本发明一般涉及低压led灯丝灯具(lighting)，并且更具体地涉及被制造成看起来像爱迪生式灯丝灯泡的低压led灯丝灯具。
背景技术
通常由碳或钨丝制成的爱迪生式白炽灯泡仍然很受欢迎，并且通过其独特的灯丝外观和温暖的色温容易识别。灯具技术的发展已经产生了比白炽灯泡更能量有效的灯具元件。例如，发光二极管(led)是半导体光源，与白炽灯泡相比，其可以在低电压下操作，具有低的总能量要求。
太阳能面板由光伏单元(太阳能单元)制成，其可以将光转换成电。单个太阳能单元通常在0.5v附近操作。多个太阳能单元可以被串联布线在一起以产生更大的电压，然而太阳能单元的增加需要增加光伏系统的尺寸。
技术实现要素：
示出了根据本发明实施例的低压led灯丝阵列灯具的系统和方法。一个实施例包括发光二极管(led)阵列灯，包括：盖部件，具有第一面和第二面，并且包含控制电路和电耦合到控制电路的电池；太阳能面板，与盖部件的第一面接触并电耦合到控制电路；和led灯丝灯泡，与盖部件的第二面接触并电耦合到控制电路，其中，led灯丝灯泡包括led阵列和荧光材料；其中，当太阳能面板产生电时，控制电路将太阳能面板产生的电路由到电池进行存储；并且其中，当太阳能面板不产生电时，控制电路将电从电池路由到led灯丝灯泡。
在另一个实施例中，led灯丝灯泡基本垂直于盖部件。
在又一个实施例中，led阵列中的led被线性地布置并且并联布线在一起。
在又一个实施例中，led阵列中的每个led的电压在1.4v和3.2v之间。
在又一个实施例中，led阵列中的led被布置成串联布线的led的子阵列，并且led的子阵列并联布线在一起。
在又一个实施例中，每个子阵列包括4个led，每个led在3v处操作，使得并联布线的子阵列的电路在12v处操作。
在又一个实施例中，led阵列以线性图案布置以模拟灯丝。
在又一个实施例中，当太阳能面板暴露于光时，控制电路防止电从电池流到led灯丝灯泡。
在又一个实施例中，当被led阵列激励时，荧光材料发射色温在1700k和3500k之间的光。
在又一个实施例中，led阵列灯是防水的。
在又一个实施例中，盖部件被耦合到包括透明外壳和附接设备的基座部件。
在又一个实施例中，透明外壳是基本上圆柱形的。
在又一个实施例中，附接设备是尖状物。
在又一个实施例中，附接设备还包括凸缘。
在还有的另一个实施例中，led阵列灯，包括：涂覆有荧光材料的led阵列，其中，led阵列中的每个led通过并联电路连接到电源；和涂覆有荧光材料的led阵列被线性布置；其中，并联电路上的总电压在1.4v和3.2v之间。
在又一个实施例中，电源是太阳能面板。
在又一个实施例中，电源包括太阳能面板和电力存储单元。
在又一个实施例中，led阵列灯还包括控制电路，所述控制电路根据太阳能面板的电力输出在太阳能面板、电力存储单元和led阵列之间路由电力。
在又一个实施例中，led阵列灯包括：盖部件，具有第一表面和第二表面，并且包含控制电路和电池，其中电池被电耦合到控制电路；太阳能面板，附接到盖部件的第一表面并电耦合到控制电路；led灯丝元件，附接到盖部件的第二表面并电耦合到控制电路，其中灯丝元件包括涂覆有荧光材料的多个led；和壳体，附接到盖部件，其中壳体允许至少一些光穿过壳体；和附接设备，附接到壳体；其中，当太阳能面板产生电时，控制电路将太阳能面板产生的电力路由到电池；并且其中，当太阳能面板不产生电时，控制电路将电从电池路由到led灯丝灯泡。
在又一个实施例中，所述多个led并联布线，使得电路上的电压在1.4v和3.2v之间。
另外的实施例和特征在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地对于本领域技术人员在阅读说明书后将变得清楚，或者可以通过本发明的实践来学习。通过参考说明书的其余部分和附图可以实现对本发明的本质和优点的进一步理解，附图形成本公开的一部分。
