CN107305006B - 用于led改装灯的防分离压盖器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于照明灯的两部分压盖器部件，其包括由第一材料形成的第一部分和由不同于第一材料的第二材料形成的第二部分。压盖器部件的第二部分与压盖器部件的第一部分接触。压盖器部件的第一部分构造成螺纹地接合在照明灯的标准螺纹金属底座部件内。

Description

用于LED改装灯的防分离压盖器及其使用方法
优先权要求
本专利申请在第35部美国法典第119节下要求于2016年4月22日提交的名称为“用于LED改装灯的防分离压盖器”的美国临时专利申请序列No.62/326,404的优先权，其全部内容通过参引结合到本文中。
技术领域
本申请涉及照明灯技术领域。
背景技术
传统HID(高强度放电)灯是电弧型灯，其通过在容纳在填充气体和金属盐的熔融氧化铝电弧管或透明熔融石英中的电极之间形成电弧而产生光。为了获得更大的能量效率，已经提出生产能够针对传统HID灯座进行改型但经由LED(发光二极管)而非经由电弧发出光的HID灯。
已经存在在一些现场安装中在HID灯座与灯头/插座之间产生电弧的例子的报告。电弧产生可以随着时间而发展并且可能引起对灯的破坏。在一些情况下，对灯的破坏也可能引起安全性风险。
在响应于电弧产生问题和对HID灯破坏的提议补救中，已经提议与具有由镍镀层铜合金或不锈钢制成的中心电触点的大型(mogul)底座灯头一起使用的高瓦数HID灯，通过辅助盘簧来增加接触压力并且减小电弧产生的可能性。然而，所提议的补救响应可被视为较为昂贵，并且刚好不能施用于大部分现有安装的灯座。
发明内容
本申请的一个方面涉及一种用于照明灯的压盖器部件，包括由第一材料形成的第一部分和由不同于所述第一材料的第二材料形成的第二部分，所述第二部分与所述第一部分接触，所述第一部分构造成螺纹地接合在所述照明灯的标准螺纹金属底座部件内。
木申请的另一个方面涉及一种照明灯，包括：标准金属底座，所述标准金属底座具有螺纹结构；压盖器部件，所述压盖器部件具有由第一材料形成的第一部分，所述第一部分螺纹地接合在所述标准金属底座内，所述压盖器部件具有由不同于所述第一材料的第二材料形成的第二部分，所述第二部分与所述第一部分接触；基本圆柱形塑料盖，所述基本圆柱形塑料盖与所述压盖器部件的所述第二部分接触；散热器，所述散热器容纳在所述塑料盖内；多个金属芯印刷电路板，所述多个金属芯印刷电路板容纳在所述塑料盖内并且与所述散热器接触；以及多个发光二极管(LED)，所述多个发光二极管安装在所述印刷电路板上。
本申请的又一个方面涉及一种用于照明灯的压盖器部件的使用方法，包括：提供用于照明灯的压盖器部件，所述压盖器部件包括由第一材料形成的第一部分和由不同于所述第一材料的第二材料形成的第二部分，所述第二部分与所述第一部分接触；以及使所述压盖器部件的所述第一部分螺纹地接合在所述照明灯的螺纹地构造的标准金属底座部件内。
附图说明
图1是如根据本发明的实施例提供的用于HID插座的LED改装灯的分解图。
图2是图1的LED改装灯的压盖器部件的立体图。
图3是图2的压盖器部件的截面图。
图4-6分别示出压盖器部件的导电部分的可替代实施例。
图7是图2的压盖器部件的可替代实施例的立体图。
图8是用于评估HID灯中的底座电弧产生的测试装备的示意图。
图9是示出用于图1所示的灯的组装过程的一部分的流程图。
具体实施方式
虽然本文中关于LED光源大致说明了所公开实施例的方面，但是所公开的实施例的方面适用于任何适当的固态光源。如本文中所使用的，术语“固态光源”(或SSL源)包括但是不限于发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、激光二极管或激光器。在一些实施方式中，LED可以与外界空气隔绝以防止LED硫化。另外，尽管以下说明书指的是LED光源，但应当理解的是，在根据本文中说明的新颖性实施方式的一些实施例中可以采用其他类型的SSL源。
根据实施例，灯的压盖器部件可以包括导电部分和绝缘部分，导电部分用于与灯的金属底座螺纹接合，绝缘部分电气地隔离压盖器部件的导电部分。可能所希望的是压盖器部件具有高热导率。由于压盖器部件的导电部分与底座接合，灯可以抵制可能在电弧产生情况下发生的结构完整性的破坏和丧失。通过局部导电压盖器部件促进的结构完整性的保持可以帮助防止灯变成安全隐患。
