具有集成透镜散热器的照明设备制造技术

提供了一种照明设备100，包括至少一个用于产生光线的基于LED的光源102，和光学和热耦合至该基于LED的光源的出光部件101。该出光部件包括热量传导结构150，其被配置为将基于LED的光源所产生的热量分布于该出光部件的预定子区域。该热量传导结构可以嵌入或热连接至该出光部件并且包括对准的热量传导路径151。向出光部件中引入在该出光部件中散布热量并且可以被配置为将热量从散热器传导至该出光部件或者从该出光部件传导至散热器的热量传导结构，使得该出光部件成为该照明设备的热传输外表面的整体部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成透镜散热器的照明设备
本专利技术涉及照明设备的热管理领域，并且尤其涉及被配置为利用照明设备的出光部件作为热扩散器而提供热管理的基于发光二极管(LED)的照明设备。
技术介绍
基于LED的照明设备或LED灯具在市场上已经很常见，并且由于例如与传统白炽灯泡相比长的寿命预期、有所减小的尺寸以及在能量和流明输出效率方面的高能量效率而在世界各地表现出逐渐替代白炽灯和紧凑型荧光灯的趋势。在交通灯中利用基于LED的灯具，城市能够明显降低每个信号每年的能量相关成本，这是因为LED灯具大约仅使用传统上所使用的照明的十分之一的电力。LED灯具的热管理是关键所在，因为LED灯具的性能经常由于热约束而在光输出方面受到限制。热管理可以涉及到管理由LED灯具自身以及外部热源所产生的热量，或者可以涉及周围温度对LED灯具的影响。通常，热性能决定了从LED灯具所生成的最大光输出，并且进一步主要由LED灯具的发热外表面的大小所决定。作为示例，考虑典型的改型LED灯具，其包括与散热器—即，通常为灯具基座—热接触部署的至少一个基于LED的光源。该基于LED的光源被配置为通过出光部件而生成离开LED灯具的光线，上述出光部件即例如灯泡封壳之类的光学透射部件。该出光部件通常由透明或半透明材料所制成，诸如玻璃、硅树脂、聚碳酸酯PC，这些材料全部都具有低的导热性。因此，从散热器向灯泡封壳中进行的热量散布并非是有效的，并且LED所产生的绝大部分热量因此经由散热器离开照明设备。本领域已知通过提供从散热器到出光部件的热量散布而增加LED灯具的发热外表面。WO2010/097721A1公开了一种LED灯具，其包括被配置为发射光线的基于LED的光源，以及光学和热耦合至该基于LED的光源的光学透射窗口。示出了用于对该光学透射窗口进行配置而以与以上所描述的典型的现有技术LED灯具相比有所改进的方式将该基于LED的光源所产生的热量辐射到周边的不同解决方案。例如，该文献公开了利用具有预定导热性的涂层、复合材料、至少部分集成的热管以及包括具有不同导热性的两种材料的部件的组合之一进行配置的光学透射窗口。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术的目标是至少提供一种有利的且可替换的解决方案以通过利用出光部件分布基于LED的光源所生成的热量而对基于LED的照明设备进行热控制。该目标通过如权利要求1所限定的根据本专利技术的照明设备而实现。因此，依据本专利技术的一个方面，提供了一种照明设备，包括用于产生光线的至少一个基于LED的光源，和光学和热耦合至该基于LED的光源的出光部件。该出光部件包括热量传导结构，其被配置为将至少一个基于LED的光源所产生的热量分布于该出光部件的至少一个预定子区域。该热量传导结构可以嵌入该出光部件或者与之物理接触或与之靠近，并且包括一组对准的热量传导路径。在该照明设备的优选实施例中，该热量传导结构包括导热连线或纤薄的带图案热量传导层，这两者均提供了适于部署在该出光部件处或嵌入其中而并对于通过该出光部件的光线透射并没有大幅影响的简单而有效的热量传导结构。本专利技术的概念基于在出光部件引入热量传导结构，其传导热量并且有效地在该出光部件散布热量，并且降低出光窗口以及整体照明设备中的热梯度。该出光部件成为了该照明设备的热传输外表面的整体部分，这提高了对照明设备进行热控制的概率。通过采用出光部件作为额外的散热器面积，该照明设备与其中LED散热器通常占据设备的主要部分的传统LED照明设备相比能够采取更为自由的外形因子。根据本专利技术的概念，热量传导结构有利地被部署为可以嵌入出光窗口之中的对准的热量传导路径/轨线。根据该照明设备的一个实施例，该热量传导结构包括一组导热连线，或者是带图案的热量传导薄膜。该图案的连线或分支可以以预定方式进行对准以促成预定方向的热量传导或者出光部件内的预定分布。相对于任意其它热量传导结构，使用对准的热量传导结构的优势在于，其与出光部件中所获得的热量传导性的最优各向异性相关联。例如在连线(或带图案分支)并不透明的情况下需要如此。作为示例，LED灯具的典型出光部件具有5-20cm的直径，或者距散热器具有从散热器到出光部件的中心的大约2.5-10cm的距离。因此，如果从散热器到出光部件的热量散布很低，则会在出光部件中出现大的热梯度。当使用不透明的连线(分支)材料时，即使该连线被提供以高度反射的涂层，不透明的连线结构也会使得出光部件的光学属性出现退化，就像在本专利技术的一些实施例中那样。出于该原因而需要具有最小材料使用的最大热量传导，并且这通过在单独的热量传导路径中部署热量传导材料而获得。