柔性卷绕干线灯芯的制作方法

本发明涉及一种(基于固态光源的)灯和用于这种灯的热管。本发明还涉及用于这种灯或热管的灯芯(wick)。本发明还涉及包括至少一个这种灯的灯具。

背景技术：

灯中的led的热量管理的问题在本领域中是已知的。比如，us2013/0162139描述了一种led灯泡，其包括顶部光学部分、中间散热部分和底部电气部分。光学部分包括光源和光导引件。光源还包括基板和布置在基板上的至少一个led。散热部分包括在光学部分的后部的套管和腔室。套管具有管部分和密封端，其中吸热表面与基板热接触。多孔灯芯结构被布置在管部分的外侧壁上并且在其中包含工作流体。腔室具有在led灯泡壳体的内侧表面和套管的外侧表面之间限定的环形配置。电气部分包括布置在led灯泡的底部的螺纹帽和收纳在套管中的电路板。

wo2013/060357描述了一种发光部件，其包括至少一个发光二极管、包围至少一个发光二极管的密封壳体、外壳内部的冷却液体(其是电隔离的、无色的、透明的，并且可以通过局部温度升高来蒸发)，并且包括用于吸收和/或运送冷却液体的至少一个吸收元件。吸收元件被配置和/或被布置在外壳中，使得其将冷却液体带到至少一个发光二极管。

us2011/0176316描述了用于一般照明应用的灯。灯利用固态发光源来产生和分布白光并且耗散由固态发光源产生的热量。灯包括具有散热器和由导热材料制成的热芯的热处理系统，以将由固态发光源产生的热量耗散到灯外部的点。

us2011/0074296描述了一种led照明装置。该装置包括本体，该本体具有适于耦合到电源插座的下部和设置有电源模块容纳腔室的上部。散热模块包括设置在上部的顶端并且填充有冷却剂流体的漏斗形中空盒，其中，中空盒具有与本体相邻的小直径开口端、以及远离本体的大直径开口端。光源模块包括设置在小直径开口端的安装基板、安装在安装基板上的led、和以与led电连接并且向led提供工作电力的方式设置在电源模块容纳腔室内的电源模块。

技术实现要素：

基于led的解决方案的效率低于100％。在操作期间产生的热量通常导致应用中的温度，其可能使系统功效劣化并且可能限制led和/或其它部件的寿命。为了将热量传递到环境，led设备通常使用散热器。在大多数led应用中，散热器和发光区域是两个分离的元件。一般而言，散热器的尺寸小于整个灯罩壳，限制了到环境的热量传递并且因此限制了热性能。

将led分布在3d弯曲外罩壳上的另一种选择导致复杂且昂贵的解决方案，而使用平坦表面导致灯或灯具的偏离形状。其它基于led的解决方案可以包括放置在透明或半透明容器内部的led，并且如氦气之类的特殊气体用于增强从(多个)led源到罩壳的内部热传递。经由通过气体的对流或传导从led源向该罩壳的内部热传递不是非常有效。因此，已经研究的上述选项还遭受差的热性能。

因此，所建议的系统似乎遭受热量管理问题，这些热量管理问题只能以光学性能为代价来(部分地)解决。反之亦然，当优化光学性能时，热量管理是个问题。

因此，本发明的方面是提供一种备选灯，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个缺点。

在本文中，建议使用热管。因此，本发明的另一方面是提供用于这种热管的备选热管和/或灯芯，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个缺点。热管和蒸汽腔室通常具有毛细结构，以将液相返回到蒸发器(evaporator)，即，热源所连接的位置。毛细结构被称为灯芯，其应当与工作流体的液相一起泵送液体。灯芯层或结构的主要特性是：

1.与流体的低接触角(良好润湿)；

2.毛细压力高；和

3.流体流动的高渗透性。

毛细开口(孔)是毛细压力的确定因素；根据应用，孔的尺寸可以小于1μm至几百μm。可以使用的灯芯结构选自网格、沟槽和烧结粉末。

在蒸汽腔室或热管中，毛细灯芯结构可以应用在所有内部容器壁上。然而，在一些情况下，不太需要这种灯芯结构，例如，在如应用于透明灯泡或透明蜡烛的玻璃蒸汽腔室中，其应当透射光并且应当是透明的(例如，透明玻璃)。进一步地，这种灯芯层的应用可能是复杂的。还有，灯芯层可能随时间而退化。

在本文中，还建议使用柔性卷绕干线(artery)作为芯。微小卷绕干线可以存在于玻璃容器的内壁上，而对玻璃部分的透明度和外观和感觉只有很小的影响，甚至可以是装饰性的。另一种选择是将这些卷绕灯芯附接到蒸发器(即，热的或最热的点)，并且具有在重力场中自由悬挂的一端或两端。如果卷绕灯芯足够长，则这些端部总是到达其中液体也收集的容器的最低部分。

因此，在第一方面，本发明提供了一种灯，其包括被配置成产生光源光(这里也被指示为“光”或“可见光”)的光源、以及被配置成以耗散来自光源的热能的透光热管(“热管”)，其中，热管的至少一部分对于光源光的至少一部分是透射的，并且其中，光源特别地被配置成在热管的下游提供光源光的至少一部分，其中，热管具有内部表面，并且包括热管工作流体(也被指示为“工作流体”或简称为“流体”)，其中，热管还包括被配置为灯芯的柔性导管，其中，柔性导管包括柔性导管连接部分、外面、在一端具有开口的纵向通道、以及特别地还有在外面中至纵向通道的至少一个侧开口(在本文中也被指示为“毛细孔”)，其中，柔性导管在柔性导管连接部分处在第一位置(特别地，蒸发器)处与内部表面连接，并且其中该光源从透光热管外部进行配置。

