專利名稱：具有空氣冷卻的照明組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及照明領域并且具體地涉及一種具有照明器件的照明組件，該照明器件 生成將通過強制流體流動來去除的過量熱。
背景技術：
如今，LED(發(fā)光二極管)器件由于它們將電功率輸入轉換成光輸出的效率高、它 們的尺度小、它們的可用光色多樣化以及出于其它原因而越來越多地常用于照明用途。個 別LED是可在例如2···4ν的電壓工作的低電壓器件。當從例如220V AC或者IlOV AC的電 源電壓向LED供應電力時，電壓轉換因此是必需的。這樣的轉換需要一種包括諸如一個或 者多個變壓器、半導體開關、電感器等的不同部件的轉換器。轉換器給照明組件增添大量體 積、重量和成本。公開號為DE 20 2005 019 695U1的德國實用新型公開一種燈，該燈包括殼、在殼 中提供并且連接到殼的發(fā)電機、連接到發(fā)電機的平衡重物和光元件。發(fā)電機基于電磁感應 來工作以生成用于與之連接的光元件的電力。根據(jù)DE 20 2005 019 695U1的圖8，燈殼裝配到由電動馬達驅(qū)動的風扇推進器輪 軸。在殼的與風扇推進器輪軸的軸向端背離的前側提供包含多個LED的光元件。平衡重物 具有落在發(fā)電機軸桿下面的重心以在旋轉燈殼時使發(fā)電機軸桿旋轉。風扇推進器輪軸生成 的空氣流沿著殼的橫向側流動。隨著LED功率的增加，其中的功率損耗可能很大從而需要大型散熱器或者需要風 扇設備對功率LED的主動冷卻，該風扇設備生成用于散熱器或者功率LED的對流冷卻的冷 卻流體流動。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種需要少量部件的照明組件。本發(fā)明的優(yōu)點在于它的緊湊性。在一個實施例中，本發(fā)明的照明組件包括照明器件；風扇設備；風扇馬達，用于 驅(qū)動風扇設備以生成流體流動；以及照明發(fā)電機，用于生成向照明器件供應的電力。風扇馬 達具有電磁馬達電路，并且照明發(fā)電機具有電磁發(fā)電機電路，并且電磁馬達電路的部分形 成電磁發(fā)電機電路的部分。照明器件具有用于冷卻照明器件的冷卻區(qū)，并且風扇設備在工 作時沿著照明器件的冷卻區(qū)生成流體流動。因而，組合電磁馬達電路與電磁發(fā)電機電路以提供緊湊單元，該單元在饋送有電 力時可以充當用于驅(qū)動風扇設備的馬達和用于生成向照明器件供應的電力的發(fā)電機兩者。 通過由風扇設備產(chǎn)生的流體流動來去除照明器件產(chǎn)生的熱損耗。流體沿著照明器件的冷卻 區(qū)流動，該冷卻區(qū)可以是照明器件的殼或者罩(或者其部分)如玻璃或者合成材料容器，或 者是與照明器件熱接觸的散熱器。一般而言，流體可以是氣體或者液體。在實踐中，流體可 以是空氣。
在一個實施例中，電磁發(fā)電機電路包括位于電磁馬達電路中生成的磁場中的發(fā)電 機線圈。磁場可以靜止而發(fā)電機線圈相對于靜止場移動。取而代之，磁場可以變化而發(fā)電 機線圈靜止。可變磁場與可動發(fā)電機線圈的組合也是可能的。在發(fā)電機線圈中生成用來向 照明器件供應電流的AC電壓。例如可以由任何整流器電路或者借助在向照明器件供應之 前通過DC轉子繞組的集流環(huán)輸出來對電流進行整流。電磁發(fā)電機可以被設計成以預定電壓生成預定電力。發(fā)電機的功率特性可以不同 于電磁馬達的功率特性。在一個實施例中，照明發(fā)電機被配置成供應低電壓(例如2-4V)， 而風扇馬達可以被配置成接收電源電壓(例如IlOV或者230V AC)，其中無需單獨電子功率 轉換器生成用于照明器件的低電壓。在一個實施例中，風扇馬達和照明發(fā)電機為旋轉型設備。在另一實施例中，風扇馬 達和照明發(fā)電機為振蕩型設備，比如音圈型設備。例如在國際專利申請WO 2007/107921中 公開一種振蕩型風扇馬達。