低輪廓led熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于低輪廓照明系統(tǒng)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在一個方面中，基于LED的光引擎可以固持在常規(guī)尺寸和低輪廓兩種燈具中，所述基于LED的光引擎可以比常規(guī)的光引擎薄和/或輕。在另一方面中，一種光引擎可包含對流和傳導(dǎo)兩種熱傳遞組件，其效力將基于安裝有所述光引擎的燈具的尺寸而變化。
【專利說明】低輪廓LED熱管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有集成熱管理組件的照明元件和器具，具體來說是基于LED的光引擎。

【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)照明器具經(jīng)設(shè)計以固持白熾或螢光照明，并且總地來說深度至少有幾英寸，并且相應(yīng)地較龐大。此類常規(guī)照明器具在安裝在吊頂或類似結(jié)構(gòu)中時可能需要相當(dāng)大的頂部空間，尤其是對于經(jīng)設(shè)計以固持大型高輸出燈泡的燈具。類似地，常規(guī)照明器具的重量可能使得必須將照明器具直接固定到天花板面板之外的結(jié)構(gòu)部件(例如框架)上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，其中沒有哪一個創(chuàng)新方面單獨地負責(zé)本文中揭示的期望屬性。
[0004]本發(fā)明中所描述的標的物的一個創(chuàng)新方面可以在一種光引擎中實施，其包含:發(fā)光二極管(LED)，光導(dǎo)，所述光導(dǎo)與所述LED光連通并且具有輸出表面，其中所述光導(dǎo)經(jīng)配置以穿過所述輸出表面引導(dǎo)來自所述LED的光；對流熱傳遞組件，其經(jīng)配置以提供離開所述LED的對流熱路徑；和傳遞表面，其經(jīng)配置以當(dāng)在燈具中安裝光引擎時提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑，使得所述傳遞表面經(jīng)配置以鄰接所述燈具的一部分。
[0005]在一個方面中，所述光引擎可以另外包含導(dǎo)熱墊，其中所述傳遞表面是所述導(dǎo)熱墊的表面。在另一方面中，所述導(dǎo)熱墊可包含可變形的材料。
[0006]在一個方面中，所述光引擎可以另外包含從所述光引擎的表面延伸的接觸件，其中所述接觸件經(jīng)配置以提供與燈具的電和機械連接。在另一方面中，所述接觸件可以朝所述傳遞表面的至少一部分外部徑向地安置。在另一方面中，所述接觸件的上部部分可以定位成不延伸超出所述傳遞表面的上部部分。在另一方面中，所述接觸件可以朝所述傳遞表面的至少一部分內(nèi)部徑向地安置。在又一方面中，所述傳遞表面可包含環(huán)狀表面。
[0007]在一個方面中，所述對流熱傳遞組件可包含多個散熱片、棒和/或引腳，其朝所述傳遞表面的至少一部分外部徑向地安置。在一個方面中，所述對流熱傳遞組件可包含可移動組件，所述可移動組件經(jīng)配置以增加所述燈具附近的氣流流動。在另一方面中，所述可移動組件可包含風(fēng)扇或壓電元件中的一者。
[0008]本發(fā)明中所描述的標的物的另一創(chuàng)新方面可以在一種光引擎中實施，所述光引擎包含光導(dǎo)，其與發(fā)光二極管(LED)光連通并且具有輸出表面，其中所述光導(dǎo)經(jīng)配置以穿過所述輸出表面引導(dǎo)來自所述LED的光；對流熱傳遞組件，其經(jīng)配置以提供離開所述LED的對流熱路徑；傳遞表面，其經(jīng)配置以提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑；和多個接觸件，其提供與燈具的電和機械連接，其中所述接觸件進一步實現(xiàn)傳導(dǎo)熱連接，方法是通過當(dāng)在所述燈具內(nèi)安裝所述光引擎時抵著所述燈具的互補傳遞表面固定所述光引擎的所述傳遞表面。
[0009]在一個方面中，所述傳遞表面可包含可變形的導(dǎo)熱墊的表面，其中當(dāng)?shù)种鰺艟叩乃鰝鬟f表面固定所述光引擎的所述傳遞表面時，所述接觸件使所述導(dǎo)熱墊維持在部分地變形的狀態(tài)。在一個方面中，所述接觸件可以安置在所述光引擎的凹陷部分內(nèi)。在一個方面中，所述接觸件的上部部分可以定位成不延伸超出所述傳遞表面的上部部分。在一個方面中，所述接觸件可以朝所述傳遞表面的至少一部分外部徑向地安置。
[0010]本發(fā)明中所描述的標的物的另一創(chuàng)新方面可以在一種光引擎中實施，所述光引擎包含光導(dǎo)，其與發(fā)光二極管(LED)光連通并且具有輸出表面，其中所述光導(dǎo)經(jīng)配置以穿過所述輸出表面引導(dǎo)來自所述LED的光；用于提供離開所述LED的對流熱路徑的裝置；和用于當(dāng)在燈具內(nèi)安置所述光引擎時提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑的裝置，使得所述用于提供傳導(dǎo)熱路徑的裝置經(jīng)配置以鄰接所述燈具的一部分。
[0011]在一個方面中，所述用于提供對流熱路徑的裝置可包含安置在光引擎的周邊周圍的多個散熱片。在一個方面中，所述用于提供傳導(dǎo)熱路徑的裝置可包含傳遞表面，其經(jīng)配置以鄰接所述燈具的互補傳遞表面。在另一方面中，所述傳遞表面可包含導(dǎo)熱墊的表面。
[0012]本發(fā)明中所描述的標的物的另一創(chuàng)新方面可以在一種將光引擎安裝到燈具中的方法中實施，所述方法包含:提供基于LED的光引擎；所述光引擎包含經(jīng)配置以提供離開所述光引擎的對流熱路徑的對流熱傳遞組件，傳遞表面和從所述光引擎延伸的多個接觸件，使所述多個接觸件與燈具的對應(yīng)連接部分嚙合；和使所述光引擎相對于所述燈具平移以形成與所述燈具的電和機械連接，其中使所述光引擎平移會使所述光引擎的所述傳遞表面接觸所述燈具的互補傳遞表面以在這兩者之間形成熱連接。
[0013]在一個方面中，使所述光引擎相對于所述燈具平移可包含使所述光引擎相對于所述燈具旋轉(zhuǎn)。
[0014]本發(fā)明中所描述的標的物的另一創(chuàng)新方面可以在一種燈具中實施，所述燈具包含:外罩，其限定接收空間，所述接收空間的尺寸設(shè)計成在其中固持光引擎；傳遞表面，所述傳遞表面包含導(dǎo)熱材料，其中所述傳遞表面暴露于所述接收空間；連接件部分，其經(jīng)配置以提供與所述光引擎的電和機械連接，其中所述連接件部分經(jīng)配置以抵著所述傳遞表面機械地偏置所述光引擎的一部分，以提供從所述光引擎到所述傳遞表面的傳導(dǎo)熱路徑。
[0015]在一個方面中，所述外罩的接收空間可以具有小于兩英寸的深度，并且所述燈具的最小高寬比可以小于或等于1: 2。在一個方面中，所述外罩的接收空間可以具有小于一英寸的深度，并且所述燈具的最小高寬比可以小于或等于1: 4。在一個方面中，所述燈具可以另外包含安置在所述外罩的外表面上的至少一個對流熱傳遞組件。
[0016]本發(fā)明中所描述的標的物的另一創(chuàng)新方面可以在一種制造光引擎的方法中實施，所述方法包含:提供發(fā)光二極管(LED)，所述LED與光導(dǎo)光連通；提供對流熱傳遞組件，所述對流熱傳遞組件與所述LED熱連通；和提供傳遞表面，所述傳遞表面與所述LED熱連通，并且經(jīng)配置以當(dāng)在所述燈具內(nèi)安裝所述光引擎時提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑，使得所述傳遞表面經(jīng)配置以鄰接所述燈具的一部分。
[0017]在一個方面中，提供與所述LED熱連通的對流熱傳遞組件可以包含提供多個散熱片、引腳和/或棒，其從所述光引擎的表面向外延伸。在一個方面中，所述方法可以另外包含提供至少一個連接件，所述至少一個連接件與所述LED電連通，其中所述連接件經(jīng)配置以在所述LED與所述燈具之間提供機械和電連接。
[0018]本發(fā)明中所描述的標的物的另一創(chuàng)新方面可以在一種制造燈具的方法中實施，所述方法包含:提供外罩，所述外罩限定接收空間，所述接收空間的尺寸設(shè)計成在其中固持光引擎；提供傳遞表面，所述傳遞表面包含導(dǎo)熱材料，其中所述傳遞表面暴露于所述接收空間；和提供連接件部分，所述連接件部分經(jīng)配置以提供與所述光引擎的電和機械連接，其中所述連接件部分經(jīng)配置以抵著所述傳遞表面機械地偏置所述光引擎的一部分，以提供從所述光引擎到所述傳遞表面的傳導(dǎo)熱路徑。
