本發(fā)明通常涉及發(fā)光二極管（LED）燈。具體而言，本發(fā)明涉及用于高強(qiáng)度放電（HID）鎮(zhèn)流器的LED改型燈。

背景技術(shù)：

HID燈是通過在容納在熔融氧化鋁弧管或填充有氣體和金屬鹽的透明熔融石英中的電極之間形成電弧來產(chǎn)生光的弧形燈。一旦使用氣體起動(dòng)弧，金屬鹽蒸發(fā)以形成等離子體。HID燈通過使用輸入電能增加等離子體中的能量，基于電子和離子與中性金屬原子的碰撞產(chǎn)生光來將輸入電能轉(zhuǎn)換成光能。

圖1示出了具有包括內(nèi)部磷光體涂料（coating）14的外部橢球形燈泡12的常規(guī)HID燈10的示例。HID燈10還包括連接到支撐結(jié)構(gòu)18的弧管16。起動(dòng)電阻器20與用于發(fā)起弧的起動(dòng)電極22連接。燈泡12的較低端位于帽24內(nèi)，用于連接到電源。使用鎮(zhèn)流器來操作HID燈10。

在LED應(yīng)用中，比在HID應(yīng)用中更有效地生成光。當(dāng)導(dǎo)帶電子與半導(dǎo)體的價(jià)帶中的孔穴重新組合時(shí)生成光。通過用供體（n型）或受體（p型）原子在其中摻雜電介質(zhì)來創(chuàng)建半導(dǎo)體。LED通過n型和p型材料的夾層來創(chuàng)建，使得從導(dǎo)帶到價(jià)帶的能量降等于發(fā)射的光的能量（即，期望的頻率或波長）。

LED是包括自由電子和孔穴的結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)跨其應(yīng)用電場時(shí)，通過增加漂移速度將能量更直接地傳遞到電子和孔穴。因此，更多的電子可以從價(jià)帶到導(dǎo)帶進(jìn)行躍遷，創(chuàng)建孔穴，并且電子因此與生成期望輻射的孔穴重新組合。

III.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于HID鎮(zhèn)流器的LED改型燈以及用于用該LED改型燈替換現(xiàn)有HID燈以及將LED驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有HID鎮(zhèn)流器對接的方法。

在一個(gè)示范實(shí)施例中，提供了與HID鎮(zhèn)流器對接的LED改型燈。LED改型燈包括：包含多個(gè)LED的光源、耗散由LED生成的熱的一個(gè)或更多個(gè)熱沉組件、以及被配置成操作LED的LED驅(qū)動(dòng)器。LED改型燈設(shè)置在HID外罩內(nèi)且HID鎮(zhèn)流器與LED驅(qū)動(dòng)器電連接，并且向LED驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)功率以用于操作LED。

根據(jù)又一示范實(shí)施例，提供了方法。該方法包括將LED改型燈設(shè)置在現(xiàn)有HID燈外罩中，特別是將LED改型燈的LED驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有的HID鎮(zhèn)流器電連接，將來自HID鎮(zhèn)流器的輸出電壓供應(yīng)到LED驅(qū)動(dòng)器，并調(diào)節(jié)輸出電壓以及使用調(diào)節(jié)的DC輸出電壓來操作LED改型燈的LED。

前述已廣泛概括了各種實(shí)施例的一些方面和特征，其應(yīng)被解釋為僅僅說明本公開的各種潛在應(yīng)用。通過以不同的方式應(yīng)用所公開的信息或者通過組合所公開的實(shí)施例的各個(gè)方面，可以獲得其他有益的結(jié)果。因此，除了由權(quán)利要求限定的范圍之外，通過參考結(jié)合附圖進(jìn)行的示范實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以獲得其他方面和更全面的理解。

附圖說明

圖1是示出HID燈的示例的示意圖。

圖2A和2B是各自示出可在本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例內(nèi)實(shí)施的LED改型燈的示意圖。

圖3是圖2B中所示的LED改型燈的分解圖。

圖4是示出設(shè)置在可在本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例內(nèi)實(shí)施的現(xiàn)有HID燈外罩內(nèi)的LED改型燈的示意圖。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的HID鎮(zhèn)流器和LED驅(qū)動(dòng)器之間的電連接的電路示意圖。

圖6是示出可在本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例內(nèi)實(shí)施的HID電壓控制電路的電路示意圖。

圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)備選實(shí)施例的LED改型燈的示意圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的LED改型燈的光學(xué)分布的圖。