在一個實施例中，照明器件包括至少一個功率LED。因而在本發(fā)明的一個方面中提 供一種功率LED供電設備，該設備包括風扇設備；風扇馬達，用于驅(qū)動風扇設備以生成流 體流動；以及照明發(fā)電機，用于生成向至少一個功率LED供應的電力。風扇馬達具有電磁馬 達電路，并且照明發(fā)電機具有電磁發(fā)電機電路，并且電磁馬達電路的部分形成電磁發(fā)電機 電路的部分。風扇設備在工作時沿著至少一個功率LED的冷卻區(qū)生成流體流動。在另一個方面中，本發(fā)明提供一種向照明器件供電的方法，該方法包括向照明器 件供應電力；以及供應用于生成用于冷卻照明器件的流體流動的電力，其中對為了生成流 體流動而供應的電力的部分進行電磁轉換以生成向照明器件供應的電力。將更容易理解權利要求和優(yōu)點，因為它們通過參照下文具體實施方式
而變得更好 理解并且結合其中相似標號表示相似部分的附圖來考慮。
圖1示意地示出了本發(fā)明的一個實施例。圖2示意地示出了本發(fā)明的又一實施例。圖3示意地具體示出了圖1的實施例的部分。圖4示出了本發(fā)明的另一實施例的橫截面。
具體實施例方式圖1示出了一種包括照明器件的照明組件，該照明器件實施為LED 2、比如功率 LED,該照明器件生成需要通過強制冷卻來去除的大量熱損耗。殼4包含旋轉馬達6和旋轉 發(fā)電機8，該馬達6驅(qū)動具有旋轉軸11的可旋轉風扇10。馬達6和發(fā)電機8被機械地耦合， 并且在工作時，馬達6驅(qū)動發(fā)電機8以及風扇10。如圖3中將具體圖示的那樣，馬達6的電 磁電路的部分為發(fā)電機8的電磁電路的部分。LED 2通過線路12電耦合到發(fā)電機8，從而 通過線路12向LED 2供應發(fā)電機8生成的電力，該LED 2由此提供預定顏色和強度的光。 發(fā)電機8生成適合于LED 2的例如2-4V的低電壓的AC或者DC功率。馬達6通過線路14 由電源電壓(通常為50Hz或者60Hz的230V或者IlOV AC)供電。因此通過向馬達6提供電源電力，馬達6將旋轉并且可旋轉地驅(qū)動發(fā)電機8和風扇10。發(fā)電機8又將向LED 2供應電力。在工作時，LED 2將生成光和熱。在工作時將通 過由風扇10生成的氣流流動從LED 2去除熱。如虛線所示，散熱器3可以熱耦合到LED 2， 其中風扇10生成的流體流動將冷卻散熱器3。當發(fā)電機8為AC型時，LED 2的占空比僅約為50%，并且LED生成的光可能可見 地閃爍、特別是在馬達6從休止開始運轉時。取而代之，AC發(fā)電機8可以耦合到整流器電路(未示出)、比如半橋或者全橋整流 器電路，并且可以向照明器件、具體為LED2供應整流器電路產(chǎn)生的整流電壓、由此將占空 比增加至約100%。圖2示出了類似于圖1的實施例。取代了根據(jù)圖1連接于線路12之間的一個LED 2，圖2示出了反并聯(lián)連接于線路12之間的兩個LED 20。在后一種配置中，光輸出與圖1 的配置相比倍增，因為電流可以在發(fā)電機8生成的AC電壓的完整周期期間流過兩個LED之
ο圖3示出了如可以在圖1的電路中使用的馬達/發(fā)電機組件和風扇10的部分的 一個實施例。裝配到旋轉軸11的風扇10耦合到DC馬達/發(fā)電機組件的轉子30。具有由 傳導材料制成的分段32的第一集流環(huán)31與連接到未具體示出的靜止殼結構或者定子結構 的電刷33電接觸。電刷33電連接到DC電壓輸入線路14。具有由傳導材料制成的分段35 的第二集流環(huán)34與連接到所述殼或者定子結構的電刷36電接觸。電刷36電連接到DC電 壓輸出線路12。分段32電連接到轉子30的主體37上裝配的轉子馬達繞組(未具體示出)。分 段35電連接到主體37上裝配的轉子發(fā)電機繞組(未具體示出)。主體37的至少部分由 導磁材料制成。轉子30放入方向38與旋轉軸11的延伸基本上成直角的實質(zhì)上靜止磁場 中。例如在主體37的圓柱表面彼此相對定位的永磁體可以用本身已知的方式生成這樣的 磁場。