[0019]附圖和下面的描述中闡述了本說明書中所描述的標的物的一或多個實施方案的細節(jié)。通過描述、圖式和權(quán)利要求書，將明白其它特征、方面和優(yōu)點。請注意，下列各圖的相對尺寸可能不是按比例繪制的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1A是可以用于從位于中心的一個或多個發(fā)光二極管(LED)接收光的圓形光導(dǎo)的橫截面透視圖。
[0021]圖1B和IC說明包含圖1A的圓形光導(dǎo)的光引擎的實施方案的橫截面透視圖。
[0022]圖1D說明具有光轉(zhuǎn)向膜的圓形光導(dǎo)板的另一實施方案的分解不意圖。
[0023]圖1E展示了并入有例如圖1A-1D中所說明的光導(dǎo)的光導(dǎo)的光引擎的透視圖。
[0024]圖1F展示了圖1A的光引擎的另一透視圖。
[0025]圖1G展示了經(jīng)配置以固持圖1E的光引擎的連接件的透視圖。
[0026]圖2A是包含經(jīng)配置以便于對流和傳導(dǎo)性兩種熱傳遞的組件的光引擎的橫截面圖。
[0027]圖2B是圖2A的光引擎的俯視平面圖。
[0028]圖2C是圖2A的光引擎的透視圖。
[0029]圖3A是經(jīng)配置以固持圖2A的光引擎的低輪廓燈具的橫截面圖。
[0030]圖3B是一個組合件的橫截面圖，在所述組合件中，圖2A的光引擎安裝在圖3A的燈具內(nèi)。
[0031]圖4是一個組合件的橫截面圖，在所述組合件中，圖2A的光引擎安裝在常規(guī)尺寸的燈具內(nèi)。
[0032]圖5A是包含經(jīng)配置以便于對流和傳導(dǎo)性兩種熱傳遞的組件的光引擎的替代實施方案的橫截面圖。
[0033]圖5B是圖5A的光引擎的俯視平面圖。
[0034]圖5C是圖5A的光引擎的透視圖。
[0035]圖6A是經(jīng)配置以固持圖5A的光引擎的低輪廓燈具的橫截面圖。
[0036]圖6B是圖6A的燈具的仰視平面圖。
[0037]圖6C是一個組合件的橫截面圖，在所述組合件中，圖5A的光引擎安裝在圖6A的燈具內(nèi)。
[0038]圖7是展示了在低輪廓燈具內(nèi)安裝光引擎的方法的實例的框圖。
[0039]圖8是展示了制造包含對流和傳導(dǎo)兩種熱傳遞組件的低輪廓光引擎的方法的實例的框圖。
[0040]圖9是展示了制造包含對流和傳導(dǎo)兩種熱傳遞組件的低輪廓光引擎的方法的實例的框圖。
[0041]各個圖式中的相同參考元件符號和名稱指示相同元件。

【具體實施方式】
[0042]出于描述創(chuàng)新方面的目的，以下詳細描述會涉及某些實施方案。然而，本文中的教示可以大量不同方式應(yīng)用。雖然所述教示適用于較薄的基于LED的光引擎和用于固持所述光引擎的燈具，并且具體來說是包含用于以期望的模式引導(dǎo)LED光源的輸出的光導(dǎo)的基于LED的光引擎，但是所述教示也可以適用于任何足夠輕量和/或薄的光引擎或經(jīng)配置以固持所述光引擎的器具。期望所描述的實施方案可以包含在用于多種多樣的應(yīng)用的照明中或者與用于多種多樣的應(yīng)用的照明相關(guān)聯(lián)，所述應(yīng)用例如(但不限于)商用、工業(yè)和住宅照明。實施方案可包含(但不限于)家庭、辦公室、制造設(shè)施、零售點、醫(yī)院和診所、會議中心、文化機構(gòu)、圖書館、學(xué)校、政府建筑物、福利院、軍事設(shè)施、研宄設(shè)施、健身房、體育館場或其它類型的環(huán)境或應(yīng)用中的照明。在各種實施方案中，所述照明可以是上方照明，并且可以向下投影窄聚光或者面積大于照明裝置的發(fā)光表面的面積的聚光(例如，面積大幾倍或者許多倍)。因而，所述教示并不希望僅限于圖中所描繪的實施方案，而取而代之具有廣泛適用性，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易顯而易見的。
[0043]在一些實施方案中，一種照明裝置或設(shè)備可包含光引擎組件和用于將所述照明裝置電和/或機械耦合到燈具的連接部分。如本文所用，術(shù)語“燈具”是指任何經(jīng)配置以電和/或機械耦合到照明裝置的任何部分的器具或結(jié)構(gòu)，所述部分例如是凹陷的燈罩、下射燈具、筒燈、射燈、凹面燈具、電筒燈具、吊燈、壁燈、軌道燈具和/或天井燈具，無論是固定到例如壁的豎直表面、例如天花板、樓梯下部、地板、桌子的水平表面還是其它結(jié)構(gòu)上。
[0044]常規(guī)光引擎總地來說大小設(shè)計成需要通常高度與其寬度相等或者高度大于其寬度的燈具。舉例來說，白熾燈燈泡總地來說至少高度與其寬度相等，從而需要通常幾英寸深的燈具。因為此類燈具的使用較為廣泛，所以LED光引擎已經(jīng)經(jīng)設(shè)計以配合到此類常規(guī)照明器具中，并且已經(jīng)制造成高度大于尤其是對于采用光成形光學(xué)器件的LED光引擎可能必需的高度。因為此類器具中有足夠的空間，所以這些高輪廓LED光引擎利用對流冷卻特征將熱從LED中傳輸出來。這些對流冷卻特征可包含散熱片，或者可以利用類似的對流熱傳遞結(jié)構(gòu)以便于利用額外間隙和相關(guān)聯(lián)空氣流從LED光引擎的熱傳導(dǎo)。
[0045]雖然LED光引擎可經(jīng)配置以與這些常規(guī)器具一起工作，但是可能會使用并不需要與常規(guī)照明器具一樣深的器具的低輪廓LED引擎。但是，如果低輪廓燈具制造得足夠小，則從LED光引擎到周圍區(qū)域的對流熱傳遞可能會受到限制，因為LED光引擎上方和周圍缺乏空氣流。通過除了對流冷卻特征之外還提供傳導(dǎo)熱路徑，LED光引擎可經(jīng)配置以高效地用傳導(dǎo)或?qū)α鞯姆绞綄醾鲗?dǎo)出去，并且可以用于常規(guī)和低輪廓兩種燈具。
[0046]可實施本發(fā)明中所描述的標的物的特定實施方案以實現(xiàn)以下可能優(yōu)點中的一者或多者。通過提供傳導(dǎo)和對流兩種熱傳遞組件，LED光引擎可以適合用于多種多樣的器具形狀和深度。單個連接不但能提供機械和電連接，而且能提供熱連接。當(dāng)連接件包含使所固持的LED光引擎抵著器具的內(nèi)表面偏置的特征時，可以使得熱連接更可靠和高效。特定的連接件設(shè)計可以提供這個連接，同時還使燈具的深度最小化。
[0047]圖1A是圓形光導(dǎo)100的實施方案的橫截面透視圖。圓形光導(dǎo)板11的后向表面上布置有刻面的光轉(zhuǎn)向膜13。光導(dǎo)板11的厚度可以從中心朝周邊減小，從而產(chǎn)生逐漸變薄的輪廓。光導(dǎo)板11還包含中心圓柱形表面15，光可以穿過所述中心圓柱形表面15注入到光導(dǎo)板11中。進入中心邊界15的光通過全內(nèi)反射穿過光導(dǎo)板11的主體徑向地傳播。在光導(dǎo)板11逐漸變薄的實施方案中，在光導(dǎo)板11中導(dǎo)引的光將通過全內(nèi)反射傳播，直到逐漸變薄的光導(dǎo)板11相對于射出表面(舉例來說在圖1A的實施方案中是后向表面16中)以斜角射出所述光為止。傾斜地射出的光可以任選地與光轉(zhuǎn)向膜13相互作用。在一些實施方案中，逐漸變薄的光導(dǎo)板11射出的光可以是具有類似于逐漸變薄的板11的逐漸變小的角度的角寬度的窄光束。在一些實施方案中，光轉(zhuǎn)向膜13可以使光轉(zhuǎn)向，使得輸出光束的中心大致上垂直于后向表面16、前向表面17和/或光導(dǎo)板11?；蛘撸廪D(zhuǎn)向膜13可經(jīng)配置以使光轉(zhuǎn)向，使得輸出光束的中心相對于前向表面17成任何角度。在一些實施方案中，光轉(zhuǎn)向膜13可以具有金屬化表面，以便反射從光導(dǎo)板11發(fā)出的光，使得光轉(zhuǎn)向并且從光導(dǎo)板11輸出，并且從前向表面17發(fā)出。
[0048]圖1B和IC說明與圖1A的圓形光導(dǎo)板11組合的LED發(fā)射體的實施方案的橫截面透視圖。圖1C展示圖1B的橫截面的放大視圖18。如所說明，LED發(fā)射體組合件19和徑向?qū)ΨQ反射體21與圖1A中展示的光導(dǎo)板11組合。這個結(jié)構(gòu)還可以包括光引擎20。發(fā)光體組合件19可包含一或多個發(fā)光體，例如發(fā)光二極管，所述發(fā)光體可以放置在封裝(未分開展示)上，以便于對發(fā)光體組合件產(chǎn)生的熱進行熱管理。所述封裝可包含導(dǎo)熱材料，所述導(dǎo)熱材料可以接觸其它熱管理組件以提供離開發(fā)光體組合件19的熱路徑。
