外壳或内光学封罩中的气体可在一旦密封该灯具时以稍微负压终止。在负压下，该气体的热阻会下降，促进冷却性质。在根据本发明的实施例的灯具内的气体可在由大约0.5至大约10个大气压的任一压力。它可在由大约0.8至大约1.2个大气压的压力，在大约2个大气压的压力，或在大约3个大气压的压力。该气体压力也可在由大约0.8至大约4个大气压的范围内。
也应注意的是用于冷却灯具的气体不必一直是气体。可使用改变相的材料且相变化可提供另外的冷却。例如，在适当压力下，可使用乙醇或水取代或加入其它气体。可使用多孔基材、封罩、或外壳作为芯。在该灯具上的扩散剂也可作为该芯。
本发明的发明人已确定在如在上所述的密封环境中，在某些实施例中，在氧耗尽环境中操作LED会造成LED的劣化。该劣化的一个结果是可作为LED芯片的封装物使用的有机硅的褐变。人们相信通过LED被操作(氧耗尽)的环境、例如在LED总成中的有机物或在该外壳中的其它组分的污染物、来自所述LED的光能和/或由所述LED产生的热能的通量密度的组合，会产生该有机硅的褐变。虽然并不知道该劣化的真正原因，但是已发现的是通过降低或去除污染物和/或通过在含氧环境中操作LED，可防止或逆转所述不利的效应。在含氧环境中操作的LED不会出现劣化，且通过在含氧环境中操作LED，可逆转由于缺氧发生的LED的劣化。
在该外壳中使用的氧的量会与所述污染物的存在与否相关，因此在含有少数污染物的环境中需要较少氧且在含有较高量污染物的环境中需要较高量氧。在某些实施例中，不需要氧，因此该气体可只含有足够高热气体，例如H和/或He。在具有低量污染物的环境中，氧可包括等于或小于在该外壳中总气体体积的大约5％、4％，例如大约1％。氧可包括小于在该外壳中总气体体积的大约50％。在某些实施例中，氧可包括小于在该外壳中总气体体积的大约40％或小于在该外壳中总气体体积的大约25％。
在一个实施例中，就具有20个LED的相当40瓦灯泡而言，该气体可包括至少大约50％体积的氧且剩余气体是较高导热气体，例如氦或例如氦及氢的其它更导热气体的组合。在50％氧及50％氦的混合物中，该气体具有大约87.5mW/m-K的导热率。在该外壳中氧的体积越大，用于防止LED劣化的环境越好；然而，高导热气体的体积越大，由LED阵列的散热越好。因为LED的劣化会与在LED总成中的污染物有关，在该外壳中需要的氧的特定量可根据LED总成的构造或在该外壳中的其它组件就特定应用决定。在某些实施例中，该气体可包括至少大约40％体积的氧且剩余气体是较高导热气体或其它气体的组合。在某些实施例中，该气体可包括大约40-60％体积的氧且剩余气体是较高导热气体或其它气体的组合。
在另一个实例实施例中，就具有20个LED的相当60瓦灯泡而言，该气体可包括大约100％体积的氧作为在该外壳中的气体。然而，因为氧不是特别好的热导体，故在该外壳中使用大约100％的氧无法提供由LED总成的足够热传导。为了增加由LED总成的热传导，可使用如在此所述的气体移动装置以使氧在LED总成上环流以便增加由LED总成至该气体的热传导。如关于图17所述，该气体移动装置1116可包括电风扇、转动风扇、压电风扇、电晕或离子风产生器、合成喷气(synjet)膜片泵等。由该气体移动装置产生的较多气体环流补偿氧的较低导热率。虽然已就大约100％氧的气体说明了使用气体移动装置，该气体移动装置可与任何组成一起使用以便加由LED总成的热传导。如前所述，因为LED的劣化会与在该外壳中的污染物的量有关，在该外壳中需要的氧的特定量可就使用的LED总成决定。在某些实施例中，就相当60瓦灯泡而言，该气体可包括至少大约90％体积的氧且剩余气体是较高导热气体或其它气体的组合。在某些实施例中，该气体可包括至少大约80％体积的氧且剩余气体是较高导热气体或其它气体的组合。此外，人们相信在靠近LED芯片的该有机硅层发生劣化，且通过使用不同封装材料或不同LED结构可减少或避免该劣化，因此不是在所有实施例中均需要氧。
在某些实施例中，LED的劣化可通过LED的构造防止。例如，在该发光表面上可包括氮化硅层且密封环境可包围该发光表面。在某些实施例中，该氮化硅层直接在该发光表面上且覆盖该发光表面。该密封环境可包括如在此所述的密封气体环境。
该氮化硅层可提供物质阻挡或不可渗透层，且该物质阻挡或不可渗透层可防止例如水分、碳和/或含有碳之挥发性有机化合物(VOC)到达该发光表面。该物质阻挡层直接在该发光表面上，且完全覆盖该发光表面并且在某些实施例中，该物质阻挡层可包括多个子层。此外，也可使用氮化硅以外的材料，例如氮化硼和/或其它无机/有机材料。一个这样的实例在2013年2月4日申请且题目为“Lighting Emitting Diodes including LightEmitting Surface Barrier Layers,and Method of Fabricating Same”的美国专利申请序列号13/758,565中进行描述，该专利申请的公开内容在此通过引用全部并入。
参照图10至图21，将说明灯具1000及制造灯具的方法的实施例。该灯具1000包括外壳1112，且在某些实施例中，该外壳1112是玻璃、石英、硼硅酸盐、硅酸盐或其它适当材料。在某些实施例中，该外壳具有类似于一般在家用白炽灯泡中使用的形状的形状。该玻璃外壳可以二氧化硅1113，或其它表面处理涂布在内侧，以提供产生更均匀远场图案的扩散散射层或者可省略该表面处理且提供透明外壳。该玻璃外壳1112可具有传统灯泡形状，且该传统灯泡形状具有向较窄颈部1115渐缩的球形主体1114。例如爱迪生基座的灯基座1102可与该颈部1115连接，其中该基座作为该电气连接器以连接该灯具1000与电气插座或其它连接器。根据该实施例，其它基座配置可达成电气连接，例如其它标准基座或非传统基座。
玻璃柄部1120在颈部1115的区域熔接在该外壳1112上。该玻璃柄部1120可包括大致中空外圆顶1121，该圆顶1121具有延伸入该主体1114的第一端及熔接在该外壳1112上的第二端使得该外壳1112的内部相对外部环境密封。具有内部通道1123的管1126延伸穿过圆顶1121的内部。在该管1126与圆顶1121之间产生环状凹孔1125。金属线1150可延伸在LED总成1130与基座1102之间穿过该环状凹孔1125。LED总成可使用印刷电路板(“PCB”)实施且在某些情况下被称为LED PCB。
该灯具1000包括固态灯具，且该固态灯具包括LED总成1130，并且LED总成1130具有多个发光的LED 1127。多个LED 1127可一起使用，形成LED阵列1128。所述LED 1127可以各种方式安装在该灯具上或固定在该灯具内。在至少一些实例实施例中，使用副底座1129。如稍后在讨论用于产生白光的各种选项时所述，在LED阵列1128中的LED 1127包括可包括设置在例如有机硅的封装物中的LED芯片的多个LED，及可封装有磷光体以提供局部波长转换的多个LED。如在此所述的LED总成1130中可使用多种不同LED及LED的组合。该灯具1000的LED阵列1128的LED 1127可安装在副底座1129的多个侧且当可在通过电气连接通电时操作而发光。金属线1150延伸在该副底座1129与该灯基座1102之间以承载该电源的两侧以便提供临界电流至所述LED 1127。所述金属线1150可被用来供给电流至所述LED且实体地支撑所述LED在该柄部1120上。
在某些实施例中，驱动器1110和/或电源1111与LED阵列一起设置在该副底座1129上，如图19所示。在其它实施例中，该驱动器1110和/或电源1111包括在该基座1102中，如图18所示。该电源1111及驱动器1110也可分别安装，其中该电源1111的组件安装在该基座1102中且该驱动器1110与该副底座1129—起安装在该外壳1112中，如图17所示。基座1102可包括电源1111或驱动器U10且形成该主电源与所述LED 1127之间的电气路径的全部或一部分。该基座1102也可只包括该电源电路的部分同时某些组件位于该副底座1129上。在某些实施例中，直接通过该AC输入线的任一组件可在该基座1102中且协助转换该AC成有用的DC的其它组件可在该玻璃外壳1112中。在一个实例实施例中，形成该EMI滤波器的部分的电感器及电容器在该爱迪生基座中。适当的电源及驱动器在于2012年5月2日申请且题目为“Driver Circuits for Dimmable Solid StateLighting Apparatus”的美国专利申请第13/62,388号，其全部通过引用并入本文；于2010年5月7日申请且题目为“AC Driven Solid State LightingApparatus with LED String Including Switched Segments”的美国专利申请第12/775,842号，其全部通过引用并入本文；于2011年7月28日申请且题目为“Solid State Lighting Apparatus and Methods of Using Integrated DriverCircuitry”的美国专利申请第13/192,755号，其全部通过引用并入本文；于2011年12月29日申请且题目为“Solid State Lighting Apparatus andMethods Using Parallel-Connected Segment Bypass Circuits”的美国专利申请第13/339,974号，其全部通过引用并入本文；于2011年9月16日申请且题目为“Solid State Lighting Apparatus and Methods Using EnergyStorage”的美国专利申请第13/235,103号，其全部通过引用并入本文；于2012年1月27日申请且题目为“Solid State Lighting Apparatus and Methodsof Forming”的美国专利申请第13/360,145号，其全部通过引用并入本文；于2011年12月27日申请且题目为“Solid State Lighting Apparatus Includingan Energy Storage Module for Applying a Light Source Element During LowPower Intervals and Methods of Operating the Same”的美国专利申请第13/338,095号，其全部通过引用并入本文；于2011年12月27日申请且题目为“Solid State Lighting Apparatus Including Current Diversion Controlledby Lighting Device Bias States and Current limiting Using a Passive ElectricalComponent”的美国专利申请第13/338,076号，其全部通过引用并入本文；及其全部通过引用并入本文的于2012年2月27日申请且题目为“SolidState Lighting Apparatus and Methods Using Energy Storage”的美国专利申请第13/405,891号中进行描述。
