具有l(wèi)ed陣列的燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有LED陣列的燈。LED的集中性質(zhì)允許LED使用支撐電力結(jié)構(gòu)以細(xì)絲狀的方式構(gòu)造在燈(100，200，400，500，600，700，800)的光學(xué)封套的中央部附近。在實(shí)例實(shí)施方式中，LED通過流體介質(zhì)(114，212，414，514，730)冷卻，以使LED能夠維持適當(dāng)?shù)臋C(jī)械穩(wěn)定性以及操作溫度。在一些實(shí)施方式中，燈(100，200，400，500，600，700，800)在至少5瓦的功率下進(jìn)行操作。由于LED陣列(202)可被集中以形成細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，故燈(100，200，400，500，600，700，800)的光模式不會被散熱器或機(jī)械支撐部件的存在所影響。在一些實(shí)施方式中，磷光體用于提供波長轉(zhuǎn)換。磷光體可懸浮在光學(xué)傳輸流體介質(zhì)(114，212，414，514，730)內(nèi)、遠(yuǎn)程地放置在燈結(jié)構(gòu)中、或應(yīng)用于未密封的LED裸片。
【專利說明】具有LED陣列的燈

【背景技術(shù)】
[0001]發(fā)光二極管(LED)照明系統(tǒng)作為對現(xiàn)有照明系統(tǒng)的替代物變得更加普遍。LED系統(tǒng)是固態(tài)照明(SSL)的實(shí)例，并且因?yàn)長ED系統(tǒng)使用較少能量、更耐用、壽命更長、可組合成多顏色的陣列(這些陣列可控制以發(fā)出基本上任何顏色的光)以及通常不含鉛和水銀，故其具有超過傳統(tǒng)照明方案(諸如，白熾照明和熒光照明)的優(yōu)點(diǎn)。固態(tài)照明系統(tǒng)可采用照明單元、照明燈具、燈泡或“燈”的形式。
[0002]LED照明系統(tǒng)可包括例如具有一個或多個發(fā)光二極管(LED)的封裝的發(fā)光裝置，該封裝的發(fā)光裝置可包括無機(jī)LED，該封裝的發(fā)光裝置可包括形成p-n結(jié)和/或有機(jī)LED (OLED)的半導(dǎo)體層，該封裝的發(fā)光裝置可包括有機(jī)發(fā)光層。視為白色或接近白色的光可由紅色、綠色以及藍(lán)色(“RGB”)LED的組合產(chǎn)生。這種裝置的輸出顏色可通過分別調(diào)節(jié)紅色、綠色以及藍(lán)色LED的電流供應(yīng)而改變。用于產(chǎn)生白色或接近白色的光的另一方法是通過使用照明體(諸如磷光體)。用于產(chǎn)生白色光的又一方法是刺激(stimulate)具有LED源的多個顏色的磷光體或染料。
[0003]LED燈可通過形狀因數(shù)(form factor，波形因數(shù))制成，該形狀因數(shù)允許LED燈替換標(biāo)準(zhǔn)白熾燈泡或任何各種類型的熒光燈。LED燈通常包括某些類型的光學(xué)元件或多個元件，以允許顏色的局部混合、校準(zhǔn)光或提供特殊的光模式。有時，光學(xué)元件還用作用于燈中的電子器件和/或LED的封套或外殼。
[0004]理想地，由于設(shè)計成用于替換傳統(tǒng)的白熾光源或熒光光源的LED燈需要是整裝(self-contained)的；因此電源連同多個LED或LED封裝件以及光學(xué)部件均被包含在燈結(jié)構(gòu)中。通常還需要散熱器來冷卻LED和/或電源，以便保持適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟?。電源以及尤其是散熱器通?？勺钃鮼碜訪ED的一些光或限制LED的布置。取決于傳統(tǒng)燈泡的類型(固態(tài)燈作為該傳統(tǒng)燈泡的替代物)，這個限制可使得固態(tài)燈以與由傳統(tǒng)燈泡產(chǎn)生的光模式基本不同的模式發(fā)光。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種具有作為光源的LED陣列的固態(tài)燈。LED可安裝在支撐電力結(jié)構(gòu)(supporting power structure,供電結(jié)構(gòu))上或固定至支撐電力結(jié)構(gòu),使得無需專用機(jī)械支撐部件和/或結(jié)構(gòu)支撐部件。在一些實(shí)施方式中，用于LED的驅(qū)動器或電源也可安裝在該支撐電力結(jié)構(gòu)上。LED的集中性質(zhì)以及最小結(jié)構(gòu)支撐允許LED以細(xì)絲狀的方式構(gòu)造在燈的光學(xué)封套的中央部附近。在實(shí)例實(shí)施方式中，LED通過光學(xué)傳輸流體介質(zhì)冷卻并進(jìn)一步緩和，以使LED能夠維持適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟?，以用于有效操作以及延長壽命。在這種構(gòu)造的情況下，燈還可用至少大約五瓦的能耗操作，而仍被有效地冷卻。由于LED陣列可構(gòu)造成形成細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，故燈的光模式不會被散熱器和/或安裝硬件的存在或者通過必須將LED定位成鄰近燈的基座而受影響。在一些實(shí)施方式中，電源(還被稱為驅(qū)動器)也可通過流體介質(zhì)冷卻，并且可使驅(qū)動器的物理尺寸最小化，使得不會過度地干涉燈的光模式。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方式的燈可包括光學(xué)傳輸外殼以及LED陣列,在該外殼中，該LED陣列設(shè)置在支撐電力結(jié)構(gòu)上，以便能操作成當(dāng)支撐電力結(jié)構(gòu)通電時發(fā)光。支撐電力結(jié)構(gòu)可包括引線框架組件。流體介質(zhì)被包含在外殼中。該流體介質(zhì)包圍LED并且維持與LED陣列的熱耦合。流體介質(zhì)還可維持與LED、外殼或者這兩者的光耦合。流體介質(zhì)可通過用作折射率匹配介質(zhì)而提供光耦合。在一些實(shí)施方式中，流體介質(zhì)可為油或一些其他適當(dāng)?shù)睦鋮s劑。在一些實(shí)施方式中，可使用氟化的或鹵化的液體或膠體。
