具有光导和集成热导的固态灯制造技术

本发明专利技术提供一种固态灯，所述固态灯具有固态光源例如LED和光导以及热导。所述光导耦合到所述光源，用于接收和分布来自所述光源的光，所述热导与所述光导集成用于从所述固态光源提供热传导并通过对流作用耗散热量以冷却所述灯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光导和集成热导的固态灯
技术介绍
在工业、消费品和建筑照明应用中，照明的能量效率已成为一个重要的考量因素。 随著固态灯技术的发展，发光二极管(LED)已变得比荧光灯更具能量效率。此外，市场对于白炽灯、荧光灯和高强度放电灯具有庞大的已建立的装置基础。由于LED的固有点光源特性，并且需要以相对低的温度操作，故这些类型的应用对于LED提出了重大的技术挑战。现今有许多解决方案来解决这些问题，包括风扇、散热片、热管等等。然而，这些方法因增加复杂性、成本、效率损失、增加故障模式和不可取的形状系数而限制了应用。仍需要寻找能以吸引人的制造成本和设计提供光学和效率优点的解决方案。
技术实现思路
根据本专利技术的灯包括光源、光导和热导。光导耦合到光源以接收和分布来自光源的光，而热导则与光导集成用于从光源提供热传导以便冷却灯。附图说明附图包含在本说明书中并构成本说明书的部分，并且它们结合具体实施方式阐明本专利技术的优点和原理。在这些附图中，图1是示出具有光导和集成热导的固态光源的示意图；图2是使用光导片和共延伸热导的固态灯的透视图；图3是图2的灯的侧视图；图4是使用光导片和双重共延伸热导的固态灯的透视图；图5是图4的灯的侧视图；图6是使用光导的固态灯的横截面侧视图，该光导具有用于发射光的外部和用于冷却的内部；图7是图6的灯的俯视图；图8是图6的灯的仰视图；图9是具有主动冷却元件的固态灯的横截面侧视图；图10是具有热导的固态灯的侧视图，该热导具有空气通道；图11是图10的灯的俯视图；图12是具有热导的固态灯的侧视图，该热导具有空气通道；图13是图12的灯的俯视图；图14是具有热导的固态灯的侧视图，该热导具有单个孔；图15是图14的灯的俯视图；图16是示出具有光提取装置的光导的示意图；图17是示出具有用于冷却或作为提取装置的孔的光导的示意图；图18是示出具有反射层的光导的示意图；图19是散热器在形成耦合到热导翅片的装置前的俯视4图20是图19的散热器在形成所述装置后的俯视图；图21是图19的散热器在形成所述装置后的侧视图；以及图22是图19的散热器在形成所述装置后的俯视图。具体实施例方式图1是示出灯10的组件的示意图，该灯具有电力电路12、固态光源14和包括光导16和集成热导18的热光导。电力电路12从电源接收电力，并提供所需的电压和电流以驱动光学耦合到光导16的固态光源14。具体地讲，固态光源14将光注入接收并分布光的光导16。光导16包括光注入、光传播和光提取区域或元件以便分布光。热导18与光导16 集成，以便通过传导作用从固态光源14吸热以及通过对流作用耗散热，从而冷却灯10并有效地利用用于冷却的面积和体积。热导18包括热采集、热扩散和热耗散区域或元件以便冷却灯。通过光导和热导的集成，本专利技术的实施例克服了诸如上文所述的当前固态灯概念的许多限制。固态光源14可用例如LED、有机发光二极管(OLED)或其他固态光源实施。某些实施例可从固态光源提供均勻分布的光。或者，可用透镜聚焦所发射的光。例如，在某些实施例中，灯可产生光锥或光幕。透镜可具有透气性以用于冷却，并可包括菲涅耳透镜、棱镜结构或小透镜结构。固态光源可发射多种色彩的光，以用于装饰或其他照明效果。固态光源14 与电力电路12电连接，而电力电路可包括柔性电路或其他电路以对固态光源供电。为光源供电的电路可包括调光电路和电子器件以控制有助于产生更多所需光的频率偏移或色彩偏移组件，此类电子器件的例子见述于2008年6月12日提交的名称为“AC Illumination Apparatus with Amplitude Partitioning”(具有振幅分割的交流照明设备)的美国专利申请No. 