该AC至DC转换可通过升压布局提供以使损失减至最少且因此使转换效率达到最大。该升压电源与高电压LED连接且以大于200V操作。可能存在使用不同驱动器配置，或在较低电压的升压电源的其它实施例。
LED总成1130也可通过该柄部1120实体地支撑。在某些实施例中，管1133延伸超出该中空柄部1120的末端。在一个实施例中，该管1133及柄部1120由玻璃形成且可形成为单件式构件。在某些实施例中，没有管1133。该管1133包括通道1135，且该通道1135收纳形成在支撑构件1143上的柱或底座1137。支撑构件1143进一步包括扣持装置1139，例如通过该柱1137支撑的多个径向延伸臂部1139。所述臂部1139可以星形图案由该柱1137延伸，其中设置，例如，大约六个臂部。臂部1139的精确数目可取决于特殊LED总成所需的支撑量。在一个实施例中，该臂部1139及臂部1139可由模制塑料形成为单件。所述臂部1139与LED总成1130接合以支撑LED总成在柄部1120上。在一个实施例中，所述臂部1139插在形成在LED总成1130上的翼片1141之间，因此限制LED总成移动。所述金属线1150可被用来保持LED总成1130定位于该支撑构件1143上且保持该支撑构件1143在管1133中。在某些实施例中，该支撑构件1143放置在该柄部1120或管1133上。LED总成1130也可通过分开的支撑金属线1117支撑，且所述支撑金属线1117熔接在柄部1120中且与LED总成连接，如图17所示。虽然示出两根支撑金属线1117，但是也可使用更大数目的支撑金属线来为LED总成1130提供三维支撑。此外，可组合地使用支撑金属线1117及支撑构件1143。再者，如果金属线1150适当地支撑LED总成1130，则可省略该支撑构件1143和/或支撑金属线1117。
因为玻璃是热绝缘的，故使用柄部1120来支撑LED总成1130与LED灯具设计相违背。通常，在灯具中的LED被支撑在金属支撑构件上，且该金属支撑构件连接所述LED与该基座1102和/或伴随的散热器使得由所述LED产生的热可传导远离所述LED且由该灯具通过该金属支撑构件、该基座和/或该散热器散逸。因为玻璃柄部1120不是导热的，故它将无法有效率地导热远离所述LED 1127。因为热管理对操作LED是重要的，故该配置已不被视为适合LED灯具。
本发明的发明人已发现该居中LED阵列1128及用于灯具1000的任一位于同一地点的电源和/或驱动器可通过氦气、氢气和/或另一热材料适当地冷却，该另一热材料填充该光学透射外壳1112且提供与所述LED1127的热耦接。该热材料可包括例如氦与氧、氦与空气、氦与氢、氦与氖或其它气体组合的气体的组合。在较佳实施例中，所述组合气体的导热率为至少大约60mW/m-K。氦、氢或其它气体可为负压，例如，氦或其它气体的压力可大于0.5个大气压。氦或其它气体的压力可大于1个大气压。氦或其它气体的压力可为大约2个大气压、大约3个大气压、或甚至更高的压力。在某些实施例中，该气体压力可在由大约0.5至1个大气压、大约0.5至2个大气压、大约0.5至3个大气压、大约0.5至10个大气压的范围内。因为该气体适当地冷却所述LED，故该灯具1000可使用传统气体柄部1120来支撑LED总成1130。
为促进所述LED 1127的冷却，所述LED可安装在导热的副底座1129上，且该副底座1129改善且增加在收纳在外壳1112中的热气体与所述LED 1127之间的热传导。该副底座1129可包括散热器结构1149，且该散热器结构1149包括增加在该散热器与在外壳1112中的热气体的接触面积的多个翼片或其它相似结构1141。
在某些实施例中，可设置气体移动装置1116以使该热气体在该外壳1112内移动以便增加在LED总成1130的所述LED 1127、LED阵列1128、副底座1129和/或散热器1149与收纳在外壳1112中的该热气体之间的热传导。该气体在LED总成1130上的移动使该气体边界层在LED总成的组件上移动。在某些实施例中，该气体移动装置1116包括小风扇。该风扇可与该电源连接，且该电源为所述LED 1127提供电力。测试已示出通过在该外壳1112内移动热气体，在该外壳中的温度可降低40℃(T形接合件由～125℃降低至85℃)。降低该温度提供热管理的明显增加。使用气体移动装置1116也容许LED总成1130的表面积减少，通过此减少该灯具的成本。虽然该气体移动装置1116可包括电风扇，但是该气体移动装置1116可包括多种不同装置及技术以移动在该外壳内的空气，例如转动风扇、压电风扇、电晕或离子风产生器、合成喷气(synjet)膜片泵等。
在图10的实施例中，LED总成1130包括副底座1129，且该副底座1129配置成使得LED阵列1128设置在LED总成的中心且该散热器结构1149延伸至LED阵列1128的两侧，且在LED阵列1128的上方及下方。在这配置中，LED总成被基本地布置在该外壳1112的中心且LED阵列1128在该副底座上居中使得所述LED 1127定位于该外壳1112的大约中心。在此使用的术语“该外壳的中心”表示当与该球形主体1114的大约最大直径区域对齐时所述LED在该外壳中的垂直位置。在此使用的术语“该外壳的中心”及“该外壳的光学中心”表示当与该球形主体1114的大约最大直径区域对齐时所述LED在该外壳中的垂直位置。在此使用的“垂直”表示沿该灯泡的纵轴，其中该纵轴由该基座延伸至该灯泡的自由端。在一个实施例中，LED阵列1128配置在该可看见的灼热灯丝设置在标准白炽灯泡中的大约位置中。所述术语“该外壳的中心”及“该外壳的光学中心”不一定表示该外壳的中心且被用来强调所述LED沿该灯具的纵轴设置在靠近该外壳的中心部分的该外壳的两端之间的位置。
图48、49与50示出使用非对称LED总成1130的LED灯具及LED总成1130的另一实施例，其中LED阵列1128设置在LED总成1130的一端且该散热器结构1149以相对LED阵列1128的位置非对称的方式配置，例如，如多个翼片1141基本地延伸至LED阵列1128的一侧。在所示实施例中，LED阵列1128设置成朝向LED总成1130的顶部(至与基座1102相反的侧)且散热器结构1149朝向该基座。在某些实施例中，该散热器结构1149可至少部分地环绕或包围该柄部1120。在所示实施例中，该散热器结构1149环绕该柄部1120。所述LED 1127定位成使得它们被基本地布置在该外壳1112的中心且该散热器结构1149偏离该外壳的一侧。该配置的一个优点是该外壳的尺寸可配置成缩短该外壳1112的总高度同时仍扣持LED总成1130且所述LED 1127设置在该外壳的大约中心。该配置的第二优点有关于LED总成1130的冷却。发明人已发现当该散热器结构1149设置成越靠近该外壳1112时，可越有效地冷却LED总成1130。应了解的是因为该外壳1112内的气体作为在LED总成1130与该外壳1112之间的导热路径，故该配置增加LED总成1130的冷却。该外壳1112将热散至大气环境中。通过减少在LED总成1130的至少一部分或区域与该外壳1112之间的距离，例如，在该散热器结构1149的至少一部分或区域与该外壳1112之间的距离，缩短在LED总成1130与该外壳之间的热路径，因此产生LED总成1130的更有效冷却。在某些实施例中，通过将LED总成定位于该柄部上，LED总成1130的直径增加且至该外壳的距离减少，因此进一步改善热管理。
LED阵列1128安装在LED总成的第一部分上且该散热器结构1149形成LED总成的第二部分，且该第二部分与LED总成的第一部分热耦接，且由该第一部分延伸。“热耦接”表示成为提供足够散热以实现可接受的LED性能及寿命的热路径但不表示包括热以非常无效率的方式，例如通过隔热材料移动的任一路径。如在此所述，该第一部分及第二部分可由单个或多个层和/或材料的单一或多个组件形成。该第一部分的尺寸作成可支撑LED阵列同时该第二部分的尺寸作成可由所述LED散热。该第二部分可明显比该第一部分大以增加该散热器部分的表面积以便更有效地将热传导至该气体。该散热器结构1149可包括多个翼片1141。因为该散热器结构1149将热由LED总成传导至在该外壳1114中的气体，故该散热器结构被完全收纳在该密封外壳中使得来自LED总成1130的明显热路径通过所述翼片，该气体及该外壳。因此，该散热器结构1149不必通过例如金属连接的热耦接与该基座1102直接连接。在某些实施例中，在该散热器结构与该基座之间的唯一金属连接通过所述导电金属线1150，且所述金属线1150形成至LED阵列的电气路径的部分，并且来自LED总成1130的第一热路径系通过所述翼片，该气体及该外壳。