永磁體可以形成定子。也可以使用由DC電流激勵的電磁體而不是永磁體。通過向線路14施加DC電壓，DC電流將流過線路14、電刷33、由電刷33接觸的分 段32和連接到分段32的轉子馬達繞組，并且轉子30將在由電流極性和磁場極性確定的方 向上旋轉。由于這一旋轉，將在轉子發(fā)電機繞組中生成并且將在線路12上存在電壓。當線 路12連接到照明器件如一個或者多個二極管2時，DC電流將流過照明器件、線路12、電刷 36、由電刷36接觸的分段35和連接到分段35的轉子發(fā)電機繞組。風扇10生成的流體(例 如空氣)流動將冷卻照明器件。在圖3的構造中，主體37為電磁馬達電路的部分和電磁發(fā)電機電路的部分。用于 操作轉子馬達繞組的DC電壓可以不同于轉子發(fā)電機繞組生成的DC電壓。作為旋轉風扇冷卻的替代，國際專利申請WO 2007/107921公開一種脈沖流體冷 卻設備，該設備包括換能器，適合于在驅(qū)動頻率生成壓力波；管，具有適合于從換能器接 收所述壓力波的第一端和適合于向?qū)ο笊擅}沖凈輸出流動的第二端。管充當向脈沖流動 施加速率增益的傳輸線路。圖4示出了這樣的脈沖流體冷卻設備。圖4示出了殼40，該殼包括大體上圓柱形的第一殼部41、大體上截頭圓錐形的第 二殼部42和大體上圓柱形的第三殼部43。環(huán)形磁體44 (永磁體或者電磁體)處于包括盤 形基部46a和中心圓柱形部分46b的下軛部46與環(huán)形上軛部48之間。軛部46和48由可 磁化材料制成。裝配于膜52上的支撐件50位于上軛部48的內(nèi)表面與中心圓柱形下軛部46b的端部之間的氣隙中。支撐件50帶有通常相互電隔離但不必然相互電隔離的致動器線 圈M和發(fā)電機線圈56。磁體44生成的磁場在氣隙中基本上徑向地定向。當致動器線圈M通過線路58、60由AC電壓如電源電壓供電時，支撐件50將在雙 箭頭62所示方向上振蕩，由此移動膜52，具體為移動其中心部。因而，膜52將生成如箭頭 64所示經(jīng)過第三殼部43的開口離開殼40的空氣流動。照明器件如LED 66放入膜52生成 的流體流動路徑中并且由這一流體流動冷卻。LED 66通過線路68、70電連接到發(fā)電機線圈 56并且由發(fā)電機線圈56在與致動器線圈M —起隨著支撐件50在氣隙中生成的磁場中振 蕩時生成的電能供電。因此通過向致動器線圈M提供電力，支撐件50將振蕩并且振蕩地驅(qū)動發(fā)電機線 圈56和膜52。發(fā)電機線圈56又將向LED 66供電。在工作時，LED 66將生成光和熱。在 工作中將通過由膜52生成的空氣流從LED 66去除熱。在圖中所示實施例中，單個LED 2可以替換為多個串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的LED。LED 也可以替換為任何其它類型的照明器件，比如一個或者多個白熾燈或者一個或者多個氣體 放電燈。根據(jù)本發(fā)明，生成過量熱的照明器件具有由風扇設備生成的流體流動冷卻的冷卻 區(qū)。驅(qū)動風扇設備的風扇馬達具有電磁馬達電路。電磁馬達電路的部分形成電磁發(fā)電機電 路的部分。電磁發(fā)電機電路向照明器件供電。電磁馬達與發(fā)電機電路的組合提供一種可以 連接到電源電壓而無電轉換的緊湊和低成本構造。照明器件可以是LED器件，比如功率LED 器件。按照需要，這里公開本發(fā)明的具體實施例；然而將理解公開的實施例僅舉例說明 可以用各種形式實施的本發(fā)明。因此這里公開的具體結構和功能細節(jié)將不理解為限制而僅 作為用于權利要求書的基礎和作為用于向本領域技術人員傳授在實質(zhì)上任何適當具體結 構中不同地實施本發(fā)明的有代表性的基礎。另外，這里使用的術語和措詞并非進行限制而 是提供對本發(fā)明的可理解的描述。在權利要求書中的任何標號不應理解為限制范圍。如這里使用的術語“一個/ 一種”、“第一”、“第二”等定義為一個或多個而非一個。 如這里使用的術語多個定義為兩個或多個而非兩個。此外，單數(shù)引用并不排除復數(shù)。如這里 使用的術語“另一個”定義為至少第二或者更多個。如這里使用的術語“包括”和/或“具 有”定義為開放式包括。如這里使用的術語“耦合”定義為連接，既不必然是直接連接，也不 必然是機械連接。