12/137667，该专利如同全文阐述般以引用方式并入本文。光导16可用例如能够从固态光源接收光并发射光的透明或半透明材料实施。例如，光导16优选地由光学上适宜的材料制成，例如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、玻璃或具有相对高折射率的许多不同的塑性材料。光导可按多种形状构造，如灯泡状、球体、圆柱体、立方体、片状或其他形状。此外，光导可包含可含有光频率偏移发色团的基质材料，以获得更理想的显色指数，基质稳定染料的例子见述于美国专利 No. 5，387，458，其如同全文阐述般以引用方式并入本文。热导18可用能够从固态光源传导热并耗散热的材料实施。例如，热导优选地由热导率为约lW/(m-K)至1000W/(m-K)、更优选地为IOW/(m_K)至1000W/(m_K)、最优选地为 IOOW/(m-K)至1000W/(m-K)的材料构成。热导通过传导作用从固态光源吸热，并通过对流作用使热耗散到空气中。可任选地，热导的组件可包括热管。热导与光导集成，这表示热导直接或间接地与固态光源充分接触，以便从固态光源传导和耗散热以使灯运行。例如，热导可从固态光源吸热，以将光源维持在足够冷的温度下，从而按预期运行。热导可与固态光源直接物理接触，或诸如通过上面安装固态光源的环或其他组件与固态光源间接接触。热导也可直接地或经其他组件间接地与光导物理接触。或者，热导不必与光导物理接触，前提条件是热导可从固态光源传导足够的热量以使灯运行。因此，热导以接近于光导面积的至少一部分或优选大部分而共延伸地存在，或者就灯泡状、球体或其他具有内部体积的三维形状而言，热导存在于光导体积的至少一部分或优选大部分内。5热导可包括热传导增强结构，例如金属涂层或金属层或传导粒子，以有助于将固态光源产生的热传导至热导中并沿着热导传导。此外，热导可具有对流热增强结构，例如翅片和微结构，以增加对流热传递系数。热导还可具有光学增强结构，以便增强光导的光输出。例如，热导可由反射性材料形成，或由经改性以具有反射性表面诸如白漆、抛光表面或在其表面上具有薄反射性材料的材料制成。图2和图3分别是使用光导片M和共延伸热导22的固态灯20的透视图和侧视图。灯20包括与光导片M光学耦合的多个固态光源沈。例如，固态光源沈可位于光导片M边缘中的半球形或其他类型的凹陷内，并可通过使用光学透明的粘合剂而固定。光导片M通过发射表面观而分布来自固态光源沈的光，并可被构造成在表面观上提供大体上均勻的光分布。热导22通过充分共延伸并与光导M物理接近而与光导M集成，以从固态光源沈吸走热并耗散热，以将灯观维持在足够冷的温度下以便运行。图4和图5分别是使用光导片34和双重共延伸热导32和36的固态灯30的透视图和侧视图。灯30包括与光导片34光学耦合的多个固态光源38。例如，固态光源38可位于光导片34边缘中的半球形或其他类型的凹陷内，并可通过使用光学透明的粘合剂而固定。光导片34通过发射端40而分布来自固态光源的光，并可被构造成从端40提供大体上均勻的光分布。热导32和36通过充分共延伸并与光导34物理接近而与光导34集成，以从固态光源38吸走热并耗散热，以将灯30维持在足够冷的温度下以便运行。对于灯20和30，光导和共延伸的热导可被构造成平坦状以外的多种形状。例如， 其可形成为圆形、螺旋形或非平坦形状以实现装饰或其他照明效果。光导可由例如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、玻璃或具有相对高折射率的许多不同的塑性材料形成。共延伸的热导可例如作为光导上的金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德·P·约翰斯顿，迈克尔·A·梅斯，马丁·克里斯托弗森，布莱恩·W·利克，凯蒂·B·汤普森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：