CN102105743A - 具有内部电子电路的改进的发光二极管发光结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED发光体(1)，包括：内部管型结构(2)，由热传导和电绝缘材料制成；LED(6)，与内部管型结构(2)的第一端(3)相关联；LED(6)的电子控制电路(8)，容纳在内部管型结构(2)中；基座(9)，与内部管型结构(2)的在第一端(3)相对侧上的第二端(4)相关联并且电连接到控制电路(8)；以及套筒环(11)，布置在内部管型结构(2)的外部并且与内部管型结构(2)共轴，在内部结构(2)的第一端(3)处限定环形壳体(12)，所述环形壳体(12)容纳覆盖LED(6)的灯泡(13)的下部(131)。发光体的套筒(11)由热传导材料制成，其内表面(111)与内部管型结构(2)的外表面(21)接触，以通过向外部的对流来获得在与内部管型结构(2)接触后接收到的热量的消散。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用一个或更多高功率LED(发光二极管)作为光源的发光体，特定既适于在LED的操作期间使由LED产生的热量消散，又适于提供其构成组件的电绝缘。
已知在最近几十年来，人造光的使用以及因此对适于产生所述类型的光的设备的需求在私人、公共、商业和工业的所有部分中呈指数增长。因此，总的趋势是制造使得有可能获得高功能性并且同时相当大的能耗减少的发光***，这因此减少了环境污染。
还已知的是，实际上，直到几年前，用于制造人造光的最普遍的技术包括制造白炽灯，这在今天被看作是过时的并且从其发明起是无效率的。
根据该技术，实际上，通过流过钨丝(其变为白炽的并且因此发射光(在所有方向上))中的高电流生成光。
该***的缺陷在于，仅10％的电流在光能量中转换，而其余90％以热量形式消散。
此外，该类型发光设备的平均持续时间是有限的，并且因此，即使单个白炽灯的成本较低，频繁磨损和大量破坏增加了连接到在各个公共空间和私有空间中存在的全部发光设备的成本。
已知，为了克服由基于白炽技术的发光***带来的这些缺陷，已经进行尝试来将新技术集中于低消耗的构思，并且该观点已经导致开发致密荧光灯，技术术语上称为CFL。
特别地，荧光灯包括填充有氩和汞蒸气的薄玻璃管。管的端部被涂覆有能够容易释放电子的碱氧化物的金属电极密封。当电流在电极之间流动时，其通过气体并使之电离，因此荧光管发射UV(紫外线)射线。
此时，覆盖有磷光物质(例如硅酸锌或钨酸镁)的管的内表面吸收UV射线，并且将能量重新辐射作为可见光辐射。
不利的是，这种类型的灯工作，直到在电极上的碱氧化物层耗尽。
因此，即使在此情况下，CFL灯的功能效率也随时间而受到限制。
实际上，即使所述类型的灯的持续时间超过由白炽灯确保的持续时间，然而，其也限于6000至15000小时的工作范围内。
此外，所述设备带来不应被低估并且在此列出如下的其它缺点。
首先，为了能够打开低耗荧光灯，必须提供大致800V的闪络电压，其必须由包括在灯自身上布置的变压器和自动开关的电子电路正确地提供。
所以，在此情况下，存在由于在打开时提供的高闪络电压而导致的第一问题、以及与荧光灯必须具有以能够包含所述控制装置的大小有关的另一问题。
最后，不应低估的另一问题被表示为这样的事实：这些发光设备包含汞，并且因此它们的最终布置是困难和危险的。
因此，最近几年，研究了对效率和低消耗的问题的不同解决方案。
目前，普遍使用包含过去已知但直到现在尚未正确利用于此目的的电子元件的灯。
所述电子元件是所谓的LED(发光二极管)，其确保与已知领域的替选技术相比的多个优点。
有助于扩展用于制造发光设备的LED的使用的主要优点之一是以下事实：不同于白炽灯或CFL，所述电子元件将几乎所有的所提供的电能转换为光能。
此外，归功于LED的物理配置，LED使得有可能在单个方向上发射光，无需透镜或扩散器，因此提高效率并且降低生产成本。
另一优点在于，LED以其额定值工作的时间间隔显著高于由采用不同技术(例如以上描述的技术)的设备确保的时间间隔。