根据该照明设备的实施例，该带图案的热量传导薄膜的图案的导热连线或分支的至少主要部分被配置为基本上关于该出光部件的中心成径向方向而传输热量。为了使得关于窗口中心的径向方向的热量流动最大化，通过关于出光部件的中心成径向方向地对准连线而部署的最大热各向异性是最为有利的解决方案。根据该照明设备的实施例，相邻连线或分支之间的间隔在5-15mm的范围内进行选择，这对于在出光部件中获得温度分布的最优均匀性是有利的。然而，如果需要照明设备的最小光学扰动，可以在连线或分支之间使用更宽的间隔。根据该照明设备的实施例，该热量传导结构可以进一步分别包括在相邻连线或分支之间的互连连线或分支，由此提供网状的热量传导结构。该互连连线可以被增加以提供热量传导结构的刚性，这在制造期间会是有利的或者为最终的出光部件提供支撑。另外，如果该互连连线是导热的，则出光部件内的热散布有所增加。根据该照明设备的实施例，其进一步包括被配置为将该出光部件与至少一个基于LED的光源进行热耦合的耦合部件。该耦合部件可以为至少一个热管、蒸汽室或者至少一个导热连线。根据本专利技术概念的第一方面的照明设备的热控制能够进一步应用以防止远程磷光体圆顶过热，并且提供了小型远程磷光体圆顶有所提高的机械刚度。在蓝光泵浦LED的顶端应用远程磷光体圆顶是一种利用相对高的光学效率产生白色光线的公知方法。由于与Stokes位移相关的能量损耗以及蓝色光线(该蓝色光线由蓝光泵浦LED所产生)在磷光体圆顶的磷光体材料中降频转换为黄色光线过程期间的整体效率损耗，远程磷光体圆顶发热。温度升高通常导致流明性能下降以及过热的远程磷光体圆顶。通过在远程磷光体圆顶—即照明设备的出光部件—中应用本专利技术的概念的热量传导结构，热量在出光部件内进行分布并且可以进一步被传输至照明设备的整体灯具散热器，这明显降低了远程磷光体圆顶的内部温度。根据该照明设备的实施例，该基于LED的光源是远程磷光体光源，其包括基于LED的主光源以及被部署在出光部件处的降频转换磷光体材料。根据该照明设备的实施例，其进一步包括热耦合至该出光部件和/或基于LED的光源的散热器。根据本专利技术概念的第一方面，除上述内容之外，在出光部件内散布基于LED的光源所产生的热量对于气候较为寒冷的国家的室外照明应用或者寒冷环境中的室内应用是有利的，上述寒冷环境诸如大型步入式冷库、冷柜、溜冰场、棚式建筑以及内部在冬季会变得很冷的外室等。由于从LED输出的光并不像例如从卤素灯所输出的那么热，所以在出光部件—即LED灯具的透镜—上会出现结冰并且遮挡从照明设备所输出的光线。许多气候较为寒冷的国家在外部应用中对于LED照明并不太感兴趣，因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备(100)，包括用于产生光线的至少一个基于LED的光源(102)，以及光学和热耦合至所述基于LED的光源的出光部件(101)，其中所述出光部件包括热量传导结构(150)，其被配置为将所述至少一个基于LED的光源所产生的热量分布于所述出光部件的至少一个预定子区域，其中所述热量传导结构包括一组对准的热量传导路径(151)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.07 US 61/697,9211.一种照明设备(100)，包括用于产生光线的至少一个基于LED的光源(102)，以及光学和热耦合至所述基于LED的光源的出光部件(101)，其中所述出光部件包括热量传导结构(150)，其被配置为将所述至少一个基于LED的光源所产生的热量分布于所述出光部件的至少一个预定子区域，其中所述热量传导结构包括一组对准的热量传导路径(151)，其中所述热量传导结构被嵌入所述出光部件中，其中所述热量传导结构是一个或多个导热连线，或者是包括连线或分支的带图案热量传导薄膜；所述照明设备进一步包括与控制器件(603)通信地部署的温度传感器(601)和/或计时器(602)，所述控制器件(603)用于利用与所述基于LED的光源的驱动功率相关联的控制信号而对所述出光部件(501)进行热控制；所述控制信号提供以下之一：以人眼无法感知但是足以加热所述出光部件的频率对所述基于LED的光源的脉冲切换，以及所述基于LED的光源的被选择用以从所述基于LED的光源提供如下光输出水平的驱动功率，所述光输出水平人眼无法感知但是足以加热所述出光部件。2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述带图案热量传导薄膜中所述图案的所述导热连线或分支的至少一部分被配置为关于所述出光部件的中心在基本上径向方向上传输热量。3.根据权利要求1所述的照明设备，其中相邻连线或分支之间的间隔在5-15mm的范围内进行选择。4.根据之前任一项权利要求所述的照明设备，进一步包括分别在相邻连线或分支之间的互连连线或分支，由此提供网状的热量传导结构。5.根据权利要求1-3中任一项所述的照明设备(400,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·卡迪杰克，P·J·Q·范沃斯特瓦德，P·J·M·巴克姆斯，E·N·H·J·斯塔萨，J·D·梅森，D·V·阿利亚科塞尤，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL