CN105008788B - 热属性有所改善的照明设备 - Google Patents
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Abstract
所公开的实施例涉及一种照明设备(1)，其包括出光窗口(2)和被配置为承载至少一个固态光源(4)的光源衬底(3)，该至少一个光源(4)被配置为通过该出光窗口(2)发射光。该出光窗口(2)被形成为允许该光源衬底(3)的前表面与该出光窗口面向该光源衬底(3)的表面形成物理接触，并且其中该光源衬底(3)被保持为与该出光窗口(2)形成物理接触，由此使得该光源衬底(3)和出光窗口(2)之间能够形成热接触。由于确保了该出光窗口和光源衬底之间的热接触，所以该照明设备的热量传输将有所改善。
Description
技术领域
本发明涉及照明设备的领域，尤其涉及一种包括出光窗口以及被配置为承载至少一个固态光源的光源衬底的照明设备。
背景技术
现代照明设备尤其是基于LED的照明设备表现出长寿命，甚至声称长达40000小时的长寿命。由于它们的长寿命，这些类型的灯具如今形成了扩展且世界范围的市场。
一种使用最为广泛的卤素灯—标准卤素MR 16聚光灯—如今在很大程度上被“改装的(retrofit)”基于LED的灯具所替代，后者被称作改装的LED MR 16灯具。由于该灯具内具有最大可耐受温度，所以热约束将限制可获得的照明输出。也就是说，在灯具内产生的热量越多，就将需要从该灯具进行更好的散热。
在许多应用中，MR 16聚光灯由玻璃进行封装，并且仅经由前方出光窗口与外界接触。玻璃经常在这些类型的LED灯具中被选用是因为它是廉价且可支撑性的基础材料。玻璃有着多种有利属性，诸如低成本、可支撑性、适当的光学属性以及电绝缘功能。然而，玻璃的缺陷在于其热属性。玻璃的导热性大约为1W/(m·K)。玻璃外罩的导热性比塑料更好但是比不上例如铝的金属外罩。因此，从玻璃封装的MR 16灯具的散热相对较差，并且将对LED的性能造成不利影响。
通过使用例如风扇的主动冷却能够实现有所改善的热性能。然而，这样的解决方案以及市场上可获得的其它主动冷却技术相当复杂且昂贵。
EP2489930公开了一种照明模块，该照明模块具有布置在基板上的、由光学结构覆盖的光源。照明模块由包括多个散热鳍片的壳体所封闭。该结构在光学结构的透镜和基板之间留有空间。热量被传递至充当散热器的金属层，并且随后传递至散热鳍片。
发明内容
本发明的目标是通过形成一种比使用被动冷却技术的现有设计具有更好的热属性的照明设备而对以上技术和其它现有技术进行改进。
根据本发明的第一方面，该目标以及其它目标通过一种照明设备而实现，该照明设备包括出光窗口和被配置为承载至少一个固态光源的光源衬底。该至少一个光源被配置为通过该出光窗口发射光。该照明设备的特征在于，该出光窗口被形成为允许该光源衬底的前表面与该出光窗口面向该光源衬底的表面形成物理接触，并且该光源衬底被保持为与该出光窗口形成物理接触，由此使得该光源衬底和出光窗口之间能够形成热接触。
由于确保了该出光窗口和光源衬底之间的热接触，所以该照明设备的热量传输将有所改善。这是由于从光源朝向前方出光窗口且通过其去往外界的热量传输得以被大幅促进的事实。
该出光窗口可以在面向该光源衬底的表面中包括至少一个凹进，该凹进被配置为接纳所述光源以允许该出光窗口与光源衬底之间的物理接触。这样的配置促成了在这两个部件之间提供并保持物理接触的可能性。
该照明设备可以进一步包括偏压部件，其被配置为将该光源衬底按压至与该出光窗口形成热接触。该偏压部件确保了该出光窗口和光源衬底之间的物理接触并且因此确保了这两个部件之间的热接触。
该照明设备可以进一步包括漏斗状主体，其被配置为包围至少一个光源并且将从该光源所发射的光朝向该出光窗口进行反射。通过将从光源所发射的光朝向该出光窗口进行反射，从光源朝向前方出光窗口且通过其去往外界的热量传输将得到进一步提高。此外，从该照明设备所发射的光将利用该漏斗形主体大幅增强，后者将从该光源所发射的光聚焦至一个大体方向。该出光窗口和漏斗形主体可以被形成为一个整体单元。
该漏斗形主体可以包括内部和外部部分，其中热填料被部署在该内部和外部部分之间。该热填料将提高所述内部和外部部分的导热性并且因此使得从该光源朝向该漏斗形主体且通过其去往环境的热量传输有所提升。优选地，该导热填料为液体、糊料、固态或双相的。一种可能的示例是碳水化合物填料，其是具有良好热属性的材料。碳水化合物填料具有大约200W/(m·K)的导热性。