关于这些类型的LED灯，其不同的实施例是已知的，其中，在专利申请US 2006/0232974中描述的解决方案具有包括内部耗散结构的LED灯，在内部耗散结构的上端存在LED。
所述耗散结构包含在第二塑料结构的内部，所述第二塑料结构具有绝缘内部组件并且创建设备自身的外部配置的单一目的。
该灯还包括覆盖LED的上部的灯泡和位于内部耗散结构下的基座。
这种类型的灯带来的主要问题在于，它们包括具有有限发光能力的LED，其不能够获得可与传统白炽灯或CFL灯比较的值，即使通过串联或者并联多个LED以形成电池也不能。
已知的是，为了克服该缺点，近来使用了高功率LED，而非标准LED。
实际上，已知的是，这些高功率发光元件中的两个或三个具有可与根据上述已知技术而制造的灯的发光能力比较的发光能力。
此时，现有技术的LED灯的结构，具体地说在以上提及的专利US 2006/0232974中描述的结构，不确保以上提及的高功率LED的操作。
具体地说，上述结构不能有效地使由高功率LED产生的热量消散，此外也不能令人满意地将LED和用于从外部控制它们所需的电子组件绝缘。
这样涉及的缺陷是：在额定值的这些高功率LED的操作随时间而受限，并且LED比制造商实际确保的持续更短。
本发明旨在克服以上列出的问题。
本发明第一目的在于提供一种发光体，所述发光体包括高功率LED并且能够在获得与现有技术的发光设备相同的发光能力的情况下使由所述LED产生的热量消散。
本发明的另一目的在于提供一种发光体，在该发光体中，与现有技术的LED设备相比，高功率LED与用于从外部控制所述LED的电子组件的电绝缘更好。
本发明的另一但并非最不重要目的在于提供结构与现有技术的设备相比更坚固耐用的发光体。
上述目的是通过具有独立权利要求中所述的特性的发光体实现的。
在从属权利要求中描述了该发光体的其它特性。
优选地，提供所述发光体装置，确保高功率LED根据它们的典型光发射而随时间的操作。
因此，另一优点在于，替代使用白炽灯和CFL灯，通过使用LED来获得相同光强度，可以确保显著的能量节省。
参照附图，上述目的和优点将在提供为指示性非限定性示例的本发明的优选实施例的描述中更详细地突显，在附图中：
图1示出具有两个不同类型灯泡的作为本发明主题的发光体的投影图；
图2示出根据垂直平面的本发明的发光体的结构的第一实施例的截面；
图3示出根据垂直平面的本发明的发光体的结构的第二实施例的截面；
图4示出根据垂直平面的本发明的发光体的结构的第三实施例的截面。
作为本发明主题的发光体完整示出于图1和图2中，其中，用1表示该发光体。
如图2所示，其包括由热传导和电绝缘材料制成的内部管型结构2。
于在此描述的特定实施例中，所讨论的材料是百分比为98％的氧化铝。
在本发明的不同实施例中，构成内部管型结构2的材料可以是与上述百分比不同的氧化铝，或者可以是具有等效特性的别的材料，例如热传导或电绝缘塑料材料。
与在此描述的并且在图2中示出的本发明的特定实施例中，内部管型结构2配备有第一端3和第二端4，第一端3通过第一固定横向壁31闭合，第二端4与第一端相对，完全打开以允许管型结构2的内部腔体5与外部之间的通信。
根据本发明第二实施例，如图3所示，内部管型结构2在第一端3处未配备有固定横向壁，而是在第二端4处配备有第二固定横向壁41。
最后，根据本发明第三实施例，在第一端3处没有固定横向壁，在第二端4处也没有第二壁，这使得管型结构2的内部腔体5可从两侧存取，如图4所示。
关于通常本发明的发光体1，其还包括与内部管型结构2的第一端3相关联的一个或更多LED 6。
特别地，一个或更多LED 6应用于印制电路(PCB)7，PCB 7转而与内部管型结构2的第一端3相关联，如前所述。
于在此描述的特定实施例中，用于制成发光体1的一个或更多LED 6是高功率LED，其发光能力比标准LED的发光能力高得多。
然而，并不排除的是，在此处未描述的本发明的不同实施例中，发光体1可以配备有不同类型的LED。