LED总成1130可以例如被支撑构件1143支撑在该柄部1120上。在某些实施例中，该玻璃柄部及支撑构件是隔热体，或至少是不良热导体，使得来自LED总成1130的热路径系通过该气体及外壳且第二热路径通过金属线1150。在图48中，支撑构件1143与LED总成1130接合以对LED总成1130提供支撑。该支撑构件1143可由单一和/或多个层和/或材料的单一或多个组件形成。在该实施例中，该支撑构件1143由电气绝缘材料构成且包括由底座1137延伸的扣持装置或臂部1139，例如，如在图56a-图56d所示。该底座1137可放置在该柄部1120上或该底座1137可配置成，例如以凹孔1147收纳管1133。在某些实施例中，该底座1137及臂部1139可由模制塑料形成为单件。所述臂部1139与LED总成1130接合以支撑LED总成在柄部1120上。在一个实施例中，所述臂部1139插入形成在LED总成1130上的翼片1141之间使得LED总成被支撑。该支撑构件1143可包括也可用于维持该支撑构件1143相对LED总成1130的位置的多个通道、沟槽、孔和/或其它金属线接合结构1145以收纳金属线1150。如前所述，该支撑构件1143或LED总成1130也可被分开的支撑金属线支撑。此外，如果金属线1150适当地支撑LED总成1130，则可省略该支撑构件1143和/或支撑金属线1117。
根据实施例，不同种类的支撑构件及多个支撑构件1143可为LED总成提供支撑。在某些实施例中，该支撑构件与柄部1120—体地构成或与LED总成1130—体地构成。在其它实施例中，使用分开的支撑构件1143。在某些实施例中，支撑表面1139接合LED总成1130，且底座1137保持该支撑构件1143相对LED总成1130的位置。在某些实施例中，该底座1137接合管1133，且该管1133与该柄部1120结合成一体。在某些实施例中，该底座1137只放置在该柄部1120上。在某些实施例中，该底座1137与所述支撑表面1139形成一体。所述臂或支撑件1139可通过在该支撑构件1143中的沟槽、通道或孔与LED总成1130接合。所述支撑表面1139在所述翼片1141之间接合LED总成1130。在其它实施例中，可能存在使用孔、沟槽、缺口、摩擦嵌合及其它接合结构接合LED总成的其它支撑配置。图56a至图56d示出不同支撑构件1143，其中类似符号表示类似特征。注意，在图56c-图56d中，多个沟槽1146容许金属线150进入LED总成1130内，被导入多个沟槽1146中，反折通过在所述支撑件1139中的多个沟槽1146，用于在LED总成1130的外表面上接合所述金属线1150与LED总成1130以达成电气接触。所述支撑构件1143可包括孔1147以接合该柄部1120，且例如，该管1133由该柄部1120延伸。例如，该支撑构件1143可在该管1133上滑动通过该孔1147。根据所述实施例，可能存在不同支撑构件1143。
在某些实施例中，因为热主要是由LED总成1130通过该气体与外壳，而不是通过实体热路径散至该基座，故产生通过该散热器结构、气体及外壳而不是通过所述金属线1150的明显较大热路径。通过所述金属线1150的热传导比通过散热器结构、气体及外壳的热传导少，且在某些实施例中明显较少。因此，在某些实施例中，LED总成1130配置在该外壳中使得该散热器结构延伸入该气体的体积中。该散热器结构的末端端接在该外壳中。该散热器结构被在该外壳中的气体包围或基本包围。换句话说，该散热器结构及LED总成设置在该气体中使得该气体实质包围且接触该散热器结构及LED阵列的外表面。应了解的是包围或实质包围该散热器结构的气体与主要热路径依循实体连接的该散热器结构延伸入和/或通过实体热耦接器直接连接该基座或其它外部结构不同。该术语包围或实质包围该散热器结构包括可包括多个层的散热器结构，其中该气体可接触某些层或某些层的部分但未接触所有层。在某些实施例中，该散热器结构的末端说明为端接在该密封外壳内的气体中而不是延伸至该基座或至金属热导体。在某些实施例中，该散热器结构不是直接而是通过所述金属线1150连接该基座使得来自所述LED的主要热传导路径通过该气体至该外壳。在某些实施例中，该散热器结构与LED总成与该基座实体地分开。
因为热通过该散热器结构及该气体传导远离所述LED，故该热传导的有效性会受该散热器结构的表面积及该散热器结构与该外壳的靠近度影响。使该散热器结构具有适当表面积可增加由LED总成至该气体的热传导。使该散热器结构的至少一部分比较靠近该外壳可缩短至该外壳的该热路径的长度，其中热散逸至大气环境。
在一个实施例中，在散热器结构1149与外壳1112之间的距离，在散热器结构与外壳之间的最接近点，小于大约8mm。在所示实施例中，这是通过配置散热器结构于LED阵列的一侧使得散热器结构的远程设置成与外壳的窄颈部1115相邻来达成，其中该窄颈部使外壳的表面接近散热器结构。灯具的实施例的适当尺寸示出在图48中，其中所述尺寸以毫米(mm)为单位。注意在图48中的灯泡比A19灯泡(图52)的ANSI标准稍长；然而，图48所示的灯泡适合作为A19灯泡的替代物。此外，该灯泡的尺寸可通过使用例如图53-图55所示的不同外壳来变化，其中所述尺寸以毫米(mm)为单位。在某些实施例中，可使用具有较宽颈部的外壳，其中LED总成可作成较宽且该灯泡的总长度缩短成在该ANSI标准尺寸内。在其它实施例中，翼片或其它结构可形成且向外壳延伸并且可延伸至外壳的窄颈部以外的其它区域。在其它实施例中，在散热器结构1149与外壳1112之间的距离，在散热器结构与外壳之间的最接近点，小于大约5mm，且在另一个实施例中，该距离在大约4mm与大约5mm之间，并且在某些实施例中，该距离小于4mm。在某些实施例中，散热器结构1149可接触外壳1112以使在散热器结构与外壳之间的距离为零。此外，在其它实施例中，在散热器结构1149与外壳1112之间的距离，在散热器结构与外壳之间的最接近点，在大约3mm与大约8mm之间。此外，在其它实施例中，散热器结构可相对LED阵列向外壳的顶部偏离(远离基座1102)。
在一个实施例中，LED总成的表面积为至少大约3,000平方mm。在某些实施例中，散热器结构的暴露表面积为至少4,000平方mm，至少5,000平方mm，且至少8,000平方mm。该暴露表面积可大约在2,000至10,000平方mm之间且在一个实施例中该表面积可在大约4,000平方mm与5,000平方mm之间。在另一个实施例中，散热器结构1149的一侧的暴露表面积可大约在1500平方mm至4000平方mm之间。参照图51，适当基板的实施例示出为具有散热器结构1149及LED阵列支撑结构1128。该基板可包括金属核心板或其它导热材料。适当基板的实施例的适当尺寸示出在图51中，其中所述尺寸以毫米(mm)为单位。在该实施例中，该基板的厚度可为大约1mm至2.0mm厚。例如，该厚度可为大约1.6mm或大约1mm。在其它实施例中，可使用铜或以铜为主的引线框。该引线框可具有大约0.25至1.0mm，例如，0.25mm或0.5mm的厚度。在其它实施例中，可能存在包括厚度的其它尺寸。如图所示，该基板的整个区域是导热的使得整个LED总成将散热至周围气体。在该实施例中，该第一部分用于支撑LED阵列及作为散热器而该第二部分形成散热器结构1149。图51的基板可弯曲成图50所示的LED总成的配置。在所述实施例中，所述LED可与外壳分开距离外壳等于或小于25mm的距离。在某些实施例中，所述LED可与外壳分开等于或小于20mm的距离且在其它实施例中，所述LED可与外壳分开等于或小于15mm的距离。在某些实施例中，在LED阵列上的相对LED之间的距离可为在所述LED的高度的外壳的总宽度的大约1/3。所述LED可与外壳的上端分开大约25mm。在一个实施例中，外壳与基座的尺寸作成可为ANSI标准A19灯泡的替代物使得该灯泡的尺寸落在A19灯泡的ANSI标准内。如果该配置可如在此所述的通过该气体及外壳有效地传导热远离所述LED，上述相对尺寸、距离、面积和/或其比例可根据该灯泡的尺寸及形状改变。就A19替代灯泡以外的灯泡而言，上述相对尺寸、距离、面积和/或其比例可以是不同的且通过该灯泡的物理特性及由所述LED产生的热决定并且可改变比例以在不同尺寸灯泡中产生作用。例如，图52示出ANSI A19标准的ANSI标准封罩；然而，范围及尺寸可依包括但不限于A21及A23标准的其它ANSI标准改变比例。在其它实施例中，LED灯泡可具有任何形状，包括标准及非标准形状。
在某些实施例中，LED灯泡1000相当于60瓦白炽灯泡。在相当60瓦LED灯泡的实施例中，LED总成1130包括由Cree公司制造的20个XT-E高压白LED的LED阵列1128，其中各XT-ELED具有46V正向电压且包括由Cree公司制造且串联地配置的16个DA LED芯片。就总共大于200伏特，例如大约230伏特，通过LED阵列1128而言，所述XT-ELED可配置成四并联串且各串具有串联配置的五个LED。在相当60瓦LED灯泡的另一个实施例中，使用20个XT-ELED，其中各XT-E具有12V正向电压且在该实例实施例中，就总共大约240伏特通过LED阵列1128而言，包括16个DA LED芯片，且16个DA LED芯片配置成四并联串的串联配置的4个DA芯片。在某些实施例中，LED灯泡1000相当于40瓦白炽灯泡。在该实施例中，LED总成1130可包括10个XT-ELED，其中各XT-E包括串联地配置的16个DA LED芯片。就总共大约230伏特通过LED阵列1128而言，10个46VLED可配置成两并联串，其中各串具有串联配置的五个LED。在其它实施例中，可为不同种类的LED，例如由Cree公司制造的XB-DLED等。可使用其它板载芯片LED及LED封装件的配置以提供以大约相同或不同电压通过LED阵列1128的相当于40、60和/或更大的其它瓦数白炽灯泡的以LED为主的光。