圖9是可在本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例內(nèi)實(shí)施的用于用LED改型燈代替現(xiàn)有HID燈并將LED驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有HID鎮(zhèn)流器對接的方法的流程圖。

附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不應(yīng)被解釋為限制本公開?？紤]到附圖的以下使能描述，本發(fā)明的新穎方面應(yīng)變得對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見。該詳細(xì)的描述使用數(shù)字和字母標(biāo)號(hào)來指示圖中的特征。圖和描述中的相同或類似的標(biāo)號(hào)已用于指示本發(fā)明的實(shí)施例的相同或類似的部分。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，本文公開了詳細(xì)的實(shí)施例。必須理解，所公開的實(shí)施例僅僅是各種和備選形式的示范。如本文所使用的，詞語“示范”廣泛地用于指示用作說明、樣本、模型或圖案的實(shí)施例。附圖不一定按比例繪制，并且一些特征可能被夸大或最小化以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。在其它情況下，沒有詳細(xì)描述本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的公知組件、系統(tǒng)、材料或方法，以避免使本公開模糊。因此，本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員的代表性基礎(chǔ)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于HID燈的LED改型燈以及用于將LED驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有HID鎮(zhèn)流器對接的方法。下面參考圖2A、2B和3描述關(guān)于LED改型燈的細(xì)節(jié)。

圖2A和2B是各自示出可在本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中實(shí)施的LED改型燈100、200的示意圖。如圖2A中所示的，LED改型燈100包括底座102、帽(cap)部分104、包括開口107在其中的印刷電路板（PCB）106。LED 108安裝到PCB 106并與PCB 106熱連接，以允許更有效地將熱量從LED 108傳遞到環(huán)境空氣。

如圖2A和2B中所示的，LED 108可以按線性圖案安裝在PCB 106上。如圖8中所示的，該線性圖案沿著與標(biāo)準(zhǔn)HID燈的弧長的長度相同的長度延伸，并從而更接近地模擬HID燈的光學(xué)分布。

參考圖8，如圖800中所示的，當(dāng)LED 108不在LED改型燈100的頂部上形成時(shí)（參見箭頭802）與當(dāng)LED 108在LED改型燈100的頂部上形成時(shí)（參見箭頭804）相比，LED 108以更小的距離產(chǎn)生光、

開口107形成在LED 108之間并且允許空氣在LED 108之間流動(dòng)，以用于增強(qiáng)的冷卻。如圖2B中所示的，LED改型燈200包括LED改型燈100的所有元件，包括底座202、帽部分204、包括開口207的PCB 206和安裝在PCB 206上的LED 208。LED改型燈200還包括具有多個(gè)熱沉組件（例如翅片（fin））214的熱沉212（用于更好的熱管理）。

熱沉翅片214以“郁金香”形狀形成，然而本發(fā)明不限于此并且可以相應(yīng)地改變。熱沉翅片214增強(qiáng)輻射和對流熱耗散。熱沉翅片214可以由多個(gè)主要平行的、軸向定向的碳纖維中的復(fù)合結(jié)構(gòu)形成，所述碳纖維已經(jīng)層壓到下層材料例如可熱成型的塑料。

熱傳導(dǎo)路徑會(huì)從PCB 206的后側(cè)形成并且會(huì)軸向地沿著垂直于燈的光軸定向的碳纖維。沿著碳纖維傳輸熱，允許對環(huán)境的對流熱傳遞。熱沉翅片214可以可比于Gary Allen等人的題為Crystalline-Graphic-Carbon-Based Hybrid Thermal Optical Element for Lighting Apparatus的申請（其內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中）中公開的熱沉翅片而形成。

LED改型燈100、200由LED驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)功率（如圖3中所描繪的）。圖3是圖2B中所示的LED改型燈200的分解圖。LED驅(qū)動(dòng)器220容納在熱沉212的中空區(qū)域215內(nèi)。LED 208設(shè)置在LED改型燈200的頂部表面和側(cè)表面中，以進(jìn)一步增強(qiáng)燈200的照明和光分布。LED驅(qū)動(dòng)器220包括用于驅(qū)動(dòng)LED 208的各種電組件。關(guān)于LED驅(qū)動(dòng)器220的細(xì)節(jié)將在下面參考圖5進(jìn)行討論。

根據(jù)實(shí)施例，如圖4中所示的，LED改型燈100或200被裝配在現(xiàn)有的HID燈外罩300（例如HID外燈泡）內(nèi)。僅為了說明的目的，LED改型燈200被顯示裝配在HID燈外罩300內(nèi)。如所示的，LED改型燈200與現(xiàn)有的HID燈外罩300無縫地對接。圖3中所示的LED驅(qū)動(dòng)器220與和現(xiàn)有HID燈外罩300相關(guān)聯(lián)的HID鎮(zhèn)流器對接。

