具有集成透镜散热器的照明设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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，其包括与散热器一即，通常为灯具基座一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。
[0004] 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。W02010/097721A1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。
【发明内容】
[0005] 鉴于以上内容，本发明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。
[0006] 该目标通过如权利要求1所限定的根据本发明的照明设备而实现。因此，依据本 发明的一个方面，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。
[0007] 本发明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。
[0008] 根据本发明的概念，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-lOcm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，就像在本发明的一些实施例中 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 根据本发明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 顶一即照明设备的出光部件一中应用本发明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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 根据本发明概念的第一方面，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，