[0049]從LED發(fā)射體組合件19發(fā)出的光反射離開徑向?qū)ΨQ反射體23的彎曲表面21。在一些實施方案中，可以使用光展量保持反射體將來自LED發(fā)射體組合件19的光耦合到光導(dǎo)板11。進入光導(dǎo)板11的光通過全內(nèi)反射在其中在后向表面16與前向表面17之間傳播，直到逐漸變薄的光導(dǎo)板11以斜角(在說明性實施方案中是相對于后向表面16)射出光為止。因為一個薄電介質(zhì)層安置在后向表面16與金屬化光轉(zhuǎn)向膜13之間，并且前向表面17具有空氣界面，所以光將從后向表面16出來，因為后向表面16上的全內(nèi)反射角大于前向表面17 (從法線測量時)。舉例來說，圖1C中展示的光線25從反射體23重定向成朝向光導(dǎo)板11的圓柱形表面15的光線27。在進入時，實例光線27展示為傳播光線28，傳播光線28作為光線29反射離開光導(dǎo)板11的前向表面17，并且往后朝向后向表面16重定向。以小于臨界角的角度照在后向表面16這個表面上的光朝向光轉(zhuǎn)向膜13穿過后向表面16并且出來。其余的光繼續(xù)通過全內(nèi)反射作為光線33和35在光導(dǎo)板11內(nèi)傳播。如圖1A-1C中所說明，光轉(zhuǎn)向膜13布置在光導(dǎo)板11的后向表面16下面，并且具有反射性以將光從前向表面17引導(dǎo)出來。
[0050]圖1D說明具有光轉(zhuǎn)向膜的圓形光導(dǎo)板的另一實施方案的橫截面的分解示意圖。如所說明，光導(dǎo)板11類似于圖1A-1C的光導(dǎo)板11，但是光轉(zhuǎn)向膜13是布置在光導(dǎo)板11的前向表面17而非后向表面上。在這種配置中，光從右側(cè)進入光導(dǎo)11，并且如上所述傳播穿過光導(dǎo)板U。在一些實施方案中，后向表面16可以是金屬化的，以便抑制光穿過后向表面16發(fā)射。光在光導(dǎo)板11內(nèi)傳播，直到相對于前向表面17以斜角從前向表面17發(fā)出為止。從前向表面17發(fā)出的光可以與光轉(zhuǎn)向膜13相互作用。如所說明，光轉(zhuǎn)向膜13使光轉(zhuǎn)向，使得光基本上垂直于光導(dǎo)板11和光導(dǎo)板11的前向表面17從光轉(zhuǎn)向膜13出去。在所說明的實施方案中，光轉(zhuǎn)向膜13不會實質(zhì)性影響光的角光束寬度，例如，光轉(zhuǎn)向膜13不會顯著影響光束的半高全寬，Θ FWHM。而是，光轉(zhuǎn)向膜13將來自圓形光導(dǎo)板13的入射光重定向。光轉(zhuǎn)向膜13的棱鏡類特征不需要是對稱的，并且只是為了說明性目的才展示為對稱的。雖然是說明為使光轉(zhuǎn)向成垂直于前向表面17，但是在其它實施方案中，光轉(zhuǎn)向膜13可經(jīng)配置以在相對于前向表面17的任何角度上使光轉(zhuǎn)向。此外，光轉(zhuǎn)向膜13不需要是均勻的。舉例來說，一個部分可以在第一角度上使光轉(zhuǎn)向，而第二部分在第二角度上使光轉(zhuǎn)向。
[0051]如圖所示，光導(dǎo)板11逐漸變薄，使得其厚度從中心部分到外周部分徑向地減小。光導(dǎo)板11逐漸變薄，進一步幫助將光朝光轉(zhuǎn)向膜13轉(zhuǎn)向，并且從光導(dǎo)板11的表面17輸出。在一些實施方案中，光導(dǎo)板11可以從其中心部分向其外周部分傾斜大約5度或更小的角度。在一些實施方案中，光導(dǎo)板11可以傾斜I到15度之間的角度。在一些實施方案中，所述角度的范圍可以是從2到8度。光導(dǎo)板11的斜率可以與從光導(dǎo)板11出來的光束的寬度相關(guān)。在優(yōu)選較窄波束的一些實施方案中，從前向表面17發(fā)出的光束具有(例如)Θ.Μ=60度或更小、45度或更小、30度或更小、15度或更小、10度或更小或5度或更小的光束寬度。在優(yōu)選較寬波束的其它實施方案(包含非逐漸變薄的光導(dǎo)板11)中，從前向表面17發(fā)出的光束具有(例如)Qfwhm= 120度或更小或90度或更小的光束寬度。在光導(dǎo)板的斜率將太大不能實際用于實現(xiàn)期望的輸出光束寬度的一些實施方案中，光導(dǎo)板11可包含一個或多個階，其中，光導(dǎo)板的一些區(qū)域按需要傾斜，而不是整個光導(dǎo)板11如所說明具有一個連續(xù)的斜率。在一些實施方案中，光轉(zhuǎn)向膜13或光導(dǎo)板11與光轉(zhuǎn)向膜13 —起可經(jīng)配置以除了在不影響光束寬度的情況下使光轉(zhuǎn)向之外還影響光分布的角寬度。光提取特征的配置可以幫助控制來自光導(dǎo)板11的光輸出的方向和分布。
[0052]在一些實施方案中，從LED發(fā)射體19發(fā)出的光可以跨光導(dǎo)板11的表面均勻地分布。另外，光源的亮度減小，因為光是跨較大區(qū)域分布。
[0053]在一些實施方案中，反射體23可以替換成其它功能上類似的耦合光學(xué)器件，包含分段反射體、透鏡、透鏡組、光導(dǎo)管部分、全息圖等。如圖所示，LED發(fā)射體響應(yīng)于施加到端子37的DC操作電壓發(fā)光。在一些實施方案中，LED發(fā)射體組合件19可以具有不同形式的發(fā)光表面，例如凸起的磷光體、凸起的透明密封劑等等。
[0054]圖1E展示了并入有例如圖1A-1D中說明的光導(dǎo)的一個光導(dǎo)的光引擎的實例的透視圖。為了幫助描述本文所描述的實施方案，使用根據(jù)圖1E中所說明的坐標軸的以下坐標術(shù)語?！翱v向軸線”總地來說正交于光引擎10的第一側(cè)44?！皬较蜉S線”是垂直于縱向軸線的任何軸線。此外，如本文所用，“縱向方向”是指基本上平行于縱向軸線的方向，并且“徑向方向”是指基本上平行于徑向軸線的方向。如圖1E中所示，光引擎10可以具有前側(cè)44和背側(cè)46(參見圖1F)。前側(cè)44可包含發(fā)光表面或孔口 42，其經(jīng)配置以向一個空間或體積提供光。
[0055]如本文所用，光引擎是指任何包含至少一個發(fā)光體或發(fā)光元件和與所述至少一個發(fā)光體或發(fā)光元件相關(guān)聯(lián)的光學(xué)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。舉例來說，光引擎可包含燈泡(包含燈絲)作為發(fā)光體，和圍繞燈絲的漫射玻璃泡作為與所述發(fā)光體相關(guān)聯(lián)的光學(xué)結(jié)構(gòu)。光引擎的另一實例可包含發(fā)光二極管(“LED”)，其光學(xué)地耦合到光導(dǎo)，其中所述光導(dǎo)包含用于從光導(dǎo)射出光的裝置。在薄照明光引擎中，用于射出光的裝置可包含光導(dǎo)表面之間的逐漸變小的角度，由此形成逐漸變薄的光導(dǎo)，如本文中的其它地方所論述。在一些實施方案中，所述用于射出光的裝置可包含光射出刻面和/或點結(jié)構(gòu)。雖然在特定實施方案中說明了，但是光引擎10還可以包含其它能夠提供可見光的光引擎，包含(例如)白熾燈泡、螢光燈管、光引擎的另一實施方案或任何其它合適的光源。
[0056]在一些實施方案中，光引擎可包含一個或多個光學(xué)調(diào)節(jié)器，安置在孔口 42(圖1E)附近，光穿過所述孔口 42發(fā)出，并且所述光引擎可經(jīng)配置以提供多個形狀和類型的遠場照明，例如，聚光、廣泛傳播的光束或漫射光，并且成形為圓形、正方形、矩形或其它形狀。在一些實施方案中，圖1D的光轉(zhuǎn)向膜13可以視為光學(xué)調(diào)節(jié)器。在一些實施方案中，光學(xué)調(diào)節(jié)器是包含雙凸透鏡的薄膜，所述雙凸透鏡具有經(jīng)配置以提供多個光束形狀的光功率。在一些實施方案中，光學(xué)薄膜堆疊放置于光引擎10的孔口 42中，所述光學(xué)薄膜堆疊可包含雙凸膜、小透鏡陣列或棱柱光轉(zhuǎn)向膜中的一者或多者。在一些實施方案中，光引擎10可包含一個或多個熱傳遞結(jié)構(gòu)，所述熱傳遞結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以從光引擎10中包含的LED耗散熱或熱能。舉例來說，光引擎10可包含一個或多個熱傳遞鰭片45，所述熱傳遞鰭片45經(jīng)配置以從光引擎10的LED散熱。