[0007]在一些實(shí)施方式中，磷光體用在外殼內(nèi)或外殼上，以提供用于來自LED的一部分光的波長轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)施方式中，磷光體懸浮在光學(xué)傳輸流體介質(zhì)內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，燈包括圍繞LED和/或驅(qū)動器的光學(xué)傳輸內(nèi)封套，并且流體介質(zhì)可限制在內(nèi)封套內(nèi)。燈可包括超過一個內(nèi)封套。流體介質(zhì)可提供光耦合至內(nèi)封套。內(nèi)封套可包括遠(yuǎn)程磷光體。在一些實(shí)施方式中，磷光體的顆粒懸浮在至少一個內(nèi)封套的流體介質(zhì)中，并且內(nèi)封套與外殼之間的空間填充有流體介質(zhì)而沒有磷光體的顆粒。
[0008]在一些實(shí)施方式中，燈包括光學(xué)傳輸外殼以及設(shè)置在外殼中的LED陣列，以便能操作成當(dāng)LED陣列通電時發(fā)光。燈還包括作為外殼中的流體介質(zhì)的相變材料，以提供熱耦合至LED陣列。在一些實(shí)施方式中，相變材料提供光耦合至LED陣列、光學(xué)傳輸外殼或這兩者。在一些實(shí)施方式中，相變材料可被限制于或至少部分地設(shè)置在光學(xué)傳輸外殼內(nèi)的內(nèi)封套中。
[0009]如上文所討論的，在一些實(shí)施方式中，磷光體用于燈中。在一些實(shí)施方式中，磷光體在激發(fā)時發(fā)出具有540nm至585nm主波長的光。在一些實(shí)施方式中，至少一些LED或LED裸片在照明時發(fā)出具有435nm至490nm主波長的光，并且至少一些LED或LED裸片在照明時發(fā)出具有600nm至640nm主波長的光。除了分布在流體介質(zhì)中或設(shè)置為如前文描述的遠(yuǎn)程磷光體之外，磷光體可與LED陣列中的至少一些LED的每一個相關(guān)聯(lián)。磷光體可以各種方式與LED裸片相關(guān)聯(lián)。這種磷光體可與LED密封或封裝一裝置。這種磷光體還可直接作為涂層應(yīng)用于至少一些LED裸片，該磷光體在沒有進(jìn)一步密封的情況下可在流體介質(zhì)中操作。
[0010]根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的燈可組裝成采用“PAR”或“A”型白熾燈的形狀因數(shù)。本發(fā)明的實(shí)施方式還可用于使所使用的燈替換各種其他標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈或者甚至標(biāo)準(zhǔn)類型的熒光燈或鹵素?zé)簟Ｔ谝恍?shí)施方式中，PAR或A燈可包括連接至驅(qū)動器或電源的愛迪生基座以為燈供電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方式的燈的透明(see-through)側(cè)視圖。在這個具體實(shí)例中，燈具有A系白熾燈的形狀因數(shù)。
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)例實(shí)施方式的燈的立體圖。在這個具體實(shí)例中，燈具有PAR系白熾燈的形狀因數(shù)。
[0013]圖3是位于可用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的燈泡的引線框架組件上的LED陣列的立體圖。
[0014]圖4至圖8是根據(jù)本發(fā)明的附加實(shí)施方式的A型燈的透明側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)將參考附圖在下文中更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該理解為限制于本文所提出的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式以使得本公開內(nèi)容將全面且完整，并且本公開內(nèi)容將本發(fā)明的范圍全部傳達(dá)給本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員。貫穿全文，相同的參考標(biāo)號指的是相同的元件。
[0016]可以理解，盡管本文可以使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元件，但這些元件不應(yīng)該限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一個元件區(qū)分開來。例如，在不背離本發(fā)明范圍的前提下，第一元件可稱作第二元件，并且類似地，第二元件可稱作第一元件。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的術(shù)語的任意及全部組合。
[0017]可以理解，當(dāng)元件(諸如層、區(qū)域或基板)被稱為在另一元件“上”或延伸至另一元件“上”時，該元件可直接位于另一元件上或直接延伸至另一元件上或者還可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接”在另一元件“上”或“直接”延伸至另一元件“上”時，則不存在中間元件。還可以理解，當(dāng)元件被稱作“連接”或“耦接”至另一元件時，該元件直接連接或耦接至另一元件或者可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作直接“直接連接”或“直接耦接”至另一元件時，則不存在中間元件。