附图说明
图1a是根据本发明实施例的低压led灯丝阵列灯的照片。
图1b是根据本发明实施例的低压led灯丝阵列灯的照片。
图1c是根据本发明实施例的分成几个部件的低压led灯丝阵列灯的照片。
图2是根据本发明实施例的被插入插座部件中的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图3a是根据本发明实施例的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图3b是根据本发明实施例的插座部件的示意图。
图3c是根据本发明实施例的被对准以用于插入插座部件的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图3d是根据本发明实施例的被对准以用于插入盖部件的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图4a是根据本发明实施例的被对准以用于插入插座部件的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图4b是根据本发明实施例的插座部件的示意图。
图4c是根据本发明实施例的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图4d是根据本发明实施例的被对准以用于插入插座部件的低压led灯丝阵列灯泡的示意图。
图5a是根据本发明实施例的低压led灯丝阵列的基座支撑部的示意图。
图5b是根据本发明实施例的装配有led的低压led灯丝阵列的基座支撑部的示意图。
图5c是根据本发明实施例的完成的低压led灯丝阵列的示意图。
图5d是根据本发明实施例的完成的低压led灯丝阵列的图像。
图6是根据本发明实施例的并联布线的低压led灯丝阵列的电路图。
图7是根据本发明实施例的串联和并联布线的低压led灯丝阵列的电路图。
图8是根据本发明实施例的串联布线的低压led灯丝阵列的电路图。
图9是根据本发明实施例的用于低压led灯丝阵列灯具单元的控制电路的电路图。
图10是根据本发明实施例的用于低压led灯丝阵列灯具单元的控制电路的电路图。
具体实施方式
现在转到附图，示出了低压led灯丝阵列灯泡，以及使用低压led灯丝灯泡的装置。尽管已经发明了一个多世纪，爱迪生式的灯丝灯泡仍然是流行的外观。然而，白炽灯丝需要大量的能量来操作。传统的led灯丝阵列由线性布置和串联布线的许多led制成，并且通常涂覆硅树脂粘合剂材料的黄色磷光体涂层。低压led灯丝阵列可以以模仿爱迪生式灯丝的方式来制造。这些灯丝可用于重现爱迪生式的外观，同时保持低的电压要求。这里描述的led灯丝灯泡的低电压要求允许许多的户外应用。
可以通过以不同配置布线led来改变电压要求。在许多实施例中，并联布线led使电压要求最小化。在各种实施例中，led组被串联布线，并且然后led组被并联布线以增加电压要求。然而，本领域普通技术人员将容易认识到，可以根据给定应用的要求使用任何led布线配置。
低压要求使led灯丝阵列灯泡能够使用低压电池操作，诸如但不限于范围从1.2v到3.7v的aa尺寸的电池。在各种实施例中，使用的电池是可再充电电池。电池可以是但不限于镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池或适合于给定应用的要求的任何其它电池结构。然而，在许多实施例中，可以使用其它能量存储单元，诸如但不限于电容器或适合于本发明实施例的特定应用的要求的任何其它能量存储设备。此外，低压要求允许灯泡通过由至少一个太阳能单元组成的小型太阳能面板供电。在许多实施例中，太阳能面板为灯泡供电。在许多实施例中，太阳能面板为电池再充电，该电池为灯泡供电。在许多实施例中，led灯丝阵列灯泡从盖部件向下下垂。
