CN101713504A - 包括冷却***的装饰灯具 - Google Patents

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Abstract

一种装饰灯具，包括光引擎和罩。光引擎包括散热器以及与散热器热连通的光源。罩盖住光引擎，以便在进气口与排气口之间限定空气通道。进气口垂直地设置在排气口下方。空气通道的形状被形成为将空气引导到散热器上并从光引擎上方离开罩。

Description

包括冷却***的装饰灯具
技术领域
本发明涉及一种装饰灯具，其典型地包括带有光源的美观壳体，上述光源典型地是金属卤化物灯或卤素灯或白炽灯。这些灯具能很好地起作用，且能通过使用一种更有效且更耐用的光源而得以改进。
背景技术
相比较于金属卤化物灯或卤素灯，发光二极管(LED)能提供明亮、更耐用的光引擎。但是，LED会产生大量的热，必须消散掉这些热，以提供明亮、更耐用的光引擎。在期望使用与用于金属卤化物灯或卤素灯的装饰壳体具有类似构造的美观壳体的情况下，消散掉这种热会是很困难的。
一种已知的装饰灯具或是将LED产生的热传导至其上安装有灯具的柱子，或是将热留存在构成壳体一部分的玻璃罩中，其中所述装饰灯具在传统的美观壳体中使用LED光引擎，所述LED光引擎典型地将包括金属卤化物灯或卤素灯。任一种情形都限制了能够供应至LED的电能的量。这是由于柱子通常不是非常好的导热体或者留存在玻璃罩中的热会导致热仍留存在邻近LED的体积中。此外，在热被消散到其上安装有灯具的柱子中的情况下，柱子会变热。并且，对于未设置有柱子的灯具(例如，吊灯灯具)来说，不存在能够用作散热器的柱子。
采用LED光引擎的已知装饰灯具的另一缺陷在于，LED是点光源，当水平地观看灯具时，可以看见这些LED。当可以看见这些点光源时，这会导致灯具看起来不美观。
发明内容
克服上述缺陷的装饰性灯具包括光引擎和罩。光引擎包括散热器以及与散热器热连通的光源。罩盖住光引擎，以在进气口与排气口之间限定空气通道。进气口垂直地设置在排气口下方。空气通道的形状被构成为将空气引导到散热器上方并且使空气在光引擎上方离开罩。
进气口和排气口每个均能与周围环境连通。进气口的面积可比排气口的面积至少大近20％。排气口的面积可比进气口的面积小约30％。罩能限定中心轴线，并且垂直于罩所包围的体积的中心轴线且邻近进气口的横截面面积可大于垂直于该体积的中心轴线且邻近排气口的横截面面积。
散热器可包括底座和散热片。散热片可从底座向上延伸并从中心轴线向周围扩展。散热器可进一步包括与中心轴线共轴的中心支柱，该中心支柱从底座处并与底座垂直地向上延伸。一些散热片可具有与支柱毗邻的内边缘，而一些散热片可具有与支柱隔开的内边缘。散热器还可包括横截面面积垂直于包围物的中心轴线的散热片，该包围物是罩所包围的面积减去散热片所占的面积，该包围物至少是进气口的面积的约90％，且小于进气口的面积的约150％。
罩可朝着垂直轴线向内逐渐变细。罩还可限定垂直轴线，并且散热器可包括从垂直轴线向外扩展的散热片。散热片可包括具有轮廓的远边，并且罩的内表面的轮廓可被形成为通常遵循散热片的至少一个远边。
灯具可进一步包括连接至罩的下壳体。下壳体可包括其形状用于接收相关玻璃板的开口。开口可与进气口相连通，以使从周围环境进入进气口的空气穿过所述开口。灯具可进一步包括被容纳在这些开口中的半透明板。光引擎的最下部边缘可垂直地设置在罩的最下部边缘或者下壳体中的开口的最上部边缘中的至少一者上方。
灯具还可包括连接至罩的下壳体，其中，光源是多个LED。当在与LED的高度相等的高度处水平地观看时，LED会被罩或下壳体遮住。灯具还可包括连接至散热器的半透明盖，以限定密封空腔。光源可被设置在密封空腔中。散热器的周缘的部分还可与罩的内表面隔开。
附图说明
图1是装饰灯具的透视图。
图2是用于图1装饰灯具的光引擎的透视图。
图3是图2中所示光引擎的透视图，其中去除了半透明盖和用于半透明盖的锁紧件。