[0018]如在附圖中示出，本文的相關(guān)術(shù)語(諸如，“下方”或“上方”或“上”或“下”或“水平”或“豎直”)可用于描述一個元件、層或區(qū)域與另一元件、層或區(qū)域的關(guān)系?？梢岳斫猓@些術(shù)語旨在包含裝置除了在附圖中描述的定向之外的不同定向。
[0019]本文所使用的術(shù)語僅是用于描述【具體實(shí)施方式】的目的，而非旨在限制本發(fā)明。如本文所使用的，如果上下文沒有另外地指明，則單數(shù)形式“a”、“an”和“the”還旨在包括復(fù)數(shù)形式。還可以理解，當(dāng)術(shù)語“包括(comprises) ”、“包括有(comprising) ”、“包含(includes) ”和/或“包含有(including) ”在本文中使用時,表明存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或附加有一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其構(gòu)成的組。
[0020]除非另外限定，本文所使用的全部術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與由本領(lǐng)域內(nèi)一個普通技術(shù)人員對于本發(fā)明通常的理解相同的含義。還可以理解，除非本文清楚地限定，本文所使用的術(shù)語應(yīng)該理解為具有與本說明書的上下文以及有關(guān)領(lǐng)域的含義一致的含義，并將不會解讀為理想化的或過度形式化的理解。
[0021]除非另外清楚地指明，比較的、數(shù)量的術(shù)語(諸如，“小于”和“大于”)旨在包含相等的概念。例如，“小于”不僅意味著最嚴(yán)格數(shù)學(xué)概念中的“小于”，而且還意味著“小于或等于”。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種固態(tài)燈，該固態(tài)燈具有集中光發(fā)射器(更具體的，LED)。LED可安裝在支撐電力結(jié)構(gòu)上或固定至支撐電力結(jié)構(gòu)，使得無需專用機(jī)械部件和/或結(jié)構(gòu)支撐部件。LED的集中性質(zhì)及其最小的機(jī)械支撐允許LED以細(xì)絲狀的方式構(gòu)造在燈的光學(xué)封套的中央部附近。在實(shí)例實(shí)施方式中，LED通過光學(xué)傳播流體介質(zhì)冷卻并且進(jìn)一步緩沖，以使LED能夠維持合適的操作溫度以及機(jī)械穩(wěn)定性，以用于有效地操作以及延長壽命。由于LED陣列可構(gòu)造成形成細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，因此燈的光模式不會被存在的散熱器和/或安裝硬件或者由于必須鄰近燈的基座來定位LED所影響。在一些實(shí)施方式中，電源還可通過流體介質(zhì)冷卻，該流體介質(zhì)可部分地使電源的物理尺寸能夠最小化，從而使電源與LED的光模式的干涉最小化。在本文所描述的液體冷卻的情況下，燈可構(gòu)造成在至少大約五瓦的功率水平下操作，同時維持合適的操作溫度。
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的燈100的“透明”側(cè)視圖。燈100是具有愛迪生基座102的A系燈；燈100設(shè)計成用作A19白熾燈泡的固態(tài)替代物。LED封裝件104及其自身的透鏡安裝在金屬帶106和108上，這些金屬帶從電源或驅(qū)動器110突伸至光學(xué)傳輸外殼112中。金屬帶形成支撐電力結(jié)構(gòu)。支撐電力結(jié)構(gòu)是這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將LED的位置固定在陣列中，并同時供電至基本沒有附加機(jī)械支撐(或者具有用于多個LED或LED封裝件本身的至少最小量的附加機(jī)械支撐)的LED。在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動器或電源在支撐電力結(jié)構(gòu)上包括有LED，并且該結(jié)構(gòu)為驅(qū)動器提供電力?？纱嬖谄渌虚g結(jié)構(gòu)或電路。此外或可替換地，LED可具有這樣的支撐電力結(jié)構(gòu)，該支撐電力結(jié)構(gòu)與用于電源的支撐電力結(jié)構(gòu)并排設(shè)置或附加至該用于電源的支撐電力結(jié)構(gòu)。
[0024]仍參考圖1，外殼112在一些實(shí)施方式中為石英外殼。引線在金屬帶之間延伸以將兩側(cè)的電源電壓運(yùn)送至每個LED封裝件。向上及向下面向的LED位于帶的金屬延伸部上。LED形成集中LED陣列，該集中LED陣列可操作成當(dāng)通過金屬帶通電時發(fā)光。金屬帶不僅支撐LED陣列而且還用作至電源的電連接件。金屬帶還可提供部分散熱或者熱耦合至燈中的流體。用于燈100的集中LED陣列以及電源通過光學(xué)傳輸流體介質(zhì)114來冷卻，該光學(xué)傳輸流體介質(zhì)填充或部分地填充光學(xué)傳輸外殼112。
[0025]圖2是PAR型燈200 (諸如，用于PAR38白熾燈泡的替代物)的立體圖。燈200包括LED陣列202，該LED陣列可被集中并將相對于圖3進(jìn)一步詳細(xì)討論。燈200還包括反射器204以及玻璃或塑料透鏡206，該透鏡覆蓋燈200的前部。在這個情況下，電源(未示出)可容納在燈200的基部208中。燈200還包括愛迪生基座210。反射器204以及透鏡206 —起形成用于燈的光學(xué)傳輸外殼，雖然光傳輸在這個情況下是定向的。應(yīng)注意到，燈(例如，燈200)可形成有整體的外殼，該整體的外殼適當(dāng)?shù)爻尚吻以诤线m的部分上鍍銀或涂覆，以形成定向的光學(xué)傳輸外殼。燈200包括位于光學(xué)傳輸外殼內(nèi)的光學(xué)傳輸流體介質(zhì)212。