在某些实施例中，变压器可用于将主线电压(例如，在美国是120v)降低至1.2v至12v之间的任何值。在一些实施例中，变压器将电压降低至高于12v或者低于1.2v。在一些实施例中，降压线驱动led灯丝阵列灯泡。在若干实施例中，当使用降压线时，led灯丝阵列灯泡被附接到基座部件并且指向上方。
led灯丝阵列灯泡可以被固定到插座。在许多实施例中，插座被附接到壳体。在某些实施例中，壳体还具有太阳能面板、容纳至少一个电池的至少一个隔室、和/或向led灯丝阵列灯泡提供电力的电路。在许多实施例中，太阳能面板相对于插座位于壳体的相对面上。在各种实施例中，壳体是较大结构的一部分，该较大结构可放置在外面以用作室外灯。关于壳体的讨论可以在下面找到。
低压led灯丝阵列灯具
许多户外灯具解决方案使用相对高的电压来驱动白炽灯、紧凑型荧光灯(cfl)灯泡和/或任何其它需要相对高电压的灯泡。然而，可以使用相对较小的电池来操作低压led灯丝阵列灯泡。在许多实施例中，使用小型太阳能面板对电池进行再充电。这允许在不需要连接到电线(诸如但不限于消费者120v电网)的室外空间中应用低压led灯丝阵列灯泡。因此，低压led灯丝阵列灯泡可以被固定在被设计为户外使用的壳体中。
现在转向图1a，示出了根据本发明实施例的壳体中的低压led灯丝灯泡。盖部件100具有面向上的太阳能面板110和面向下的插座，低压led灯丝阵列灯泡120可以装配到该插座中。盖部件100被装配到基座部件130上。在许多实施例中，透明外壳140被布置在基座部件130和盖部件100之间。透明外壳140可由玻璃、塑料或适合于给定应用的要求的任何其它材料制成。在许多实施例中，透明外壳140为圆柱形。然而，可以使用任何形状，诸如但不限于棱镜、多面体或适合于给定应用的要求的任何弯曲形状。附接设备150被连接到基座部件。在许多实施例中，附接设备是杆或棒。在若干实施例中，附接设备是支架或适合于给定应用的要求的任何其它附接机构。在许多实施例中，基座部件在底部被成形为将使单元稳定在地下的形式。例如，基座部件可以被成形为尖状物。附接设备可具有凸缘，以使单元稳定在地面上。在各种实施例中，基座部件被成形为使得便于将单元附接到墙壁和/或地面。在一些实施例中，附接设备是两个或更多个装配在一起的部分。在图1b中，示出了根据本发明实施例的组装了其附接设备的低压led灯丝阵列灯。在图1c中，示出了根据本发明实施例的其附接设备被拆卸的低压led灯丝阵列灯。
如本领域普通技术人员可以理解的，图1仅仅说明了本发明的单个实施例。可以将盖部件和基座部件制造成具有不同的外观形式。在许多实施例中，透明圆柱被着色以产生额外的照明效果。在许多实施例中，不存在透明圆柱。太阳能面板和/或盖部件可以倾斜以更好地面对太阳光。虽然上面讨论了壳体中的低压led灯丝灯泡的特定实施例，但是本领域普通技术人员将理解，可以根据给定实施例的要求对部件进行重新布置、替换或修改。关于盖部件的讨论可以在下面找到。
led灯丝阵列灯泡的盖部件
根据本发明的许多实施例，盖部件被分成盖子部件和插座部件。在一些实施例中，盖子部件和插座部件熔合在一起以形成盖部件。在某些实施例中，插座部件包含可以插入低压led灯丝阵列灯泡的插座。led灯丝阵列灯具的盖部件可以根据特定应用的要求制成各种不同的形式。盖部件也可以有用于电池的隔间。在许多实施例中，盖部件包含可用于控制电池、太阳能面板和低压led灯丝阵列灯泡中的至少两个之间的电流的电路。用于低压led灯丝阵列灯泡的插座可以被直接连接到电路。