[0057]圖1F展示了圖1A的光引擎的另一透視圖。如所說明，在一些實施方案中，光引擎10的背側(cè)46可包含一個或多個電連接接觸件48。在一些實施方案中，接觸件48可包含兩個或更多個叉尖、葉片或引腳，從光引擎10的背側(cè)46縱向延伸。這些接觸件48可以提供光引擎10與經(jīng)配置以固持光引擎10的燈具之間的電和/或機械連接。如下文將進一步論述的，可以使用螺絲類連接件來提供光引擎10與燈具之間的電和/或機械連接。并且，在一些用于實現(xiàn)非常淺/低輪廓的燈具或燈筒(舉例來說在1/2英寸與1/4英寸之間)的實施方案中，電連接接觸件48可以沿著光引擎10的側(cè)面(例如，引腳可以從圖1F中所說明的圓形光引擎10的外圓周上的相對點向外徑向延伸)。
[0058]圖1G展示圖1E的實施方案的光引擎經(jīng)配置以耦合到的連接件的實例的透視圖。連接件50可以嚙合光引擎的接觸件以提供與光引擎10的電和/或機械連接(參見圖1E)。在一些實施方案中，連接件50安置在燈具內(nèi)部。連接件50的固持區(qū)域51可包含兩個或更多個端子59，所述端子59經(jīng)配置以接收光引擎10的接觸件48。以此方式，連接件50可以經(jīng)由光引擎10的接觸件48的嚙合結(jié)構(gòu)和安置在連接件50的固持表面51內(nèi)的端子29至少電耦合到光引擎10。
[0059]在一個實施方案中，連接件50是⑶24插座，并且光引擎10包含⑶24底座，其經(jīng)配置以固持在插座內(nèi)，但是也可以使用類似的低輪廓互連結(jié)構(gòu)。在其它實施方案中，還可以使用其它常規(guī)互連結(jié)構(gòu)，例如E26/27，并且還可以使用定制或?qū)龠B接件。在一些實施方案中，連接件50可包含一個或多個金屬絲或?qū)щ娵E線(未圖示)，其安置在連接件50內(nèi)，并且提供穿過端子59的電路徑以向光引擎10提供電力。
[0060]如圖1F中所示，光引擎10的每一接觸件48可包含從光引擎10的背側(cè)46延伸的近端部分43和從近端部分43延伸的遠端部分47。在一些實施方案中，遠端部分47可以相對于近端部分43放大或展開，使得遠端部分47的最小徑向大小大于近端部分43的最大徑向大小。如圖1G中所示，每一端子59可包含具有第一部分53和第二部分57的凹槽。第一部分53的大小和形狀可以設(shè)計成接收接觸件48的遠端部分47。第二部分57的大小和形狀可以設(shè)計成通過鄰接或者以其他方式嚙合所接收的接觸件48的遠端部分47來抑制所接收的接觸件48的縱向移動或縮回。以此方式，端子59和接觸件48可以彼此嚙合以相對于光引擎10可釋放地或臨時地連接連接件50。
[0061]本文中論述的光引擎的實施方案允許使用高度實質(zhì)性小于常規(guī)燈具的低輪廓燈具或燈筒。可以使用深度小于三英寸、小于兩英寸、或小于一英寸、或小于1/2英寸、或在1/2英寸與1/4英寸之間的燈具或燈筒?？梢允褂脤挾?或直徑)大于三英寸、大于四英寸、大于五英寸、或大于六英寸的光引擎。在一些實施方案中，光引擎的光導(dǎo)板的最大寬度小于或等于5英寸、小于或等于4英寸、或者小于或等于2英寸。具有標準直徑或?qū)挾鹊纳逃谜彰髌骶呋驘敉部偟貋碚f包含直徑為2英寸、4英寸、6英寸、8英寸和10英寸的圓柱形筒，12英寸乘12英寸和24英寸乘24英寸的正方形燈具，和24”乘48”的矩形燈具(但是也可以使用在這個范圍以內(nèi)或者以外的其它大小和形狀的燈筒和燈具)。具體來說，當(dāng)使用例如上文所論述的逐漸變薄的光導(dǎo)的光導(dǎo)時，可以使得燈具的高寬比明顯小于常規(guī)燈具。舉例來說，在一些實施方案中，燈具的最小高寬比可以小于或等于1: 2、1: 3、1: 4、1: 6、1: 8、1: 10,1: 12、1: 16、1: 20,1: 24和1: 48。但是，將理解，也可以使用大于或者小于以上范圍的尺寸和比率。
[0062]舉例來說，直徑兩英寸且高度一英寸的MR16類燈筒將具有1: 2的高寬比，而類似的高度1/2英寸的燈筒將具有1: 4的高寬比。24英寸的正方形燈具對于高度一英寸的燈具將具有1: 24的最小高寬比，并且對于高度1/2英寸的燈具將具有1: 48的最小高寬比。短邊長度為24英寸的矩形燈具對于相同的燈具高度將具有相同的最小高寬比，但是最大高寬比將更大，這取決于長邊的額外長度。為方便起見，不徑向?qū)ΨQ的燈具的最小高寬比可以提供裝置的相對薄度的指示，而使用本文中更詳細地論述的光引擎和燈具可以提供最小高寬比大于常規(guī)照明器具的燈具。具體來說，通過提供可以經(jīng)由單個設(shè)計提供機械、電和熱連接的連接系統(tǒng)，即使在非常低輪廓的燈具中也可以提供充分的熱管理。通過在單個光引擎中提供對流和傳導(dǎo)性兩種熱傳遞組件，可以使得在常規(guī)尺寸的燈具和低輪廓燈具兩者中的安裝都成為可能。
[0063]圖2A是包含經(jīng)配置以便于對流和傳導(dǎo)性兩種熱傳遞的組件的光引擎的橫截面圖。圖2B是圖2A的光引擎的俯視平面圖。圖2C是圖2A的光引擎的透視圖。光引擎100示意性地描繪為包含例如LED的光源102，和經(jīng)配置以將光引導(dǎo)到鄰接的逐漸變薄的光導(dǎo)104中的相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件。這些相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件可包含(例如)徑向?qū)ΨQ的反射體(例如圖1C的徑向?qū)ΨQ的反射體23)，或者將光引導(dǎo)到逐漸變薄的光導(dǎo)的輸入表面中的任何其它合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0064]如上文所論述，逐漸變薄的光導(dǎo)104可經(jīng)配置以用受限的角度范圍將光從逐漸變薄的光導(dǎo)104的輸出表面106中引導(dǎo)出去。在一些實施方案中，可以通過安置在逐漸變薄的光導(dǎo)104的輸出表面106附近的光成形光學(xué)器件(未圖不)對光輸出起作用，所述光成形光學(xué)器件例如是圖1C的光轉(zhuǎn)向膜13或其它合適的光成形光學(xué)器件。
[0065]光源102可以是高輸出LED光源，其將產(chǎn)生相當(dāng)大量的熱能。如上文所論述，可以提供對流熱路徑以進行熱管理，其中通過光引擎的主體I1的導(dǎo)熱部分112將從光源102產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到布置在光引擎外圍周圍的散熱片120。雖然此熱路徑在本文中可以稱作對流的，但是將理解，在對流熱傳遞組件中終止的熱路徑可包含在熱路徑的對流末端前面的沿著所述熱路徑的一些位置處的傳導(dǎo)熱傳遞。在一些實施方案中，在本文中被稱作對流熱路徑的熱路徑將包含在對流熱傳遞組件中終止之前沿基本上整個熱路徑的傳導(dǎo)熱傳遞。主體的導(dǎo)熱部分112和與主體的導(dǎo)熱部分112接觸的散熱片120因而充當(dāng)對流散熱器，其中在散熱片120與經(jīng)由散熱片120向上通過的空氣之間發(fā)生對流熱傳遞。散熱片120因而提供用于便于從光引擎100到環(huán)境的對流熱傳遞的裝置。
[0066]在其它實施方案中，作為對散熱片的補充或取代，可以使用替代的對流熱傳遞組件。舉例來說，還可以代替或者配合鰭片使用引腳或棒。對流熱傳遞組件可包含在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)的溝道，以增強例如散熱片120的熱傳遞組件，方法是通過便于跨越光引擎的空氣流動和/或通過增加暴露于空氣流的表面積。
[0067]還可以將有源對流熱傳遞組件并入到光引擎中。舉例來說，光引擎中可以包含至少一個風(fēng)扇或類似結(jié)構(gòu)，或者彎曲以引起擺動運動的壓電結(jié)構(gòu)，以便增加跨越或經(jīng)由光引擎的空氣流動。還可以使用包含導(dǎo)熱流體的熱管，并且可以使用流體經(jīng)由泵或類似組件在熱管內(nèi)的主動通過。
[0068]在一些實施方案中，整個主體110可包含導(dǎo)熱材料，但是在其它實施方案中，主體110的一部分可包含熱絕緣部分114。這個熱絕緣部分114可以(例如)充當(dāng)導(dǎo)熱主體部分112與光導(dǎo)104的一些部分之間的緩沖體以使光導(dǎo)104對受到熱的暴露最小化。在一些實施方案中，主體110的導(dǎo)熱部分112可以如所說明的徑向?qū)ΨQ并且延伸到光引擎100的外緣或者光引擎100的外緣附近，但是其它形狀和大小也是可能的。
