CN105531528B - 照明设备 - Google Patents
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Abstract
照明设备或者灯泡(100、200)包括至少一个光源(101)和驱动器组件(108)，所述驱动器组件包括驱动器电子元件；其中在光源的操作期间，照明设备的光轴(120)和照明设备的热量流之间的距离小于光轴(120)和驱动器电子元件中具有最高温度敏感度的部件之间的距离。
Description
技术领域
本发明总体上涉及照明设备，并且更具体地涉及具有光滑外观和经改进的热性能的照明设备或者灯泡。本发明还涉及具有灯泡的灯具，灯泡具有光滑外观和经改进的热性能。
背景技术
为了最佳热性能，照明设备包括装备有翅片的散热器，例如PAR、MR、BR、GU等类型的背反射灯泡。“PAR”意指抛物线形铝化反射器。“MR”意指多小面反射器。“BR”意指凸出反射器，并且“GU”指代具有插入式灯座的U形灯。灯的光源包括常规卤素灯丝或者LED光源。
常规散热器由诸如铝之类的压铸金属制成，具有高制造成本和原材料成本。此外，出于美学原因，期望没有可见冷却结构的非技术性外观。如果散热器结构被隐藏在光滑外表面之后，为了改善热性能，穿过冷却结构的气流是优选的，这需要入口开口和出口开口。为了期望的观感，这些开口应该是小的。然而，小的通道具有高的气流阻力，从而降低散热器结构的冷却性能。由于冷却性能主要由流过冷却结构(还称为内部通道)的空气量确定，这将降低散热器的冷却性能。
US2012/0044680A1公开了具有LED的包括具有腔体的后壳体的照明器。前壳体被布置在腔体中，其中前壳体包括通孔。照明模块被夹在后壳体和前壳体之间。空气孔洞被形成在后壳体的侧壁上，使得腔体可以与外面的空气连通。
具有光滑外观的改装灯的示例可以在通过引用并入于此的专利申请PCT/IB2013/052999(还通过当前申请人的代理人案号2012PF00688进行引用)“Lighting Device withSmooth Outer Appearance”中找到。如图1所示，改装灯100’包括至少一个光源101’；散热器部件104’，具有底部1043’和从底部1043’延伸的侧壁1044’，其中底部1043’包括凹形部分1041’并且其中至少一个光源101’热接触散热器部件104’的凹形部分1041’；以及盖103’，被提供在侧壁1044’上与底部1043’相对，从而在盖103’、侧壁1044’、底部1043’以及凹形部分1041’之间限定空气腔室1051’。散热器部件104’包括盖开口102’和散热器开口106’。空气腔室1051’形成在盖开口和散热器开口之间的通道，以允许盖开口和散热器开口之间的或者散热器开口和盖开口之间的空气的流105’。壳体107’被提供在散热器部件104’和基座109’之间。驱动器组件108’被提供在壳体107’和凹形部分1041’之间。当灯100’安装在如图2所示的竖直操作位置时，围绕灯的空气在灯操作期间变暖，并且温暖空气将由于自然对流而上升。
虽然驱动器组件和光源两者的部件中的大部分部件的热额定(即它们不受负面影响地操作所被额定的最大温度)大于125摄氏度，它们中的一些(诸如(多个)电解电容器)对高温更敏感。然而，之前类型的灯的构造导致了不合适的设置，因为驱动器组件108’上的热敏部件被上升的温暖空气加热。
期望将最佳的热量消散与照明设备的光滑外观的优势组合。
发明内容
除了别的之外，本发明的目的是实现具有光滑外观的照明设备，其中热敏电子部件被更好的保护而免受高温。
为了更好地处理这些关注中的一个或者多个，在本发明的方面中，给出了照明设备的实施例，其包括：至少一个光源和驱动器组件，所述驱动器组件包括驱动器电子元件。在光源的操作期间，照明设备的光轴和照明设备的热量流之间的距离小于光轴和驱动器电子元件中的具有最高温度敏感度的部件之间的距离。
光轴延伸穿过照明设备的中心部分。在现有技术照明设备中，驱动器组件安装在中心部分中。由于中心部分中的差的热量消散，中心部分的温度高于照明设备的外围的温度。与其相比之下，根据本发明，热量流被提供在中心部分附近，由于自然对流，在光源的操作期间，中心部分具有变暖的气流。根据本发明，驱动器电子元件中的具有最高温度敏感度的部件被提供在与中心部分相距一定距离处。因此，根据本发明的光设备在至少以下两个方面是有利的：
·光轴附近的气流改善了照明设备的中心部分的热量消散；