现在转向图2，示出了根据本发明实施例的具有用于低压led灯丝阵列灯泡的插座的插座部件。在许多实施例中，基座部件200容纳插座210。插座210具有承载电流的正和负连接器220。在许多实施例中，连接器220可以是凹形结构，其从灯泡接收一组插头。在各种实施例中，连接器220是平坦的导电表面，其与来自灯泡的第二组连接器对准。然而，连接器220可以是可用于将电流引导到灯泡的凸形、凹形、扁平形或适合于给定实施例的要求的任何其它形状。在所示的实施例中，连接器220装配到包含弹簧230的通道中。在许多实施例中，灯泡被插入插座中，并且连接器220被按压通过通道并与印刷电路板(pcb)240接触。pcb240可以通过连接器220从正和负极布线250将电流传导到连接的灯泡260。在许多实施例中，连接器220不被按压，并且与灯泡充分接触以传导电流。在许多实施例中，布线250被连接到电池。在许多实施例中，pcb240还连接到太阳能面板，并且可以调节连接的元件之间的电力流动，所述连接的元件诸如是但不限于灯泡260、太阳能面板、电池或适合于给定应用的要求的任何其它连接的电气设备。
在一个实施例中，灯泡260包括壳层(shell)。在许多实施例中，壳层由塑料制成。然而，壳层可以由玻璃、丙烯酸树脂或适合于给定应用的要求的任何其它材料制成。在许多实施例中，壳层可以被着色。灯泡260可以包含至少一个led灯丝阵列。led灯丝阵列及其用途将在下面进一步讨论。本领域普通技术人员可以容易地理解，在各种实施例中，插座部件可以被制成各种配置，并根据给定应用的要求使用各种不同的布线部件。下面讨论盖部件的组装和灯泡的插入。
插入led灯阵列灯泡
在许多实施例中，led灯丝阵列灯泡被插入到盖部件中。在许多实施例中，led灯丝阵列灯泡具有可插拔的插头。可插拔插头和插座可以具有互补的形状，以便于led灯丝阵列灯泡和盖部件之间的连接。根据给定应用的要求，可以使用各种可插拔插头和/或插座形状。
现在转到图3a，示出了根据本发明实施例的插头形状。led灯丝阵列灯泡具有可插拔插头300。可插拔插头300可以具有能够通电的引线，以便给灯泡供电。在许多实施例中，可插拔插头300具有多个空腔和/或突起，这些空腔和/或突起允许灯泡抵靠插座固定就位。
现在转到图3b，示出了根据本发明实施例的盖部件的插座部件。插座部件可以具有用于灯泡的插座310。插座310可以具有相对于灯泡的互补数量的空腔和/或突起，以便于插入。在许多实施例中，插座部件具有隔室320以容纳电池。
现在转到图3c，示出了根据本发明实施例的将led灯丝阵列灯泡插入到插座部件的插座中。
现在转到图3d，示出了根据本发明实施例的将led灯丝阵列灯泡插入完成的盖部件的插座部件的插座中。虽然以上关于本发明的特定实施例描述了插座部件、灯泡和盖部件，但是本领域普通技术人员将容易理解，可以根据给定应用的要求使用任何数量的配置。下面将讨论led灯丝阵列灯泡中使用的低压led灯丝阵列。
低压led灯丝
led灯丝阵列灯具可以在低压下操作。在许多实施例中，可以改变led灯丝阵列的电路以满足或产生特定的操作电压要求。一个或多个led灯丝阵列可以在单个灯泡中布线在一起。
现在转到图5a，示出了根据本发明实施例的用于led灯丝阵列的基座支撑部。基座支撑部500可以由塑料、金属、玻璃、陶瓷、瓷器、蓝宝石材料或适合于给定实施例的要求的任何其它材料制成。在所示的实施例中，基座支撑部具有正引线510和负引线520。在许多实施例中，引线位于基座支撑部的相对侧上。在许多实施例中，引线位于基座支撑部的同一侧。但是，可以根据给定应用的要求使用任何引线配置。
现在转到图5b，示出了根据本发明实施例的装配有led的基座支撑部。led530使用焊接技术、胶水或适合于给定应用的要求的任何其它粘合技术附接到基座支撑部。在许多实施例中，led发射白光。但是，可以根据给定应用的要求使用任何颜色的led。在一些实施例中，led未被涂覆。在许多实施例中，led不具有透镜。在各种实施例中，led具有透镜。led可以作为阵列布线在一起，使得它们可以通过附接到基座支撑部的正和负引线供电。在许多实施例中，10到40个之间的led在单个灯丝上。但是，可以根据给定应用的要求使用任意数量的led。