權利要求
1.一種照明組件，包括 -照明器件O)；-風扇設備(10)；-風扇馬達(6)，用于驅(qū)動所述風扇設備以生成流體流動；以及 -照明發(fā)電機⑶，用于生成向所述照明器件供應的電力，其中所述風扇馬達具有電磁馬達電路，并且所述照明發(fā)電機具有電磁發(fā)電機電路，并 且所述電磁馬達電路的部分形成所述電磁發(fā)電機電路的部分，并且其中所述照明器件具有用于冷卻所述照明器件的冷卻區(qū)，并且所述風扇設備在工作時 沿著所述照明器件的冷卻區(qū)生成流體流動。
2.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述電磁發(fā)電機電路包括位于所述電磁馬達 電路中生成的磁場中的發(fā)電機線圈。
3.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述照明發(fā)電機被配置成供應低電壓。
4.根據(jù)權利要求3所述的照明組件，其中所述低電壓在2-4V之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述電磁馬達電路包括配置成由電源電壓激 勵的馬達線圈。
6.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述風扇馬達和所述照明發(fā)電機為旋轉型設備。
7.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述風扇馬達和所述照明發(fā)電機為振蕩型設備。
8.根據(jù)權利要求7所述的照明組件，其中所述風扇馬達和所述照明發(fā)電機為音圈型設備。
9.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述照明器件包括至少一個功率LED(2)。
10.根據(jù)權利要求1所述的照明組件，其中所述冷卻區(qū)包括與所述照明器件熱接觸的 散熱器⑶。
11.一種功率LED供電設備，包括 -風扇設備(10)；-風扇馬達(6)，用于驅(qū)動所述風扇設備以生成流體流動；以及 -照明發(fā)電機(8)，用于生成向至少一個功率LED(2)供應的電力， 其中所述風扇馬達具有電磁馬達電路，并且所述照明發(fā)電機具有電磁發(fā)電機電路，并 且所述電磁馬達電路的部分形成所述電磁發(fā)電機電路的部分，并且其中所述風扇設備在工作時沿著所述至少一個功率LED的冷卻區(qū)生成流體流動。
12.一種向照明器件供電的方法，包括 -向所述照明器件⑵供應電力；以及-供應用于生成用于冷卻所述照明器件的流體流動的電力；-其中對為了生成所述流體流動而供應的電力的部分進行電磁轉換以生成向所述照明 器件供應的電力。
全文摘要
一種生成過量熱的照明器件(2)具有通過由風扇設備(10)生成的流體流動來冷卻的冷卻區(qū)。驅(qū)動風扇設備的風扇馬達(6)具有電磁馬達電路。電磁馬達電路的部分形成電磁發(fā)電機電路的部分。電磁發(fā)電機電路向照明器件供電。電磁馬達與發(fā)電機電路的組合提供一種可以連接到電源電壓而無電轉換的緊湊和低成本構造。照明器件可以是LED器件。
文檔編號F21S9/04GK102112805SQ200980129933
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權日2008年7月31日
發(fā)明者J·W·威坎普, M·J·范伯梅爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司