在一个实施例中，LED总成1130具有包括在制造程序中嵌入外壳1112的开孔颈部中的LED阵列1128的该第一部分的最大外部尺寸，及至少与该柄部1120的宽度或直径一样宽的第二部分的部分的内部尺寸。在一个实施例中，LED总成的至少上部具有比该颈部的直径小的最大直径且下部具有至少与该柄部的宽度或直径一样宽的内部尺寸。在一个实施例中，LED阵列的尺寸作成可插穿过外壳的颈部且LED总成的至少另一部分具有比该柄部大的直径。在某些实施例中，LED总成、柄部及颈部具有圆柱形状使得该柄部、LED总成及该颈部的相对尺寸可以直径说明。在一个实施例中，LED总成的直径可为大约20mm。在其它实施例中，某些或全部这些组件的可具有圆柱形或圆形横截面以外的横截面。在所述配置中，这些组件的主要尺寸可具有上述的尺寸关系。在某些实施例中，LED总成1130可具有不同形状，例如具有或没有弯曲表面的三角形、正方形和/或其它多边形。
仍参照图48与49，示出修改基座1102包括两部分基座，且该两部分基座具有与外壳1112连接的上部分1102a及与该上部分1102a接合的下部分1102b。爱迪生螺纹1103形成在该下部分1102b上，用于与爱迪生基座连接。该基座1102可通过包括黏着剂、焊接、机械连接等任适当机构与外壳1112连接。该下部分1102b通过包括黏着剂、焊接、机械连接等任适当机构与该上部分1102a接合。该基座1102可作成可反射以反射由LED灯具产生的光。该基座1102具有被固定在外壳1112上的比较窄近端1102d，其言该基座的直径由该近端逐渐扩大至在该近端与该爱迪生螺纹1103之间的点P。通过在其中间部分提供该基座1102较大直径，该基座的内部体积扩大超过由圆柱形基座所提供的内部体积。因此，提供较大内部空间1105，用于收纳及扣持该电源1111及该驱动器1110在该基座中。该基座由点P向该爱迪生螺纹1103逐渐缩小使得该爱迪生螺纹的直径可被收纳在标准爱迪生基座中。该基座1102的外表面通过平滑弯曲表面形成使得该基座均匀地向外反射光。提供相对窄近端1102d防止该基座1102阻挡光大致向下投射且该较窄凹部1107以平顺图案向外反射该光。由该较窄凹部1107至该较宽凸部1109的平顺转移也提供没有任何明显阴影线的柔和反射。因为与传统爱迪生螺纹比较，在图48与图49中的基座1102比较长，故如以上参照图48所述向该基座向下移动LED总成容许该灯泡的总尺寸仍保持在A19灯泡的ANSI标准内。
图57a示出LED灯泡1000的实施例的分解图的部分，且示出所述电气金属线1150如何与该爱迪生基座座1103的进一步细节。如图所示，所述电气金属线1150延伸穿过如在此所述的已熔接在该颈部1115上的该柄部1120。该基座上部分1102a包括多个金属线扣持装置1116。在该实施例中，所述金属线扣持装置是延伸通过该基座上部分1102a的简单构件1116。所述金属线被所述金属线扣持装置包覆或至少被扣持。在某些实施例中，所述扣持构件1116可包括协助对齐及扣持所述金属线1150的孔、沟槽或其它特征。在该实施例中，所述扣持构件1116与凹孔或孔1117形成一体，且该凹孔或孔1117协助对齐该上基座1102a与管1126且因此外壳1112。也可为其它对齐、支撑和/或扣持装置。图57c示出具有不同配置的对齐、扣持和/或支撑特征的另一个实施例，例如扣持装置1118以对齐所述金属线1150、该上外壳1112、该上基座1102a和/或该下基座102b。
如图57a所示，在某些实施例中，使用例如导电芯片的电气耦接配置或连接器1119来电气耦接所述电气金属线1150与印刷电路板1107的接头1106，且该印刷电路板1107包括该电源，包括大电容器及横越该输入AC线的EMI组件以及如在此所述的驱动电路9该印刷电路板1107包括收纳该管1126的缺口1108，以协助对齐该基座下部分1102b与该基座上部分1102a。根据该实施例，所述下与上部1102a与1102b可通过其它装置扣合在一起或连接在一起。根据该实施例，所述上与下部1102a与1102b可整合成与所述电气金属线1150电气耦接的一个部件。
图58a示出该基座上部分1102a的另一个实施例，其中电气耦接件1119与该上基座102a形成一体。在该实施例中，该电气耦接件或互连件1119包括接合所述金属线1150接合的第一接触部分1119a，及在该上基座102a、该下基座1102b及外壳1112连接在一起时接合该下基座1102b中的电路1110的接头1106的第二接触部分1119b。在该实施例中，该电气耦接件1119包括收纳该管1126的孔1117以协助对齐及保持该金属线1150及该电气耦接件1119以及该上基座1102a与外壳1112。该电气互连件1119、该下基座1102b和/或该上基座1102a也可为其它配置。根据实施例，在所述150与该基座1102中的任一电路1110之间的电气耦接及金属线扣持装置1116、1117或1118、该下基座1102b和/或该上基座1102a的任一者的对齐可整合成单组件和/或包括多个组件。例如，图58b示出分开的互连件1119，且该互连件1119包括第一接触部分1119a及接合该电路1110的接头的第二接触部分1119b。该互连件1119包括收纳该管1126的孔1117使得该互连件1119在该管1126上滑动且电气耦接所述金属线1150与该下基座1102b中的电路1110的所述接头1106。提供电气连接、对齐保持及实体连接的其它特征是可能的。在某些实施例中，该电路1110可在外壳1112内，例如，安装在LED总成1130上，因此该互连件1119可与在金属线1150与该爱迪生螺纹1103之间的接头一样简单。在其它实施例中，该电路1110的部分可在该基座1102中且该电路1110的部分可在外壳1112内，例如包括横越设置在该基座102内的AC线的电路及定位于LED总成1130的内部内的驱动电路。
图59至图60e示出可作为白炽灯泡的替代物。该实施例利用已使用在图中所示的符号说明的类似组件或特征。在该实例实施例中，该支撑构件1143类似于参照图56c与56d所述的支撑构件。互连件或电气耦接件1119示出为分开的构件，且该分开的构件具有分别接触金属线1150及在安装电路1110的印刷电路板1107上的接头1106的第一接触部分1119a及第二接触部分1119b。该互连件1119的电气接头在例如塑料支撑构件的支撑构件1119c上。该互连件1119包括用于接合用于对齐及支撑的管1126的孔1117。该管1126也接合在该印刷电路板1107中的缺口1108以便已如上所述的提供对齐与支撑。在该实例实施例中，横越该AC线的EMI电路及如上所述的包括升压转换器或升压布局的驱动电路/电源。在所述图59至图60e中，示出外壳1112是透明的。应了解的是外壳1112可以是雾化的。可能存在其它实施例。
在此所述的任一个实施例的任一方面或特征可与在此所述的任一其它实施例的任一特征或方面一起使用或在单个或多个组件中整合在一起或分别地实施。
为进一步说明该灯具1000的实施例的结构及操作，以下将说明制造灯具的方法。参照图11，可产生具有主体1114及比较窄颈部1115的外壳1112。在一个实施例中，外壳1112由玻璃构成且可如此所述的通过二氧化硅1113或其它涂层涂布。外壳外壳1112可具有白炽灯泡、PAR灯具、或其它现有形状因子的形状。
参照图12，提供玻璃柄件1131，且该柄件1131在灯具1000中形成玻璃柄部1120、管1126及管1133。柄件1131包括具有展开的第一部分1131a，且该第一部分1131a延伸入外壳1112且如参照图10所述的在该最终灯具中形成柄部1120。该柄件1131包括第二部分1131b，且该第二部分1131b是管，并且该管是位于柄部1120内侧的管1126的延伸部。第二部分1131b在制造该灯具时延伸至该至外壳1112外侧且由该最终灯具基本移除。位于该第一部分1131a与该第二部分1131b之间的是由该圆顶1121径向突出的玻璃凸缘或圆盘1132。该凸缘1132的尺寸作成使得它填塞该颈部1115的开孔区域。第三部分1131c由该第一部分1131a延伸且在灯具1000中限定管1133及内孔1135。为制造该柄件1131，熔接在该第一部分1131a与该第三部分1131c之间的区域使得该通道1126在该第一部分1131a与该第三部分1131c之间被堵塞。一对孔1142形成在熔接部分的区域1131d中且连通管1126与该柄件1131的内部使得当该柄件1131固定在外壳1112上时外壳的内部通过该管1126及孔1142与外壳的外部连通。所述孔1142可通过在该柄部中产生薄部分且通过加压导入气体至管1126中吹出所述薄化部分。用于对所述LED供电的金属线1150可延伸穿过且熔入区域1131d使得所述金属线由该柄件1131外侧延伸通过环状凹孔1125并且离开与凸缘1132相邻的柄件1131。如果使用的话，则所述支撑金属线1117可被埋在该熔接区域1131d中。
参照图13，通过支撑金属线1121、金属线1150和/或支撑构件1143安装LED总成1130在该柄件1131上。LED总成1130可如前所述的包括LED阵列1128，该副底座1129，散热器结构1149，该驱动器和/或电源，和/或该金属线扣持装置1116。所述金属线1150与LED总成1130连接，用于传导电流至LED 1127。所述金属线1150由LED总成1130延伸穿过该柄件1131以与在该基座1102中的电子装置连接。所述LED 1127定位于LED总成1130中且LED总成1130定位于外壳1112中使得所需光图案通过所述LED及灯具1000产生。就替代白炽灯泡而言，所述LEDU27可居中地设置在外壳1112中使得该光实质均匀地由外壳射出且环绕外壳的表面。该灯具也可包括方向灯具，例如BR型灯具或PAR型灯具，其中所述LED可以配置成提供方向光。