被配置成灯芯的这种柔性导管(其在本文中也被指示为“柔性灯芯”或“导管”或“干线”)可以具有高透气性与高毛细力的组合的优点。进一步地，这种导管是柔性的并且可以到达(在实施例中)最远端。由于柔性，原则上可以允许灯的任何配置，因为灯芯的端部可以到达(进入)冷凝的热管工作流体。进一步地，可以选择使用透明材料(诸如玻璃)，通过其可以使光吸收最小化(也见下文)。

如上文所指示的，柔性导管包括柔性导管连接部分、外面、在一端具有开口的纵向通道、以及在外面中至纵向通道的至少一个侧开口。在具体实施例中，纵向通道具有的等效圆直径选自5μm至2000μm的范围，诸如特别地，10μm至1000μm，如20μm至500μm。对于较小的直径，流动阻力可能太高，并且对于较大的直径，毛细管力可能太低。在本文中，因为导管不必具有圆形横截面，所以术语“等效圆直径”被应用。原则上，导管还可以具有正方形或矩形或椭圆形或其它形状的横截面。等效圆直径可以定义为2*sqrt(面积/pi)；即，具有与导管的横截面等效的面积的圆的直径。

在又一具体实施例中，柔性导管具有的长度足够长以与最远离第一位置的内部表面的一部分进行物理接触。任选地，第二端可以连接到热管的内部表面，尽管这不是必需的。进一步地，术语“柔性导管”还可以是指多个柔性导管。柔性灯芯的特点长度可以取决于灯的类型，并且因此取决于所使用的热管的几何形状，但是例如范围可以处于5mm至1000mm，诸如10mm至500mm。

柔性导管在第一位置处连接到内部表面。一般而言，该位置被选择为在灯的操作期间变为最热的热管的一部分(热点或最热点，也被指示为“蒸发器”)。柔性导管可以在多个点处(诸如在其长度的一部分上)连接到该位置。特别地，柔性导管的至少一部分不连接到热管的任何部分(并且因此当热管移动时可以移动)。甚至更特别地，在其长度的至少50％上，甚至更特别地，在其长度的至少80％上，柔性导管可以不连接到热管的任何部分。

柔性导管将具有第一端和第二端。在实施例中，第一端可以在内部表面处连接到第一位置。然而，在另一实施例中，第一端和第二端之间的位置可以连接到第一位置。在这种实施例中，在第一位置的两侧，柔性导管以相等或不相等的长度延伸。事实上，在这种实施例中，提供两个导管，具有两个第二端。因此，本文中所指示的柔性导管连接部分原则上可以是柔性灯芯的任何部分，但是一般而言，可以是第一端、第二端、或柔性灯芯长度的一半左右的某一位置。同样地，第一位置可以是热管内的任何位置，但是一般而言，将是在灯的操作期间变得相对热的或变成热管处的最热点的位置。术语“热点”或“最热点”和类似术语也可以是指区域。

柔性导管可以以几种方式连接到热管的内部表面。其中，柔性导管可以在柔性导管连接部分处经由溶胶-凝胶涂层而与在第一位置处的内部表面进行连接。附加地或可替代地，柔性导管可以缠绕在热管的内部部分周围。比如，热管可以包括在壁中的凹陷(诸如由第一空腔(见下文)形成的)，热管可以围绕该凹陷来缠绕。可替代地或附加地，柔性导管的柔性导管连接部分可以被焊接或熔化到内部表面的第一位置，而柔性导管的其余部分不被连接到内部表面的另一部分或任选地连接到内部表面的另一部分。

在具体实施例中，如本文中所描述的灯还包括在第一位置处与热管(诸如特别地与第一封壳)热接触的(固态)光源支撑件。这可以便于热能到热管的传递，从而用于耗散。在又一实施例中，(固态)光源支撑件包括散热器，其中，散热器在第一位置处与热管(诸如特别地，与第一封壳)物理接触。特别地，在支撑件或散热器与热管热接触(特别地，物理接触)的位置处，该位置(实际上，在热管的壁的另一侧处)可以表示为蒸发器。

在又一实施例中，柔性导管由螺旋结构提供，其中，侧开口是由所述螺旋结构提供的螺旋形侧开口，其中，螺旋结构具有的直径选自2μm至1000μm的范围，诸如特别地，5μm至500μm，如10μm至250μm。任选地，柔性导管可以由两个或更多个螺旋结构提供，诸如双螺旋结构或三螺旋结构。这里所指示的直径不是纵向通道的通道直径，而是形成(多个)螺旋结构的绕组的直径。一般而言，绕组的直径小于通道直径。因此，在具体实施例中，柔性导管可以是螺旋弹簧或具有螺旋弹簧的形状。这里，纵向方向上的柔性不太相关。特别地，垂直于纵向轴线的柔性更相关，特别地，会允许柔性线圈到达热管的最远部分。

这些类型的螺旋结构类似于弹簧，特别地，具有绕组之间的非零距离。实际上，这种(螺旋)实施例中的这些距离是单个细长开口，也具有螺旋形状。这些绕组之间的距离如下所指示的，并且可以便于液体在纵向通道中被吸入的渗透性。这种螺旋结构的另一特征在于这些螺旋结构可以是相对开放的，鉴于吸收损失，这是所希望的。