·热敏驱动器电子元件受热量流影响最小。
在实施例中，照明设备进一步包括：散热器部件，该散热器部件具有底部、从底部延伸的侧壁、以及从底部延伸到散热器部件中的凹形部分，并且其中至少一个光源热接触凹形部分；其中散热器部件包括散热器开口，并且散热器开口包括在凹形部分和侧壁之间的散热器部件的底部中的多个孔洞；以及被提供在侧壁上并且与底部相对的盖，从而限定在盖、侧壁、底部、以及凹形部分之间的空气腔室；其中盖包括盖开口，并且空气腔室形成在盖开口和散热器开口之间的通道，以允许盖开口和散热器开口之间或者散热器开口和盖开口之间的空气流；其中驱动器组件被设置在空气腔室中。这在具有装饰效果的灯泡形式的照明设备的侧视图中提供了不引人注目的、几乎不可见的开口。“烟囱”效应可以建立在盖开口和散热器开口之间的通道内，以实现经改善的热消散。优选地，通道的横截面在表面积上大于盖开口和散热器开口中的至少一个。通过增大空气腔室或者入口和出口(其是盖开口和散热器开口)之间的通道的横截面，使得空气腔室或者通道内的空气速度尽可能低，系统中的流损耗被最小化。
优选地，在实施例中，照明设备进一步包括具有多个第一孔洞的壳体；其中凹形部分具有侧表面和顶表面，并且其中凹形部分的侧表面形成空气腔室的一部分；其中多个第二孔洞被形成在侧表面中以便与第一孔洞连通；并且其中另一通道被形成在第一孔洞和第二孔洞之间，以便由于“烟囱”效应，在光源的操作期间允许第一孔洞和第二孔洞之间或者第二孔洞和第一孔洞之间的另一空气流；照明设备的光轴和另一空气流之间的距离小于光轴和驱动器组件之间的距离。另一通道中的另一气流在凹形部分的侧表面中的第二孔洞的位置处与盖开口和散热器开口之间的通道中的气流连通。因此，第一孔洞和第二孔洞之间的另一通道不仅改善照明设备的中心部分的热消散，而且向盖开口和散热器开口之间的通道提供附加的热消散。
在实施例中，驱动器组件被设置在空气腔室内的隔间中。驱动器组件可以借助于灌封材料被包装在隔间中，以便将热量从驱动器电子元件传导到散热器部件。通过将驱动器电子元件包装在灌封材料中，驱动器电子元件将能够将热量更高效地传导到散热器部件，从而使得驱动器电子元件能够产生更多的功率，或者其可以由其它成本更低的材料、具有更小环境影响的材料或者在相同的功率下产生更多热量的材料制造。
根据本发明的另一实施例，灌封材料可以有利地由包括硅油、微硅粉、以及沥青、或者其混合物的组中的至少一种材料制成，这些材料是具有有利于作为灌封材料使用的热导率的材料。
在实施例中，盖包括在其外围处的边缘，并且盖开口包括该边缘中的多个孔洞。
在实施例中，盖具有热接触散热器部件的侧壁的导热材料。优选地，盖包括容纳至少一个光源的凹部，并且该凹部热接触凹形部分。以这一方式，以方便和简单的方式提供了在至少一个光源和散热器部件之间的附加的热接触。优选地，凹部进一步包括用于至少一个光源的至少一个光学元件。优选地，至少一个光学元件从包括漫射器、反射器、透镜、准直器、或者其组合的组中选取。
在实施例中，侧壁具有完整、光滑、暴露的表面。备选地，侧壁可以包括对应于驱动器组件的安装位置的补块。
在实施例中，至少一个光源热耦合到PCB、该PCB延伸到空气腔室中；并且该PCB具有多个PCB开口，以便允许盖开口和散热器开口之间或者散热器开口和盖开口之间的空气流。PCB开口可以是PCB边沿处的切口或者PCB中的孔洞。优选地，PCB包括导热材料(例如，厚的铜层)，使得PCB的热导率沿着PCB的表面测量为至少28W/mK。
这向PCB提供了良好的热导率，并且因此PCB本身可以充当良好的散热器。换句话说，气流可以经由PCB将来自光源的热量消散。在一个方面中，这导致了照明设备的热性能的增加。在另一方面中，这降低了施加在照明设备中的所有其它部件上的热要求，例如外壳(上文称为散热器部件)和盖可以由全塑料制成。其可以不需要胶或者油脂，以用于部件之间的热耦合。作为全塑料灯，可以不再需要上漆，并且与金属壳体相比，对于电击的安全忧虑可以少得多。照明设备的组装过程也可以被简化。以这一方式，照明设备的总成本明显减少。
在照明设备的其它实施例中，至少一个光源包括LED或者LED阵列，并且照明设备可以是GU、MR、BR、或者PAR类型的背反射灯泡，诸如GU10、MR16、BR30、BR40、R20、PAR38、PAR30L、PAR30S、PAR20等。
根据本发明的第二方面，提供了包括根据本发明的第一方面的照明设备或者灯泡的灯具。