参照图14，将具有LED总成1130的柄件1131插入外壳1112中使得该凸缘1132设置在该灯具颈部1115中且LED总成1130定位于该主体1114中。该第二部分1131b及所述金属线1150由外壳1112延伸。加热该颈部1115及凸缘1132。该玻璃熔化且该凸缘1132熔接在该颈部1115上使得气密密封产生以隔离外壳1112的内部与外壳的外部，如图15所示。该加热程序可在气体加压心轴中进行使得该颈部及凸缘形成所需形状。在外壳1112熔接在该柄件1131上后，在外壳1112的内部与外壳的外部之间的连通可只通过该管1126与所述孔1142达成。
因为所述LED 1127及LED总成1130是热敏感的，故加热以熔接该柄件1131至外壳1112上会对LED总成1130产生过热情况。就至少两个原因而言，过热令人担心。首先，过热会例如，因实质缩短LED寿命而在使用时降低所述LED的性能。过热也会影响在所述LED 1127与该印刷电路板、基座或其它副底座之间的焊接，其中所述LED会松弛或会由LED总成1130分离。过热会由尖峰温度及LED总成1130暴露于热的时间长度的组合造成。在此使用过热表示加热LED总成1130或LED 1127使得所述LED的性能降低或该焊接劣化或两者。当附接该柄件1131至外壳1112上时，需要使在该熔接程序时传导至所述LED 1127的热减至最少。该熔接操作发生在大约800摄氏度且LED阵列及LED的温度通常必须维持在325摄氏度以下。根据LED的种类及其构造，在某些实施例中，LED阵列及LED的温度通常必须维持在300摄氏度、275摄氏度、250摄氏度、235摄氏度及215摄氏度以下。该热的暴露时间也必须根据该焊料的回焊特性及LED总成规格来控制。该熔接操作的整个循环时间是大约15秒至45秒的时间，且该玻璃在熔化阶段中5至15秒。在该熔化阶段之前，预热欲熔接的玻璃使得残余应力不会加入该总成中。该电气路径的热阻系选择成不会在该加热程序期间产生过热，因此所述LED和/或所述接合的长期操作不会劣化。在所述LED的温度应维持在少低于LED维持在与该副底座接合和/或不会分离或劣化的温度及时间以下。根据特定LED及接合材料，该温度会变化。此外，这些温度会根据暴露于该高温的时间改变。
本发明的发明人已确定在该溶化操作时，热传导至所述LED主要来自通过所述金属线1150的热传导而不是通过大气环境的热对流。发明人已断定通过增加通过所述金属线1150的热阻和/或增加由所述金属线1150的连接点至LED总成1130及所述LED 1127的电气路径的热阻，在该熔接操作时传导至所述LED的热可维持在过热值以下。增加所述金属线1150的热阻可使用各种技术来达成。在一个实施例中，所述金属线的热阻通过增加所述金属线的长度来增加。所述金属线长度可只通过使所述金属线1150如图17所示地变长而增加，使得在所述金属线1150与所述LED 1127的连接点A与该柄件1131上的加热点之间的距离大到足以使过热不会发生。该金属线长度也可通过在不增加在这些点之间的距离的情况下增加所述金属线的长度来增加。例如，如图18所示，所述金属线1150可形成有锯齿图案。类似地，所述金属线1150可形成为螺旋线或线圈，如图19所示。所述金属线1150可形成有盘旋、曲折或任意的图案，如图20所示。所述金属线1150可形成有所述形状的组合。在这些实施例中，可在不增加在加热的点及在所述金属线1150与LED总成1130之间的连接点之间的总距离的情况下，增加所述金属线的路径，且因此增加该热阻。
所述金属线的热阻也通过使所述金属线的横截面积薄到足以使该热不会造成过热来增加。所述金属线的热阻也可通过使所述金属线的横截面积更薄及增加该金属线路径的长度的组合来增加。
另一用于增加在该熔接操作时的热源与所述LED 1127之间的电气路径的热阻的技术是连接所述金属线与远离所述LED 1127的导电元件，如图21及图38至图40所示。在这些实施例中，所述金属线1150的长度可比较短但是与所述LED 1127的电气连接作成通过LED总成1130的导电部分。在该实施例中，在所述LED与该热源之间的热路径的长度增加以通过此在不增加所述金属线1150的长度的情况下增加其热阻。这技术可与使所述金属线的横截面积更薄和/或增加所述金属线1150的长度组合使用。图21示出散热器结构包括多个延伸翼片的实施例，其中在所述金属线1150与所述LED 1127之间的电气连接作成通过所述翼片1161中的某些翼片。在图38的实施例中，散热器结构1160具有锯齿或螺旋形状，其中在金属线1150与所述LED 1127之间的电气连接作成通过这些组件的长度。在图39的实施例中，除了锯齿或螺旋形状连接器1161以外，也设置包括翼片1411的散热器结构，其中在图金属线1150与所述LED 1127之间的电气连接作成通过连接器1161的长度。连接器1161也可作为散热器。在图40的实施例中，该副底座1129具有螺旋或盘旋路径，其中所述LED1127沿该副底座的长度安装。所述金属线1150在远离所述LED 1127的位置与该副底座1129连接使得在加热点与LED之间的路径的热阻上升到可接受的极限。在所有这些实施例中，所述金属线1150可具有更大的长度以进一步增加该电气连接的热阻。
参照图15，在柄件1131的凸缘1132熔接在外壳1112上后，例如氦、氢或氦与氢的非爆炸混合物的气体，或其它热气体可通过该通道1126及孔1142导入外壳。通常，外壳1112系在导入热气体之前使用氮排空。该气体可在如前述的压力下导入。在以该热气体填充外壳后，熔接该柄件部分1131b以封闭该通道1126且密封该气体在外壳1112中，如图16所示。熔接该柄部移除该柄件1131的(部分1131b)的多余长度使得该颈部1115可固定在基座1102上。接着将该密封的外壳1112附接在该基座1102上且所述金属线1150与该电气路径连接。
在此所述的步骤可在自动总成线中实施，且该自动总成线具有用于在总成站之间移动的旋转台或其它输送装置。
虽然已特别参照具有爱迪生基座1102的A系列灯具，该结构及组装方法可使用在如PAR型灯具上，例如PAR-38白炽灯泡或BR型灯具。此外，虽然已发现在外壳中使用导热气体可适当地管理热，但是如果需要也可设置另外的散热器。例如，导热组件可形成在或邻近该气体柄部1120以由所述LED 1127传导热至该基座1102，其中该热可通过该基座或相关散热器散逸。
LED总成1130的实施例将参照图22至图30说明。在某些实施例中，LED总成1130的副底座1129包括引线框1200，该引线框1200由导电材料构成，例如铜、铜合金、铝、钢、金、银、所述金属的合金、导热塑料等。在一个实施例中，引线框1200的暴露表面可以银或其它反射材料涂布以便在操作该灯具时反射外壳1112内的光。该引线框1200包括一连串成对配置用于与所述LED 1127连接的阳极1201及阴极1202。在所示实施例中，具有五个LED 1127的LED总成示出五对阳极与阴极；然而，可使用更多或更少数目的阳极/阴极对及LED。此外，可使用一个以上的引线框以构成单LED总成1130。例如，可使用所示引线框中的两引线框以构成具有十个LED的LED总成1130。
连接器1203连接来自一对的阳极1201与相邻对的阴极1202以便在操作LED总成1130时在所述对之间提供电气路径。通常，系杆1205也设置在该引线框1200中以保持该引线框的第一部分在该引线框的第二部分上且在制造LED总成时维持该引线框的结构完整性。所述系杆1205由该最终LED总成切断且在操作LED总成1130时没有作用。该引线框1200也包括例如翼片1141的散热器结构1149，且所述翼片1141与所述阳极1201及阴极1202连接以传导热远离所述LED且传导热至外壳1112中的热气体，且该热可在外壳1112由该灯具散逸。虽然示出的是特定实施例的翼片1141，但是散热器结构1149可具有各种形状、尺寸、及配置。该引线框1200可形成在单一条或片中或所述引线框可独立地形成。在一种方法中，该引线框1200形成为平坦构件且弯曲成适当三维形状，例如圆柱体、球体、多面体等以形成LED总成1130。因为该引线框1200由薄可弯曲材料制成，且所述阳极1201及阴极1202可在各种位置定位于该引线框1200上，且LED的数目可改变，故该引线框1200可配置成使得它弯曲成各种形状及构造。
参照图23，包括至少一个LED 1127的LED封装件1210固定在各阳极及阴极对上，其中LED封装件1210跨接该阳极1201及阴极1202。所述LED封装件1210可通过焊接而附接在该引线框1200上。因为所述LED封装件1210保持该引线框的第一部分在该引线框的第二部分上，故一旦附接所述LED封装件1210，便可移除所述系杆1205。
在某些实施例中，所述LED封装件1210可不以足够结构完整性将该引线框1200保持在一起。在某些实施例中，可设置分开的支撑构件1211以将该引线框1200保持在一起，如图24所示。所述支撑构件1211可包括附接在所述阳极及阴极对之间的非导电材料以将该引线框固定在一起。所述支撑构件1211可包括将所述阳极1201及阴极1202结合在一起的插入成型或注塑成型构件。该引线框1200可具有收纳所述支撑构件1211的区域1212以提供可与所述支撑构件接合的保持件。例如，所述区域1212可包括在模制操作时收纳该塑料流的缺口或贯穿孔。所述支撑构件1211也可与该引线框1200分离地模制或形成且以另一组装操作，例如通过使用扣合连接、黏着剂、紧固件、摩擦嵌合、机械连接等附接在该引线框上。