图1是如根据本发明的实施例提供的LED改装灯100的分解图。灯100包括可以为所谓的“大型”底座的金属底座102，金属底座102根据传统做法螺纹地构造。底座102可以具有标准尺寸和结构以允许灯100安装在常规灯座/插座中。
灯100还包括压盖器部件104。压盖器部件104与本发明具有特别相关性，并且将在以下进一步说明，包括经由图2和图3的论述。压盖器部件104包括安全托架106。安全托架106可以通过甚至在比如为损坏的插座设施或地震的特殊情况下防止灯与灯座分离来用作帮助避免安全风险的固有多余特征。安全托架可以用作用于能够附装到刚性建筑支承结构的系绳缆线(未示出)的锚定器。
继续参照图1，灯100还包括大致圆柱形塑料盖108和散热器110。当灯100处于组装状态中时，盖108可以与压盖器部件104接触，散热器110可以至少部分地布置在盖108内。当灯100处于组装状态中时，盖108可以紧固在压盖器部件104与以下论述的部件122之间。
灯100更进一步地包括多个MCPCB(金属芯印刷电路板，由附图标记112表示)。未单独示出的是安装在MCPCB 112上的LED。当灯100处于组装状态中时，MCPCB 112可以与散热器110导热地接触。还在灯100中包括有主动冷却装置114(比如风机)、拱顶托架116、拱顶MCPCB 118、拱顶MCPCB掩模120、顶罩122和拱顶盖124。
灯100的整体形状因子可以符合由美国国家标准协会(ANSI)颁布的标准，使得灯100能够安装在用于常规HID灯的现有固定装置中，开放的以及封闭的。
用于驱动安装在MCPCB 112上的LED的电源、电线接头以及电路可以例如根据包含在美国公开的专利申请No.2016/0262220(其与此共同地受让)和/或美国公开的专利申请No.2016/0037598(其与此共同地受让并且与此具有共用的发明人)中的内容提供。LED安装于其上的电路板在一些实施例中可以具有不同于MCPCB的类型。散热器110，如果存在的话，可以具有任何形状，包括平面形状或圆柱形形状。灯100的除压盖器部件104之外的特征(还可能是散热器110)可以根据用于LED改装灯的之前提议设置。
图2是如上结合图1所述的压盖器部件104的立体图，图3是压盖器部件104的截面图。压盖器部件104包括导电部分202和绝缘部分204。导电部分202的暴露区段206构造有螺纹，由此使得底座102能够旋拧到导电部分202的暴露区段206上。导电部分202的绝缘区段208(图3)可以与暴露区段206整体地形成并且可以嵌入在压盖器部件104的绝缘部分204中。可以理解的是，导电部分202和绝缘部分204可以由彼此不同的材料形成。例如，导电部分202可以由铝或任何其他金属(比如铜、镁、钛、锌、钢、铁、镍、涂层铁)、金属合金(例如，青铜、黄铜或铜合金)或金属化合物、或者具有相对较高的熔点和良好机械强度的类型的金属基质复合材料形成。采用其的导电部分构成为具有良好工艺性的材料可能是有利的。在用于构成导电部分202的可能的材料中为任意耐火金属，比如不锈钢、钼、镍铬合金、钨和铂。用于导电部分202的其他可能的材料可以包括导电陶瓷部件，比如氧化铝、碳化硅、氮化铝、氮化硅或金属陶瓷。绝缘部分204可以例如由任何热塑性或热固性聚合物材料形成，比如聚碳酸酯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，或者由其他高温塑料形成。可被用于绝缘部分204的其他材料包括PSF(聚砜)、PEEK(聚醚醚酮)、PI(聚酰亚胺)、PAI(聚酰胺-酰亚胺)、PPO(聚苯醚)和PPS(聚苯硫醚)。可替代地，绝缘部分204可以由橡胶或绝缘陶瓷形成。绝缘部分204可以由两个或更多个不同的区段(附图中未示出)形成，在此区段之一由以上参照的绝缘材料之一形成，一个或多个其他区段可以分别由以上参照的绝缘材料中的另外的一种或多种形成。当灯100处于其组装状态中时，盖108(图1)可以与压盖器部件104的绝缘部分204接触。
压盖器部件104可被称为“两部分的”，在此后一术语指的是由各自通过相互不同的材料形成的两个或更多个部分形成的部件。
绝缘部分204可以通过例如比如为包覆成型、注塑成型、涂层、浸渍、铸造、计算机数字控制(CNC)工艺、3-D打印、嵌入铸模、二极模塑造型和焊接或上述方式的一定组合的工艺应用至导电部分202。在形成绝缘部分204时，可以执行两个或更多个步骤，包括向导电部分202的绝缘区段208的外表面施加一种类型的绝缘材料，以及向绝缘区段208的内表面施加不同类型的绝缘材料。