该照明设备可以进一步包括驱动器衬底，其被配置为承载光源驱动器电路，其中该偏压部件被夹在该光源衬底和驱动器衬底之间，由此将该驱动器衬底按压至与该漏斗形主体形成热接触。因此，该偏压部件还将改善该驱动器衬底和漏斗形主体之间的热量传输。因此将提供从该光源朝向该漏斗形主体并且通过其去往外界的有效热量传输。
该照明设备可以进一步包括热胶，其被配置为将所述光源衬底与出光窗口进行热接合，和/或将驱动器衬底与漏斗形主体进行热接合。该热胶将改善该光源衬底和出光窗口之间的热量传输，和/或该驱动器衬底和该漏斗形主体之间的热量传输，并且因此促进从该光源朝向前方出光窗口和/或漏斗形主体并且通过它们去往外界的热量传输。
该偏压部件可以由处于压缩状态从而在(多个)衬底上施加力的弹性器件所构成。因此，该弹性器件可以向该光源衬底和该驱动器衬底同时施加力。这样的有利之处在于，该衬底分别与该出光窗口以及漏斗形主体之间的热接触得以被确保，并且在该照明设备中所使用的部件数量被保持为最小值。
该偏压部件可以由从天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、聚丁二烯、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、EPM橡胶、EPDM橡胶、表氯醇、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、含氟弹性体、氯磺化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯和玻璃丝组成的群组中所选择的材料制成。这些是本发明的优选实施例。
一般来讲，在权利要求中所使用的所有术语都要根据其在该技术领域中的常规含义进行解释，除非在这里以其它方式明确有所定义。针对“一个(a/an/the)[部件、设备、组件、器件等]”的所有引用都要以开放的方式解释为指代所述部件、设备、组件、器件等的至少一个实例，除非以其它方式明确指出。另外，“包括”贯穿本申请而意在表示“包括但并不局限于”。表达形式“偏压”意在指出该部件适于使得该光源衬底与该出光窗口形成接触。
注意到，本发明涉及到权利要求中所引用的特征的所有可能组合形式。
附图说明
现在将参考示出本发明实施例的附图对本发明的该方面以及其它方面进行更为详细的描述。
图1是根据本发明的第一示例性实施例的照明设备的透视图，
图2是根据本发明的第二示例性实施例的照明设备的分解透视图，
图3是根据本发明的第三示例性实施例的照明设备的侧视图，和
图4是根据本发明的第四示例性实施例的照明设备的侧视图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图对本发明进行更为全面地描述，附图中示出了本发明当前优选的实施例。然而，本发明可以以许多不同形式来体现而并不应当被理解为局限于这里所给出的实施例；相反，这些实施例是为了透彻和完整而提供，并且向本领域技术人员完全传达了本发明的范围。
图1图示了根据本发明的第一示例性实施例的照明设备1。照明设备1包括出光窗口2和光源衬底3，后者被配置为承载至少一个固态光源4。该固态光源4被配置为通过出光窗口2发射光。照明设备1具有偏压部件5，其将光源衬底3按压至与出光窗口2以及漏斗形主体6形成热接触，该漏斗形主体6包围光源4并且将从光源4所发射的光朝向出光窗口2进行反射。出光窗口2在朝向光源衬底3的表面中具有凹进12，该凹进被形成为在光源衬底3和出光窗口2彼此紧靠时接纳光源4。这使得衬底3和出光窗口2可能在更大面积上形成接触，即大部分面积包围光源3。如果照明设备1配备有多个光源4，则其可以被配备以用于每个光源4的凹进12。自然也可能提供能够接纳多个光源4的凹进12。光源4所发射的一些光利用在漏斗形主体6的内表面上所提供的反射表面11而朝向出光窗口2进行反射。通过将光源衬底3按压至与出光窗口2形成热接触，偏压部件5将改善光源衬底3和出光窗口2之间的热量传输并且因此促进从光源4朝向前方出光窗口2并且通过该前方出光窗口去往外界的热量传输。