所述LED封装件1210可在附接所述支撑构件1211之前或之后固定在该引线框1200上。虽然在所示实施例中所述支撑构件1211连接在所述阳极1201与阴极1202之间，但是所述支撑构件1211可连接在例如散热器结构1149的多个部分的其它组件之间。所述支撑构件1211可由例如由Solvay Plastics制造的的聚邻苯二甲酸酰胺白色反射塑料构成。所述支撑构件1211的材料最好可具有与LED封装件1210的LED基板相同的热膨胀系数，使得所述LED封装件与支撑构件1211以相同速度膨胀与收缩以防止在所述组件之间产生应力。这可使用液晶聚合物以制造具有所需工程参数的支撑构件1211来达成。
该引线框1200可弯曲或折叠使得所述LED 1127提供在灯具1000中的所需光图案。在一个实施例中，该引线框1200弯曲成圆柱形，例如，如图25所示。所述LED 1127设置成环绕该圆柱体的轴使得光向外投射。图24的引线框可在连接器1203处弯曲以形成图25中所示的三维LED总成。所述LED 1127配置成环绕该圆柱体的周边以径向地投射光。
因为该引线框1200是可挠曲的且可改变在该引线框上的LED位置，故该引线框可形成且弯曲成各种配置。图26示出例如用于使图25的LED总成弯曲的引线框1200，使得其中LED(未示出)向LED总成的底部倾斜且另LED 1127'向LED总成1130的顶部倾斜并且剩余LED由该圆柱形LED总成径向地投射光。LED通常投射小于180度的光使得倾斜所述LED的选择LED确使该光的部分向该灯具的底与顶部投射。某些LED通过120度投射光。通过相对LED总成1130的轴倾斜所述LED的选择LED大约30度，由该圆柱形阵列投射的光将以360度投射光。所述LED的角度及所述LED的数目可以改变以产生所需图案。例如，图27示出三层LED总成，其中各层1230、1231与1232包括一连串多个配置成环绕该圆柱体的周边的LED 1127。图28示出三层LED总成的实施例，其中各层1230、1231与1232包括一连串多个配置成环绕该圆柱体的周边的LED 1127。所述LED 1127a、1127b的选择LED相对LED阵列倾斜以沿该圆柱形LED总成的轴向LED总成的顶与底部投射该光的部分。图29示出成形为多面体的LED总成的实施例，且散热器结构已移除以便清楚示出。图30示出配置成具有两串LED封装件的双螺旋的LED阵列的实施例，且各串LED封装件串联地配置以形成螺旋状。在图25至图28的实施例中，该引线框形成为具有大致圆柱形；然而，该引线框可弯曲成各种形状。图41示出弯曲成具有类似图25的LED总成的大致圆柱形的LED总成1130的端视图。图42示出弯曲成具有大致三角形的LED总成1130的端视图，且图43示出弯曲成具有大致六边形的LED总成1130的端视图。LED总成1130可具有任何适当形状且该引线框1300可弯曲成任何适当形状，包括任一多边形状或甚至如图29所示的更复杂形状。
引线框的另一个实施例示出在图61至图64中。该引线框1500可由导电材料构成，例如铜、铜合金、铝、钢、金、银、所述金属的合金、导热塑料等。在一个实施例中，引线框1500的暴露表面可以银或其它反射材料涂布以便在操作该灯具时反射外壳1112内的光。该引线框1500包括一连串成对配置用于与所述LED 1127连接的阳极1501及阴极1502。所述LED的安装区域以方块1503表示。所述LED未示出在图61至64中以更清楚地示出该引线框的配置。在所示实施例中，示出十对阳极与阴极，且各对阳极与阴极配置成与两LED连接使得所示引线框用于具有20个LED 1127的LED总成；然而，可使用更多或更少数目的阳极/阴极对及LED。此外，可使用一个以上的引线框以构成单LED总成1130。例如，可使用所示引线框中的两引线框以构成具有四十个LED的LED总成1130。
阳极1501通过所述LED与所述阴极1502连接以便在操作LED总成1130时在所述对之间提供电气路径。通常，系杆1505也设置在该引线框1500中以保持该引线框的多个部分保持在一起且在制造LED总成时维持该引线框的结构完整性。所述系杆1505由该最终LED总成切断且在操作LED总成1130时没有作用。所述系杆可位于其它位置且可使用较多或较少数目的系杆。
该引线框1500也包括例如翼片1541的散热器结构1549，且所述翼片1541与所述阳极1501及阴极1502连接以传导热远离所述LED且传导热至外壳1112中的热气体，其中该热可由该灯具散逸。虽然示出的是特定实施例的翼片1541，但是散热器结构1549可具有各种形状、尺寸及配置。该引线框1500可通过冲压程序形成且多个引线框可形成在单一条或片中或所述引线框可独立地形成。在一种方法中，该引线框1500形成为平坦构件且弯曲成适当三维形状，例如圆柱体、球体、多面体等以形成LED总成1130。因为该引线框1500由薄可弯曲材料制成，且所述阳极1501及阴极1502可在各种位置定位于该引线框1500上，且LED的数目可改变，故该引线框1500可配置成使得它弯曲成各种形状及构造。在一个实施例中，该引线框具有大约10000至12000分之一英寸的厚度。
包括至少一个LED 1127的LED封装件固定在各阳极及阴极对上，其中LED封装件跨接该阳极1201及阴极1202。所述LED封装件设置在所述方块1503中。所述LED封装件可通过焊接而附接在该引线框1500上。因为所述LED封装件1510将该引线框保持在一起，故一旦附接所述LED封装件1510，便可移除所述系杆1505。
参照图62与63，在某些实施例中，可设置分开的加强件或支撑构件1511以将该引线框1500保持在一起。所述支撑构件1511可包括附接在所述阳极及阴极对之间的非导电材料以将该引线框固定在一起。所述支撑构件1511可包括将所述阳极1501及阴极1502结合在一起的插入成型或注塑成型构件。该引线框1500可具有收纳所述支撑构件1511的穿剌区域1512以提供可与所述支撑构件接合的保持件，如图61所示。例如，所述区域1512可包括在模制操作时收纳该塑料流的贯穿孔。所述支撑构件1511也可与该引线框1200分离地模制或形成且以另一组装操作，例如通过使用扣合连接、黏着剂、紧固件、摩擦嵌合、机械连接等附接在该引线框上。
该塑料材料延伸穿过该刺穿区域1212至该引线框1200的两侧使得该塑料材料桥接该引线框的组件以便在切断所述系杆1205后将该引线框的组件保持在一起。在该引线框1200的外侧上的支撑构件1211(在此使用的术语“外”是该引线框附接所述LED的侧)包括最少量的塑料材料使得该引线框的外表面大部分未被该塑料材料阻挡(图62)。该塑料材料应避开所述LED的安装区域1503使得所述LED具有所述LED可附接在该引线框上的无阻挡区域。在该引线框的内侧(在此使用的术语“内”是该引线框的与附接所述LED的侧相反的侧)，施加该塑料材料可反映在外侧上的支撑构件的尺寸及形状；然而，该内侧上的支撑构件不需要受到如此的限制使得所述支撑构件1211可包括较大塑料区域且可覆盖该引线框的更大区域(图63)。
此外，参照图62，可在该引线框的第一侧缘1514上设置第一塑料悬挂件1513且在该引线框的第二侧缘1516上设置第二塑料悬挂件1515。因为，在一个实施例中，该平坦引线框1500弯曲成形成三维LED总成，故会必须在该组装后的LED总成中互相电气绝缘该引线框1500的两端，其中所述两端具有不同电位。在所示实施例中，该引线框1500弯曲成圆柱形LED总成，其中该引线框的侧缘1514与1516系互相紧临。所述塑料悬挂件1513与1515配置成使得该引线框的两边缘通过所述悬挂件互相实体地分开且电气绝缘。在所示实施例中，所述塑料悬挂件1513与1515沿该引线框的两边缘1514与1516的部分设置；然而，所述塑料绝缘悬挂件可延伸在该引线框的整个侧缘上且所述悬挂件的长度及厚度取决于特定应用所需的绝缘量。
除了电气绝缘该引线框的边缘以外，所述塑料悬挂件1513与1515可用于在该三维LED总成中将该引线框1500的边缘1514与1516接合在一起。其中悬挂件可具有一个或多个第一连接器1517，且该第一连接器1517与一个或多个设置在第二悬挂件上的第二连接器1519对接。所述第一连接器可包括公或母构件且所述第二连接器可包括对接的母或公构件。因为所述悬挂件由塑料构成，故所述连接器可包括产生扣合连接的多个可变形构件。形成在该第一塑料悬挂件1513及第二塑料悬挂件1515上的所述对接连接器可互相接合以将该引线框保持于最终配置。
所述LED封装件1210可在附接所述支撑构件1511之前或之后固定在该引线框1500上。虽然在所示实施例中所述支撑构件1511连接在所述阳极1501与阴极1502之间，但是所述支撑构件1511可连接在例如散热器结构1149的多个部分的其它组件之间。所述支撑构件1511可由例如Solvay Plastics制造的的聚邻苯二甲酸酰胺白色反射塑料构成。所述支撑构件1511的材料最好可具有与LED封装件1210的LED基板相同的热膨胀系数，使得所述LED封装件与支撑构件1511以相同速度膨胀与收缩以防止在所述组件之间产生应力。这可使用液晶聚合物以制造具有所需工程参数的支撑构件1511来达成。
该引线框1500可弯曲或折叠使得所述LED 1127提供在灯具1000中的所需光图案。在一个实施例中，该引线框1500弯曲成圆柱形，如图64所示。所述LED 1127设置成环绕该圆柱体的轴使得光向外投射。
LED总成1130的另一个替代实施例示出在图31至36中。在该实例实施例中且在图50与51的实施例中，该副底座包括金属核心板1300，例如金属核心印刷电路板(MCPCB)。该金属核心板包括由铝或其它类似可挠曲金属材料构成的导热及导电核心1301。该导热及导电核心1301通过例如聚酰亚胺的介电材料1302覆盖。金属核心板容许线路形成在其中。在一种方法中，该核心板1300形成为平坦构件且弯曲成适当形状，例如圆柱体、球体、多面体等。因为该核心板1300由薄可弯曲材料构成且所述阳极及阴极可定位于多个位置，且LED封装件的数目可改变，故该引线框可配置成使得它可弯曲成多种不同形状及配置。