[0026]圖3是燈200的LED陣列202的立體圖。在圖3中，多個LED封裝件302安裝在金屬引線306上。用作支撐電力結(jié)構(gòu)或支撐電力結(jié)構(gòu)的一部分的金屬引線的集合可被稱為引線框架組件。應(yīng)該注意，這種引線具有各種形狀及尺寸。這種引線的截面可為圓形、方形、矩形或任何其他形狀。在這個實(shí)例實(shí)施方式中，四個電連接引線308將LED陣列連接至驅(qū)動器且還定位該LED陣列，使得LED在外殼中集中在這樣的位置中，即，該位置使得沖擊在反射器上并從發(fā)射器反射的光以及直接從LED穿過透鏡給出的光產(chǎn)生自然的光模式(與傳統(tǒng)PAR型白熾燈相比)。
[0027]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的燈400的“透明”側(cè)視圖。更具體地，燈400是具有愛迪生基座402的A系燈；燈400設(shè)計成用作A19白熾燈泡的固態(tài)替換物。LED封裝件403安裝在引線框架組件404上，該引線框架組件通過光學(xué)傳輸外殼412中的引線408連接至電源或驅(qū)動器405。引線框架組件404用作支撐電力結(jié)構(gòu)。外殼412在一些實(shí)施方式中為石英外殼。如前文，LED形成LED陣列，該LED陣列可操作成當(dāng)支撐電力結(jié)構(gòu)通電時發(fā)光，該支撐電力結(jié)構(gòu)進(jìn)而為LED通電。支撐電力結(jié)構(gòu)不僅支撐LED陣列而且還用作至電源的電連接件。用于燈400的LED陣列以及電源通過光學(xué)傳輸流體介質(zhì)414冷卻，該光學(xué)傳輸流體介質(zhì)存在于光學(xué)傳輸外殼412中。流體介質(zhì)可填充或部分地填充光學(xué)傳輸外殼。
[0028]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施方式的燈500的“透明”側(cè)視圖。燈500還是具有愛迪生基座502的A系燈。燈500還設(shè)計成用作A19白熾燈泡的固態(tài)替代物。在燈500的情況下，LED陣列中的LED沒有被封裝或密封，但裸片(die)安裝在水平引線503上，該水平引線在這個情況下形成引線框架組件。在陣列的中央附近的LED包括裸片505以及位于至少一部分裸片上(在這種情況下，在兩側(cè)上)的磷光體涂層507。靠近陣列的邊緣的LED包括裸片509?？墒褂肔ED以及磷光體的各種組合。在一些實(shí)施方式中，用于全部LED的裸片可能包括磷光體涂層。
[0029]仍參考圖5，燈500的LED陣列連同電源或驅(qū)動器510還被光學(xué)傳輸外殼512包圍。電連接引線513在用于LED的引線接合部與驅(qū)動器510之間延伸以使LED通電。如可容易地觀察，面向各種方向的LED被包括在集中陣列中。如前文，燈500的集中LED陣列以及電源通過光學(xué)傳輸外殼512內(nèi)的光學(xué)傳輸流體介質(zhì)514冷卻。
[0030]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的燈600的“透明”側(cè)視圖。燈600還為具有愛迪生基座602的A系燈。燈600包括與圖4的LED陣列類似的LED陣列。LED封裝件還安裝在引線框架組件上，該引線框架組件通過光學(xué)傳輸內(nèi)封套612中的引線連接至電源或驅(qū)動器605。引線框架組件還用作支撐電力結(jié)構(gòu)。LED陣列還包括向上及向下面向的LED。燈600的LED陣列以及電源通過光學(xué)傳輸內(nèi)封套616內(nèi)的光學(xué)傳輸流體介質(zhì)冷卻。流體介質(zhì)可填充或部分地填充內(nèi)封套。
[0031]仍參考圖6,燈600包括光學(xué)傳輸外殼620。內(nèi)封套與光學(xué)傳輸外殼之間的空間622可被基本或部分地排空、被填充有空氣或惰性氣體、或者可被填充或部分地填充有流體介質(zhì)，該流體介質(zhì)具有與內(nèi)封套內(nèi)的流體介質(zhì)的特性相同或不同的特性。應(yīng)該注意，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的燈可包括多個內(nèi)封套，該多個內(nèi)封套可采用球形、管形或任何其他形狀的形式。任何或全部這些內(nèi)封套可設(shè)置用于折射率匹配，以優(yōu)化需要用于燈的適當(dāng)操作的流體介質(zhì)的體積。這些內(nèi)封套中的一個或多個可為漫射的并且可由膠體、硅樹脂、塑料、玻璃或任何其他合適的材料制成。
[0032]內(nèi)封套在一些實(shí)施方式中的使用允許燈包含較少的流體介質(zhì)和/或提供保護(hù)外殼，該保護(hù)外殼不會使流體泄漏到損壞的燈之外。如果燈(例如，在圖6中的燈600)與例如在圖4中示出的燈的尺寸相同，則LED陣列的結(jié)構(gòu)可需要被修改或制造得更小，以便配合在燈的內(nèi)封套612中。然而在一些實(shí)施方式中，燈(例如圖4的燈)可設(shè)計成在物理上小于圖6中示出的燈，例如，圖6的燈600可具有家用標(biāo)準(zhǔn)尺寸白熾燈泡的尺寸及形狀因數(shù)(form factor),而圖4的燈400可具有較小的白熾燈泡(諸如，通常使用在家用電器中的白熾燈泡)的尺寸及形狀因數(shù)。應(yīng)該注意在一些實(shí)施方式中，內(nèi)封套612用作遠(yuǎn)程磷光體載體，并且該內(nèi)封套被涂有或注有磷光體，以提供遠(yuǎn)程波長轉(zhuǎn)換。還應(yīng)該注意，在這里示出的這個或任何實(shí)施方式中，光學(xué)傳輸外殼或光學(xué)傳輸外殼的一部分可涂有或注有磷光體。