注意，本发明涉及在权利要求中记载的特征的所有可能组合。
附图说明
根据本发明的照明设备和灯具的这些方面和其它方面将从下文中且参照附图描述的实施方式和实施例而变得明显并且将关于这些实施方式和实施例进行阐述。在附图中：
图1示出了当前申请人的未公开专利申请PCT/IB2013/052999中的改装灯的示例；
图2图示了在操作期间的图1的改装灯内和周围的空气速度；
图3示出了根据本发明的实施例的照明设备的分解图；
图4示出了图3中图示的照明设备的透视侧视图；
图5示出了图3中图示的照明设备的透视底视图；
图6示出了图3中图示的照明设备在操作期间在图5的线A-A上所取的横截面图；
图7示出了图3中图示的照明设备在操作期间在图5的线B-B上所取的横截面图；
图8示出了图3中图示的照明设备的透视顶视图；
图9示出了根据本发明的另一实施例的照明设备的分解图；
图10示出了图9中图示的照明设备的透视侧视图；
图11示出了根据本发明的又一实施例的照明设备的PCB。
应该注意，在不同的图中由相同的附图标记表示的项具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。如果已经解释了这种项的功能和/或结构，则不需要在具体实施方式中重复对其解释。
图纯粹是图解性的并且未按比例绘制。特别地，为了清楚，一些尺寸被强烈夸大。
具体实施方式
根据本发明性概念的照明设备的实施例在图3中图示，并且在图4至图8中呈现了照明设备的不同视图。图3图示了具有安装在与基座109相对的前端中的表示光源101的LED或者LED阵列的PAR型灯100。光源101安装在热耦合到盖103和散热器部件104的PCB110上。盖103中有开口102，并且在散热器部件104中有开口106。盖103可以充当附加的散热器部件，并且至少沿着其外围热耦合到散热器部件104。
如图6所示，盖103具有用于容纳光源101的凹部1031。备选地，光源101被提供在散热器部件104上，例如在凹部1031的底部部分上，并且盖103包括光出射窗口，来自光源101的光可以在光出射窗口离开。此外，合适的光学器件130(例如漫射器、反射器、透镜或者准直器、或者这些光学元件的组合)可以被包括在盖103的凹部1031中，从而提供灯100的期望光学性能。
在这一情形下，散热器部件104是杯形的并且具有侧壁1044和底部1043，底部1043具有从底部1043延伸到散热器部件104中的凹形部分1041。壳体107被提供在散热器部件104和基座109之间。第一孔洞1071被提供在壳体107的侧壁上，并且第二孔洞1042被提供在凹形部分1041的侧表面上。
在这一情形下，盖103和散热器部件104被组装，以便除了散热器部件104的侧壁和盖103的外围之间的热接触之外，在凹部1031的底表面和凹形部分1041的顶表面处建立良好的热连接。在这一情形下，由光源101生成的热量将被传导到散热器部件104和盖103(在这一情形下也充当散热器)，并且将在散热器部件104和盖103的暴露表面处被相对好地消散。凹形部分的凹进底部和顶表面之间的热连接可以经由直接附接或者经由诸如热胶或者热填充剂之类的导热介质建立。热连接加厚散热器的基座并且导致热量源下的更好的温度分布。
如图6所示，空气腔室1051被形成在盖103和散热器部件104之间。如图5所示，开口102被提供在盖103的凹部1031周围的边缘1033中，从而创建在空气腔室1051和环境空气之间的第一连接。如图6和图8所示，开口106被提供在邻近侧壁1044的散热器部件104的底部1043中，从而创建在空气腔室1051和环境空气之间的第二连接。开口102和开口106与空气腔室1051一起形成允许空气流过空气腔室1051的通道，如借助于虚线箭头105所指示那样。此外，另一通道被形成在第一孔洞1071和第二孔洞1042之间以允许第一和第二孔洞之间的另一空气流，如借助于虚线箭头1055所指示那样。
包括PCB上的驱动器电子元件的驱动器组件108被设置在空气腔室1051中。另一空气流1055和灯100的光轴120之间的距离d小于光轴120和驱动器电子元件中的具有最高温度敏感度的部件(例如电解电容器)之间的距离D。