在一个实施例中，该核心板1300形成为具有中央带1304的平坦构件，且包括LED 1127的LED封装件1310安装在该中央带1304上，如图31所示。例如多个翼片1341或其它散热器组件的散热器结构1349由该中央带延伸。中央带1304通过薄化区域或划线1351分成多个区段。所述LED封装件1310设置在所述区段上使得该核心板1300可沿所述划线1351弯曲以将该平面核心板形成多种不同三维形状，其中该形状系选择成由该灯具1000投射所需光图案。在所示实施例中，翼片由所述区段的各侧延伸使得所述区段可沿所述划线1351互相弯曲以产生圆柱形LED总成，如图32所示。此外，所述LED或所述LED 1127'、1127"的选择LED可设置在该金属核心板1300的部分1315上，且所述部分1315弯曲使得该光更轴向地投射，如图33所示。所述LED 1127可放在该核心板1300上以形成螺旋或其它图案，如图34所示。图35示出三层LED总成的一个实施例，其中各层1330、1331与1332包括一连串LED 1127。图36示出所述LED1127'、1127"的选择LED相对LED阵列倾斜以沿该圆柱形LED总成的轴投射该光的部分。在图32至36的实施例中，该核心板1300形成为具有大致圆柱形；然而，该核心板可弯曲成各种形状。图41示出弯曲成具有类似图32的LED总成的大致圆柱形的LED总成1130的端视图。图42示出弯曲成具有大致三角形的LED总成1130的端视图且图43示出弯曲成具有大致六边形的LED总成1130的端视图。LED总成1130可具有任何适当形状且该核心板1300可弯曲成任何适当形状，包括任一多边形状或甚至更复杂形状。
参照图44至图47，示出LED总成的其它实施例。在某些实施例中，LED总成1130包括安装包括LED 1127的LED封装件1310的金属核心板1300的混合体，其中该金属核心板1300可与引线框结构1200热与电耦接。该引线框1200形成散热器结构或散热装置1149，且散热器结构或散热装置1149附接在该金属核心印刷电路板1300的背侧上。该引线框1200及该金属核心板1300可弯曲成在此说明的各种配置。该金属核心板1300可具有如先前参照图31说明的划线或减少厚度区域1351以便弯曲该核心板。在一个实施例中，图44示出LED总成弯曲成大致圆柱形。在另一个实施例中，图45示出LED总成弯曲成大致圆柱形，其中至少某些LED1127'安装成沿该圆柱体的轴投射光。在另一个实施例中，图46示出LED总成弯曲成大致圆柱形，其中使用核心板1300的三个层1230、1231、1232及LED 1127。在另一个实施例中，图47示出LED总成弯曲成大致圆柱形，其中使用核心板1300的三个层1230、1231、1232及LED 1127且所述LED 1127a与1127b的至少某些LED安装成沿该圆柱体的轴投射光。除了这混合体版本以外，LED总成也可包括作成具有FR4及热通孔的印刷电路板而不是该金属核心板，其中所述热通孔接着与以引线框为主的散热器连接。在该实施例配置中，可形成如图44至47所示的LED总成。
LED总成1130的另一个实施例示出在图37中。LED总成1130包括可由铝或其它类似可挠曲金属材料构成的压制副底座1400。挠性电路或板1401安装在该压制副底座上且支撑多个LED 1127。例如翼片1441的多个散热器与该副底座1400一起压制而成且可位于该副底座内侧。该压制副底座可包括例如在图41至图43所示的各种形状，且例如翼片1441的散热器可具有任何适当形状并且可设置在该副底座的外侧表面上。气体移动装置1116可设置在该副底座1400的内部以便移动该气体通过所述翼片1300。
LED总成，不论是由引线框副底座、金属核心板副底座、或金属核心板/引线框或作成具有FR4/引线框的混合体组合的印刷电路板构成均可形成为具有在此所述的任一配置或其它适当三维几何形状。LED总成可有利地弯曲成任何适当三维形状。在此使用及在图中所示的“三维”LED总成表示，就在不同平面中的不同LED的基板而言，该基板包括不同平面中的不同LED的多个安装表面使得安装在所述安装表面上的LED也定向于不同平面中。在某些实施例中，所述平面配置成使得所述LED设置在360度范围内。该基板可由所有LED均安装在单一平面内且在大致平坦构件上的平坦配置弯曲成所述LED及LED安装表面中的不同者在不同平面中的三维形状。
如前所述，本发明的至少某些实施例利用安装LED装置的副底座。在某些实施例中，在该副底座上也可安装电源或其它LED驱动组件。在实施例中的副底座是实心结构，且可是透明的、部分透明的、扩散地透明的或半透明的。具有所述光学性质的任一光学性质或任一类似光学性质的副底座可呈桨叶形态，具有用于安装LED的两侧。如果该副底座是光学透射的，则因为来自各LED的光可通过该副底座，故它可向所有方向照射。供与本发明的实施例使用的副底座可具有通过使用多个桨叶或其它形状的部分一起产生的多个安装表面。虽然有多个LED的部分或安装表面，但是用于安装所述LED的整个总成可被称为副底座。光学透射副底座可由例如氧化铝的陶瓷材料构成，或可由如蓝宝石的某些其它光学透射材料构成。可使用许多其它材料。
如在此所述的LED阵列及副底座可在利用除了气体以外的热组分的固态灯具中使用。热组分是用于冷却在固态灯具中的LED、LED阵列、电源或所述的任一组合的任一物质、材料或其组合。例如，如在此所述的具有LED的光学透射基板可通过各种不同材料构成的传统散热器冷却，或该配置可以是液体冷却的。举例而言，在本发明的某些实施例中的液体可以是油。该油可以是例如矿物油的以石油为基础的油，或可以是例如蔬菜油的本质上是有机的油。该液体也可是全氟化聚醚(PFPE)液体，或其它氟化或卤化液体。也可使用具有至少某些上述性质的适当聚丙烯碳酸酯液体。适当的以全氟化聚醚为主的液体可从例如意大利的Solvay SolexisS.p.A购得。由在美国明尼苏达州St.Paul市的3M公司制造的FlourinertTM可作为冷却剂使用。
如前所述，在根据本发明的实施例的灯具中的副底座可选择地包括该电源或驱动器或用于LED阵列的电源或驱动器的某些组件。在某些实施例中，所述LED可事实上通过AC供电。可使用各种方法及技术增加容量及减少电源的大小以便容许用于LED灯具的电源可更符合经济效益地制造，和/或占据较小空间以便可建构在副底座上。例如，一起使用的多个LED芯片可配置成以比较高电压供电。此外，在该驱动器设计中可使用能量储存方法。例如，来自电流源的电流可与所述LED、电流控制电路及电容器串联地耦接以提供能量储存。也可使用电压控制电路。电流源电路可与电流限制电路一起使用，且该电流限制电路配置成限制通过所述LED的电流成比由该电流源电路所产生的电流小。在后者的情况下，该电源也可包括整流电路，且该整流电路具有与该电流源电路的输入耦接的输入。
本发明的某些实施例可包括多个串联地耦接的LED组。在该实施例中的电源可包括多个分流电路，且各分流电路与所述LED组的各个节点耦接且配置成可响应于各个LED组的偏压状态转换来操作。在某些实施例中，所述分流电路的第一分流电路配置成可通过所述LED组的第一LED组传导电流且配置成可响应于通过所述LED组的第二LED组的电流断路。所述分流电路的第一分流电路可配置成响应于所述LED组的第一LED组的正向偏压传导电流且所述分流电路的第二分流电路可配置成响应于所述LED组的第二LED组的正向偏压传导电流。
在以上所述的某些实施例中，所述分流电路的第一分流电路配置成响应于在节点的电压断路。例如，电阻可与所述组串联地耦接且所述分流电路的第一分流电路可配置成根据在该电阻的端子的电压断路。在某些实施例中，例如，所述分流电路的第一分流电路可包括双极晶体管，且该双极晶体管在节点与电源的端子之间提供可控制电流路径，并且通过该电阻的电流可改变该双极晶体管的射极偏压。在某些所述实施例中，各分流电路可包括晶体管及断路电路，且该晶体管在所述组的节点与电源的端子之间提供可控制电流路径，并且该断路电路与节点及该晶体管的控制端子耦接且配置成可根据控制输入控制该电流路径。通过所述LED组中的LED组的电流可提供该控制输入。该晶体管可包括双极晶体管且该断路电路可配置成可根据该控制输入改变该双极晶体管的基极电流。
不能过分强调的是就以上以灯具的各种实施例说明的特征而言，所述特征可以各种方式组合。例如，可组合在该灯具中包括磷光体的各种方法且这些方法中的任一方法可与使用例如裸晶对包封或封装LED装置的各种LED配置组合。在此所示的所述实施例只是示出及说明以阐述具有LED阵列的灯具的各种设计选项的实例。
LED和/或LED封装件与本发明的实施例一起使用且可包括发射多种色光的发光二极管芯片，且所述色光在混合时一起被看见为白光。磷光体可如上所述的使用以通过波长转换增加其它色光。例如，可在该灯具的LED总成中使用蓝或紫LED且可以上述方式的任一种方式使用适当磷光体。LED装置可以和与所述LED局部地封装的磷光化涂层或和如前所述的涂布LED晶粒的磷光体一起使用。例如，通常包括局部磷光体的蓝位移黄(BSY)LED装置可与在该光学透射外壳或内封罩上或中的红磷光体一起使用以产生实质白光，或与在该阵列中的发红光的LED装置组合以产生实质白光。所述实施例可产生具有至少70、至少80、至少90或至少95的CRI的光。通过使用该术语“实质白光”，可参照包括多个点的黑体轨迹的色度图，其中该源极的点落在所述黑体轨迹点中任一点的四个、六个或十个麦克亚当椭圆内。
