ＬＥＤ基灯具和热管理的相关方法技术

适于表面贴装或悬挂装置中的用于通用照明的ＬＥＤ基照明灯具，其中通过减小ＬＥＤ结和环境空气之间的热阻显著改善了灯具的散热性能。在各个实施例中，通过增大与经过灯具的气流的轨迹相接近的一个或一个以上散热元件的表面积实现散热改善。在一个方面，灯具的各个结构部件特别被配置成在灯具内建立并保持“烟囱效应”，从而得到能够有效地从灯具中散放废热的高流速、自然对流冷却系统，而不需要进行有源冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED基灯具和热管理的相关方法
技术介绍
数字照明技术(即基于半导体光源的照明，如发光二极管(LED))的出现为传统荧光灯、HID和白炽灯提供了 一种可行的替代。LED的功能优势和益处在于包括高的能量转换和光学效率、稳健性、低工作费用以及许多其他优点。例如，LED特别适合用于小轮廓要求或低轮廓要求的灯具的应用。LED的较小尺寸、长工作寿命、低能耗和耐用性使得其在空间非常宝贵时成为很好的选择。嵌顶灯是一种安装在天花板的中空开口内的灯具并且通常被称作嵌入式灯，，或筒灯，，。在安装好后，它呈现为从天花板向下聚光从而作为宽的泛光灯或窄的聚光灯。通常，嵌入式灯有两个部分，装饰圈和外壳。装饰圈是灯的可见部并且包括环绕灯边缘的装饰衬里。外壳是被安装在天花板内侧且包含电灯插座的灯具本身。嵌入式灯的一种替代是表面贴装或悬挂的嵌顶灯，结合了嵌顶灯功能与传统接线盒的灵活性和易于安装性，尤其是在天花板中设置嵌入式灯外壳不切实际的情况下。在那方面，建筑师、工程师和照明设计师经常在使用低轮廓、浅深度灯具方面有相当大的压力。根本上，开发者以追求最大容积率来限定层高；而设计师希望通过包含可能的最高天花板来最大化空间体积。这种矛盾引起了包括照明在内的不同效用之间的冲突，这些效用要与在建好的天花板和其上的结构板之间确立的有限嵌入深度进行竟争。设计师同时会避开大部分表面贴装的一般照明解决方案；随同所需要的光学器件和眩光屏蔽技术一起，主光源和镇流器的尺寸将会很快使得灯具变得非常大，从而在审美上无法让大多数设计师接受。此外，为了在使用传统光源的灯具中实现低轮廓安装高度而做出的这种妥协通常会对整体灯具功效产生负面影响。事实上，许多表面贴装紧凑型荧光单元的整体灯具功效平均只有30 lm/w。传统嵌顶灯的另 一个缺陷是它们的大尺寸阻碍了它们在应急照明中的使用。即，传统灯具中附加的备用电源会使得灯具变得非常大从而在审美上无法被接受或无法适应于指定的天花板空间。在传统的5照明方案中，只在被照明空间中提供少量的被选中的带有后备电源的照明灯。可选择地，对于应急照明的需求，必须应用完全分立的照明系统，因而增加了费用及空间要求。因此，需要提供一种使用LED基(即基于LED的)光源的嵌顶灯灯具，这可解决现有LED照明装置的许多劣势，尤其是那些与热管理、光输出和易安装有关的劣势。因此，这里公开的本专利技术的一个目的是提供一种浅表面贴装灯具，所述浅为整体高度的l-2(英寸)，从而为众多设计师緩解不想要的浅嵌入深度的约束；事实上，这能够帮助很多工程来开拓达到6的天花板高度。此外，这能够为那些根本没有嵌入腔的工程(直接安装在混凝土板上)提供完善的解决方案。另一个目的是实现约30 lm/w或更好的整体灯具功效，从而使本专利技术的各种实施与荧光源处于同 一 平面但仍具有通常白炽灯的输出级别，以此使该灯具很好的用于低环境光级別的环境中。此外，由于LED在低温下运行时具有更高的功效，因而保持适当的结温(junction temperature)是开发有岁支照明系统的重要组成部分。然而，使用通过风扇和其他机械式空气流动系统的有源冷却常常主要由于其固有的噪声、费用和高维护需要而妨碍其在一般照明行业中的应用。因此，需要在没有噪声、费用或移动部件，同时最小化冷却系统的空间要求的前提下实现能够与有源冷却系统相当的空气流动速率。