图4是沿图7中的线4-4截取的侧视横截面图(图4中所示的半透明盖与图2中的相同，与图7中的不同)。
图5是沿图7中的线5-5截取的以透视画法示出的横截面图。
图6是沿图7中的线6-6截取的以透视画法示出的横截面图。
图7是图1中所示灯具的侧视图，其示出了用于光引擎的半透明盖的可替代实施例。
具体实施方式
参照图1，装饰灯具10包括设置在壳体内的光引擎12，其中，该壳体包括罩14以及连接至罩的下壳体16。装饰灯具10可安装在柱子上，此时，灯具照亮道路、街道或另一区域。在这种情况下，灯具可具有与典型包括75瓦金属卤化物灯的装饰灯具类似的外观。该灯具还能用作吊灯，此时，未设置柱子，而是灯具悬挂在支架或其他支撑件上。
参照图2和图3，光引擎12包括散热器20以及与该散热器热连通的光源。在所述实施例中，光源是安装在印刷电路板(“PCB”)24上的多个LED 22，上述印刷电路板附设于散热器20的下表面26。光引擎12还包括使从LED 22发出的光改变方向的反射体28。反射体28可由折射光学器件替代，以便如所期望地使光改变方向。半透明盖32附设于散热器20的下表面26并限定密封空腔34(图4)，该密封空腔中容纳有LED光引擎的电构件。返回来参照图2，使用支架36来将半透明盖32附设于散热器20的下表面26。国际申请PCT/US2008/70184中更具体地描述了光引擎12，其全部内容结合于此作为参考。
LED光引擎会需要强劲的冷却来提供明亮且耐用的光源。在期望使用装饰灯具的情况下，会难于允许有足够的气流以及足够的散热器表面面积来冷却LED光引擎。通过使得罩14的内表面38成形为将冷空气引导到散热器20上方，可以使用自然对流来冷却LED光引擎12，无需电扇或热管。此外，热无需被传导至灯具可安装于其上的柱子中。这允许灯具用作吊灯，因为无需用作散热器的柱子。
参照图4，装饰罩14盖住光引擎12，以便在进气口42与排气口44之间限定由箭头40指出的空气通道。进气口42垂直地设置在排气口44下方。空气通过自然对流在进气口与排气口之间流动，因而无需使空气流动的电扇以及额外的排热构件(例如，热管)。空气通道的形状被形成为将空气引导到散热器20上，以使空气从光引擎12上方离开罩14。进气口42和排气口44均与周围环境连通。罩还限定盖住散热器20的内部体积46。
罩14限定垂直轴线50，该垂直轴线也是灯具10的中心轴线。在所示实施例中，罩14从下边缘朝着罩的上端而朝着垂直轴线向内逐渐变细。对于所示实施例，更具体地，罩14朝着圆柱形部分48逐渐变细，该圆柱形部分位于罩的顶部并与垂直轴线50同心。垂直于中心轴线50、邻近进气口42(参见图5)截取的且未被散热器20占用的内部体积46的横截面面积大于垂直于中心轴线、邻近排气口截取的内部体积的横截面面积。并且，从散热器20上方截取的横截面面积可小于进气口44的面积。这便于将罩作为烟囱来有效地从灯具中去除LED 22(图3)所产生的热。
参照图2和图3，散热器20包括底座52以及多个隔开的散热片54。参照图4和6，散热片54从底座52向上延伸到罩14的内部体积46中，并且被布置成与空气通道热连通，以使穿过进气口的空气在穿过排气口44之前穿过相邻散热片之间的空间。所示实施例的散热片54从中心轴线50向外扩展。散热片54围绕中心轴线50彼此成角度地隔开。参照图6，散热器20还包括中心支柱56，该中心支柱与中心轴线50共轴并从底座52且与之垂直地向上延伸。一些散热片54具有与支柱56毗邻的内边缘，而一些散热片54具有与支柱径向地隔开的内边缘。所示实施例中示出了许多散热片54，但是，散热片的数量以及散热片所占的表面面积可取决于被供应至LED 22以提供来自灯具的期望光输出的电能的量。而且，与具有其他方位的散热片相比较，辐射状的散热片54由于自然对流应允许更高的气流速度经过灯具，但是这些散热片也可被设置成具有除所示辐射状构造以外的其他方位。参照图4，每个散热片均包199括形成有轮廓的远边58，并且罩14的内表面62的轮廓被形成为通常遵循散热片的远边。
参照图5，示出了进气口42的面积，其由散热器20的底座52的周缘60以及罩14的内表面38限定。散热器20的底座52的周缘62的大部分偏离罩的内表面38。散热器20包括延伸件62(在所示实施例中，是四个延伸件)，以便为将散热器附设于罩14提供附设位置。
图5示出了垂直于中心轴线50、穿过罩14和散热器20、且位于进气口42的垂直位置截取的横截面的等视轴图。图7示出了图5的横截面的位置。参照图6，罩14和散热器20限定了包围物64，其是位于散热器20的下表面26上方的罩14的内部体积46减去散热器所占的体积。垂直于中心轴线50、于散热器20的下表面26上方的位置、且穿过散热器截取的包围物64的横截面面积至少是进气口42的面积的约90％，且小于进气口的面积的约150％。更理想地，垂直于中心轴线、于散热器的上表面上方的位置、且穿过散热器截取的包围物64的横截面面积至少是进气口42的面积的约100％，且小于进气口的面积的约120％。甚至更理想地，排气口44的面积比进气口42的面积小约20％到约30％。
例如，图5中示出了进气口42的面积。参照图6，穿过图6中所示横截面的包围物64的面积(其可被认为是相邻的散热片54之间的空间)至少是进气口的面积的约90％，且优选地小于进气口的面积的约150％。这促进了其中罩14作为烟囱的烟囱效应。在包围物64在散热器20的底座52与每个散热片54的上部边缘之间的体积太小的情况下，这可能限制气流，并且不允许以最高可能的气流速度穿过灯具来冷却LED。在包围物在散热器20的底座52与每个散热片54的上部边缘之间的体积太大的情况下，与最优设计的包围物体积相比较，经过散热器的气流速度会降低。
参照图4，示意性地示出了排气口44。参照图1，排气口44能通过形成在罩14中的开口70而形成。图1示出了这些开口70的三种可能位置。可能期望将开口70设置在防雨的位置。然而，由于光引擎12的电构件设置在密封空腔34中(图4-未示出的电缆进入密封空腔中以提供电能)，排气开口70可被设置在下雨时可能进水的区域中。可期望如下的使排气口44的面积(其将是开口70的总表面面积)至少是进气口42的面积的约70％。排气口的面积能至多是进气口面积的约80％。这促进了期望通过对流来去除热的烟囱效应。如果排气口的面积与进气口的面积之比太大或太小，这将对烟囱效应不利。图1仅示出了排气开口70可被设置在罩上的位置。排气开口的数量和大小将取决于进气口的面积以及供给至光引擎的光源的电能的量。
返回来参照图1，下壳体16连接至罩14并包括开口80，该开口被成形为用于接收相关的玻璃板，所述玻璃板通常存在于包括白炽光源、金属卤化物光源或卤素光源的装饰灯具中。这使得装饰LED灯具10看起来与传统的灯具大致相同。开口80能接收半透明板82(图1中仅示出了一个)或者能通向周围环境，以使从周围环境进入的空气在进入进气口42之前穿过这些开口。对于包括被接收在开口80中的半透明板的实施例，下壳体16中的孔84允许空气进入，以冷却光引擎12。图1中所示的孔84仅示出了这种孔的可能位置。这些孔84的总表面面积取决于期望用来冷却光引擎的流速。而且，可期望将这些孔84设置在由灯具的其他构件所盖住的通常水平的表面上，以使开口防雨以及其他因素。
参照图7，当从与LED的高度相等的高度水平地观看时，LED(在图7中看不见)被罩14或下壳体16遮住。为此，LED被垂直地设置在罩14的最下部边缘90或者下壳体16中的开口80的最上部边缘92中的至少一者上方。当人们相对于光引擎和中心轴线50向下或者水平地观看LED灯具10时，这使得点光源不明显。这使得点光源不明显，并且提供了一种更美观的灯具。如果期望，半透明盖32能从图1中所示的其平坦构造改变为图7中所示的半球状构造，但仍可期望将LED设置成看不见。
已参照具体实施例描述了装饰灯具。本领域技术人员在阅读并理解了上述详细描述后可进行修改和替换。意在将本发明解释成包括所有这些修改和替换，只要它们落在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种灯具，包括：