現(xiàn)在將參照圖5討論關(guān)于LED驅(qū)動(dòng)器220和HID鎮(zhèn)流器之間的電連接的細(xì)節(jié)。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的HID鎮(zhèn)流器320和LED驅(qū)動(dòng)器400之間的電連接的示意說明。如圖5中所示的，HID鎮(zhèn)流器320是扼流鎮(zhèn)流器，然而本發(fā)明不限于此，并且可以應(yīng)用于所有類型的HID鎮(zhèn)流器。HID鎮(zhèn)流器320包括用于從AC電源接收AC功率的AC輸入310和與LED驅(qū)動(dòng)器400連接的HID鎮(zhèn)流器320的輸出330和332。

輸出330經(jīng)由保險(xiǎn)絲334連接到LED驅(qū)動(dòng)器400的橋式整流器402。輸出332經(jīng)由保險(xiǎn)絲334直接連接到橋式整流器402。橋式整流器402包括用于將整流電壓（例如DC電壓）輸送給LED驅(qū)動(dòng)器400的多個(gè)二極管。橋式整流器402與降壓電路404連接，所述降壓電路404用于將橋式整流器402的DC輸出降低到LED 408的期望DC輸出。

LED 408代表圖2A和2B中所示的LED改型燈100、200的LED 108和208。降壓電路404包括電容器409和分壓器410。整流電壓由電容器409過濾，并跨分壓器410應(yīng)用。

降壓電路404還包括開關(guān)控制器420，該開關(guān)控制器420是在其多個(gè)輸入引腳處接收多個(gè)電信號(hào)的集成電路（IC）。開關(guān)控制器420還向轉(zhuǎn)換開關(guān)430提供開關(guān)信號(hào)。輸入引腳包括例如DRIVE引腳1、CS引腳2、BOS引腳3、地（GND）引腳4、DIM引腳5、NC引腳6 、VCC引腳7和TEST引腳8。開關(guān)控制器420不限于特定類型的開關(guān)控制器，并因此包括適用于本文所闡述目的的任何開關(guān)控制器。

控制器供應(yīng)電壓Vcc在Vcc引腳7處被應(yīng)用到開關(guān)控制器420，并且被用來對開關(guān)控制器420供電。轉(zhuǎn)換開關(guān)430與DRIVE引腳1耦合使得轉(zhuǎn)換開關(guān)430的柵極由開關(guān)控制器420的DRIVE引腳1控制。轉(zhuǎn)換開關(guān)430與電感器440耦合，并且當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)430閉合時(shí)，電感器經(jīng)由電阻器442連接到地，形成受控電源開關(guān)路徑（用于對電感器440充電和放電）。降壓電路404還包括二極管444和兩個(gè)輸出電容器450和452。

當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)430被接通時(shí)，其給LED負(fù)載（即，LED 408）供應(yīng)電流。最初，由于能量也正存儲(chǔ)在電感器440中，流向LED負(fù)載（LED 408）的電流受到限制，因此LED負(fù)載中的電流和輸出電容器450、452上的電荷在“導(dǎo)通”時(shí)段期間逐漸建立。貫穿整個(gè)導(dǎo)通時(shí)段，在二極管444的陰極上將存在大的正電壓，因此二極管444將被反向偏置并因此在該動(dòng)作中不起作用。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)430斷開時(shí)，存儲(chǔ)在電感器440周圍的磁場中的能量被釋放回電路中?？珉姼衅?40的電壓然后在“導(dǎo)通”時(shí)段期間與跨電感器440的電壓極性相反，并且足夠的存儲(chǔ)能量在崩潰（collapsing）磁場中可用以對于轉(zhuǎn)換開關(guān)430打開的至少部分時(shí)間保持電流流動(dòng)?，F(xiàn)在電感器440使得電流經(jīng)由LED負(fù)載和二極管444在電路周圍流動(dòng)，二極管444現(xiàn)在是正向偏置的。一旦電感器440已經(jīng)將其存儲(chǔ)的能量的大部分返回到電路并且負(fù)載電壓開始下降，則存儲(chǔ)在輸出電容器450、452中的電荷變成主電流源，保持電流流過LED負(fù)載直到下一個(gè)“導(dǎo)通”時(shí)段開始。