柔性导管可以包括一个或多个侧开口。(多个)这些开口可以包括螺旋形侧开口或螺旋(侧)开口(见上文)，和/或可以包括其它类型的(多个)开口。至少，这种侧开口具有的最小尺寸选自0.1μm至500μm的范围。因此，例如，应用直径在0.1μm至500μm范围内(诸如特别地为1μm)的圆形侧开口。然而，在上述螺旋结构中，两个绕组之间的距离可以在该范围内，甚至可以小于10μm，诸如小于2μm。然而，在螺旋结构的实施例中，总长度可以长得多。因此，在另一实施例中，柔性导管包括多个侧开口。比如，柔性灯芯可以是具有多个(小)开口的管状结构。注意，在螺旋型柔性导管的情况下，当柔性导管弯曲时(诸如可以是在操作期间的情况)，一些开口可以关闭，一些开口可以(更开放)。这里，最短距离特别是指柔性线圈不受任何力(除了重力之外)的情形。进一步地，第一端和(多个)第二端中的一个或多个端可以是开放的，但是因为工作流体的输送也可以通过(多个)侧开口发生，所以这些端中的一个或多个端也可以任选地被关闭。

柔性导管可以由不同类型的材料制成，例如，金属、玻璃、陶瓷、聚合物等。原则上，还可以应用与下文关于热管所描述的相同的材料。当柔性导管的壁相对薄时，可以提供柔性。特别地，在螺旋柔性灯芯的情况下，甚至当在厚层或片中提供时是非柔性的材料可以是柔性的(当设置在薄层或薄螺旋结构中时)。因此，如上文所指示的，壁厚或直径的范围(在螺旋结构的绕组的情况下)特别地为2μm至1000μm，诸如特别地，5μm至500μm，如10μm至250μm。在金属或玻璃或石英或陶瓷的情况下，厚度的范围特别地可以为约2μm至20μm。

在具体实施例中，柔性导管包括透光材料，诸如夸脱玻璃，或任选地如上文针对热管所指示的聚合物。在又一实施例中，柔性导管包括(织造或非织造)纤维材料(诸如特别地，玻璃纤维，诸如玻璃纤维套管)，其中，纤维(诸如特别地，玻璃纤维)具有的典型直径选自1μm至6μm的范围，特别地，5μm至30μm，诸如特别地，约10μm至15μm，诸如约13μm。由于纤维可以相对于彼此移动，所以弯曲刚度低。

灵活性可以例如由可以创建的曲率表示。例如，可以用柔性灯芯产生的曲率的半径可以小于10cm，或者半径甚至小于5cm，诸如半径范围为0.2mm至20mm。良好的柔性可以例如当曲率半径等于或大于(外部)导管直径的两倍时而获得。

在又一方面，本发明还提供热管本身(即，被配置成耗散来自光源的热能的透光热管)，其中，热管的至少一部分对于可见光是透射的，其中，热管具有内部表面并且包括热管工作流体，其中，热管还包括被配置为灯芯的柔性导管，其中，柔性导管包括柔性导管连接部分、外面、在一端具有开口的纵向通道、以及任选地在外面中至纵向通道的至少一个侧开口，其中，柔性导管在柔性导管连接部分处任选地在第一位置处与内部表面连接。该第一位置可以特别地基于灯中的预期未来应用来选择。

在另一方面，本发明还提供柔性导管本身(即，柔性导管)，其可以被配置为灯芯；外面；在一端具有开口的纵向通道；以及任选地在外面中至纵向通道的至少一个侧开口，其中，纵向通道具有的(等效圆形)直径选自10μm至1000μm的范围，其中，柔性导管由螺旋结构提供，并且其中，侧开口是由所述螺旋结构提供的螺旋形侧开口，其中，螺旋结构具有的直径选自5μm至500μm的范围，并且其中，侧开口具有的最小尺寸选自0.1μm至500μm的范围。这种柔性导管可以连接到热管(或热管)的内部表面。柔性灯芯的连接到所述内部表面的部分被指示为柔性导管连接部分。一般而言，该柔性导管连接部分仅是柔性导管的外面或壁的一部分。

在另一方面中，本发明还提供了一种灯具，包括根据本发明的至少一个灯。

热管是(封闭)容器或罩壳，其包括工作流体和柔性导管。热管的至少一部分对于光源的光是透射的。在实施例中，热管可以被成形为使得存在空腔，其中，可以配置光源，特别地，固态光源。在又一更具体的实施例中，可以通过将第一封壳和第二封壳组装在一起来提供这种热管，从而形成这种罩壳或容器，即，热管。

因此，在具体实施例中，灯包括：

-(固态)光源和至少部分地包围(固态)光源的第一封壳，从而形成容纳所述(固态)光源的第一空腔，其中，第一封壳的至少一部分对于由(固态)光源产生的可见光是透射的；

-至少部分地包围第一封壳的第二封壳，其中，第一封壳和第二封壳提供至少部分地包围(固态)光源的第二空腔，其中，第二封壳的至少一部分对于由(固态)光源产生的并且通过第一封壳透射到第二空腔中的可见光是可透射的，其中，第二空腔被配置为包括所述热管工作流体的所述热管。

在实施例中，第一封壳至少部分地包围光源。一般而言，第一封壳将包括圆柱形部分，其直径在第一封壳的长度的至少一部分上是恒定的，并且在一侧处具有开口。电力组件可以至少部分地布置在第一封壳中。整个第一封壳可以具有均匀的直径。任选地，第一封壳的直径可以在其长度上变化。

光源特别地包括发光表面，相对于发光表面，第一封壳可以在大于180°的角度上包围光源，诸如例如，270°或更大。因此，从光源到第一封壳的第一端(“一侧”)处的第一开口的距离可以大于光源与第一封壳的第二端(“相对侧”)之间的距离，其中，第一端和第二端基本上限定第一封壳的长度。这种配置改善了光的分布和热量的分布。因此，这样，灯可以更有效。

本发明允许将热量传递到罩壳或热管(诸如第二封壳的外部表面)的基本上全部外表面，其提供了最大可能的热性能。进一步地，本发明允许在罩壳(或封壳)中集成光学、机械和热功能。在本文中，术语罩壳特别是指热管，其包围含有工作流体和柔性导管的体积。本发明允许具有例如(透明或半透明的)基于完全玻璃或陶瓷的蒸汽腔室(即，热管)的实施例，除了柔性灯芯和工作流体之外，在其中没有其它部件，以实现可靠的长时间操作。(固态)光源不经受不期望的气体条件(在第二空腔或热管内)，并且热管提供有效的热量管理。因此，在本文中，光源因此从透光热管外部进行配置。利用在液体条件下可以包含在灯芯中的(小但)足够量的工作流体，灯芯允许液体朝向热源(诸如上述实施例中的第一封壳的外表面)向后输送。特别地，灯的所有定向都对冷却有效，因为灯芯是柔性的，并且总是由于重力而指向最低点。

热管或罩壳的外表面在这里也被指示为(热管的)外部表面。来自光源的热量经由热管原理而耗散到该外表面。最接近热源(即，光源和/或散热器)的热管中的工作流体将蒸发，并且将进一步冷凝并且由于重力而迁移到热管的最低部分。这里，柔性灯芯可以通过毛细管力沿热源的方向输送液体，其中，循环可以再次开始。因此，柔性灯芯也被指示为“干线”。(多个)侧开口的优点在于不仅经由第二端部而且经由侧开口，液体可以进入纵向通道。

在本发明中，由于完全罩壳可以处于由内部蒸汽腔室温度(见下文)规定的基本均匀(高)温度，所以基本上整个外罩壳可以用于向环境传递热量。同时，蒸汽腔室可以具有光学功能、并且形成led和电子器件的机械罩壳。

蒸汽腔室是气密密封的腔室，其特别是仅包含单一纯流体和蒸汽腔室相容材料。这确保了蒸汽腔室中的实质等温条件和最大热性能。其可以作为单独的部件制造，从而允许充分使用玻璃或陶瓷加工，如在烘箱中加热(例如，至400℃)以去除(有机)污染、真空泵送以及用纯流体填充和随后通过玻璃加工的气密密封。用于在室温附近操作的所有常用流体(如水、甲醇、乙醇、丙酮或氨)都与例如玻璃或陶瓷容器相容。类似地，可以选择灯芯材料(见下文)以与工作流体相容。

热管或热销是结合热导率和相变的原理以有效地管理两个固体界面之间的热量传递的热量传递设备。在热管的热界面处，与导热固体表面接触的液体通过从该表面吸收热量而变成蒸汽。然后，蒸汽沿着热管行进到冷界面并且冷凝回液体，释放潜热。然后，液体通过毛细作用、离心力或重力而返回到热界面，并且该循环重复。由于用于沸腾和冷凝的非常高的传热系数，所以热管是高效的热导体。对于热管传热，其特别地包含液体及其在饱和蒸汽压(气相)下(至少在操作条件下)的蒸汽。液体蒸发并且行进到冷凝点(第二封壳的内部表面)，在那里，该液体被冷却并且转回到液体。在标准热管中，使用对工作流体的液相施加毛细作用的灯芯结构将冷凝的液体返回到蒸发器(第一封壳的外部表面)。两相冷却溶液的完全强度用于热管和蒸汽腔室的通常已知的概念中。在这种结构中，存在基本上包含在气密密封容器中的单一流体。通常，第二元件是多孔毛细结构(灯芯)，以将液相引导回到热源位置。如本领域技术人员已知的，热管或蒸汽腔室内部的所有材料的清洁度、纯度和相容性是相关的，以便防止气体发展而快速劣化性能。这种热管和蒸汽腔室特别地被配置成在流体的饱和压力下操作，并且因为每当温度偏离内部温度时发生冷凝或蒸发，所以在容器内部具有(几乎)均匀的温度。

任选地，热管在其内部表面的至少一部分上还包括灯芯层或灯芯(即，附加于柔性灯芯之上)

特别地，热管工作流体包括以下中的一种或多种：h2o、甲醇、乙醇、异丙醇、1-丙醇(异丙醇)、丁醇(诸如1-丁醇)、丙酮、以及(任选地)氨等。特别地，工作流体包括具有选自-50℃至150℃范围(在大气压下)的沸点的流体。特别地，工作流体包括沸点在大气压下高于热管的预期工作温度范围(特别地，沸点在60℃至130℃范围内)的流体。进一步地，在灯的操作期间，流体将在第二封壳的内部表面处冷凝，并且被传送到靠近光源的第一封壳处的热点，然后再次蒸发，随后将流体作为气体再次输送到第二封壳等。在实施例中，工作流体选自以下中的一种或多种：氨、戊烷、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、庚烷和水，特别地，水、乙醇和甲醇中的一种或多种，甚至更特别地，水和乙醇中的一种或多种。在又一实施例中，工作流体包括以下中的一种或多种：h2o、甲醇、乙醇、丙醇(诸如1-丙醇和异丙醇中的一种或多种)、丁醇(诸如1-丁醇、2-丁醇等中的一种或多种)、丙酮、戊烷、庚烷、以及(任选地)氨。

工作流体可以包括基本上纯的流体，诸如比主流体小于总流体(其是其它流体(诸如不可冷凝的流体；见下文)的10体积％，特别地，小于5体积％，甚至更特别地，小于1体积％)。比如，可以在热管中包括(液体)水，并且通过抽真空来去除空气，其可以提供基本上纯的工作流体，诸如纯水。然而，任选地，可以(有意地)包括不可冷凝的流体(诸如空气)，和/或特别地，如he或ne之类的低密度气体。通过选择流体和/或通过调节流体组成，可以在热管的操作温度下获得接近大气压力的可接受的内部压力，并且还可以在室温下(即，当灯处于关闭状态下)获得最小内部压力。在实施例中，可以获得具有在室温下选自0kpa至100kpa(如低于50kpa)范围的(不可冷凝的气体)分压的不可冷凝气体。在室温下热管中的流体的总压力可以是1巴(大气压)或甚至更高，但是特别低，诸如0.5巴或更低，诸如范围为0.1巴至0.5巴。特别地，当使用陶瓷封壳时，室温下的压力可能大于1巴。

衍生物溶液是有意向蒸汽腔室添加受控量的不可冷凝的气体，以保证容器中的最小内部压力，从而减少由环境内部压力之间的差异而引起的蒸汽腔室容器上的应力。这样，平衡可以在系统的热性能和机械稳健性之间。优选地，容器被成形为使得不可冷凝的气体不被捕获在容器的一部分中，而是可以与蒸发流体混合。

热管特别地被配置成将来自光源的热量输送到热管第二封壳的外表面(的剩余部分)。由此，在一些实施例中，热量必须通过第一封壳传送。因此，特别地，光源可以与第一封壳(或热管的外表面)热接触。这可以通过物理接触和/或传热元件。在又一实施例中，灯可以包括与第一封壳(或热管的外表面)热接触的固态光源支撑件。该支撑件可以包括pcb(印刷电路板)。支撑件可以与第一封壳(或热管的外表面)物理接触。在特定实施例中，固态光源支撑件包括散热器，并且其中，散热器与第一封壳热接触，特别地，与第一封壳(或热管的外表面)物理接触。特别地，固态光源支撑件包括散热器，其中，散热器包括陶瓷热管。在这种实施例中，灯包括两个热管。如上文所指示的，任选地，还有导热膏以改善支撑件和第一封壳之间的热接触。

特别地，本发明提供了气密密封的透明或半透明容器作为蒸汽腔室的用途，特别地，在该蒸汽腔室中没有引入外来元件，并且可以使用例如高温玻璃或陶瓷加工而被制成单独部件，其允许在正常环境温度条件下在灯中组装。因为在热管中不需要除了灯芯和工作流体(见下文)之外的外来元件，所以led和电子器件被放置在容器的外部(诸如第二空腔)。

在实施例中，相同的玻璃或陶瓷(或其它材料)容器是led灯或灯具的光学元件，以全部或定向分布光，并且相同的玻璃或陶瓷(或其它材料)容器是led和驱动器的机械罩壳。

特别地，热管的材料(诸如第一封壳和/或第二封壳的材料)可以包括选自由透射性有机材料载体组成的组的一种或多种材料，诸如选自由以下材料组成的组：pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、pc(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(pma)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)(plexiglas或perspex)、醋酸丁酸纤维素(cab)、硅氧烷、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、(petg)(乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pdms(聚二甲基硅氧烷)和coc(环烯烃共聚物)。然而，在另一实施例中，热管的材料(诸如第一封壳和/或第二封壳的材料)可以包括无机材料。优选的无机材料选自由玻璃、(熔融)石英、透射性陶瓷材料和硅氧烷组成的组。还有，可以应用包括无机和有机部分的混合材料。特别优选的是pmma、透明pc或玻璃作为用于第一封壳的材料和/或第二封壳的材料的材料。因此，热管或第一封壳和第二封壳中的一个或多个封壳包括独立地选自由玻璃、半透明陶瓷和透光聚合物组成的组中的材料。特别地，第一封壳和第二封壳包括相同的材料。

特别地，对于由光源产生的并且具有选自可见光波长范围的波长的光，热管的材料(诸如第一封壳和/或第二封壳的材料)具有的光透射率范围为50％至100％，特别地，70％至100％。这样，第一封壳和/或第二封壳对于来自光源的可见光是透射的。在本文中，术语“可见光”特别涉及具有选自380nm至780nm范围内的波长的光。透射率或透光率可以通过以下来确定：向材料提供具有第一强度的特定波长的光、并且将在透射通过材料之后测量的该波长的光的强度与在该特定波长处向材料提供的光的第一强度进行相关(参见crchandbookofchemistryandphysics，第69版，1088-1989的e-208和e-406)。

特别地，整个热管(壁)对于可见光是透射的。

如上文所指示的，用于热管的上述材料也可以用作柔性导管(干线)材料。

因此，本发明特别提供了一种用于led照明应用的热光学罩壳。进一步地，本灯可以在各种实施例中制造，诸如具有“gls(一般照明服务)外观和感觉”。由于热光学罩壳(即，封壳组件)承担所有三个功能(i)热量管理、(ii)光分布和(iii)可选的机械/安全封壳，所以最小化使用金属和聚合物是可能的。

术语“固态光源”在本文中也被指示为“光源”。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2至20个固态光源，尽管在具体实施例中可以应用更多的光源，诸如10至1000个。因此，术语led还可以是指多个led。光源可以包括固态led光源，诸如led或激光二极管。固态照明(ssl)是指使用半导体发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)或聚合物发光二极管(pled)作为照明源的一种类型的照明。当应用多于一个光源时，任选地，可以独立地控制这些光源，或者可以独立地控制光源的子集。光源被配置成直接地或与特别地集成在固态光源中的光转换器组合(诸如在led管芯上的穹顶中、或在led管芯上或接近led管芯的发光层(诸如箔)中)来产生可见光。

在又一实施例中，灯包括比如布置在第一空腔内的固态光源的至少两个子集。任选地，可以单独地(使用(远程)控制器)控制两个或更多个子集。

在实施例中，光源布置在支撑件上。这种支撑件可以包括动力组件。在实施例中，光源也包括功率组件(还见下文)。该支撑件至少部分地布置在由第一封壳形成的第一空腔中。第一封壳至少部分地围绕光源。支撑件可以包括具有良好导热性的材料。比如，支撑件可以包括金属层或陶瓷层。特别地，支撑件与第一封壳的内部表面的一部分物理接触。这样，来自固态光源的热量可以经由支撑件而传送到第一封壳。然后，经由热管，热能在第二封壳的外表面处耗散。任选地，热界面材料(特别地，导热膏)可以用于增强从支撑件到第一封壳的热量传递。特别地，这种热界面材料具有的热导率可以是至少0.5w/(m·k)，诸如至少1.0w/(m·k)，如至少2.0w/(m·k)。

术语“上游”和“下游”涉及物品或特征相对于来自光产生器件(这里特别地，光源)的传播的布置，其中，相对于来自于光产生器件的光束内的第一位置，更靠近光产生器件的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离光产生器件的光束内的第三位置是“下游”。因此，特别地，热管被配置在光源的下游。由于热管的至少一部分对于光可以是透射的，所以光源光的一部分可以设置在热管的下游。因此，特别地，热管被配置在透射配置中，其中光源光的至少一部分穿透到热管中，并且穿透的光源光的至少一部分也再次从热管逸出。因此，特别地，这样，光源被配置成在热管的下游提供光源光的至少一部分。因此，光源从热管的外部进行配置。特别地，热管基本上是中空的，并且基本上仅填充有工作流体(并且还包含柔性导管)。

灯和/或灯具可以是例如以下各项的一部分或者可以应用于以下各项：办公照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤光学应用系统、投影系统、自照明显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警示标志系统、医疗照明应用系统、指示标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、温室照明系统、园艺照明、或lcd背光照明。

特别地，应用领域有：消费者灯：蜡烛、灯泡、射灯、tled；专业灯(特别地，路灯)；消费者灯具(室内)；专业灯具(室内点、户外灯具)；路灯：集成灯-灯具设计；特殊照明：极端环境(例如，具有氨水平的猪场)或水下照明(玻璃是防水的，可以容易地涂覆以防止有机生长)等等。

本文中的术语“基本上”(诸如在“基本上所有的光”中或在“基本上由……组成”中)将被本领域技术人员理解。术语“基本上”还可以包括具有“完全”、“全部”、“所有”等的实施例。因此，在实施例中，形容词“基本上”还可以被去除。在适用的情况下，术语“基本上”也可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，特别地，99％或更高，甚至更特别地，99.5％或更高，包括100％。术语“包含”还包括其中术语“包括(comprises)”意指“由……组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提及的一个或多个项。比如，短语“项1和/或项2”和类似短语可以涉及项1和项2中的一个或多个。术语“包括(comprising)”在实施例中可以是指“由……组成”，但是在另一实施例也可以是指“至少包含所定义的种类和任选地一种或多种其它种类”。

更进一步地，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件，而不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以不同于本文中所描述或说明的其它顺序操作。

本文中的设备在操作期间进行描述。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作中的方法或操作中的设备。

应当指出，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。动词“包括(comprise)”及其变形的使用不排除除了权利要求中所陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在枚举了若干器件的设备权利要求中，这些器件中的几个器件可以由同一个硬件项来实现。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

本发明还适用于包括在说明书中描述的和/或在附图中所示的特征化特征中的一个或多个特征化特征的设备。本发明还涉及一种包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的特征化特征中的一个或多个特征化特征的方法或过程。

在本专利中所讨论的各个方面可以组合以提供附加的优点。更进一步地，特征中的一些特征可以形成一个或多个分开应用的基础。

附图说明

现在将仅通过示例参考附图对本发明的实施例进行描述，其中，相应的附图标记指示相应的部分，并且其中：

图1a至图1e示意性地描绘了灯的一些方面；

图2a至图2d示意性地描绘了灯的一些可能的实施例；

图3a至图3b示意性地描绘了灯的一些变型。

图4示意性地描绘了灯具的实施例。

附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1a至图1e示意性地描绘了用于组装如本文中所定义的灯的实施例的几个元件和选项。然而，本发明不限于这些类型的灯。图1a示意性地描绘了第一封壳100，其具有空腔150、较大的封壳(或空腔)开口101(在一侧)、以及可选的较小开口(在本文中也被指示为第二空腔开口258(在另一侧))。在该实施例中，用附图标记257指示的泵杆(pumpstem)与该第二空腔开口相关联。尽管该第二空腔开口258是第一封壳中的开口，但是它提供了通向第二空腔的通路(见下文)。第一封壳具有内部表面或上游表面100a，以及外部表面或下游表面100b。一般而言，第一封壳100将包括具有直径d1的圆柱形部分。第一封壳的长度用附图标记l1指示。图1b示意性地示出了第一封壳100(没有第二空腔开口258(和泵杆257))的实施例。

示意图1c示出了第二封壳200的实施例。第二封壳具有内部表面或上游表面200a、以及外部表面或下游表面200b。通常，第二封壳100还可以包括具有直径d2的圆柱形部分。该圆柱形部分可以包围第一封壳100的圆柱形部分(见下文)。第二封壳200包括开口201，第一封壳100的一部分可以通过开口201布置。第二封壳的长度用附图标记l2指示。注意，通过示例，第二封壳任选地包括第二空腔开口258，其具有泵杆257。

图1d示意性地描绘了功率组件300的实施例。这里，功率组件包括至少两个光源10，其被配置在支撑件1200上，其还包括散热器12。光源10被配置成提供光11，特别地，具有可见分量。用虚线指示电连接301，其与端帽302(比如爱迪生帽)电接触。通过示例电子器件和/或控制单元指示的附图标记310可以例如包括变压器和/或遥控元件。附图标记330指示泵杆保留的空腔。注意，第一封壳在至少约270°的角度上包围(多个)光源10。从(多个)光源10到第二端的距离基本上小于到第一端的距离，诸如距离与第一端(具有开口101)到第二端(也在第二封壳200内)的距离的距离比至少为1；这里在该示意性实施例中(而且也可应用于其它实施例)，在至少约4的范围内。