光引擎，包括散热器以及与所述散热器热连通的光源；以及
罩，盖住所述散热器，以便在进气口与排气口之间限定空气通道，所述进气口垂直地设置在所述排气口下方，并且所述空气通道被成形为将空气引导到所述散热器上并从所述光引擎上方离开所述罩。
2.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述进气口和所述排气口每个均与周围环境连通。
3.根据权利要求2所述的灯具，其中，所述罩限定中心轴线，并且垂直于所述罩所包围的体积的中心轴线且邻近所述进气口的横截面面积大于垂直于所述体积的中心轴线且邻近所述排气口的横截面面积。
4.根据权利要求3所述的灯具，其中，所述散热器包括底座以及散热片，所述散热片从所述底座向上延伸并从所述中心轴线向外扩展。
5.根据权利要求4所述的灯具，其中，所述散热器进一步包括中心支柱，所述中心支柱与所述中心轴线共轴并从所述底座且与之垂直地向上延伸，一些散热片具有与所述支柱毗邻的内边缘，而一些散热片具有与所述支柱隔开的内边缘。
6.根据权利要求3所述的灯具，其中，所述散热器包括散热片，垂直于所述中心轴线且穿过所述散热器的包围物的横截面面积至少是所述进气口的面积的约90％，且小于所述进气口的面积的约150％，其中，所述包围物是位于所述散热器的下表面上方由所述罩所包围的体积减去所述散热器所占的体积。
7.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述进气口的面积至少比所述排气口的面积大近20％。
8.根据权利要求7所述的灯具，其中，所述进气口的面积比所述排气口的面积大近30％。
9.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述罩朝着垂直轴线向内逐渐变细。
10.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述罩限定垂直轴线，并且所述散热器包括从所述垂直轴线向外扩展的散热片。
11.根据权利要求10所述的灯具，其中，所述散热片包括形成有轮廓的远边，每个远边的轮廓均形成为通常遵循所述罩的内表面。
12.根据权利要求1所述的灯具，进一步包括连接至所述罩的下壳体，所述下壳体包括成形为接收相关玻璃板的开口。
13.根据权利要求12所述的灯具，其中，所述开口与所述进气口连通，以使从周围环境进入所述进气口的空气穿过所述开口。
14.根据权利要求12所述的灯具，进一步包括被接收在所述开口中的半透明板。
15.根据权利要求12所述的灯具，其中，所述光引擎的最下部边缘垂直地设置在所述罩的最下部边缘或所述下壳体中的开口的最上部边缘中的至少一者上方。
16.根据权利要求1所述的灯具，进一步包括连接至所述罩的下壳体，其中，所述光源是多个LED，并且当从与所述LED的高度大约相等的高度水平地观看时，所述LED被所述罩或所述下壳体遮住。
17.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述光源是多个LED。
18.根据权利要求1所述的灯具，进一步包括连接至所述散热器的半透明盖，以限定密封空腔，所述光源被设置在所述密封空腔中。
19.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热器的周缘的部分与所述罩的内表面隔开。
20.一种灯具，包括：
光引擎，包括散热器以及与所述散热器热连通的光源；以及
罩，限定内部体积并盖住所述散热器，以便在进气口与排气口之间限定经过所述内部体积的空气通道，所述进气口垂直地设置在所述排气口下方；
其中，所述散热器包括多个隔开的散热片，所述散热片延伸到所述罩的内部体积中并被布置成与所述空气通道热连通，以使穿过所述进气口的空气在穿过排气口之前穿过相邻的散热片之间的空间。
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