已经进行了扩展性的热仿真以便测试由于在光源中由于其新的构造所获得的温度变化。热仿真指示，利用具有100–500W/(m·K)之间的导热性并且根据以上进行部署的导热部件，光源的温度将下降大约50％，
在该示例性实施例中，照明设备1进一步包括驱动器衬底7，其承载光源驱动器电路8。如以上所描述的，偏压部件5夹在光源衬底3和驱动器衬底7之间，由此将光源衬底3按压至与出光窗口2形成接触，并且同时将驱动器衬底7按压至与漏斗形主体进行热接触。也就是说，当被安装在照明设备1中时，偏压部件5处于压缩状态，从而在两个衬底3、7上施加力。驱动器衬底7和漏斗形主体6之间的热接触因此也得以被确保，并且因此将提供从光源朝向漏斗形主体6并且通过该漏斗形主体去往外界的有效热量传输。光源衬底3由其上接合有一个或多个光源4的印刷电路板所构成，并且驱动器衬底7由其上接合有光源驱动器电路8(电子器件)的印刷电路板所构成。在本发明的该第一示例性实施例中，漏斗形主体6具有提供在其内表面上的至少两个肩部，驱动器衬底7在安装于照明设备1中时将与该至少两个肩部靠紧。漏斗形主体6优选地由玻璃制成。玻璃是优选材料，这是因为由于其是廉价且可支撑性的基础材料。玻璃的良好属性为低成本、可支撑性、良好的光学属性、美观以及电绝缘功能。
现在参考图2，其图示了根据本发明的第二示例性实施例的照明设备1。在该实施例中，漏斗形主体6具有内部和外部玻璃部件9、10。漏斗形主体6的玻璃部件9、10优选为0.5mm厚并且它们之间的距离优选为1mm。如以上所提到的，玻璃的缺陷在于其大约为1W/(m.K)的导热性。然而，该问题能够通过使用提供在漏斗形主体6的玻璃部件9、10之间的热填料而被解决。以这种方式，玻璃的导热性将明显有所提升。该结果由于从光源2朝向漏斗形主体6的部件9、10并且通过它们去往外界的有所改善的热量传输而得以实现。在本发明的该实施例中，在漏斗形主体6的内部部件9的内表面上提供反射表面11。另外，根据第二示例性实施例，内部部件9具有提供在其内表面上的至少两个肩部，驱动器衬底7在安装于照明设备1中时将与其靠紧。
图3图示了根据本发明的第三示例性实施例的照明设备1。在该实施例中，照明设备1包括光源衬底3，其夹紧在出光窗口2和漏斗形主体6之间。还可以使用热胶以便额外地将光源衬底3固定在出光窗口2和漏斗形主体6之间。光源4被接合至光源衬底3朝向出光窗口2的表面，并且光源驱动器电路8被接合至光源衬底3的相反表面。出光窗口2的凹进12适于接纳光源4。照明设备1进一步包括接合至光源衬底3的两个导电套筒13。进而，管脚14被引入每一个套筒13之中。管脚14在漏斗形主体6之外延伸并且将在照明设备1处于工作中时经由套筒13向光源衬底3提供电力。
现在参考图4，其图示了根据本发明的第四示例性实施例的照明设备1。在该实施例中，照明设备1包括光源衬底3，其利用热胶接合至出光窗口2。光源4被接合至光源衬底3面向出光窗口2的表面，并且光源驱动器电路8被接合至光源衬底3的相反表面。出光窗口2的凹进12适于接纳光源4。照明设备1进一步包括接合至光源衬底3的两个导电套筒13。进而，管脚14被引入每一个套筒13之中。管脚14在漏斗形主体6之外延伸并且将在照明设备1处于工作时经由套筒13向光源衬底3提供电力。
以下是对如图1和2所示的照明设备1的主要部件进行安装的一种可能方式的简要描述。漏斗形主体6被提供为第一部件并且构成照明设备1的底部部分。用于向照明设备1进行供电的两个导电连接器(例如图4所示的管脚)被接合至漏斗形主体6的底部。随后，驱动器衬底7置于漏斗形主体6内而例如利用如图4所示的套筒与该连接器形成接触。偏压部件5被置于驱动器衬底7的顶部，并且在偏压部件5的顶部提供光源衬底3。最后，将出光窗口2作为照明设备1的顶部部分接合至漏斗形主体6。当出光窗口2被接合至漏斗形主体6时，其将对置于漏斗形主体6之内的多个部分形成下压，因此将偏压部件5置于压缩状态。偏压部件5被置于压缩状态的结果是随着驱动器衬底7被按压与漏斗形主体6形成热接触的同时光源衬底3被按压与出口窗口2形成热接触。因此，确保了照明设备1的主要部件之间的热量传输并且其温度能够被保持为最小值。出光窗口2例如能够通过热胶而接合至漏斗形主体6。另一种可能是为出光窗口2提供外螺纹并且为漏斗形主体6提供内螺纹并且随后通过螺丝接合而将出光窗口2接合至漏斗形主体6。