比如，如图1e示意性所描绘的，可以将图1a和图1c的实施例(但是特别地，没有图1c的实施例的第二空腔开口258和泵杆257)和图1d的功率组件300组合成灯1。首先，可以组装用附图标记400指示的封壳组件，然后可以添加期望的工作流体252，并且可以产生正确的压力条件，可以关闭泵杆，然后可以将功率组件300连接到封壳组件400(也见下文)。热管251(即，通过将第一封壳100和第二封壳200组装到封壳组件400中而形成的空腔250)具有内部表面253，其包括第一封壳100的外部表面100b的至少一部分和第二封壳200的内部表面200a(这里基本上是整个)的至少一部分。第一封壳的(第一)部分由附图标记1253指示，第二封壳的(第二)部分由附图标记2253指示。柔性灯芯(见下文)在组装该组件之前附接到例如第一封壳100。附图标记51指示在热管251处的灯的在操作期间可能变热的部分(有时也被指示为蒸发器)。该部分被指示为第一位置，并且相关的是，柔性吸芯(见下文)连接到该部分，用于液体输送到这种热点或第一位置51。注意，可以有更多的第一位置。进一步地，术语第一位置还可以是指区域。热管251的整个内部表面用附图标记53来指示。

图2a和图2b示意性地描绘了柔性导管270的两个不同实施例。柔性导管270包括外面或壁273、在端部271，272具有开口的纵向通道274、以及在外面273中至纵向通道274的至少一个侧开口275。柔性导管270可以与任何部分连接(指示为柔性导管连接部分271a)，与内部表面53在热点或第一位置51处连接。导管的柔性特别地在垂直于纵向通道274的纵向轴线的方向上是感兴趣的(见例如，图3a至图3b)。

图2a示意性地描绘了由螺旋结构1271提供的柔性导管270。由此，侧开口275是由所述螺旋结构1271提供的螺旋形侧开口。螺旋结构1271具有直径d2(即，绕组的直径)，例如，范围选自5μm至500μm。注意，原则上，因为螺旋结构可以不必基于具有圆形横截面的元件，所以直径d2也可以是等效圆直径；绕组可以任选地具有另一种类型的横截面。纵向通道可以具有直径d3，其范围可以为例如10μm至1000μm。该直径特别地是指内径。螺旋的相邻元件之间的距离由附图标记d4指示。这也被指示为最小尺寸，其范围可以例如为0.1μm至500μm。任选地，可以存在最小尺寸的分布。纵向通道274可以具有长度l4。图2b示出了具有小的圆形或椭圆形开口作为侧开口275的管状柔性灯芯270。还可以是其它形状的侧开口。最小尺寸d4可以例如在0.1μm至500μm的范围内(也见上文)。任选地，可以存在最小尺寸的分布。图2c示意性地示出了类似于图2a中示意性描绘的实施例的实施例，但是现在具有两个螺旋1271，即，双螺旋结构。这些实施例的俯视图在图2d中示出。直径d3是纵向通道274的内部(等效圆形)直径。因为原则上每个部分可以用于连接到热管(参见例如，图3a至图3b)，所以在这些示意图中未指示柔性导管连接部分。在图2a和图2c中，外面特别地由绕组/螺旋结构来限定。在该外面中，还有也由(多个)螺旋结构限定的侧开口275。在图2b中，外面是管状结构或管的壁。

图3a示意性地描绘了灯1的可能实施例，其描绘了复古形状的烛形灯1。在一个(或多个)位置处，可以布置光源10，比如具有光源10的阵列的光源阵列。光源可以被布置成靠近第一封壳100的内部面100a，特别地与其热接触。因此，图3a示意性地描绘了灯1的实施例，其包括被配置成产生光源光11的光源10、以及被配置成耗散来自光源10的热能的透光热管251，其中，热管251的至少一部分对于光源光11的至少一部分是透射的，并且其中，光源10被配置成在热管251的下游提供光源光11的至少一部分。热管251具有内部表面53，并且包括热管工作流体252，其中，热管251还包括被配置为灯芯的柔性导管270。柔性导管270包括柔性导管连接部分271a、外面273、在端部271，272处具有开口的纵向通道274、以及在外面273中至纵向通道274的至少一个侧开口(未示出)，其中，柔性导管270在柔性导管连接部分271a处与内部表面53在第一位置51处连接。这可以是在(多个)光源10的操作期间变热(测试)的热管的一部分。因此，该部分也可以被指示为热管。非常示意性地描绘了柔性灯芯270的长度。它们可以更长以到达距离第一位置51最远的位置，诸如灯的顶部(见图3b)或热管的最低位置(在灯1的这种配置中，热管最接近端帽的一部分(在本实施例中))。

图3b示意性地示出了在上下颠倒的配置中，柔性灯芯270可以由于重力而寻找最低点，其中，一般而言，液体将聚集。由于毛细力，工作流体将在第一位置的方向上被吸入。迁移方向用箭头指示。这里，为了清楚起见，柔性导管或灯芯被描绘为具有到达最远的部分(也处于上下颠倒位置；或在任何位置)的长度。注意，柔性导管或灯芯270为了简单起见被简化为封闭管。然而，它们也可以是基于螺旋的柔性导管，诸如图2a和图2c中示意性地描绘的。图3a示意性地描绘了具有两个松散端的柔性导管，而图3b示意性地描绘了具有一个松散端的柔性导管。在前一实施例中，连接部分271a可以例如在导管的中间，而在后一实施例中，其可以在第一端271处。进一步地，如本领域技术人员将清楚的，还可以应用多个柔性导管。在这种实施例中，尽管在实施例中，它们都在第一位置连接，但是不必将所有柔性导管布置在第一位置。

