具有封闭的光导和集成的热导的固态灯的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在工业、消费品和建筑照明应用中，照明的能量效率已成为重要的考量因素。随著固态灯技术的发展，发光二极管(LED)已变得比荧光灯更具能量效率。另外，市场对于白炽灯、荧光灯和高强度放电灯具有庞大的已建立的装置基础。由于LED的固有点光源特性，并且需要以相对低的温度操作，故这些类型的应用对于LED提出了重大的技术挑战。现今存在许多解决这些问题覆解决方案，包括风扇、散热片、散热管等等。然而，这些方法因增加复杂性、成本、效率损失、增加故障模式、不期望的形状系数和光照分布而限制了应用。仍需要寻找能以吸引人的制造成本和设计提供光学和电学效率以及装置使用寿命优点的解决方案。
【发明内容】
[0002]符合本发明的具有集成的光导和热导的灯包括光源、灯段、耦合到灯段的光导、和热导。所述光导具有第一表面和背对所述第一表面的第二表面以及在所述第一表面和所述第二表面之间的边缘。所述第二表面形成封闭的内部体积。所述光导与所述光源相连通以用于接收和分布来自所述光源的光，并且所述光在所述光导内传送，直到所述光从所述第一表面或所述第二表面离开为止。所述光源位于所述光导的所述边缘处，以便任选地使所述光光学地耦合到所述光导中。所述热导被至少部分地包含在所述内部体积内并与所述光导集成，用于提供来自所述光源的热传导以将所述灯冷却，并且在所述热导的至少一部分与所述光导的所述第二表面之间存在气隙。
【附图说明】
[0003]附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，它们连同【具体实施方式】阐明本发明的优点和原理。在这些附图中，
[0004]图1为组装好的固态灯的透视图；
[0005]图2为固态灯的分解透视图；
[0006]图3为固态灯的侧面剖视图；
[0007]图4为用于固态灯的灯段的透视图，并且其示出在安装于灯段内的柔性电路板上的LED;以及
[0008]图5为在安装于固态灯的灯段中之前的柔性电路板的图。
【具体实施方式】
[0009]本发明的实施例包括LED灯泡，该LED灯泡具有带有封闭的内部体积的光导，和被至少部分地包含在该内部体积内的热导。固态灯的示例在下列专利中有所描述，这些专利均如完全示出的那样以引用方式并入本文中:美国专利号8，487，518;和美国专利申请公布号2012/0194054和2011/0032708。
[0010]图1为组装好的固态灯10的透视图。图2和图3分别为固态灯10的分解透视图和侧面剖视图。灯10包括具有上部12和下部14的光导、灯段16、基座18和热导20。光导具有外表面31和形成封闭的内部体积的内表面32，这意味着光导不具有允许空气经光导进入到内部体积中的孔(通气孔)。外表面31和内表面32形成边缘33。内表面32可任选地具有光提取特征结构，如由特征结构13所表示，以便提供来自光导的均匀或特定的光分布。光提取特征结构13可包括例如在内表面32上的点或其它形状的经印刷的图案。只在内表面32上设置光提取特征结构13可为灯10提供平滑的外观和光导外表面31上的平滑触感。
[0011]电路板26包括多个光源27、诸如集成电路芯片的驱动电路28、连接器29和中性焊盘30。光源27位于由外表面31和内表面32形成的光导的边缘处，例如边缘33，以便任选地使光耦合到光导中。光例如以全内反射在光导中传送，直到光从外表面31、内表面32或两者引出为止。连接器29与引脚19电连接，以便接收来自功率源诸如灯插座的功率。任选地带有中性夹片的中性焊盘30与基座18电连接。
[0012]灯段16包括用于支撑光源27的脊部34和用于支撑与边缘33相邻的光导的外表面31的部分35。在一些实施例中，边缘33与光源27之间不存在气隙。例如，边缘33可直接紧贴光源27放置，或者光学粘合剂可在边缘33和光源27之间。反射环22和24可与光源27相邻并在光源的相对侧上，以便帮助将光从光源27耦合到光导中。反射环22和24可用反射膜实现。反射膜的示例是来自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company，St.Paul ,Minnesota)的增强型镜面反射(ESR)膜产品。绝缘体17位于灯段16和基座18之间。在一些实施例中，灯段16在光导和基座18之间没有孔(通气孔)(见图1)。灯段16可任选地在其外表面上包括装饰性刻面或压痕15。
[0013]热导20被至少部分地包含在光导的内部体积内，用于提供来自光源27的热传导以将灯冷却。热导20具有用于放置在灯段16内的基座21和部分23。热导20可以变化的或不同的量延伸到光导的内部体积中，例如其可只是稍微延伸到内部体积中，或者几乎延伸穿过内部体积，或者以其它量延伸。热导与光导可具有机械干涉作用，以将光导保持在灯段16上。具体地，部分23可朝向光导轻微地成角度，以便使光导抵靠灯段16的部分35而保持在适当的位置。在一些实施例中，部分23和部分35可具有肋部或突出部来保持光导下部14与反射环22和24之间的小间隙。另选地，肋部或突出部可被放置在表面31和表面32上来保持光导下部14与反射环22和24之间的小气隙。热导20可封闭光导与灯段16之间的光导的内部体积，在这种情况下，内部体积被完全封闭以阻止空气(以及水分和微粒)从灯外进入到内部体积中。例如，基座21可与延伸到光导内部体积中的柱子一起实现为无孔(通气孔)，并且基座21可提供抵靠光导内表面32的周边密封。气隙在热导20的至少一部分与光导的内表面32之间形成。在一些实施例中，气隙在热导20与光导的内表面32之间基本上围绕热导20(见图2)0
[0014]图4为用于固态灯10的灯段16的透视图，其示出在安装于灯段16内的电路板26上的LED。图5为在安装于灯段16中之前的电路板26的图。在一些实施例中，电路板26可用柔性一体式材料实现且被折叠以安装在灯段16内。带有光源27的电路板26的部分可被折叠到脊部34上。包含驱动电路28的电路板26的部分可被折叠以延伸到灯段16的内部中。包含连接器29的电路板26的部分可被折叠以与引脚19电连接。连接器29可另选地具有不同的形状因数，以降低在电路板26中的折叠次数。中性焊盘30可围绕绝缘体17折叠以与基座18电连接。以这种方式，例如电路板26可被安装在灯内而无需单独的电连接器或电路板。中性焊盘30也可用于将热从电路板26传导至基座18以帮助使灯冷却。电路板26可另选地至少部分地由放置在脊部34上的带有LED的圆形(刚性的或非折叠的)板实现。
[0015]下面是用于本文所述固态灯的示例性材料、部件和构造。
[0016]光源可用LED、有机LED(OLED)或其他固态光源实现。灯可包括一个光源或多个光源。另外，灯可使用未封装的LED光源。
[0017]驱动电路可用能够接收来自功率源的功率并基于所接收的功率驱动光源的任何电路或部件实现。
[0018]电路板可用能够装配在灯内并支撑驱动电路、光源以及可能其它部件的任何柔性板实现。电路板可为例如单个柔性电路板来容纳那些部件并为它们建立电连接。电路板可另选地用刚性板或柔性板与刚性板的组合实现。
[0019]灯段可用例如金属材料诸如铝实现。灯段也可用其它金属材料、陶瓷材料、导热聚合物或此类材料的组合