技术实现思路
有筌于上文，在此公开的本专利技术各种实施例总体上涉及使用适于表面贴装或悬挂装置中的通用照明的LED基光源的照明灯具。例如， 一个实施例涉及一种聚光LED基照明灯具，其具有模块化构造，使得其各个部件，包括框罩(bezel cover)、透镜、LED才莫块以及功率/控制模块能够易于修理和替换。本专利技术的其他方面致力于通过优化灯具的表面积以及降低LED结和环境空气之间的热阻来改善其散热性能。与仅仅依赖于考虑形状因素、表面积和质量来散放生成的热负荷的传统自然冷却散热片的设计相比，在其各方面和特定实施方式中，本专利技术的实施例还预期了在灯具内建立并保持烟囱效应(chimney effect)。通过得到的高流速、自然对流冷却系统能够有效地从LED照明;溪块中散放废热，而不需要进行有源冷却。在此公开的用于通过散热片增强气流的多种创新性技术可以用于不同种类的LED基照明灯具或照明装置。它能够以特定效率应用于被配置为在单一方向(例如向下)投射光的灯具中。使用这些构思的一个实施例致力于 一 种低轮廓的用于单色照明(例如，白光)的嵌顶灯灯具，通过充分利用照明模块的低轮廓来创造一种比任何使用传统光源的其他灯具更薄的表面贴装灯具。该灯具还充分利用LED的方向性和光学能力来创造与荧光光源相仿或甚至优于荧光光源的灯具总功效。根据本发现代的外，见。在一些专利技术实施例中，配置散热片使得其大部分散热表面积被布置为与由烟自效应产生的气流直接接触。在这些实施方式中，灯具的整体重量和轮廓被最小化的同时实现散热水平显著增加并改进设计灵活度。例如，对装饰圈或外壳的设计能够从有角的变成光滑的。在一些缩小轮廓并不是关键考虑的应用中，由于缩小的散热片体积和/或LED以及功率/控制模块的紧凑尺寸，嵌顶灯灯具可以保留传统的整体形状因素或尺寸，同时将附加部件(如备用电源或电池)收容在灯具的可用空间内。除了嵌顶灯灯具之外，在此公开的专利技术方法的另一个实施方式包括吊置聚光照明灯具，特别适用于小的、紧密环境中的一般环境照明，例如餐厅、厨房或会议室环境等。该照明灯具的可能应用包括但不限于工作照明、^f氐环境情形照明、局部照明和其^也目的。另一个示例性实施方式包括轨道头灯具，该轨道头灯具适合于一般照明和物体及建筑特征的局部照明并且被配置为安装有常规开放式建筑轨道。总而言之，本专利技术的一个实施例涉及一种照明装置，包括至少一个LED光源；与所述至少一个LED光源热耦合的散热片；与所述散热片机械耦合的第 一壳体部；和与所述散热片机械耦合的第二壳体部。所述第一壳体部相对于所述散热片配置为形成第一气隙、第二气隙和通过所述照明装置的空气通道。当所述散热片在所述至少一个LED光源的工作期间从所述至少一个LED光源传递热量以产生包围所述散热片的热空气时，环境空气通过所述第 一气隙抽送并且所述热空气通过所述第二气隙排出，这样在所述空气通道中建立从所述第一气隙到所述第二气隙的气流轨迹。另一个实施例涉及一种照明灯具，包括玻璃框板(bezelplate),其包括使所述灯具产生的光通过的开口； LED模块，其包括产生所述光的至少一个LED;和散热框，其与所述玻璃框板冲几械耦合并包括位于所述玻璃框板的开口内的安装部，所述LED才莫块配置在所述散热框的安装部上。所述玻璃框板和所述散热框相对定位形成通过所述灯具的空气通道，使得响应于所述LED ^t块产生的热量通过烟囱效应在所述空气通道中产生气流。另一个实施例涉及一种冷却LED基照明灯具的方法，包括通过第一气隙将环境空气抽入所述照明灯具，使所述环境空气通过所述照明灯具的内部空气通道流动，和未使用风扇而是响应于所述LED基照明灯具的至少一个LED产生的热量通过烟囱效应经由第二气隙乂人所述照明灯具排出热空气。