当灯100如图6所示那样竖直操作时(例如向下照明)，烟囱效应将在散热器结构中创建。热量源(即光源101)预加热气流并且创建浮力。空气的温度越高，驱动力将越大。这一驱动力由热空气和相对冷的环境空气之间的密度差创建。在重力场下，热空气密度变低并且在浮力驱动下上升。同时，冷空气紧随其后，占据热空气留下的空间，从而创建气流。当空气通过通道时，其已经被加热并且将被加热并且因此储存一定量的能量。只要空气离开通道或者空气腔室，则热量被带走。由LED产生的热量主要通过移动的空气而被移除，移动的空气包括内部的(在烟囱通道中或者空气腔室中)和外部的(即照明设备之外的)移动空气两者。第一孔洞1071和第二孔洞1042之间的另一通道帮助移除通常聚集在现有技术灯的中心部分中的热量，从而允许进一步改善的热消散。驱动器组件108上的热敏驱动器电子元件被设置在空气腔室1051中，在那里冷空气进入并且使得驱动器组件108周围的温度低于灯100的由上升的热空气加热的上部的位置处的温度。因此，这些驱动器电子元件受到热量流的最小影响。
在这一实施例中，入口和出口(即开口102和106)之间的通道的横截面被增大，使得空气腔室1051内的空气速度尽可能低，并且系统中的整体流损耗被最小化。这是有利的，因为其减少了热阻。
如图3所示，提供隔间1048以容纳驱动器组件108。隔间1048被提供在空气腔室1051(见图6)中。使用隔间1048代替直接将驱动器组件108定位在空气腔室1051中的优势可以是，驱动器组件108可以借助于灌封材料被包装在隔间1048中，以将热量从驱动器电子元件传导到散热器部件。灌封材料可以是硅油、微硅粉或者沥青、或者这样的材料的混合物。通过将驱动器电子元件包装在灌封材料中，驱动器电子元件将能够更高效地将热量传导到散热器部件，从而驱动器电子元件可以产生更多功率，或者驱动器电子元件可以由其它的、成本更低的材料、具有更小的环境影响的材料或者在相同的功率下产生更多的热量的材料制造。此外，在灯100的制造过程中，可以更容易地将驱动器组件108隔离在隔间1048中，以便防止电击的安全问题。
在图3至图8所示的实施例中，隔间1048的外表面1045充当散热器部件104的侧壁1044的补块。虽然侧壁1044不再是完全完整、光滑、暴露的表面，但是这种装饰外观的牺牲在某种程度上是可以接受的，因为其可以简化灯100的组装程序。
备选地，在图9所示的灯200的实施例中，隔间2048完全安装在散热器部件104内。驱动器组件108可以以与之前的实施例中相同的方式借助于灌封材料被包装在隔间2048中。如图10(其是灯200的外视图)所示，散热器部件104的侧壁1044是完整、光滑、暴露的表面，没有孔洞、沟槽、或者翅片，这提供了装饰效果。
在备选实施例中，未使用隔间1048或者2048。换句话说，驱动器组件108直接安装在散热器部件104上，并且在空气腔室1051内。
在本发明的另一实施例中，如图11所示，光源101安装在大的印刷电路板(PCB)310上，而不是安装在第一实施例的如图3所示的PCB 110上。PCB 310像在之前的实施例中那样延伸到空气腔室1051中，并且PCB具有多个PCB开口312以允许气流像在之前的实施例中那样流畅地通过空气通道。如图11所示，PCB开口可以被配置为PCB的边沿处的切口或者孔洞312。优选地，孔洞312与盖103中的开口102对准以便允许最大的气流。
PCB 310包括导热材料，例如厚的铜层，使得PCB的热导率沿着PCB的表面测量为至少28W/mK。在这一实施例中，PCB 310充当散热器，其可以为灯带来附加的热性能或者提供具有更低的成本的解决方案，例如全塑料灯。在这种全塑料灯中，低成本工程塑料用于盖103、散热器部件104、以及壳体107。
本领域技术人员可以理解的是，其它类型的背反射灯泡(诸如GU、MR等)可以采用相同的原理以实现具有光滑外观和低成本、良好的可制造性、以及高的热量消散能力的优势的灯。
本领域技术人员可以理解的是，灯具可以被配置为适配根据上述实施例的照明设备或者灯100、200。
本领域技术人员要意识到，本发明决不限于上面描述的优选实施例。相反地，很多修改和变化在所附权利要求的范围内是可能的。应该注意，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计备选实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤。元件之前的词语“一(a)”或者“一个(an)”不排除存在多个这种元件。词语第一、第二、以及第三等的使用不指示任何排序。这些词语要被解释为名称。不旨在需要特定序列的动作，除非特别指示。
Claims (13)