在灯100的组装状态中，压盖器部件104的导电部分202可以与散热器110热接触。这可以促进在电弧产生情况下的相对有效的散热，并且还可以整体上促进灯100的结构刚度。
图4-6分别示出压盖器部件的导电部分的可替代实施例。可替代实施例在图4-6中分别由附图标记202a、202b和202c标记。图4中示出的导电部分202a可以允许空气流通过压盖器部件以支持作为用于LED改装灯的热管理一部分的主动冷却。图5和图6的实施例支持将绝缘部分(图5和图6中未示出)施加至导电部分的可替代模式。在图5中示出的导电部分202b的情况下，绝缘部分(未示出)可以通过在502处作为导电部分202b的零件指示的扭转和锁定特征附装到导电部分202b。在图6中所示的导电部分202c的情况下，绝缘部分(未示出)可以通过位于结构上的形成导电部分202c的绝缘区段208a的螺钉(在602处指示)附装到导电部分202c。根据如图6所示的导电部分，绝缘部分的至少一部分可以具有与导电部分的绝缘区段208a的螺纹结构螺纹地接合(经由螺纹连接组装步骤而非经由包覆成型)的螺纹结构。
现在参考图7，在此示出的压盖器部件的可替代实施例(附图标记104a)可以与图2和图3的压盖器部件104相同，除在图7的压盖器部件104a中之外，导电部分202d可以沿着压盖器部件与底座102(图1)在灯100的组装状态中朝向其接合的方向开放(如在702处所指示的)。
在未示出的压盖器部件的更进一步的实施例中，导电部分202可被修改成采用导电部分202与散热器110(图1)之间的增大范围的热接触。另外或可替代地，散热器110可以为了同一目的而被改进。
图8是用于评估HID灯中的底座电弧产生的测试装备800的示意图。
图8中的点802代表灯座或插座的中心舌片，配重804的输出线附连其上。配重的中性输出线806附连至灯座的外壳808并且在灯旋拧到灯座内时与底座810直接接触。设置设备允许改变中心舌片距离(即，可以改变从灯座的中心舌片至灯底座小孔814的距离D-附图标记812)。这模拟了当灯不恰当地旋拧到灯座内时的状态，在小孔814与灯座的中心舌片之间保留间隙，由“(L)”表示。箭头816和818表示其中测试设置设备允许输入功率(点802)的近似值从L-B以及从L-S变化的两个位置。测试设置设备迫使在选择的位置之间建立电弧，并且能够调整距离D，使得电弧可以持续研究各个压盖器部件设计的效果所需的时间长度。
Figure BDA0001276137590000071
表1
以上表1示出利用如图8所示的测试装备执行的对比试验的结果。包括全塑料压盖器部件的灯与本文中公开的具有两部分压盖器部件的灯相比较。注意到根据两部分压盖器，灯抵制与灯座的分离，而具有塑料压盖器的灯趋于分离。鉴于这些测试结果，认为如本文中说明的两部分压盖器部件趋于在采用这种压盖器部件的灯中减小由于电弧产生而结构失效的可能性。
图9是示出用于图1所示的灯100的组装过程的一部分的流程图。
在902，提供如本文中说明的压盖器部件(例如，图2和图3的压盖器部件104)。在904，底座102旋拧到压盖器部件104的导电部分202上，形成压盖器部件，并且具体地，其导电部分与底座202螺纹接合。在一些实施例中，灯100的其他组装步骤可以根据用于组装LED改装灯的一般实践。
虽然在LED改装灯的上下文中说明了压盖器部件202，但是其还可以结合在其他类型的灯中，包括HID电弧灯、紧凑型荧光灯和白炽灯。底座102和压盖器部件的导电部分可以定尺寸成以便适合于各种标准尺寸的灯，以及用于非标准灯设计。底座102和压盖器部件的导电部分可被构造成用于圆螺纹插座(Edison screw sockets)或其他类型的插座中。底座可以是大型底座或另一种尺寸的底座，压盖器部件相应地可被构造成用于与结合在灯的特定实施例中的类型的底座螺纹接合。
尽管本文中已经说明了特定硬件和方法，但是注意到可以根据本发明的实施例提供任何数量的其他构造。因此，虽然已经示出、说明并且指出了本发明的基本的新颖特征，但将理解的是在不脱离本发明的精神和范围的情况下本领域技术人员可以对所述实施例的形式、细节及其操作做出各种省略、替代和变化。还完全预期和预计一个实施例与另一个实施例的元件的替代。仅关于随附的权利要求以及其中列举的等同方案限定本发明。

Claims (20)