如图3a至图3b所示，在其长度(13)的部分上，柔性导管270不连接到热管的任何部分。在图3b中，柔性导管270在其长度的至少50％上不连接到热管的任何部分。

因此，本发明提供了一种用于由具有多匝的小直径线圈组成的热管或蒸汽腔室的柔性灯芯，以形成具有半开放壁的毛细干线，用于通过绕组的流体吸收以及通过干线的轴向流体输送。卷绕允许使用如玻璃纤维之类的脆性材料，从而维持在3d结构中成形干线的柔性，并且还允许通过重力弯曲到热管或蒸汽腔室的底侧的干线灯芯(arterywick)。

与所提及的毛细孔相比具有相当大直径的干线可以用于多孔结构旁边。与具有细孔的多孔介质相比，这些干线通道具有小得多的压降，并且可以获得每个横截面积多得多的液体流量。干线经由狭窄的限制或多孔界面而连接到存在气相的空间，以确保限制或多孔界面的高毛细压力正在通过干线来泵送液体。

可能的干线是(任选地)在端部封闭的具有多孔壁的管。在特殊情况下，干线可以在液体进入的一端(在冷凝器侧)打开，而在液体离开干线的点处(在蒸发器处)，孔尺寸小以形成毛细压力。这种结构可以是具有烧结粉末的壁的管。

本发明尤其描述了使用柔性线圈作为毛细干线。构建线圈的一根或多根线可以由合适的材料制成，如(二氧化硅)玻璃纤维、陶瓷纤维、金属线、塑料纤维、可以卷绕和固定的其它纤维或线材料、以及具有与工作流体的低接触角的那些材料。对于水作为工作流体，玻璃纤维和cu线和ni线是特别感兴趣的，因为这些材料在真空环境中与水相容。对于流体，一般而言，在选择材料时应当考虑润湿和相容性。

所需的线圈尺寸取决于应用和工作流体特性，一些粗略的指示如下：线直径：5μm至500μm；管直径：10μm至1000μm；和管的长度：10mm至1000mm。

相邻线圈之间的开口通常小于线直径，但是优选地，足够小以产生局部高毛细压力，其可以在振动和冲击时保持液体于内部。干线直径限于mm尺寸或亚mm尺寸，以防止机械冲击导致不可逆的液体消耗。如果线圈间隔足够小，则液体具有低喷射机会，并且如果被喷射，则由管直径产生的毛细力将使液体返回以再次完全填充。安全的操作方式是由内径产生的液压压力是否大于在管的长度上由重力产生的压力。

线圈的刚度可以通过线或纤维材料、线或纤维直径、干线直径、卷绕密度(每米匝数)、以及使用多个平行线或纤维来控制。

已经计算了具有单根线的典型线圈中的刚度和剪切应力。100μm玻璃纤维在0.2mm内径至0.4mm外径线圈中的刚度特性适合于100mm长度的卷绕干线，而线圈的10％伸长率下的剪切应力远低于临界值(来自维基百科数据，eglass的抗压强度为1080mpa，拉伸强度为3445mpa)。

具有给定内径的毛细管将使得能够输送水。对于管上的任何毛细压力差，可以容易地估计水流。对于尺寸的保守值，约4个外径为0.4mm的管的特性和毛细压力足以使所需的水流冷却蜡烛或灯泡。该输送对内管直径非常敏感。

本发明的相关元件是形成干线灯芯的卷绕线或纤维、匝之间具有小间距的多匝、作为卷绕的材料的玻璃(或塑料或陶瓷)纤维或金属线、以及一股、两股或三股螺旋卷绕纤维或线。

金属线卷绕是种已知的技术。特别地，对于gls白炽灯泡，钨线卷绕是种被广泛应用的技术。在一个线圈(双螺旋线圈)中卷绕多个线对于增加纵向刚度是非常有效的，在一个线圈中卷绕两个平行线将增加刚度4倍。玻璃纤维卷绕可以如下进行：连续(涂覆或未涂覆的)玻璃纤维被引导通过馈通烘箱(例如，加热的管)，其加热该纤维至使得能够容易塑性弯曲的温度。纤维被卷绕在非常长但不是无限长的旋转芯轴上，该旋转芯轴在旋转时轴向前进，其可以是碳线，该碳线也由馈通烘箱来预热。通过逐渐冷却将卷绕玻璃设置为其永久形状，并且从冷状态的芯棒取出并且切割成所需长度。

可以使用几个连接选项(另见图)：

在第一选项中，干线线圈的中心部分可以围绕灯泡或蜡烛的圆柱形蒸发器缠绕一次或多次，其中，两个外端自由地悬挂在蒸汽腔室中。在蒸发器筒上的固定可以使用适当的胶水进行，例如，溶胶-凝胶。这种灯芯结构可以与筒形蒸发器上的溶胶-凝胶灯芯涂层组合；

在类似于1的第二选项中，线圈的中心部分围绕在筒形蒸发器周围，并且外部线圈端部用适当的胶水固定在灯泡或蜡烛的外顶部；

在类似于1的第三选择中，线圈的中心部分围绕在筒形蒸发器周围，并且两个串被安装到蒸汽腔室的玻璃壁，以获得玻璃的足够致密的覆盖，优选地以系统化方式。比如，线圈可以从灯泡/蜡烛顶部到基部的双螺旋中延伸，也可以将两个卷绕纤维或线组合成四重螺旋。

图4示意性地示出了灯具450。灯具450包括根据先前所讨论的灯的实施例的一个或多个灯。

使用线径为100μm和外径为400μm的不同线圈来执行若干个进一步的测试，包括螺旋的相邻元件之间的不同距离d4。距离d4(内部间距)在0μm至40μm的范围内。用相邻线之间没有间距的线圈来测量非常好的水输送功能性，结果与简单的毛细管相当。随着匝之间的间距的增加，水输送特性稍微降低，但是高达约40μm，感知到非常好的水输送功能性(以0μm间距的70％的水输送，其仍然非常好)。