专利名称：发光设备以及冷却发光设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种发光设备以及一种冷却发光设备的方法。
背景技术：
US 2005/0174780A1中公开了一种包括发光二极管(LED)作为光源的发光设备。 该发光设备包括一个可电连接到电源插座的接口，以及一个用于使空气强制循环的冷却风 扇。冷却风扇被容纳于主体中，该主体在其外围表面中以如下方式形成有多条径向的分隔 壁各分隔壁由它们之间具有细缝形状以供通风的间隙间隔开。该发光设备中的LED由通 过冷却风扇而循环的空气进行冷却。这种由循环空气进行的冷却的缺点在于来自发光设备外部的灰尘及其他污染物 会被传入冷却风扇、LED，以及发光设备中的其他元件，如用于控制LED和冷却风扇的控制 电子器件。这种污染随时间推移降低冷却性能并缩短发光设备的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光设备，以及一种冷却发光设备的方法，其中冷却性 能与寿命得到提高和延长。在本发明的第一方面提出了一种发光设备，其中该发光设备包括光源、通风单元， 以及密封的透明壳体，该壳体用于将壳体的内部与壳体的外部阻隔开，其中光源与通风单 元位于壳体内部，通风单元被适配用于生成气流以将光源产生的热量传送至壳体的内表 面。本发明所基于的想法是，通过将壳体的内部密封并将通风单元置于该密封壳体 内，通风单元将不会被壳体外的微粒(如灰尘)所污染，其中冷却通过如下方式执行生成 气流从而使由光源产生的热量被传送至壳体的内表面，气流在此处被冷却。由于通风单元 不会被来自壳体外的微粒所污染，这些微粒不能降低通风单元的可操作性，因此不能降低 冷却性能和缩短发光设备的寿命，即，冷却性能和寿命得到提高和延长。在一个优选实施例中，发光设备还包括与光源耦合的散热器，其中通风单元被适 配用于生成气流以将发光设备产生的热量从光源和散热器中的至少一个传送到壳体的内 表面。散热器增加产生的热量到壳体内气体的传递面，从而进一步提高冷却性能。优选地，通风单元与壳体机械解耦。通过将通风单元与壳体机械解耦，通风单元的 震动不会传递到壳体，从而限制结构性噪声。进一步优选地，发光设备被适配为使得壳体内的温度在运行时随空间变化，并且 位于壳体内部的发光设备元件依照元件的耐热性(即，特别是热稳定性或受热时的稳定 性)来排布，从而使耐热性较高的元件位于第一区域，耐热性较低元件位于第二区域，其中 第一区域比第二区域温度更高。发光设备的元件例如是通风单元、光源以及及用于控制通 风单元和光源的控制单元。通过排布这些元件中的至少某些以使得耐热性较高的元件位于 比耐热性较低元件所位于的区域温度更高的区域，冷却可以更好地适应不同元件各自的冷却需求，从而进一步提高和延长发光设备的冷却性能和寿命。进一步优选地，发光设备被适配为使得壳体内的温度在运行时随空间变化，并且位于壳体内的发光设备元件根据元件的耐热性来排布，从而为耐热性相似的元件提供温度 相似的区域。在一个优选实施例中，至少部分壳体提供壳体内表面与壳体外表面之间的电隔离。这允许例如壳体外部易于清洁并且壳体的部分或整个外部可以被人碰触。进一步优选地，发光设备包括位于壳体内部的传感器。这使得发光设备具备附加 的功能。例如，传感器可以是暴露于光源所产生的光之下的光学传感器以控制光的发射，或 者传感器可以是远程控制信号接收器以远程控制光的发射。在两个示例性情况中传感器都 优选地与控制单元连接，以根据来自传感器的信号来控制光的发射。进一步优选地，壳体被适配用于混合和/或引导由光源产生的光。这样可以提高 发光设备的发光性能，特别是不需要额外的光学部件来混合和/或引导光，使得壳体内的 可用空间得以增加。在一个优选实施例中，壳体内的部件借助壳体内表面上的导电迹线互连，从而能 够使壳体内的可用空间进一步增加。在本发明的另一方面，提出了一种冷却发光设备的方法，其中该发光设备包括光 源、通风单元以及透明的壳体，该壳体用于将壳体的内部与壳体的外部阻隔开，光源与通风 单元位于壳体内部，其中生成气流以将光源产生的热量传送至壳体的内表面。应当理解，如从属权利要求中所定义的，权利要求1中的发光设备与权利要求8中 的冷却发光设备的方法具有类似的和/或相同的优选实施例。应当理解，一个本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应的独立权利要 求的任意组合。