[0069]當(dāng)光引擎100的上方和/或側(cè)面存在相當(dāng)大量的間隙時(如光引擎100固持在常規(guī)尺寸的燈具內(nèi)的實施方案中可能出現(xiàn)的情況)，對流熱傳遞組件的效率會得到改善。但是，當(dāng)光引擎100安裝在尺寸類似于光引擎100的尺寸的器具內(nèi)時，光引擎100周圍的空氣流動受到限制，從而降低了對流熱傳遞組件的效率。
[0070]為了促進替代的熱傳遞路徑，光引擎100還包含高度導(dǎo)熱的傳遞表面132，其經(jīng)配置以鄰接低輪廓燈具的互補部分或者與之熱接觸。在所說明的實施方案中，如圖2B和2C中可以最清楚地看到的，傳導(dǎo)熱傳遞表面132是導(dǎo)熱墊130的環(huán)狀上表面。環(huán)狀導(dǎo)熱墊130朝散熱風(fēng)扇120的內(nèi)部徑向安置，并且朝光引擎100的連接件部分140的向上延伸的展開接觸件142的外部徑向安置。如上文所論述，接觸件142可以提供與燈具的至少電和機械連接，并且同樣還可以便于熱連接。
[0071]如下文將更詳細地論述，在各種實施方案中，傳遞表面132的大小、形狀和相對于接觸件142或散熱片120的相對定位可以明顯地變化。但是，在所說明的實施方案中，散熱片120朝傳遞表面132外部徑向放置，便于經(jīng)由散熱片120的空氣流動，因為可以沿光引擎100的側(cè)面向上抽取空氣，而非先沿光引擎100的后表面橫向地抽取，然后向上經(jīng)過散熱片120。類似地，在所說明的實施方案中，導(dǎo)熱墊130與熱傳遞鰭片120之間存在空隙128，以最小化導(dǎo)熱墊130對經(jīng)過散熱片120的空氣流動的影響。但是，在其它實施方案中，導(dǎo)熱墊130或光引擎100的下伏部分可以直接鄰接至少一些散熱片120。
[0072]導(dǎo)熱墊130可以由任何充分導(dǎo)熱的材料構(gòu)成。在一些實施方案中，導(dǎo)熱墊130的傳遞表面132可以成形為鄰接燈具的對向表面，以確保大的熱傳遞接觸面積。在所說明的實施方案中，傳遞表面132總地來說是平面的，但是在其它實施方案中，傳遞表面132和對應(yīng)對向表面可以至少部分是非平面的并且總地來說互補的。在一些實施方案中，通過用至少略微可變形的材料形成導(dǎo)熱墊130或光引擎100的下伏部分，可以促進傳遞表面132的較大部分與燈具表面之間的接觸。如果導(dǎo)熱墊130抵著燈具的內(nèi)表面機械偏置，則導(dǎo)熱墊130的所得的變形可能會讓傳遞表面132的更大部分與燈具接觸。導(dǎo)熱墊130和傳遞表面132因而提供用于便于從光引擎100到周圍燈具的傳導(dǎo)熱傳遞的裝置。
[0073]因此，光引擎100包含散熱片120形式的對流熱傳遞組件和導(dǎo)熱墊130形式的傳導(dǎo)熱傳遞組件兩者。光引擎100的主體110的導(dǎo)熱部分112形成從光源102穿過導(dǎo)熱墊130到燈具的傳導(dǎo)熱傳遞路徑組成部分，并且還形成從光源102穿過散熱片120到經(jīng)過散熱片120抽取的空氣的對流熱傳遞路徑組成部分。如上文所論述，在一些實施方案中，光源102可以包含一個或多個安置在導(dǎo)熱襯底和/或夾盤(未具體說明)上或者通過導(dǎo)熱襯底和/或夾盤支撐的LED，所述LED形成光源102與傳導(dǎo)和對流熱傳遞組件之間的熱路徑的一部分。具體來說，主體110的導(dǎo)熱部分112可以鄰接導(dǎo)熱襯底和/或夾盤，或者這兩者可以使用導(dǎo)熱膏、焊盤或其它材料熱接觸。
[0074]圖3A是經(jīng)配置以固持圖2A的光引擎的低輪廓燈具的橫截面圖。燈具160包含外罩162，外罩162定義一個上部內(nèi)表面164和至少一個側(cè)壁166。燈具160的連接件部分170包含一對端子172，所述端子172經(jīng)配置以接收和固持從光引擎100的連接件部分140延伸的展開的接觸件142 (參見圖2A-2C)。如相對于圖1G的端子59所論述，端子172可包含具有第一較寬部分和第二較窄部分的凹槽，使得光引擎100的展開接觸件142可以在橫向方向中插入到凹槽的較寬的第一部分中，并且扭轉(zhuǎn)以將展開接觸件142沿凹槽平移到端子172的較窄部分中，在這里，展開接觸件142受到抑制無法橫向移動出凹槽。
[0075]在所說明的實施方案中，至少燈具160的外罩162的朝燈具160的連接件部分170外部徑向定位的部分包含高度導(dǎo)熱材料，從而形成一個或多個傳遞表面168，可以使所述傳遞表面168與低輪廓光引擎的傳遞表面接觸以形成從光引擎的傳導(dǎo)熱路徑的一部分。
[0076]在所說明的實施方案中，傳遞表面168包含燈具160的外罩162內(nèi)的高度導(dǎo)熱材料的環(huán)狀部分169，而外罩162的周圍部分包含導(dǎo)熱率較低的材料。但是，在其它實施方案中，外罩162或多或少可包含高度導(dǎo)熱材料。
[0077]舉例來說，在一些實施方案中，外罩的傳遞表面168可以不是高度導(dǎo)熱材料的環(huán)狀部分169，而可以替代地是(例如)一個或多個弧形區(qū)段，并且一個或多個導(dǎo)熱率較低的材料條在所述區(qū)段之間延伸。在其它實施方案中，燈具160的大部分或整個上部內(nèi)表面164可包含高度導(dǎo)熱材料，或者整個外罩可以由例如金屬的導(dǎo)熱材料構(gòu)成。在一些實施方案中，燈具I60的高度導(dǎo)熱部分大于光引擎上與傳遞表面I68接觸的傳遞表面。在此實施方案中，通過導(dǎo)熱部分的厚度和材料選擇，可以在一定程度上修改燈具160的延伸超出與光引擎上的傳遞表面的接觸面積的導(dǎo)熱部分各處的散熱。
[0078]雖然本文中未加說明，但是燈具可包含額外的傳導(dǎo)或?qū)α鳠醾鬟f組件，其經(jīng)配置以延伸燈具與額外組件或周圍之間的熱傳遞路徑。舉例來說，散熱片、引腳或棒可以安置在燈具的外表面上，以便于對流散熱到增壓空間中。在其它實施方案中，高度導(dǎo)熱材料的熱傳遞導(dǎo)槽可以允許燈具與HVAC系統(tǒng)或其它其中可使用傳導(dǎo)和/或?qū)α鳠醾鬟f來分布所產(chǎn)生的熱的位置之間的傳導(dǎo)熱傳遞。在一些實施方案中，這些熱傳遞導(dǎo)管可以是包含導(dǎo)熱流體的熱管。
[0079]在一些實施方案中，燈具可包含孔口(未圖示)，所述孔口延伸穿過外罩的上表面以允許從所安裝的光引擎上的散熱片、引腳、棒或其它對流熱傳遞組件的相當(dāng)大的對流熱傳遞。對于這種帶孔的燈具，即使當(dāng)燈具是低輪廓燈具并且燈具的上部內(nèi)表面與光引擎的對流熱傳遞組件之間沒有相當(dāng)大的間隙時，對流冷卻也可以是明顯的熱傳遞模式。例如，當(dāng)燈具要安裝在吊頂或樓梯下部并且燈具上方有開放空間時，可以使用這種帶孔燈具，從而允許直接從所安裝的光引擎到上覆增壓空間中的一些對流冷卻。
[0080]多種多樣的其它合適的額外組件可以并入到燈具160中或放置成與燈具160熱連通，包含但不限于熱交換器、液體或空氣冷卻，或者任何其它經(jīng)配置以便于進一步熱傳遞或者以其它方式從固持在燈具160內(nèi)的光引擎延伸出來熱傳遞路徑的組件。
[0081]圖3B是一個組合件的橫截面圖，在所述組合件中，圖2A的光引擎安裝在圖3A的燈具內(nèi)。組合件190包含圖3A的燈具160和固持在其中的圖2A-2C的光引擎100。燈具160已安裝在吊頂板材或樓梯下部192中的孔口 194內(nèi)，以便在外罩160的上表面上提供開放區(qū)域196。
[0082]如上文所論述，光引擎100的連接部分140的展開接觸件142已經(jīng)插入到端子172的較寬的第一部分中，并且旋轉(zhuǎn)以使展開接觸件142沿凹槽平移到端子172的較窄的第二部分中，以便將展開接觸件固持在其中。
[0083]在一個實施方案中，光引擎100的導(dǎo)熱墊130可以至少稍微可變形，并且在將光引擎100插入到燈具160中的過程中可以抵著燈具160的上表面164壓縮。在安裝之后，由于展開接觸件142固持在端子172內(nèi)，所以壓縮導(dǎo)熱墊130可以保持在壓縮狀態(tài)中。
[0084]在其它實施方案中，導(dǎo)熱墊130不需要是可變形的。作為對導(dǎo)熱墊130使用可變形材料的替代或補充，展開接觸件142與燈具172中的端子172之間的相互相用可以使導(dǎo)熱墊130抵著燈具的內(nèi)表面偏置。這種偏置可以增加接觸的表面積量，并且改善光引擎100的傳遞表面134與燈具160的傳遞表面168之間的熱連接性。