虽然已经在附图和以上描述中详细图示并描述了本发明，但是这样的图示和描述要被认为是说明性或示例性的而并非是限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。通过研习附图、公开和所附权利要求，本领域技术人员在实践所请求保护的发明时将能够理解并实施针对所公开实施例的变化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它要素或步骤，并且不定冠词“一个”(“a”或“an”)并不排除多个。
例如，该偏压部件可以由多种不同材料所制成。在本发明的一个实施例中，该偏压部件由热胶所构成，其被配置为将光源衬底与出光窗口热接合，并且将驱动器衬底与漏斗形主体热接合。在本发明的另一个实施例中，该出光窗口和漏斗形主体被整体形成。
在一个示例中，该偏压部件是处于压缩状态从而在(多个)衬底上施加力的弹性器件。
Claims (10)
1.一种照明设备(1)，包括
出光窗口(2)，和
被配置为承载至少一个固态光源(4)的光源衬底(3)，所述至少一个光源(4)被配置为通过所述出光窗口(2)发射光，
其特征在于所述出光窗口(2)被成形为允许所述光源衬底(3)的前表面与所述出光窗口面向所述光源衬底(3)的表面形成物理接触，并且
所述光源衬底(3)被保持为与所述出光窗口(2)物理接触，由此使得所述光源衬底(3)和所述出光窗口(2)之间能够热接触，由此促进从所述固态光源朝向所述出光窗口并且通过所述出光窗口的热传输，
所述照明设备还包括漏斗形主体(6)和驱动器衬底(7)，所述漏斗形主体被配置为包围所述至少一个光源(4)并且将从所述光源(4)所发射的光朝向所述出光窗口(2)进行反射，所述驱动器衬底被配置为承载光源驱动器电路(8)，在所述光源衬底(3)和所述驱动器衬底(7)之间夹有偏压部件(5)，由此将所述驱动器衬底(7)按压至与所述漏斗形主体(6)热接触。
2.根据权利要求1所述的照明设备(1)，其中所述出光窗口(2)在面向所述光源衬底(3)的所述表面中包括至少一个凹进(12)，所述凹进(12)被配置为接纳所述光源(4)以允许所述出光窗口(2)和所述光源衬底(3)之间的物理接触。
3.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，所述偏压部件(5)被配置为将所述光源衬底(3)按压至与所述出光窗口(2)热接触。
4.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，其中所述出光窗口(2)和所述漏斗形主体(6)被形成为一个整体单元。
5.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中所述漏斗形主体(6)包括内部和外部部分(9,10)，并且其中热填料被部署在所述内部和外部部分(9,10)之间。
6.根据权利要求5所述的照明设备，其中所述热填料为液体、糊料、固态或双相的。
7.根据权利要求1、2、5和6中任一项所述的照明设备(1)，进一步包括热胶，其被配置为将所述光源衬底(3)与所述出光窗口(2)进行热接合。
8.根据权利要求1所述的照明设备(1)，进一步包括热胶，其被配置为将所述驱动器衬底(7)与所述漏斗形主体(6)进行热接合。
9.根据权利要求1所述的照明设备(1)，其中所述偏压部件(5)由处于压缩状态从而在所述光源衬底(3)和所述驱动器衬底(7)上施加力的弹性器件所构成。
10.根据权利要求1、2、5、6、8和9中任一项所述的照明设备(1)，其中所述偏压部件(5)由从天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、聚丁二烯、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、EPM橡胶、EPDM橡胶、表氯醇、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、含氟弹性体、氯磺化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯和玻璃丝组成的群组中所选择的材料制成。
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