本发明的这些以及其他方面将会通过参照随后所述的实施例而变得明显和加以 阐明。在下列附图中图1示意地、范例地示出了根据本发明的发光设备的表示的截面图。
具体实施例方式图1示意性地、示例性地示出了根据本发明的发光设备1。发光设备1包括光源 2、通风单元3以及至少部分透明的壳体4。在此实施例中，光源2由与散热器9耦合的一 组LED组成。备选地或附加地，在其他实施例中，光源可以包括其他种类的发光单元，如基 于激光的光生成单元。LED可以为有机发光二极管。散热器9优选地由金属(优选地，铝) 制成。通风单元3可以是生成气流6、7以将由光源2产生的热量传送到壳体4内表面8 的任何单元。在此实施例中通风单元3为风扇。壳体4由用于将发光设备1安装于电源插座上的安装单元10所密封。壳体4的 内部与壳体4的外部阻隔开，从而使壳体4内部和外部的气体无法进行交换。壳体4外的 微粒因此不能够污染到壳体4中的诸如通风单元3及光源2等单元，并且因此冷却性能保持稳定且寿命不会被这些微粒所缩短。此外，优选地，这些微粒不能够影响发出光的颜色的 强度。而且，在设计壳体4内部的绝缘距离时可以不考虑壳体外的灰尘等微粒。此外，通风 单元3产生的声学噪声，特别是由通风单元3的震动和/或由壳体4内的气流产生的那些 声学噪声，因壳体4的密封而被消除或降低。当然，微粒仍有可能覆盖壳体的外部。由于密闭封装，壳体的外部可以被很容易地 清洁-如有需要甚至可以用液体来清洁。在部分内部电子器件和/或通风单元暴露于外部 空气的现有技术发光设备中，这样做就需要大量努力。由于密闭封装，空气噪声不会直接从通风单元发射向使用者。壳体减弱了来自通 风单元的空气噪声。从LED发出的光可以由一些光学元件混合或引导或校准。这些可以为由光学级塑 料或玻璃或反射电镀材料制成的附加部件。在此实施例中该光学元件为包围LED 2、并且其 截面在图1中被示意性地示出的反射器15。备选地或附加地，壳体或其内部或外部表面可 以作为光路的一部分。在这种情况下，壳体可具有反射涂层或被安排通过其内表面或外表 面的全反射来引导光。壳体4是透明的用以允许由光源2产生的光离开壳体4。壳体4可以为全部或部 分透明的。壳体优选地形成包围光源与通风单元的灯泡。在此实施例中，安装单元10是具有用于连接电源插座的线路的金属接口。安装单 元可以是封装壳体4的标准Edison E27接口。在另一实施例中，安装和电接触功能可以分 离，即，壳体可以在一个位置具有电接触以例如为灯提供能量。然而，壳体在不同位置具有 进行机械安装的装置。通风单元3产生从光源2和散热器9到壳体4的内表面8的气流6，在内表面处 使气体冷却。在壳体4的内表面8被冷却的气体由气流7传送回光源2和散热器9。图1 示意性地、示例性地示出了特定的气流6、7，从光源2和散热器9到壳体4的内表面8的气 流6基本位于壳体4的中心，而从壳体4的内表面8回到光源2和散热器9的气流7基本 上位于靠近壳体4的侧壁的位置。在其他实施例中，气流能够以其他方式布置，例如，从光 源和散热器到壳体4的内表面的气流可位于靠近壳体侧壁的位置，同时从壳体内表面到光 源和散热器的气流可位于壳体的中心。此外，气流可以被导向不同于图1所示位置的壳体 内表面上的其他位置。如上所述，被加热的气体由例如气流6传送到壳体内表面，气体在壳体内表面被 冷却。因此，壳壁被加热，并且壳体外表面优选地借助将热量传送到环境中的自然对流而冷却，。