[0085]雖然圖3B中的散熱片120是說明為與燈具160的內(nèi)表面稍微隔開，但是在其它實施方案中，散熱片或其它對流熱傳遞組件(例如引腳或棒)在安裝光引擎100時可以接觸燈具的內(nèi)表面，并且可以提供到燈具I60的補充傳導(dǎo)熱傳遞路徑。在一些進一步的實施方案中，對流熱傳遞組件本身不需要單獨的導(dǎo)熱墊就可以提供充分的傳導(dǎo)熱傳遞。這些傳導(dǎo)熱傳遞路徑可以穿過對流熱傳遞組件的上緣、對流熱傳遞組件的外緣或這兩者。
[0086]在一個實施方案中，凹槽的一側(cè)或兩側(cè)上的端子172的下表面在從較寬的第一部分朝向較窄的第二部分移動離開時可以向上彎并且離開燈具160的內(nèi)表面164。在光引擎100旋轉(zhuǎn)以使展開接觸件142沿端子172的凹槽移動時，此有角凹槽將把光引擎100向上牽拉。在替代實施方案中，端子的下表面可以經(jīng)由彈簧或類似偏置結(jié)構(gòu)偏置，以向上按壓并且離開燈具160的內(nèi)表面164。舉例來說，端子172的下表面可以在端子172的在寬的第一部分附近的部分處固定，并且使用彈簧或彈性鉸鏈向上偏置以圍繞固定末端旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將展開接觸件142插入到端子172中并且旋轉(zhuǎn)光引擎100時，偏置力(安裝人員在安裝過程中可以克服)將把展開接觸件142向上推，從而抵著燈具160的內(nèi)表面164牽拉光引擎100，并且使光引擎100的傳遞表面134與燈具160的傳遞表面168之間的接觸面積最大化。
[0087]圖4是一個組合件的橫截面圖，在所述組合件中，圖2A的光引擎安裝在常規(guī)尺寸的燈具內(nèi)。在所說明的實施方案中，光引擎100位于常規(guī)尺寸的燈具260的開放末端附近。如所說明的，通過橫向延伸的延伸部分290保持燈具的上部內(nèi)表面264與光引擎100的上部部分之間的間隔，所述橫向延伸的延伸部分290在所說明的實施方案中在每一末端處包含連接部分292和294，從而提供與燈具290的機械和電連接兩者。此延伸部分290還可充當(dāng)適配器，用以允許將具有第一類型的連接件的光引擎連接在具有第二類型的連接件的常規(guī)插座內(nèi)。所述上部連接部分292經(jīng)配置以與燈具260的連接部分270嚙合，連接部分270可以(例如)是常規(guī)的愛迪生燈插座。下部連接部分294經(jīng)配置以與光引擎100的連接部分140嚙合，連接部分140如上文所論述可包含一對展開接觸件142。在其它實施方案中，延伸部分290可以集成到光引擎100或燈具260中的一者中。
[0088]在圖4的組合件200中，從光引擎的主要熱傳導(dǎo)模式可以是使用散熱片120的對流冷卻，而通過導(dǎo)熱墊130的傳遞表面132的熱傳導(dǎo)可以極小。倘若光引擎不是安裝在燈具內(nèi)而是改為安裝到插座或其它不具有周圍外罩的連接件中，則將發(fā)生類似的傳導(dǎo)模式。因此，光引擎100包含提供替代傳導(dǎo)熱路徑的組件，所述替代傳導(dǎo)熱路徑中的每一者的效率將取決于光引擎100當(dāng)前安裝在的燈具的尺寸。
[0089]圖5A是包含經(jīng)配置以便于對流和傳導(dǎo)性兩種熱傳遞的組件的光引擎的替代實施方案的橫截面圖。圖5B是圖5A的光引擎的俯視平面圖。圖5C是圖5A的光引擎的透視圖。與圖2A-2C的光引擎100 —樣，光引擎300包含散熱片320、具有傳遞表面332的導(dǎo)熱墊330和展開接觸件342。光引擎主體310的導(dǎo)熱主體312類似地向散熱片320和導(dǎo)熱墊310兩者提供傳導(dǎo)熱路徑，并且熱絕緣部分314可以下伏在導(dǎo)熱主體312下面。但是，在圖5A-5C的實施方案中，光引擎300的展開接觸件342朝導(dǎo)熱墊330的至少一部分外部徑向定位，并且朝散熱片320的至少一部分內(nèi)部徑向定位。展開接觸件342周圍的凹陷區(qū)域344將便于展開接觸件與燈具的連接，如下文更詳細地論述。
[0090]在一些實施方案中，展開接觸件周圍的凹陷區(qū)域344是散熱片320與導(dǎo)熱墊330之間的環(huán)狀溝道，但在其它實施方案中，遠離展開接觸件的區(qū)域中的散熱片320可以較長，并且進一步向內(nèi)徑向延伸，從而圍繞每一單獨的展開接觸件定義較小的凹陷區(qū)域344。此夕卜，雖然這些區(qū)域被稱作“凹陷的”，但是為方便起見，在一些實施方案中，光引擎300的主體310的下伏表面可以總地來說從導(dǎo)熱墊330的邊緣到光引擎310的邊緣是平面的，并且不需要包含實際的凹入。而是，在光引擎300的徑向外部的位置處向上延伸的散熱片320將在光引擎300的上表面的整體形狀中形成凹陷類結(jié)構(gòu)。
[0091]展開接觸件342的這種定位允許導(dǎo)熱墊330位于中心，而不是具有圍繞中心連接部分的環(huán)狀形狀。此外，導(dǎo)熱墊330可以直接安置在光源302上，這樣可以進一步通過縮短到外罩的傳導(dǎo)路徑而便于從光源302導(dǎo)熱。
[0092]此外，在所說明的實施方案中，展開接觸件342的最上部分并不延伸超出導(dǎo)熱墊330的傳遞表面332。這些凹陷展開接觸件342允許進行電和機械連接，而不會增加光引擎300的總高度或者經(jīng)配置以固持光引擎300的燈具的必需的對應(yīng)深度。因為包含了穿過導(dǎo)熱墊330的傳遞表面332的傳導(dǎo)熱路徑，所以即使在經(jīng)配置以固持光引擎300的非常低輪廓的燈具中，也可以提供充分的熱管理。例如展開接觸件342的凹陷接觸件的使用不依賴于使接觸件朝導(dǎo)熱墊330外部徑向定位，并且(例如)在例如圖3A-3B的實施方案中，可以使用凹陷接觸件。
[0093]圖6A是經(jīng)配置以固持圖5A的光引擎的低輪廓燈具的橫截面圖。圖6B是圖6A的燈具的仰視平面圖。燈具360包含外罩362，外罩362定義一個上部內(nèi)表面364和至少一個側(cè)壁366。但是，不同于圖3A的燈具160，燈具360包含從燈具360的上部內(nèi)表面364向下橫向延伸的連接件結(jié)構(gòu)370。端子372位于連接件結(jié)構(gòu)370的下表面374中，并且經(jīng)配置以接收例如圖5A-5C的光引擎300的光引擎的展開接觸件。如上文所論述，這些端子372包含第一較寬部分376和第二較窄部分378，第一較寬部分376經(jīng)配置以允許展開接觸件的寬上部部分穿過，第二較窄部分378延伸離開第一較寬部分，并且準許展開接觸件的較窄頸部部分穿過其平移，使得展開接觸件將被固持在端子內(nèi)。
[0094]在所說明的實施方案中，第二較窄部分378以順時針方向在弧形中延伸，以準許以光引擎的旋轉(zhuǎn)運動來安裝，但是也可以使用其它定向(例如逆時針)或其它形狀。舉例來說，在一些實施方案中，如果要安裝的光引擎不具有圓形橫截面，則第二較窄部分378可以是線性的，以便經(jīng)由光引擎的線性平移而不是旋轉(zhuǎn)平移來安裝。
[0095]在所說明的實施方案中，位于連接件結(jié)構(gòu)370之間的外罩360的部分369提供傳遞表面368。如上文所論述，傳遞表面368可以是外罩360的高度導(dǎo)熱部分的下部部分，但是由高度導(dǎo)熱材料形成的外罩360的部分在一些實施方案中可以大于或者小于傳遞表面368。
[0096]除了傳遞表面368之外，外罩360包含延伸穿過其中的多個孔口 365。如上文所論述，這些孔口 365可以上覆于所安裝的光引擎(參見圖6C)的例如散熱片320的傳導(dǎo)性熱傳遞組件上，以便即使當(dāng)燈具是低輪廓燈具時也允許用于從散熱片的對流熱傳遞的氣流。在所說明的實施方案中，這些孔口 365是徑向位于連接件結(jié)構(gòu)370內(nèi)側(cè)的三個弧形切口，但是在其它實施方案中可以使用此類孔口的其它數(shù)目、大小和形狀。
[0097]圖6C是圖5A的光引擎安裝在圖6A的燈具內(nèi)的組合件的橫截面圖。在圖6C中可以看出，燈具360的連接結(jié)構(gòu)370的尺寸設(shè)計成通過到光引擎300的凹陷區(qū)域344中，以將展開的接觸件342接收和固持在其中，從而形成組合件390。使光引擎的導(dǎo)熱墊330的傳遞表面332接觸燈具360的傳遞表面368，從而形成從光源302到燈具360的傳導(dǎo)熱路徑。接著可以如上文所論述通過使用額外結(jié)構(gòu)進一步延伸這個傳導(dǎo)路徑，或者可以通過孔口 365將熱對流式耗散到上覆在燈具上的空間中，或者在替代實施方案中，可以通過使用燈具360外部上的例如鰭片、棒或引腳的補充對流熱傳遞組件進行此操作。