相关术语在此用于本专利技术目的的术语LED应被理解为包括任何电致发光二极管或能够响应于电信号产生发光的基于其他类型载流子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明装置，包括：　至少一个ＬＥＤ光源；　与所述至少一个ＬＥＤ光源热耦合的散热片；　与所述散热片机械耦合的第一壳体部；和　与所述散热片机械耦合的第二壳体部，　其中：　所述第一壳体部相对于所述散热片配置为 形成（ｉ）第一气隙，（ｉｉ）第二气隙和（ｉｉｉ）通过所述照明装置的空气通道，使得当所述散热片在所述至少一个ＬＥＤ光源的工作期间从所述至少一个ＬＥＤ光源传递热量以产生包围所述散热片的热空气时，环境空气通过所述第一气隙抽送并且所述热空气通过所述第二气隙排出，以在所述空气通道中建立从所述第一气隙到所述第二气隙的气流轨迹。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-4 60/916,053;US 2007-5-7 60/916,496;US 21.一种照明装置，包括至少一个LED光源；与所述至少一个LED光源热耦合的散热片；与所述散热片机械耦合的第一壳体部；和与所述散热片机械耦合的第二壳体部，其中所述第一壳体部相对于所述散热片配置为形成(i)第一气隙，(ii)第二气隙和(iii)通过所述照明装置的空气通道，使得当所述散热片在所述至少一个LED光源的工作期间从所述至少一个LED光源传递热量以产生包围所述散热片的热空气时，环境空气通过所述第一气隙抽送并且所述热空气通过所述第二气隙排出，以在所述空气通道中建立从所述第一气隙到所述第二气隙的气流轨迹。2. 如权利要求1所述的装置，其中所述照明装置被配置为嵌顶灯灯 具，其中所述第二壳体部包括将所述嵌顶灯灯具安装到表面上的装配 板，并且其中所述第一壳体部包括玻璃框板。3. 如权利要求2所述的装置，还包括配置在由所述玻璃框板形成的 空腔内的覆盖透镜，用于覆盖所述至少一个LED光源。4. 如权利要求1所述的装置，其中所述散热片形成为使得所述散热 片的大部分表面积沿所述第 一气隙和所述第二气隙之间的空气通道配 置。5. 如权利要求l所述的装置，其中所述散热片包括多个散热翅片。6. 如权利要求1所述的装置，其中所述空气通道基本上包围所述至 少一个LED光源的外周。7. 如权利要求5所述的装置，其中所述第二壳体部包括将所述装置 安装到表面上的装配板，并且其中所述第 一壳体部包括玻璃框板。8. 如权利要求6所述的装置，其中，当所述照明装置安装到所述表 面上时，所述散热片垂直配置在所述光源上方，并且所述气流轨迹主要 沿向上方向。9. 如权利要求8所述的装置，其中所述装置还包括电源，其中所述 散热片包括在所述散热片第一侧上用于接收所述至少一个LED光源的 第 一凹部，并且其中所述散热片还包括在对着所述第 一侧的第二侧上用于接收所述电源的第二凹部。10. 如权利要求l所述的装置，其中所述至少一个LED光源包括 酉己置在印刷电路板上的多个LED;和多个反射器，用于接收所述多个LED产生的光，其中所述多个反射器在未使用粘合剂的情况下与所述印刷电路板耦合。11. 一种照明灯具，包括玻璃框板，其包括使所述灯具产生的光通过的开口； LED才莫块，其包括产生所述光的至少一个LED;和 散热框，其与所述玻璃框板机械耦合并包括位于所述玻璃框板的开口内的安装部，所述LED才莫块配置在所述散热框的安装部上，其中所述玻璃框^1和所述散热框相对定位以形成通过所述灯具的空气通道，使得响应于所述LED才莫块产生的热量通过烟囱效应在所述空气通道中产生气流。12. 如权利要求11所述的灯具，其中当所述照明灯具安装在表...

【专利技术属性】
技术研发人员：B罗伯格，R罗伯茨，I希克，IA利斯，B科尔纳，T莫尔诺，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]