在发光设备1的截面图即图1中，壳体4具有锥形形状，其中壳体4直径较小的端 部与安装单元10耦合并且壳体4直径较大的端部包括一平且圆的完成面(completion)。 壳体一般由如玻璃之类的电绝缘材料制成，即，壳体优选地用作电绝缘并且壳体中所有内 部电子原件可以是有源(life)部分，其中不需要流电绝缘。在现有技术中，通常，电绝缘的并且热传导的片或层被用在发光设备的有源部分 和散热器之间。基于本发明，由于壳体用作电绝缘，不再需要这些片或层。光源和散热器之 间的热接口因此得到改善，从而得到较低的结温，并且因此冷却性能比现有技术的发光设 备有所提高。
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在其他实施例中，壳体4可以具有其他形状，例如，球形，并且优选地在内表面和/ 或外表面包含某些构造，例如，肋条，以增大壳体4的冷却面。发光设备1还包括控制单元11用于控制通风单元3和/或光源2。在此实施例中，通风单元3、光源2、散热器9，以及控制单元11被彼此固定连接起 来并且组成组块，该组块由附接单元12附接至安装单元10。附接单元12被构造成使该组 块与安装单元10以及因此与壳体4机械解耦。该附接单元12可以是将该组块附接至安装 单元10的任何单元，其中该组块与安装单元10以及因此与壳体4机械解耦。在此实施例 中，附接单元12为有弹性的橡胶安装器。在其他实施例中，替代附接单元12，可以使用不将 该组块特别是通风单元与壳体4机械解耦的附接方式。此外，在其他实施例中，可以仅将上 述组块中的一些元件附接至壳体，从而使这些元件与壳体机械解耦。特别地，可以仅将通风 单元附接至壳体以使其与壳体机械解耦。如果发光设备1在运行并发光，在图1中由参考号码13标注的位于壳体4内的第 一区域比由参考号码14标注的位于壳体4内的第二区域更冷。包含电子元件的控制单元 11被置于第一区域13内同时光源2被置于第二区域14内，原因是光源2比控制单元11具 有更大的耐热性。在其他实施例中，备选地或附加地，发光设备中的其他元件也能够根据它 们的耐热性来排布。在此实施例中，壳体4由比空气热容大的气体填充。热容比空气大的气体会改善 壳体中由气流进行的热量传送。优选地，壳体中的气体为惰性气体，特别是氦气。壳体可以被适配，特别是被塑形、构造、着色并/或涂覆，以混合光源产生的光，和 /或将其引导到一个输出端口，光从该端口离开壳体而行进至传感器和/或其他位置。尽管在以上描述的实施例中发光设备1包括散热器9，在其他实施例中，亦可将发 光设备构造为不具有这样的散热器，在这种情况下热量被直接从光源传送到壳体内表面。由于光源可以被构造为不具有或只具有小型散热器，传感器可以容易地布置在壳 体内。在此实施例中，传感器16被置于壳体4内。在一般的灯中，灯里很大的体积被导热 金属所使用。这些被占用的体积无法供传感器、电子器件、光学器件等使用。例如，RF天线 (由ZigBee控制的发光设备)和/或光学传感器可以置于壳体中而在不被通常用于将热量 传送至发光设备外表面的很多金属所屏蔽或失谐。因此，可以容易的为光源增加附加功能。 在另一优选实施例中，传感器位于壳体的内表面上并借助优选地在壳体内表面上的传导迹 线17而连接到控制单元11。在一个优选实施例中，通风单元包括平行通风结构，其中在气流中的一些或全部 元件暴露于相同的温度下。在这种实施例中，通风单元被优选地适配为使得通风单元产生 的气流被分成几股气流，它们中的一些被导向光源，其他的被导向控制单元。如果元件的耐 热性相似，则优选地使用以这种方式适配的通风单元。优选地，壳体内部的部件被借助壳体内表面上的导电迹线互连。在一个进一步的 优选实施例中，RF天线也由壳体内表面上的导电迹线制成。尽管在以上描述的实施例中通风单元为冷却风扇，在其他实施例中其他种类的通 风单元和技术也可以被用于生成将光源2产生的热量传送到壳体内表面的气流。例如，依 靠成串的紊流空气喷吹生成合成射流(所谓synjet)的单元，或者使用震荡而雾化诸如水 之类的冷却液体的单元，都可以被用作通风单元。