作為示例，HID鎮(zhèn)流器320可以是電磁鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器。當(dāng)HID鎮(zhèn)流器320是電磁鎮(zhèn)流器時(shí)，其可以包括點(diǎn)火器。如果HID鎮(zhèn)流器320包括點(diǎn)火器，則實(shí)施圖6中所示的HID電壓控制電路600以在將電壓傳輸?shù)絃ED驅(qū)動(dòng)器400之前將點(diǎn)火器的脈沖鉗位到預(yù)定的可接受的水平。

電路600包括多個(gè)電阻器R1、R2、R3和R4以及雙向瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）二極管電橋610以消除來自HID鎮(zhèn)流器320的瞬態(tài)電壓（即，不想要的尖峰或浪涌）以防止被傳輸?shù)絃ED驅(qū)動(dòng)器400。

本發(fā)明提供幾種方式來增強(qiáng)圖2A和2B中所示的LED改型燈100、200的熱管理。現(xiàn)在將在下面參考圖 2A、2B、7和8描述這些另外的方面。

返回參考圖2A和2B，如前所提到的，PCB 106和206可包括開口107、207，用于進(jìn)一步增強(qiáng)LED 108和208的熱耗散。此外，如圖2B中所示的，熱沉212使得通過PCB 106和206耗散來自LED 108和208的另外的熱量。熱沉212的熱沉翅片214可由包括導(dǎo)熱材料和高反射材料的一個(gè)或更多個(gè)材料層形成。

如圖7A中所示的，開口207可以比圖2B中所示的開口大，以便更好的空氣流動(dòng)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)LED 108的熱耗散。此外，熱沉翅片214可以涂覆有保護(hù)涂層（coating layer）（例如第一保護(hù)層700），所述保護(hù)涂層包括例如保形涂料或凝膠、或啞光面涂料、白色反射涂料或無色涂料以提供硬刮擦磨損型表面和電絕緣。保形涂料或凝膠適當(dāng)固化，以在熱沉表面上形成彈性保護(hù)層。該層還可提供電絕緣。

如圖7B中所描繪的，熱沉翅片214可涂覆有第一保護(hù)涂層700，并且LED 208可涂覆有第二保護(hù)涂層702。第二保護(hù)涂層702可由與第一保護(hù)涂層700相同的材料形成或由不同的材料形成。 例如，第二保護(hù)涂層702可以是有機(jī)聚硅氮烷涂料，以使LED 208能夠暴露而不需要任何另外的保護(hù)涂料。該保護(hù)層的另一種形式可以是透明硬塑料材料（例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚碳酸酯）護(hù)罩。 在其它實(shí)施例中，LED改型燈100和200還可以包括風(fēng)扇，以驅(qū)動(dòng)從LED 108和208到環(huán)境空氣的更多的熱傳遞。

圖9是示出可在本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例內(nèi)實(shí)現(xiàn)的用LED改型燈代替現(xiàn)有HID燈并將LED驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有HID鎮(zhèn)流器對接的示范方法的流程圖。如圖9中所示的，對圖4和5進(jìn)行參考，方法900開始于操作910，在操作910中LED改型燈200設(shè)置在HID燈外罩300內(nèi)。

從操作910，該過程繼續(xù)到操作920，在操作920中現(xiàn)有HID鎮(zhèn)流器320與LED驅(qū)動(dòng)器400電連接。在操作期間，在操作930，在HID鎮(zhèn)流器320處接收的輸入電壓被傳輸?shù)絃ED驅(qū)動(dòng)器400。在操作940，LED驅(qū)動(dòng)器400的橋式整流器402對接收的電壓進(jìn)行整流并將電壓傳輸?shù)竭B接到其的降壓電路404。在操作950，降壓電路404將電壓降低到用于操作LED改型燈的LED 208的預(yù)定的可接受電平。

如上所注意的，如果HID鎮(zhèn)流器320包括點(diǎn)火器，則通過HID鎮(zhèn)流器320和到LED驅(qū)動(dòng)器400的輸入之間的HID電壓控制電路600控制點(diǎn)火器脈沖，以保護(hù)LED驅(qū)動(dòng)器400免于任何不期望的電壓（例如，電壓浪涌或尖峰）。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了以下優(yōu)點(diǎn)：利用現(xiàn)有HID包封和鎮(zhèn)流器以及添加使用與HID鎮(zhèn)流器電通信的LED驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置在現(xiàn)有HID包封內(nèi)的LED改型燈的光生成方法。

本書面描述使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并且實(shí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍通過權(quán)利要求限定，并且可包含其他本領(lǐng)域人員想到的其它示例。如果這種其他實(shí)例具有不與權(quán)利要求的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的文字語言無顯著差別的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。