为了控制所述高功率的一个或更多LED 6，在内部管型结构2内部，存在以固定和恒定方式调整电流的电子控制电路8。
优选地但并非必须地，在此处描述的实施例中，控制电路8无需用于控制多个LED 6的变压器，并且因此，其尺寸相当紧凑并且适合在内部管型结构2内部获得的空间中。
在内部管型结构2的第二端4处，与所述第一端3相对，存在与控制电路8电连接的基座9。
基座9与内部管型结构2的连接通过由电绝缘材料制成的支承体10进行，如图2所示，使得确保两个上述元件的明确的电绝缘。
根据在此所示的本发明实施例，电绝缘材料10优选地是塑料并且不一定是塑料。
此外，发光体1包括套筒11，套筒11被布置在内部管型结构2外部，使得在内部管型结构2的第一端3处限定容纳灯泡13的下端131的环形外壳12。
灯泡13具有用于覆盖并且保护多个LED 6并且使来自所述LED的光线消散的功能。
在此处描述的本发明优选实施例中，所述灯泡13以各种材料制成。
不能排除的是，在其它构造形式中，灯泡13可以通过其它材料(比如塑料材料)制成。
再者，在此处描述的实施例中，并且如图1所示，灯泡13是所谓的“反射器”类型13b，意味着灯泡的下半部分经过表面金属化处理，从而增加光折射并且因此增加LED的光流动，其结果是，LED 6发射的光不渗过金属化的下部，而是通过受到光滑处理的上部，直接到达前面的对象。
作为替选，可以应用“光滑”类型的灯泡13a，意味着灯泡经过完全表面光滑处理，以增加LED发射的光的扩散。
灯泡13上的所述表面处理增加了一个或更多LED 6的光效率。
根据本发明，套筒11由热传导材料制成，所述热传导材料在此处描述的特定实施例中是铝。
不能排除的是，在本发明的不同实施例中，所述材料可以不同于铝，只要其具有相同的热传导特性。
此外，还是根据本发明，外部套筒11，并且特别地其内表面111，与内部管型结构2的外表面21接触，可见于图2。
这种接触使得有可能通过对流来使通过内部管型表面2的接触而传送的热量消散，因此实现本发明的第一目的。
特别地，为了增加向外部环境的热消散，在此处描述的本发明特定实施例中，套筒11具有限定多个耗散翼片14的成形的外表面112。
所述耗散翼片14优选地但并非一定地在大体上平行于套筒11自身的主轴线的方向上展开。
在本发明的不同实施例中，在套筒11的外表面112上出现的翼片14可以以沿着同一表面的大体上环形的展开方向布置。
再者，在本发明不同实施例中，套筒11的外表面112可以是光滑的。
最后，根据在此所描述的实施例，热传导粘接层***在套筒12的内表面111与管型结构2的外表面21之间，以便改进两个元件之间的粘接和热交换。
为了验证并且示出在该专利中描述的发光体的效率，申请人已经进行了若干实验室测试来验证能量消耗、热阻以及所发射的光流。
以下提出的所进行的测试的结果已经与由相应制造商提供的涉及具有等效光发射的荧光灯和CFL灯的数据进行比较。
首先，重要的是，声明低消耗CFL灯消耗小于白炽灯的75％。
反之，关于在该专利中描述的发光体，其使得有可能在3.5瓦特LED灯与8瓦特CFL灯相比的情况下获得高达56％的能量节省，并且在7瓦特LED灯与11瓦特CFL灯相比的情况下获得高达36％的能量节省。
因此，显见，与通过其它技术制造的灯相比，可以使用本发明的发光体获得相当大的能量节省，因此获得金钱节省。
还重要的是要强调平均而言，白炽灯持续大致1000小时，CFL灯如已经解释的那样保持其额定发光度值不大于15000小时，而包括本发明的发光体的灯的持续时间至少是CFL灯的持续时间的三倍，同时确保相同的光效率。
这些数据允许我们声明，即使单个高功率LED灯的价格可以是具有等效发光能力的白炽灯的价格的20/25倍，但为了达到最大效率的相同时间，例如，35000小时，需要最少35个白炽灯。
反之，包括本发明的发光体的仅一个灯足以获得相同性能。
因此，显然，本发明的LED灯确保了可观的金钱节省。
如果与CFL灯进行比较，则该结论也是有效的。
实际上，为了达到35000小时，需要2-3个CFL灯，并且也是在此情况下，节省是显然的。