[0033]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方式的燈700的“透明”側(cè)視圖。燈700包括愛迪生基座702，并且被設(shè)計成用作A19白熾燈泡的固態(tài)替代物。LED封裝件703還具有其本身的透鏡，但裸片還可用在這個實(shí)施方式中以及本文公開的任何實(shí)施方式中。LED封裝件安裝在引線框架組件704上，該引線框架組件通過光學(xué)傳輸外殼712中的引線708連接至電源或驅(qū)動器705。燈700的LED陣列以及電源通過光學(xué)傳輸流體介質(zhì)730冷卻，該光學(xué)傳輸流體介質(zhì)存在于光學(xué)傳輸外殼712中。圖7的實(shí)施方式與前文的實(shí)例實(shí)施方式不同，其中，流體介質(zhì)730包括分布和/或懸浮在流體介質(zhì)中的磷光體顆粒。應(yīng)該注意，磷光體顆粒可通過本文示出的任何實(shí)施方式分布在流體介質(zhì)中。在圖6的實(shí)施方式中，內(nèi)封套內(nèi)的流體介質(zhì)可包括懸浮的磷光體顆粒，而內(nèi)封套與光學(xué)外殼之間的其他流體介質(zhì)基本不具有懸浮的磷光體，反之亦然。
[0034]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的燈800的“透明”側(cè)視圖。燈800是具有愛迪生基座802的A系燈。在這個情況下，具有其自身的透鏡的LED封裝件804安裝在微型電路板805上。電路板805還包括電源部件807。電路板805通過引線815連接至愛迪生基座802中的接觸件，并且從電源供電至電源的LED陣列中的LED的電連接件在電路板805上是整裝的。
[0035]仍參考圖8，燈800的內(nèi)封套包括包圍電路板及LED陣列的部分850，并包括用作流體儲存部的部分852。內(nèi)封套填充有光學(xué)傳輸流體，該光學(xué)傳輸流體還是相變材料，并且該光學(xué)傳輸流體通過響應(yīng)于熱量而改變部分850內(nèi)的相位來冷卻LED以及驅(qū)動器。流體介質(zhì)在內(nèi)封套的部分850中轉(zhuǎn)化成氣體，并且在內(nèi)封套的部分852中恢復(fù)成液體形式。在實(shí)例實(shí)施方式中，相位改變發(fā)生在燈中的最熱點(diǎn)處，而不論燈的定向如何，因此相位改變材料將提供冷卻，而不論燈是如何定位的。燈800還包括光學(xué)傳輸外殼860。燈800的光學(xué)傳輸外殼860與內(nèi)封套之間的空間可被基本或部分地排空、被填充有空氣或惰性氣體、或者可被填充有其他光學(xué)傳輸流體介質(zhì)。相變材料冷卻系統(tǒng)還可設(shè)計成使用這個空間以用于冷凝，而代替位于燈的底部處的儲存部。
[0036]可使用各種方法以及技術(shù)來增加電源(有時還被稱為“驅(qū)動器”)的容量并降低電源的尺寸，以便允許更加成本有效地制造用于LED燈的電源，或者占據(jù)較小空間，以便實(shí)踐上實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方式的燈。例如，一起使用的多個LED芯片可構(gòu)造成用相對高的電壓進(jìn)行供電。此外，可在驅(qū)動器設(shè)計中使用能量儲存方法。例如，來自電流源的電流可與LED、電流控制電路以及電容器串聯(lián)地耦合，以提供能量儲存。還可使用電壓控制電路。電流源電路可與電流限制器電路一起使用，該電流限制器電路構(gòu)造成通過LED將電流限制成小于由電流源電路產(chǎn)生的電流。在電流源電路與電流限制器電路一起使用的情況下，電源還可包括整流器電路，該整流器電路具有耦接至電流源電路的輸入部的輸入部。
[0037]本發(fā)明的一些實(shí)施方式可包括串聯(lián)耦接的多個LED組。在這種實(shí)施方式中的電源可包括多個電流轉(zhuǎn)移(divers1n)電路,各個電流轉(zhuǎn)移電路均稱接至LED組的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)，并且構(gòu)造成響應(yīng)于各個LED組的偏壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換而操作。在一些實(shí)施方式中，第一個電流轉(zhuǎn)移電路構(gòu)造成通過第一個LED組的傳導(dǎo)電流，并且構(gòu)造成響應(yīng)于通過第二個LED組的電流而關(guān)閉。第一個電流轉(zhuǎn)移電路可構(gòu)造成響應(yīng)于第一個LED組的向前偏壓而傳導(dǎo)電流，并且第二個電流轉(zhuǎn)移電路可構(gòu)造成響應(yīng)于第二個LED組的向前偏壓而傳導(dǎo)電流。
[0038]在上文直接描述的一些實(shí)施方式中，第一個電流轉(zhuǎn)移電路構(gòu)造成響應(yīng)于節(jié)點(diǎn)處的電壓而關(guān)閉。例如，電阻器可與組串聯(lián)地耦接，并且第一個電流轉(zhuǎn)移電路可構(gòu)造成響應(yīng)于電阻器終端處的電壓而關(guān)閉。在一些實(shí)施方式中，例如，第一個電流轉(zhuǎn)移電路可包括雙極晶體管，該雙極晶體管在節(jié)點(diǎn)與電源的終端之間提供可控的電流路徑，并且通過電阻器的電流可改變雙極晶體管的發(fā)射極偏壓。在一些這種實(shí)施方式中，每個電流轉(zhuǎn)移電路均可包括晶體管，該晶體管在組的節(jié)點(diǎn)與電源的終端以及耦接至節(jié)點(diǎn)且耦接至晶體管的控制終端的關(guān)閉電路之間提供可控的電流路徑，并且每個電流轉(zhuǎn)移電路均構(gòu)造成響應(yīng)于控制輸入而控制電流路徑。通過一個LED組的電流可提供控制輸入。晶體管可包括雙極晶體管，并且關(guān)閉電路可構(gòu)造成響應(yīng)于控制輸入而改變雙極晶體管的基極電流。
[0039]不可過分強(qiáng)調(diào)，相對于上文描述的燈的各種實(shí)例實(shí)施方式的特征，這些特征可以各種方式組合。例如，可組合在燈中包括磷光體的各種方法，并且任何這些方法均可通過使用各種類型的LED裝置(諸如，裸片與密封的或封裝的LED裝置)或者使用相變材料而組合。本文所示出的實(shí)施方式僅為示出并描述為說明用于具有LED陣列的燈的各種設(shè)計選項(xiàng)的實(shí)例。