尽管在以上描述的图1中只有在发光设备运行时温度不同的第一和第二区域被 标示出来，该发光设备可在壳体内包含两个以上温度不同的区域，其中发光设备元件可以 依据它们的耐热性被布置于壳体内不同的区域。对公开实施例的其他变动可以由本领域的技术人员在实践要求保护的本发明时 通过研究附图、公开内容以及附加的权利要求所理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”、“一个”、“一种”等 不定冠词不排除复数。权利要求中的任何参考标记都不应被理解为限定范围。
权利要求
一种发光设备，包括光源(2)、通风单元(3)以及密封的透明壳体(4)，所述壳体(4)用于将所述壳体(4)的内部(5)与所述壳体(4)的外部阻隔开，其中所述光源(2)与所述通风单元(3)位于所述壳体(4)内部，并且所述通风单元(3)被适配用于生成气流(6、7)以用于将所述光源(2)产生的热量传送至所述壳体的内表面(8)。
2.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述发光设备进一步包括与所述光源耦合的 散热器(9)，并且其中所述通风单元被适配用于生成气流以将所述发光设备产生的热量从 所述光源与所述散热器中的至少一个传送至所述壳体的所述内表面。
3.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述通风单元与所述壳体机械解耦。
4.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述发光设备被适配为使得所述壳体内的温 度在运行中随空间变化，并且其中位于所述壳体内部的发光设备元件按照所述元件的耐热 性来排布使得耐热性较高的元件位于第一区域，耐热性较低的元件位于的第二区域，所述 第一区域比所述第二区域的温度高。
5.根据权利要求1所述的发光设备，其中比空气具有更大热容的气体被置于所述壳体内。
6.根据权利要求1所述的发光设备，其中至少部分所述壳体(4)提供所述壳体的所述 内表面与所述壳体的外表面之间的电隔离。
7.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述发光设备包括位于所述壳体(4)内的传 感器(16)。
8.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述壳体(4)被适配用于混合和/或引导由 所述光源(2)产生的光。
9.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述壳体(4)内的部件借助所述壳体(4)的 所述内表面上的导电迹线(17)互连。
10.一种冷却发光设备的方法，所述发光设备包括光源、通风单元以及密封的透明壳 体，所述壳体用于将所述壳体的内部与所述壳体的外部阻隔开，所述光源与所述通风单元 位于所述壳体内部，其中生成气流以用于将所述光源产生的热量传送至所述壳体的内表 面。
全文摘要
本发明涉及一种发光设备，包括光源(2)、通风单元(3)及密封的透明壳体(4)，该壳体将壳体的内部(5)与壳体(4)的外部阻隔开。光源(2)与通风单元(3)位于壳体(4)内部，并且通风单元(3)被适配用于生成气流(6、7)以用于将光源(2)产生的热量传送至壳体(4)的内表面(8)。
文档编号F21Y101/02GK101809366SQ200880108802
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月27日
发明者H·J·G·拉德玛赫尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司