[0098]由于光引擎300的展開接觸件342的凹陷定位，可以使得圖6C的燈具組合件390甚至比圖3B的燈具組合件190更薄。雖然圖3A的燈具160的內(nèi)部尺寸可以與圖6A的燈具360的內(nèi)部尺寸相同，但是必須使燈具160的外罩162的上部部分的至少一部分足夠厚以便適應(yīng)展開接觸件的高度。燈具360不需要外罩中的這個額外厚度。如前所述，為了甚至進一步減小燈具360的輪廓，可以使用從光引擎300的一側(cè)徑向延伸出來的展開接觸件來實現(xiàn)電和/或機械連接。在此實施方案中，端子370可以形成于燈具360的側(cè)壁366上。
[0099]圖7是展示了在低輪廓燈具內(nèi)安裝光引擎的方法的實例的框圖。方法400開始于框405中，其中提供光引擎，包含經(jīng)配置以提供離開光引擎的對流熱路徑的對流熱傳遞組件、傳導(dǎo)熱傳遞表面和多個連接件。
[0100]方法400接著移動到框410，其中所述多個連接件與低輪廓燈具的對應(yīng)連接部分嚙合。如上文所論述，這種嚙合可包含插入展開接觸件使其穿過燈具中的對應(yīng)端子的較寬部分，或者螺絲類型的電和/或機械連接。
[0101]方法400接著移動到框415，其中光引擎相對于燈具平移以將光引擎固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且在光引擎與燈具之間提供機械、電和熱連接。熱連接可以這樣提供:使光引擎上的導(dǎo)熱墊的傳遞表面接觸燈具的內(nèi)表面的傳遞表面。如上文所論述，這種平移可以是旋轉(zhuǎn)的或線性的。
[0102]圖8是展示了制造包含對流和傳導(dǎo)兩種熱傳遞組件的低輪廓光引擎的方法的實例的框圖。方法500開始于框505中，其中提供與光導(dǎo)光連通的LED。光導(dǎo)可以如上文所論述逐漸變薄，并且可以是徑向?qū)ΨQ的或者任何其它合適的形狀。在一些實施方案中，提供LED可以包括提供安置在導(dǎo)熱襯底或夾盤上的一個或多個LED。在一些實施方案中，LED和光導(dǎo)可以在此時組裝在一起，而在其它實施方案中，LED和光導(dǎo)可以在之前組裝。
[0103]方法500接著移動到框510，其中提供與LED熱連通的對流熱傳遞組件。如本文中所論述，在一些實施方案中，對流熱傳遞組件可包含多個向外延伸的散熱片、引腳和/或棒。在一些實施方案中，對流熱傳遞組件可包含例如風(fēng)扇或柔性壓電結(jié)構(gòu)的有源組件?？梢酝ㄟ^使用與LED和對流熱傳遞組件熱連通的導(dǎo)熱主體部分來提供對流熱傳遞組件與LED之間的熱連通。
[0104]方法500接著移動到框515，其中提供與LED熱連通的傳導(dǎo)熱傳遞表面。如本文中所論述，當(dāng)將光引擎安裝在燈具內(nèi)時，通過鄰接燈具的導(dǎo)熱部分，這個傳遞表面經(jīng)配置以提供離開LED的傳導(dǎo)熱路徑。用于提供LED與對流熱傳遞組件之間的熱連通的相同導(dǎo)熱主體部分可用于提供LED與傳遞表面之間的熱連通。所述傳遞表面可包含導(dǎo)熱墊的外表面，所述導(dǎo)熱墊在一些實施方案中可以由至少稍微可變形的材料形成，使得傳遞表面可以抵著燈具機械偏置，以便改進兩者之間的熱連接。
[0105]圖9是展示制造低輪廓燈具的方法的實例的框圖。方法600在框605處開始，其中提供外罩。外罩限定一個接收空間，所述接收空間的尺寸設(shè)計成在其中固持低輪廓光引擎，并且可以包含(舉例來說)一個上部內(nèi)部表面和一或多個內(nèi)部側(cè)壁，如上所述。
[0106]方法600接著移動到框610，其中提供傳遞表面，包含導(dǎo)熱材料。所述傳遞表面經(jīng)配置以鄰接所固持的光引擎的一部分，并且因此暴露于將要固持光引擎的接收空間。在一些實施方案中，傳遞表面可以是與外罩的其余部分一體形成的外罩的導(dǎo)熱部分的表面，并且可以通過提供此外罩來執(zhí)行框605和610。
[0107]方法600接著移動到框615，其中提供連接件部分，所述連接件部分經(jīng)配置以提供與光引擎的電和機械連接。連接件部分經(jīng)配置以抵著傳遞表面機械地偏置光引擎的一部分，以便提供從光引擎到傳遞表面的傳導(dǎo)熱路徑，如本文中所述。連接件部分可以包含下表面，下表面在一個末端彎成角度或者偏置，以便在光引擎的連接件沿著連接件部分平移或旋轉(zhuǎn)時增加這個機械偏置。
[0108]可以提供光引擎和燈具的多種多樣的替代結(jié)構(gòu)。舉例來說，在一些實施方案中，導(dǎo)熱墊可以安置在燈具的內(nèi)部表面上，而不是在光引擎上，并且光引擎可以只在光引擎的主體上包含傳遞表面。在其它實施方案中，導(dǎo)熱墊可以安置在光引擎和燈具的內(nèi)部表面兩者上。在一些實施方案中，傳遞表面可以位于光引擎的側(cè)面上或者燈具的側(cè)壁上，而不是如本文中描繪的在上部表面上。具體來說，在光引擎經(jīng)配置以使用線性運動而不是旋轉(zhuǎn)運動來安裝的實施方案中，線性移動可以使光引擎的側(cè)面上的傳遞表面接觸燈具的側(cè)壁上的傳遞表面，從而在這兩者之間形成傳導(dǎo)熱路徑。
[0109]對本發(fā)明中描述的實施方案的各種修改對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可能是顯而易見的，并且本文中定義的一般原理可以應(yīng)用于其它實施方案，而不背離本發(fā)明的精神或范圍。因此，權(quán)利要求書不意在限于本文中展示的實施方案，而是應(yīng)被賦予與本文中揭示的本發(fā)明、原理和新穎特征相一致的最廣的范圍。本文中使用詞語“示范性”僅意味著“充當(dāng)實例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任何實施方案未必要被理解為比其它實施方案優(yōu)選或有利。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白，有時候使用術(shù)語“上部”和“下部”以便容易描述各圖，并且指示對應(yīng)于圖在適當(dāng)?shù)囟ㄏ虻捻撋系亩ㄏ虻南鄬ξ恢?，并且可能并不反映所實施的燈具或光引擎的正確定向。
[0110]本說明書在分開的實施方案的上下文中描述的某些特征也可以在單個實施方案中組合實施。相反，在單個實施方案的上下文中描述的各種特征也可以分開或者用任何合適的子組合來實施。而且，雖然上文可能將特征描述為以某些組合來起作用并且甚至起初是這樣要求的，但是在一些情況下可以從組合中去除來自所要求的組合的一或多個特征，并且所要求的組合可以針對子組合或者子組合的變化形式。
[0111]類似地，雖然圖式中以特定的次序描繪操作，但是這不應(yīng)理解為要求以所述特定次序或者以連續(xù)的次序執(zhí)行此些操作，或者要執(zhí)行所有圖解說明的操作才能實現(xiàn)期望的結(jié)果。進而，圖式可以用流程圖的形式示意性地描繪一或多個實例過程。然而，可以在示意性地圖解說明的實例過程中并入未描繪的其它操作。舉例來說，可以在任何圖解說明的操作之前、之后、同時地或在其間執(zhí)行一或多個額外操作。在某些情況下，多任務(wù)和并行處理可能是有利的。而且，上文描述的實施方案中的各種系統(tǒng)組件的分離不應(yīng)理解為在所有實施方案中都要求此分離。另外，其它實施方案也在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。