1.一种用于照明灯的压盖器部件，包括由导电的第一材料形成的第一部分和由不同于所述第一材料的第二材料形成的第二部分，所述第二部分与所述第一部分接触且相对于所述第一部分执行电绝缘功能，所述第一部分构造成螺纹地接合在所述照明灯的标准螺纹金属底座部件内，其中所述第一部分包括暴露区段和用绝缘材料涂覆的绝缘区段，并且其中所述第一部分的内表面和外表面与所述第二部分接触。
2.根据权利要求1所述的压盖器部件，其特征在于，所述第一材料是导热的。
3.根据权利要求2所述的压盖器部件，其特征在于，所述第一材料是金属或导电陶瓷。
4.根据权利要求3所述的压盖器部件，其特征在于，所述第一材料是铝。
5.根据权利要求3所述的压盖器部件，其特征在于，所述第二部分通过在（a）所述第一部分的内表面和（b）所述第一部分的外表面中的至少一者上的成形工艺形成；所述成形工艺选自由以下工艺组成的组：包覆成型、铸造、计算机数字控制（CNC）成形、三维（3-D）打印、嵌入铸模和二极模塑造型。
6.根据权利要求5所述的压盖器部件，其特征在于，所述第二部分通过在（a）所述第一部分的所述内表面和（b）所述第一部分的所述外表面两者上的包覆成型形成。
7.根据权利要求1所述的压盖器部件，其特征在于，所述第二材料是塑料材料，所述塑料材料选自由以下材料组成的组：PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）、PC（聚碳酸酯）、PS（聚苯乙烯）、PSF（聚砜）、PEEK（聚醚醚酮）、PI（聚酰亚胺）、PAI（聚酰胺-酰亚胺）、PPO（聚苯醚）和PPS（聚苯硫醚）。
8.一种照明灯，包括：
标准金属底座，所述标准金属底座具有螺纹结构；
压盖器部件，所述压盖器部件具有由导电的第一材料形成的第一部分，所述第一部分螺纹地接合在所述标准金属底座内，所述压盖器部件具有由不同于所述第一材料的第二材料形成的第二部分，所述第二部分与所述第一部分接触且相对于所述第一部分执行电绝缘功能，其中所述第一部分包括暴露区段和用绝缘材料涂覆的绝缘区段，并且其中所述第一部分的内表面和外表面与所述第二部分接触；
基本圆柱形塑料盖，所述基本圆柱形塑料盖与所述压盖器部件的所述第二部分接触；
散热器，所述散热器容纳在所述塑料盖内；
多个金属芯印刷电路板，所述多个金属芯印刷电路板容纳在所述塑料盖内并且与所述散热器接触；以及
多个发光二极管（LED），所述多个发光二极管安装在所述印刷电路板上。
9.根据权利要求8所述的照明灯，其特征在于，所述第一材料是导热的。
10.根据权利要求9所述的照明灯，其特征在于，所述第一材料是金属或导电陶瓷。
11.根据权利要求10所述的照明灯，其特征在于，所述第一材料是铝。
12.根据权利要求10所述的照明灯，其特征在于，所述第二部分通过在（a）所述第一部分的内表面和（b）所述第一部分的外表面中的至少一者上的包覆成型形成。
13.根据权利要求12所述的照明灯，其特征在于，所述第二部分通过在（a）所述第一部分的所述内表面和（b）所述第一部分的所述外表面两者上的包覆成型形成。
14.根据权利要求8所述的照明灯，其特征在于，所述第二材料是塑料。
15.一种用于照明灯的压盖器部件的使用方法，包括：
提供用于照明灯的压盖器部件，所述压盖器部件包括由导电的第一材料形成的第一部分和由不同于所述第一材料的第二材料形成的第二部分，所述第二部分与所述第一部分接触且相对于所述第一部分执行电绝缘功能，其中所述第一部分包括暴露区段和用绝缘材料涂覆的绝缘区段，并且其中所述第一部分的内表面和外表面与所述第二部分接触；以及
使所述压盖器部件的所述第一部分螺纹地接合在所述照明灯的螺纹地构造的标准金属底座部件内。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一材料是导热的。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一材料是金属或导电陶瓷。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一材料是铝。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二部分通过在（a）所述第一部分的内表面和（b）所述第一部分的外表面中的至少一者上的包覆成型形成。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第二部分通过在（a）所述第一部分的所述内表面和（b）所述第一部分的所述外表面两者上的包覆成型形成。
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