[0040]多個LED和/或LED封裝件用于本發(fā)明的實(shí)施方式并且可包括發(fā)出光的色度的發(fā)光二極管芯片，當(dāng)混合時，該光的色度被認(rèn)為組合成白光。磷光體可用作描述成通過波長轉(zhuǎn)換而添加光的另外其他的顏色。例如，藍(lán)色或紫色LED可用在燈的LED組件中，并且適當(dāng)?shù)牧坠怏w可為上文提及的任意方式。LED裝置(如前文描述的LED裸片)可使用局部封裝有LED的磷光體化的涂層，或者使用如前所述的涂覆LED裸片的磷光體。例如，藍(lán)色偏移黃色(BSY)的LED裝置(通常包括局部磷光體)可在光學(xué)傳輸外殼或內(nèi)封套上或里面使用紅色磷光體，以產(chǎn)生基本白色的光，或者該LED裝置在陣列中組合有紅色發(fā)光LED裝置，以產(chǎn)生基本白色的光。這種實(shí)施方式可產(chǎn)生具有至少70CR1、至少80CR1、至少90CR1、或至少95CRI的光。通過使用術(shù)語基本白色的光，其可指的是包括點(diǎn)的黑體軌跡的色品(chromacity)圖表，用于源的點(diǎn)落在點(diǎn)的黑體軌跡中的任意點(diǎn)的四個、六個或十個麥克亞當(dāng)(MacAdam)橢圓內(nèi)。
[0041]使用上文涉及的BSY與紅色LED裝置的組合以產(chǎn)生基本上白色的光的照明系統(tǒng)可被稱為BSY加紅系統(tǒng)或“BSY+R”系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，所使用的LED裝置包括可操作成發(fā)出兩種不同顏色光的LED。在一個實(shí)例實(shí)施方式中，LED裝置包括一組LED，其中，如果且當(dāng)照明時，每個LED均發(fā)出具有440nm至480nm主波長的光。LED裝置包括另一組LED，其中，如果且當(dāng)照明時，每個LED均發(fā)出具有605nm至630nm主波長的光。當(dāng)激發(fā)時,磷光體可用于發(fā)出具有560nm至580nm主波長的光，從而形成具有來自前述LED裝置的光的藍(lán)色偏移黃色的光。在另一實(shí)例實(shí)施方式中，一組LED發(fā)出具有435nm至490nm主波長范圍的光，并且另一組發(fā)出具有600nm至640nm主波長范圍的光。當(dāng)激發(fā)時,磷光體發(fā)出具有540nm至585nm主波長的光。可在授權(quán)的美國專利7，213，940中發(fā)現(xiàn)另一詳細(xì)的實(shí)例，該實(shí)例使用LED組發(fā)出不同波長的光，以產(chǎn)生基本白色的光，該專利通過引證結(jié)合于此。
[0042]對于用于本發(fā)明實(shí)施方式的流體介質(zhì),例如,可使用液體、膠體或其他材料,這些材料要么適度(moderate)具有高導(dǎo)熱性,要么適度具有高傳送性(convective),或者具有這兩方面特性。如本文所使用的，“膠體”包括具有固體結(jié)構(gòu)的介質(zhì)以及滲透該固體結(jié)構(gòu)的液體。膠體可包括液體，該液體為流體。本文所使用的術(shù)語“流體介質(zhì)”指的是膠體、液體以及任何其他非氣態(tài)的有形材料。流體介質(zhì)在光學(xué)外殼中包圍LED裝置。在實(shí)例實(shí)施方式中，流體介質(zhì)是足夠非傳導(dǎo)性的，以使得對于LED裝置無需封裝或絕緣，雖然可包括封裝。在實(shí)例實(shí)施方式中，流體介質(zhì)具有低的適度的熱膨脹，或者流體介質(zhì)所具有的熱膨脹基本匹配燈的一個或多個其他部件的熱膨脹。流體介質(zhì)在至少一些實(shí)施方式中還為惰性的并且不容易分解。
[0043]例如，在本發(fā)明一些實(shí)施方式中所使用的流體介質(zhì)可為油。油可為石油基的油(諸如礦物油)，或者可為自然中的有機(jī)的油(諸如植物油)。流體介質(zhì)在一些實(shí)施方式中還可為全氟聚醚(PFPE)液體、或者其他氟化或鹵化液體或者膠體。還可能使用具有至少一些上述性質(zhì)的適當(dāng)?shù)奶妓岜ヒ后w或膠體。例如，合適的PFPE基液體可從意大利的SolvaySolexisS.p.A商業(yè)上獲得。在相變材料用于流體介質(zhì)的實(shí)施方式中，可使用氯甲烷、乙醇、二氯甲烷或三氯氟化甲烷。由美國明尼蘇達(dá)圣保羅的3M公司生產(chǎn)的Flourinert?可用作冷卻劑和/或相變材料。應(yīng)該注意到，由于可降低燈的相關(guān)部分內(nèi)的壓力，以便降低用于水的相位變化溫度，故水可用作相變材料。
[0044]在至少一些實(shí)施方式中，光學(xué)傳輸流體介質(zhì)為折射率匹配介質(zhì)，其以折射率為特征，該折射率提供具有從LED穿過外殼的最小反射及折射的有效光轉(zhuǎn)移。折射率匹配介質(zhì)可具有與外殼材料、LED裝置封裝材料或LED基板材料相同或類似的折射率。折射率匹配介質(zhì)可具有在算數(shù)上介于這些材料中的兩個的折射率之間的折射率。
[0045]例如，如果在集中LED陣列中使用未封裝的LED，則可使用這樣的流體，該流體的折射率介于LED基板的折射率與外殼和/或內(nèi)封套的折射率之間。可使用具有透明基板的LED,以使得光穿過基板并且可從芯片的發(fā)光層在全部方向上輻射。如果所選擇的基板為碳化硅，則基板的折射率為近似2.6。如果玻璃用于外殼或封套，則玻璃通常將具有近似1.5的折射率。因此，具有近似2.0-2.1的折射率的流體可用作折射率匹配流體介質(zhì)。還可使用具有藍(lán)寶石基板的LED。由于基板在這個情況下將為絕緣體，故如果使用未封裝的裸片，則歐姆接觸將需要穿過LED的基板。然而，藍(lán)寶石的折射率為近似1.7，使得在這個情況下如果還將玻璃用于外殼或封套，則流體介質(zhì)可具有近似1.6的折射率。如果玻璃透鏡用在封裝的LED裝置上，則流體可具有近似1.5的折射率，基本匹配透鏡以及外殼兩者的折射率。