在一些情況下，可以用不同的次序執(zhí)行權(quán)利要求書中陳述的動作，并且仍然實現(xiàn)期望的結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種光引擎，其包括: 發(fā)光二極管LED ； 光導(dǎo)，所述光導(dǎo)與所述LED光連通并且具有輸出表面，其中所述光導(dǎo)經(jīng)配置以穿過所述輸出表面引導(dǎo)來自所述LED的光； 對流熱傳遞組件，其經(jīng)配置以提供離開所述LED的對流熱路徑；和傳遞表面，其經(jīng)配置以當(dāng)在燈具內(nèi)安裝所述光引擎時提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑，使得所述傳遞表面經(jīng)配置以鄰接所述燈具的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光引擎，其中所述對流熱傳遞組件包含多個散熱片、棒和/或引腳，其朝所述傳遞表面的至少一部分外部徑向地安置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光引擎，其中所述光引擎另外包含導(dǎo)熱墊，其中所述傳遞表面是所述導(dǎo)熱墊的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光引擎，其中所述導(dǎo)熱墊包含可變形的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的光引擎，其另外包括從所述光引擎的表面延伸的觸點，其中所述觸點經(jīng)配置以提供與燈具的電和機械連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光引擎，其中所述觸點朝所述傳遞表面的至少一部分外部徑向地安置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光引擎，其中所述觸點的上部部分不延伸超出所述傳遞表面的上部部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光引擎，其中所述觸點朝所述傳遞表面的至少一部分內(nèi)部徑向地安置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光引擎，其中所述傳遞表面包含環(huán)狀表面。
10.根據(jù)和權(quán)利要求1到9所述的光引擎，其中所述對流熱傳遞組件包含可移動組件，所述可移動組件經(jīng)配置以增加所述燈具附近的空氣流動。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光引擎，其中所述可移動組件包含風(fēng)扇或壓電元件中的一者。
12.一種光引擎，其包括: 光導(dǎo)，其與發(fā)光二極管LED光連通并且具有輸出表面，其中所述光導(dǎo)經(jīng)配置以穿過所述輸出表面引導(dǎo)來自所述LED的光； 對流熱傳遞組件，其經(jīng)配置以提供離開所述LED的對流熱路徑； 傳遞表面，其經(jīng)配置以提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑；和 多個觸點，其提供與燈具的電和機械連接，其中所述觸點進一步實現(xiàn)所述傳遞表面與所述燈具之間的傳導(dǎo)熱連接，方法是通過當(dāng)在所述燈具內(nèi)安裝所述光引擎時抵著所述燈具的互補傳遞表面固定所述光弓I擎的所述傳遞表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光引擎，其中所述傳遞表面包括可變形的導(dǎo)熱墊的表面，其中當(dāng)?shù)种鰺艟叩乃鰝鬟f表面固定所述光引擎的所述傳遞表面時，所述觸點使所述導(dǎo)熱墊維持在部分地變形的狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的光引擎，其中所述觸點安置在所述光引擎的凹陷部分內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一權(quán)利要求所述的光引擎，其中所述觸點的上部部分不延伸超出所述傳遞表面的上部部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求12到15中任一權(quán)利要求所述的光引擎，其中所述觸點朝所述傳遞表面的至少一部分外部徑向地安置。
17.—種光引擎，其包括: 光導(dǎo)，其與發(fā)光二極管LED光連通并且具有輸出表面，其中所述光導(dǎo)經(jīng)配置以穿過所述輸出表面引導(dǎo)來自所述LED的光； 用于提供離開所述LED的對流熱路徑的裝置；和 用于當(dāng)在燈具內(nèi)安置所述光引擎時提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑的裝置，使得所述用于提供傳導(dǎo)熱路徑的裝置經(jīng)配置以鄰接所述燈具的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光引擎，其中所述用于提供對流熱路徑的裝置包括安置在所述光引擎的周邊周圍的多個散熱片。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的光引擎，其中所述用于提供傳導(dǎo)熱路徑的裝置包括傳遞表面，所述傳遞表面經(jīng)配置以鄰接所述燈具的互補傳遞表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光引擎，其中所述傳遞表面包括導(dǎo)熱墊的表面。
21.一種將光引擎安裝到燈具中的方法，其包括: 提供基于LED的光引擎，所述光引擎包括: 對流熱傳遞組件，其經(jīng)配置以提供離開所述光引擎的對流熱路徑； 傳遞表面；和 多個觸點，其從所述光引擎延伸； 使所述多個觸點與燈具的對應(yīng)連接部分嚙合；和 使所述光引擎相對于所述燈具平移以形成與所述燈具的電和機械連接，其中使所述光引擎平移會使所述光引擎的所述傳遞表面接觸所述燈具的互補傳遞表面以在這兩者之間形成熱連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中使所述光引擎相對于所述燈具平移包含使所述光引擎相對于所述燈具旋轉(zhuǎn)。
23.—種燈具，其包括: 外罩，其限定接收空間，所述接收空間的尺寸設(shè)計成在其中固持光引擎； 傳遞表面，所述傳遞表面包含導(dǎo)熱材料，其中所述傳遞表面暴露于所述接收空間； 連接件部分，其經(jīng)配置以提供與所述光引擎的電和機械連接，其中所述連接件部分經(jīng)配置以抵著所述傳遞表面機械地偏置所述光引擎的一部分，以提供從所述光引擎到所述傳遞表面的傳導(dǎo)熱路徑。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的燈具，其中所述外罩的所述接收空間具有小于兩英寸的深度，并且其中所述燈具的最小高寬比小于或等于1: 2。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的燈具，其中所述外罩的所述接收空間具有小于一英寸的深度，并且其中所述燈具的最小高寬比小于或等于1: 4。
26.根據(jù)權(quán)利要求23到25中任一權(quán)利要求所述的燈具，其中所述燈具另外包括至少一個對流熱傳遞組件，所述至少一個對流熱傳遞組件安置在所述外罩的外表面上。
27.一種制造光引擎的方法，其包括: 提供發(fā)光二極管LED，所述發(fā)光二極管LED與光導(dǎo)光連通； 提供對流熱傳遞組件，所述對流熱傳遞組件與所述LED熱連通；和提供傳遞表面，所述傳遞表面與所述LED熱連通，并且經(jīng)配置以當(dāng)在所述燈具內(nèi)安裝所述光引擎時提供離開所述LED的傳導(dǎo)熱路徑，使得所述傳遞表面經(jīng)配置以鄰接所述燈具的一部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中提供與所述LED熱連通的對流熱傳遞組件包括提供多個散熱片、引腳和/或棒，其從所述光引擎的表面向外延伸。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其另外包括提供與所述LED電連通的至少一個連接件，其中所述連接件經(jīng)配置以提供所述LED與所述燈具之間的機械和電連接。
30.一種制造燈具的方法，其包括: 提供外罩，所述外罩限定接收空間，所述接收空間的尺寸設(shè)計成在其中固持光引擎； 提供傳遞表面，所述傳遞表面包含導(dǎo)熱材料，其中所述傳遞表面暴露于所述接收空間；和 提供連接件部分，所述連接件部分經(jīng)配置以提供與所述光引擎的電和機械連接，其中所述連接件部分經(jīng)配置以抵著所述傳遞表面機械地偏置所述光引擎的一部分，以提供從所述光引擎到所述傳遞表面的傳導(dǎo)熱路徑。
【文檔編號】F21K99/00GK104508368SQ201380040086
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】馬修·B·桑普塞爾, 羅伯特·L·霍爾曼 申請人:高通Mems科技公司