1.一种照明设备(100、200)，包括：
至少一个光源(101)；驱动器组件(108)，所述驱动器组件包括驱动器电子元件；以及散热器部件(104)，所述散热器部件(104)具有底部(1043)和从所述底部(1043)延伸的侧壁(1044)；
其中在所述光源的操作期间，所述照明设备的光轴(120)和所述照明设备的热量流之间的距离小于所述光轴(120)和所述驱动器电子元件中的具有最高温度敏感度的部件之间的距离；并且
其中所述侧壁(1044)包括对应于所述驱动器组件(108)的安装位置的补块(1045)。
2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述散热器部件(104)进一步具有从所述底部(1043)延伸到所述散热器部件(104)中的凹形部分(1041)，并且其中所述至少一个光源(101)热接触所述凹形部分(1041)；其中所述散热器部件(104)包括散热器开口(106)，并且所述散热器开口(106)包括在所述凹形部分(1041)和所述侧壁(1044)之间的所述散热器部件(104)的所述底部(1043)中的多个孔洞；以及
盖(103)，被提供在所述侧壁(1044)上并且与所述底部(1043)相对，从而限定在所述盖(103)、所述侧壁(1044)、所述底部(1043)、以及所述凹形部分(1041)之间的空气腔室(1051)；其中所述盖(103)包括盖开口(102)，并且所述空气腔室(1051)形成在所述盖开口(102)和所述散热器开口(106)之间的通道，以允许所述盖开口和所述散热器开口之间或者所述散热器开口和所述盖开口之间的空气流(105)；
其中所述驱动器组件(108)被设置在所述空气腔室(1051)中。
3.根据权利要求2所述的照明设备，进一步包括具有多个第一孔洞(1071)的壳体(107)；
其中所述凹形部分(1041)具有侧表面和顶表面，并且其中所述凹形部分(1041)的所述侧表面形成所述空气腔室(1051)的一部分；其中多个第二孔洞(1042)被形成在所述侧表面中以与所述多个第一孔洞(1071)连通；并且其中
另一通道被形成在所述第一孔洞(1071)和所述第二孔洞(1042)之间，以允许在所述光源的操作期间的所述第一孔洞和所述第二孔洞之间或者所述第二孔洞和所述第一孔洞之间的另一空气流(1055)；所述照明设备的光轴(12 0)和所述另一空气流(1055)之间的距离小于所述光轴(12 0)和所述驱动器组件(108)之间的距离。
4.根据权利要求2所述的照明设备，其中所述驱动器组件(108)被设置在所述空气腔室(1051)内的隔间(1048、2048)中。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的照明设备，其中所述盖(103)包括在所述盖的外围处的边缘(1033)，并且所述盖开口(102)包括所述边缘(1033)中的多个孔洞。
6.根据权利要求2至4中的任一项所述的照明设备，其中所述盖(103)具有热接触所述散热器部件(104)的所述侧壁(1044)的导热材料。
7.根据权利要求2至4中的任一项所述的照明设备，其中所述盖(103)包括容纳所述至少一个光源(101)的凹部(1031)，并且所述凹部(1031)热接触所述凹形部分(1041)。
8.根据权利要求7所述的照明设备，其中所述凹部(1031)进一步包括用于所述至少一个光源(101)的至少一个光学元件(130)。
9.根据权利要求8所述的照明设备，其中所述至少一个光学元件(130)从包括漫射器、反射器、透镜、准直器或者其组合的组中选取。
10.根据权利要求2所述的照明设备，其中所述通道的横截面大于所述盖开口(102)和所述散热器开口(106)中的至少一个。
11.根据权利要求2至4和8至10中的任一项所述的照明设备，其中所述至少一个光源(101)热耦合到PCB(310)，所述PCB延伸到所述空气腔室(1051)中，并且所述PCB具有多个PCB开口(312) 以允许所述盖开口和所述散热器开口之间或者所述散热器开口和所述盖开口之间的所述空气流。
12.根据权利要求11所述的照明设备，其中所述PCB包括导热材料，使得所述PCB的热导率沿着所述PCB的表面测量为至少28W/mK。
13.一种灯具，包括根据权利要求1至12中的任一项所述的照明设备。
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