[0046]根據(jù)本發(fā)明實(shí)例實(shí)施方式的LED燈的各個部件可由任意的各種材料制成?？墒褂糜糜谑垢鱾€部件相互連接的變化的緊固方法及機(jī)構(gòu)來組裝根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的燈。例如，在一些實(shí)施方式中，可使用鎖定突出部和孔。在一些實(shí)施方式中，可使用諸如突出部、閉鎖件或其他合適的緊固裝置的緊固件的組合以及緊固件的組合，這些緊固件不需要粘合劑或螺紋件。在其他實(shí)施方式中，可使用粘合劑、螺紋件、螺栓或其他緊固件將各個部件緊固在一起。
[0047]雖然本文已經(jīng)示出并描述了特殊實(shí)施方式，但本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員所領(lǐng)會到的為，實(shí)現(xiàn)相同目的所考慮的任何裝置均可取代示出的特殊實(shí)施方式，并且本發(fā)明在其他環(huán)境中具有其他應(yīng)用。這個申請旨在覆蓋本發(fā)明的任何改編或變化。下文的權(quán)利要求決非旨在將本發(fā)明的范圍限制于本文描述的特殊實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種燈，所述燈包括: 光學(xué)傳輸外殼; LED陣列，在所述光學(xué)傳輸外殼中所述LED陣列設(shè)置在支撐電力結(jié)構(gòu)上，以便能操作成當(dāng)所述支撐電力結(jié)構(gòu)通電時發(fā)光；以及 流體介質(zhì)，所述流體介質(zhì)包含在所述光學(xué)傳輸外殼中，以提供熱耦合至所述LED陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，其中，所述流體介質(zhì)包括油以及氟化或鹵化的液體或膠體中的至少一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燈，其中，所述流體介質(zhì)提供光耦合至所述LED陣列以及所述光學(xué)傳輸外殼中的至少一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括磷光體，所述磷光體設(shè)置在所述光學(xué)傳輸外殼內(nèi)或所述光學(xué)傳輸外殼上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈，其中，所述磷光體懸浮在所述流體介質(zhì)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈，其中，所述支撐電力結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括引線框架組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燈，其中，所述燈采用PAR形狀因數(shù)以及A形狀因數(shù)中的一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括至少一個內(nèi)封套，其中，所述流體介質(zhì)中的至少一部分被限制于所述至少一個內(nèi)封套。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燈，其中，所述至少一個內(nèi)封套進(jìn)一步包括遠(yuǎn)程磷光體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燈，其中，所述支撐電力結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括引線框架組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燈，其中，所述燈采用PAR形狀因數(shù)以及A形狀因數(shù)中的一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燈，其中，限制于所述至少一個內(nèi)封套的所述流體介質(zhì)包括相變材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燈，其中，限制于所述至少一個內(nèi)封套的所述流體介質(zhì)進(jìn)一步包括懸浮的磷光體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燈，所述燈在所述至少一個內(nèi)封套與所述光學(xué)傳輸外殼之間進(jìn)一步包括附加流體介質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燈，其中，所述附加流體介質(zhì)基本不具有懸浮的磷光體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燈，其中，所述燈采用PAR形狀因數(shù)以及A形狀因數(shù)中的一個。
17.一種燈，所述燈包括: 光學(xué)傳輸外殼; LED陣列，所述LED陣列設(shè)置在所述光學(xué)傳輸外殼中；以及 流體介質(zhì)，所述流體介質(zhì)包含在所述光學(xué)傳輸外殼中，以提供光耦合和熱耦合至所述LED陣列； 其中，當(dāng)所述LED陣列通電時，所述燈在至少大約5瓦的功率水平下進(jìn)行操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燈，其中，所述流體介質(zhì)包括油以及氟化或鹵化的液體或膠體中的至少一者。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燈，其中，所述流體介質(zhì)為折射率匹配介質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的燈，其中，所述LED陣列至少包括第一裸片以及第二裸片，所述第一裸片在照明的情況下會發(fā)出具有435nm至490nm主波長的光，所述第二裸片在照明的情況下會發(fā)出具有600nm至640nm主波長的光,并且其中,磷光體與至少一個裸片相關(guān)聯(lián)，該至少一個裸片在激發(fā)時發(fā)出具有540nm至585nm主波長的光。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括支撐電力結(jié)構(gòu)，所述支撐電力結(jié)構(gòu)連接至所述LED陣列。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燈，其中，所述燈采用PAR形狀因數(shù)以及A形狀因數(shù)中的一個。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括至少一個內(nèi)封套，其中，所述流體介質(zhì)中的至少一部分被限制于所述至少一個內(nèi)封套。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的燈，其中，限制于所述至少一個內(nèi)封套的所述流體介質(zhì)包括相變材料。