基于以上内容，清楚的是，作为本发明主题的具有高功率LED的发光体实现所有设置的目的。
特别地，本发明实现了提供以下发光体的目的：所述发光体包括高功率LED并且能够在与已知类型的发光设备相同的发光能力的情况下使由所述LED产生的热量消散。
还实现了提供以下发光体的另一目的：在该发光体中，与现有技术的LED设备相比，高功率LED与用于从外部控制所述LED的电子组件的电绝缘更好。
最后，实现了用于提供结构与现有技术的设备相比更坚固耐用的发光体的目的。
在构造阶段，发光体可以被改变，并且可以做出既未在此处描述也未示出的变型，以改进功能，并且使得生产更经济。
未在此处描述的所述构造变型以及未提及的其它方面必须全部被认为受本专利保护，只要它们落入所附权利要求的范围内。
在任何权利要求中提及的技术特征后随附图标记，这些附图标记出于增加权利要求的可理解性的目的而被包括，并且因此，这些附图标记没有对通过这些附图标记通过示例标识的每一元件的解释的任何限制效果。
Claims (10)
1.一种发光二极管发光体(1)，包括：
-内部管型结构(2)，由热传导和电绝缘材料制成；
-一个或更多发光二极管(6)，与所述内部管型结构(2)的一个第一端(3)相联；
-所述一个或更多发光二极管(6)的控制电路(8)，容纳在所述内部管型结构(2)内部；
-灯基座(9)，与所述内部管型结构(2)的在所述第一端(3)相对侧上的第二端(4)相关联并且电连接到所述控制电路(8)；
-套筒环(11)，布置在所述内部管型结构(2)的外部并且与所述内部管型结构(2)共轴，在所述内部结构(2)的所述第一端(3)处限定环形座(12)，所述环形座(12)容纳覆盖所述一个或更多发光二极管(6)的灯泡(13)的下端(131)；
其特征在于，所述套筒环(11)由热传导材料制成，所述热传导材料具有与所述内部管型表面(2)的外表面(21)接触的内表面(111)，以通过向外部的对流来获得在与所述内部管型结构(2)接触后接收到的热量的消散。
2.根据权利要求1所述的发光体，其特征在于，所述一个或更多发光二极管(6)包括高功率发光二极管。
3.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，制成所述内部管型结构(2)的所述材料是氧化铝。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，所述一个或更多发光二极管(6)布置在印制电路板(PCB)(7)上，所述印制电路板(7)转而与所述内部管型结构(2)的所述第一端(3)相联。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，包括在所述内部管型结构(2)的所述外表面(21)和所述套筒环(11)的所述内表面(111)之间的热传导粘接层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，制成所述套筒环(11)的所述热传导材料是铝。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，包括在所述灯基座(9)和所述内部管型结构(2)的所述第二端(4)之间由电绝缘材料制成的支承体(10)，以便以电绝缘方式确保所述连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，制成所述灯泡(13)的材料是在表面上进行了金属化和丝光处理的玻璃。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发光体，其特征在于，所述套筒环(11)具有成形的外表面(112)，在所述外表面(112)中形成耗散翼片。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的发光体，其特征在于，所述套筒环(11)具有光滑的外表面。
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