使用上述蓝位移黄及红LED装置以产生实质白光的照明系统可被称为蓝位移黄加红“BSY+R”系统。在该系统中，所使用的所述LED装置包括能操作以发射两不同颜色的光的LED。在一个实例实施例中，LED装置包括一组LED，其中各LED，如果且当发光时，发射具有由440至480nm的主波长的光。所述LED装置包括另一组LED，其中各LED，如果且当发光时，发射具有由605至630nm的主波长的光。可使用磷光体，当该磷光体被激发时，发射具有由560至580nm的主波长的光，以利用来自前者LED装置的光形成蓝位移黄光。在另一实施例中，一组LED发射具有由435至490nm的主波长的光且另一组LED发射具有由600至640nm的主波长的光。当该邻光体被激发时，发射具有由540至585nm的主波长的光。可在颁发的美国专利7,213,940号中找到使用多组发射不同波长的光以产生实质白光的另一详细实例，且该美国专利通过引用并入本文。
图4和图5是示出、比较及对比可与本发明的实施例一起使用的两副底座例的俯视图。图4是图1的LED灯具100的俯视图。在这图中可看到与磷光体一起封装的晶粒以提供局部波长转换的LED 104，而其它LED则看不到。也可看到所述透光副底座部分106和108。电源或其它驱动器组件110示意地示出在该副底座的底部上。如前所述，在某些实施例中，外壳112是形状类似于在家用白炽灯泡中使用的外壳的玻璃外壳。该玻璃外壳在内侧以二氧化硅113涂布以便为该灯具提供光图案的扩散、均一性，及更传统的外观。外壳以横截面示出使得该副底座可看见，且该灯具的基座102也可在这俯视图中看到。
图5是可在根据本发明的实施例的灯具中使用的另一个副底座及LED阵列的俯视图。副底座500具有等距地分开且以中心点对称的三相同部分504。各部分具有两LED装置，且可看见其中LED装置。LED装置520独立地封装，各与其本身的透镜封装在封装件中。在某些实施例中，通过以磷光体涂布LED封装件的透镜，以磷光体封装这些装置中的至少一装置。就如所示的封装LED而言，光不是正常地由该封装件的底部发射。因此如果使用封装LED，由光学透射材料制造该副底座的好处比较少。然而，如果该灯具或设备的内侧包括反射组件，仍需要使用光学透射副底座以容许反射光通过所述副底座以便产生所需光图案。
图6A和图6B分别是示出可与本发明的实施例一起使用的副底座例。LED604是多个晶粒，且所述晶粒可以利用可包括磷光体(未示出)的有机硅或类似封装物(未示出)覆盖。在这种情况下，该副底座是具有多个“指状物”部620的金属线框结构610，且所述“指状物”部620在该副底座与在灯具的光学外壳或封罩内的气体之间提供另外的耦接。在使用耦接机构的该实例及其它实例中，该气体与该耦接机构可一起被视为该灯具的热组分。
图7A和图7B分别是示出可与本发明的实施例一起使用的另一个副底座例。LED 704是多个晶粒，且所述晶粒可以利用可包括磷光体(未示出)的有机硅或类似封装物(未示出)覆盖。在这种情况下，该副底座是具有多个“指状物”部720的印刷电路板结构710，且所述“指状物”部720在该副底座与在灯具的光学外壳或封罩内的气体之间提供另外的耦接。
图8是示出可与本发明的实施例一起使用的另一个副底座例的侧视图。在这种情况下，所述LED配置成两排，这两排可选择地提供不同种类的发射器的组合。例如，LED 804可以利用可包括磷光体(未示出)的有机硅或类似封装物(未示出)覆盖以提供局部波长转换且LED 805可没有该磷光体。在这种情况下，该副底座是具有多个附接的金属指状物820的印刷电路板结构810以在该副底座与在灯具的光学外壳或封罩内的气体之间提供另外的耦接。
图9是示出可与本发明的实施例一起使用的另一个副底座例的侧视图。所述LED也配置成两排，这两排可选择地提供不同种类的发射器的组合。例如，LED 904可以利用可包括磷光体(未示出)的有机硅或类似封装物(未示出)覆盖以提供局部波长转换且LED 905可没有该磷光体。在这种情况下，该副底座是具有多个金属指状物920的金属线框结构910以在该副底座与在灯具的光学外壳或封罩内的气体之间提供另外的耦接。
根据本发明的实施例的LED灯具的各种部件可由多种不同材料的任一种材料构成。根据本发明的实施例的灯具可使用用于互连所述不同部件的各种固结方法及机构组装。例如，在某些实施例中，可使用锁定凸耳及孔。在某些实施例中，可使用例如凸耳、闩锁或其它适当固结配置的紧固件的组合或紧固件的组合，如此将不需要黏着剂或螺丝。在其它实施例中，可使用黏着剂、焊接、硬焊、螺丝、螺栓、或其它紧固件以将各种组件固结在一起。
虽然已在此示出及说明特定实施例，但是本领域的技术人员了解适合达成相同目的的任一配置可取代所示的特定实施例且本发明在其它环境中具有其它应用。该应用旨在包括本发明的任何修改例或变化例。以下权利要求决不旨在将本发明的范围限制于在此所述的特定实施例。
Claims (30)
1.一种灯具，包括：
光学透射外壳；
LED阵列，被布置在所述光学透射外壳中，当通过电气连接通电时能操作而发光；
气体，被收纳在所述外壳中以提供到所述LED阵列的热耦接；以及
散热器结构，被热耦接到所述LED阵列以将热由所述LED阵列传导至所述气体。
2.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述LED阵列被布置在LED总成的一端，且所述散热器结构至少基本延伸至所述LED阵列的一侧。
3.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热器结构包括翼片。
4.根据权利要求2所述的灯具，其中，所述LED阵列被布置成朝向所述LED总成的顶部，且所述散热器结构向所述LED总成的底部延伸。
5.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述LED阵列被布置在LED总成上，且所述LED总成被支撑在玻璃柄部上，其中所述散热器结构至少部分地包围所述玻璃柄部。
6.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述LED阵列被放置成使得其被基本布置在所述外壳的中心，且所述散热器结构偏离至所述外壳的一侧。
7.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热器结构接触所述外壳。
8.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述气体包括氦。
9.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述气体包括氢。
10.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述气体包括氧。
11.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热器结构在距离所述外壳小于8mm处。
12.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述气体处于大于0.5个大气压的压力。
13.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述气体处于大约0.5至10个大气压的范围内的压力。
14.一种灯具，包括：
光学透射外壳；
LED阵列，被布置在所述光学透射外壳中以便当通过电气连接通电时能操作而发光，所述LED阵列被热耦接至所述外壳；以及
基座，形成与所述LED总成的所述电气连接的部分，且包括连接至外壳的上部及接合至所述上部的下部。
15.根据权利要求14所述的灯具，包括形成在所述下部上的爱迪生螺纹。
16.根据权利要求14所述的灯具，其中，所述基座具有被固定在所述外壳上的相对窄的近端，其中，所述基座的直径由所述近端沿所述基座逐渐增加至一点。
17.根据权利要求16所述的灯具，其中所述基座具有较大直径的部分限定用于收纳电源的内部空间。
18.根据权利要求15所述的灯具，其中，所述基座具有被固定在所述外壳上的相对窄的近端，其中，所述基座的直径由所述近端沿所述基座逐渐增加至一点，且所述基座的直径由所述点逐渐缩小至所述爱迪生螺纹。
19.根据权利要求14所述的灯具，其中，所述基座的外表面由平滑弯曲形状形成。
20.根据权利要求19所述的灯具，其中，所述基座的所述外表面由近端至爱迪生螺纹由相对小的凹部转变至相当大的凸部。
21.一种灯具，包括：
光学透射外壳；
LED阵列，被布置在所述光学透射外壳中以便当通过电气连接通电时能操作而发光，其中，所述电气连接包括防止所述LED阵列过热的热阻电气路径，所述LED阵列被安装在LED总成上，且所述LED总成包括散热器结构，其中，所述LED阵列被基本放置于所述外壳的中心；以及
气体，被收纳在所述外壳中以提供到所述LED阵列的热耦接。
22.根据权利要求21所述的灯具，其中，所述气体包括氦。
23.根据权利要求21所述的灯具，其中，所述气体包括氢。
24.根据权利要求21所述的灯具，其中，所述LED阵列被布置成朝向所述LED总成的一侧，且所述散热器结构向所述LED总成的相对侧延伸。
25.根据权利要求21所述的灯具，其中，所述热阻电气路径包括金属线，所述金属线具有一尺寸使得所述尺寸防止所述LED阵列过热。
26.一种灯具，包括：
光学透射密封外壳；
LED，被布置在所述光学透射外壳中，当通过电气连接通电时能操作而发光；
气体，被收纳在所述外壳中以提供到所述LED阵列的热耦接，其中，所述气体包括氧。
27.根据权利要求26所述的灯具，其中，所述氧以足以防止所述LED劣化的量设置在外壳中。
28.根据权利要求27所述的灯具，其中，所述气体包括第二导热气体。
29.根据权利要求28所述的灯具，其中，所述第二导热气体具有比氧高的导热率。
30.根据权利要求28所述的灯具，其中，所述第二导热气体包括氦与氢中的至少一种。
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