25.—種制造燈的方法，所述方法包括: 提供光學(xué)傳輸外殼； 在所述光學(xué)傳輸外殼中，將LED陣列居中定位在支撐電力結(jié)構(gòu)上； 連接所述支撐電力結(jié)構(gòu)，使得LED可被通電而發(fā)光；以及 將流體介質(zhì)放置在所述光學(xué)傳輸外殼中，使得所述流體介質(zhì)提供光耦合以及熱耦合至所述LED。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括: 將電源連接至所述支撐電力結(jié)構(gòu)； 提供愛迪生基座；以及 將所述愛迪生基座連接至所述電源。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述支撐電力結(jié)構(gòu)為引線框架組件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括將磷光體放置在所述光學(xué)傳輸外殼內(nèi)或所述光學(xué)傳輸外殼上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法,其中，上述將所述磷光體放置在所述光學(xué)傳輸外殼內(nèi)的步驟包括用所述磷光體涂覆至少一些所述LED的至少一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法,其中，上述將所述磷光體放置在所述光學(xué)傳輸外殼內(nèi)的步驟包括將所述磷光體的顆粒分布在所述流體介質(zhì)中。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所述LED陣列與所述光學(xué)傳輸外殼之間設(shè)置內(nèi)封套，并且其中，所述磷光體的顆粒分布在所述內(nèi)封套內(nèi)的所述流體介質(zhì)中。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,所述方法進(jìn)一步包括在所述光學(xué)傳輸外殼與所述內(nèi)封套之間添加附加流體介質(zhì)。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括在所述LED陣列與所述光學(xué)傳輸外殼之間設(shè)置內(nèi)封套，其中，所述流體介質(zhì)被限制于所述內(nèi)封套。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述流體介質(zhì)為相變材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括設(shè)置與所述內(nèi)封套相關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程磷光體。
36.一種燈，所述燈包括: 光學(xué)傳輸外殼; LED陣列，所述LED陣列設(shè)置在所述光學(xué)傳輸外殼中，以便能操作成當(dāng)所述LED陣列通電時發(fā)光；以及 相變材料，所述相變材料包含在所述光學(xué)傳輸外殼中，以提供熱耦合至所述LED陣列。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的燈，其中，所述相變材料提供光耦合至所述LED陣列以及所述光學(xué)傳輸外殼中的至少一者。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括磷光體，所述磷光體設(shè)置在所述光學(xué)傳輸外殼內(nèi)或所述光學(xué)傳輸外殼上。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括支撐電力結(jié)構(gòu)，所述支撐電力結(jié)構(gòu)連接至所述LED陣列。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的燈，其中，所述LED陣列至少包括第一裸片以及第二裸片，所述第一裸片在照明的情況下會發(fā)出具有435nm至490nm主波長的光，所述第二裸片在照明的情況下會發(fā)出具有600nm至640nm主波長的光，并且其中，所述磷光體與至少一個裸片相關(guān)聯(lián)，并且其中，所述磷光體在激發(fā)時發(fā)出具有540nm至585nm主波長的光。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的燈，其中，所述燈采用PAR形狀因數(shù)以及A形狀因數(shù)中的一個。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的燈，所述燈進(jìn)一步包括至少一個內(nèi)封套，其中，所述相變材料中的至少一部分被限制于所述至少一個內(nèi)封套。
【文檔編號】F21V29/00GK104136836SQ201280071001
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日
【發(fā)明者】杰拉爾德·H·內(nèi)格利, 普蘭尼特·阿桑爾耶, 托馬斯·G·科爾曼 申請人:克利公司