现在转到图5c，示出了根据本发明实施例的涂覆有荧光材料的led灯丝阵列。荧光材料540响应于来自led的光学激励而发荧光。在许多实施例中，荧光材料是荧光粘合剂。在一些实施例中，荧光材料是具有磷酸盐的管。然而，可以根据给定应用的要求使用任何荧光材料。荧光材料540可以被修改以在被激励时发射给定强度的一组给定波长的光。在许多实施例中，荧光材料540发出温暖色谱中的波长。在许多实施例中，荧光材料的色温在1700k和3500k之间。然而，可以根据给定应用的要求使用具有更宽范围的色温的任何荧光材料。在一些实施例中，色温可以高达6500k。在许多实施例中，施加荧光材料540，使得led灯丝阵列看起来是圆柱形的。
现在转向图5d，示出了根据本发明实施例的完成的led灯丝阵列。下面讨论led灯丝阵列的电路。
led灯丝阵列电路
可以修改led灯丝阵列电路以使用不同的电压电平。在许多实施例中，基于led的布线配置来确定电压电平。通常，并联布线的led使得每个led上的电压相同并且总电流是通过每个led的电流之和。当串联布线时，通过每个led的电流相同，但电路上的电压是每个led的电压之和。串联布线的led可以具有在每个led上保持相同电流的优点，这意味着每个led的亮度将保持稳定，并且热失控的可能性较小。但是，通过使led涂覆荧光材料，led亮度的任何变化都可以得到缓解。
现在转到图6，示出了根据本发明实施例的用于led灯丝阵列的并联电路的电路图。led灯丝阵列可以具有正引线600和负引线610。在所示的实施例中，led620并联布线在引线之间。led可以均匀间隔、不均匀间隔、或者根据给定应用的要求在引线之间放置成图案。在一些实施例中，每个led灯丝阵列有20个led。然而，可以根据给定应用的要求使用任何数量的led。通过并联地布线led，led灯丝阵列上的电压与每个单元的电压相同。在许多实施例中，每个led的电压在1.4v和3.2v之间。在一些实施例中，电压可以高于3.2v，例如12v或15v。但是，可以根据给定应用的要求使用任何电压。
现在转到图7，示出了根据本发明实施例的用于led灯丝阵列的混合并联/串联电路的电路图。电路700包括串联布线的至少两个led子阵列710。在电路700内，每个子阵列并联布线到其它子阵列。在许多实施例中，至少两个led的子阵列串联布线，并且至少两个子阵列并联布线。以这种方式，整个led灯丝阵列上的电压与每个子阵列的电压相同。可以改变每个子阵列中的led的数量以实现特定电压。在许多实施例中，对于电路上的总共12v，每个串联具有各自操作在3v的4个led。然而，可以根据给定应用的要求使用任何数量的led。
现在转到图8，示出了根据本发明实施例的用于led灯丝的串联电路的电路图。led可以串联布线，以在电路上实现附加电压。虽然在上述附图中示出了特定电路和多个led，但是本领域普通技术人员可以理解，可以根据给定应用的要求使用任何数量的led和布线配置。为了给led灯丝阵列灯泡供电，控制电路可用于调节用电量。
低压led灯阵列灯具控制电路
控制电路可以容纳在低压led灯具单元的盖部件内。在许多实施例中，控制电路控制太阳能面板、led灯丝阵列灯泡和电池中的至少两个之间的电力流动。在许多实施例中，当太阳能面板暴露于光时，控制电路将电力从太阳能面板引导到电池，以便为电池充电。当太阳能面板暴露于光时，控制电路可以防止电力从电池流到led灯丝阵列灯泡。以这种方式，在白天，电池可以充电并且灯将关闭，并且在夜晚，可以使用电池操作灯。在许多实施例中，当太阳能面板暴露于足够的光时，太阳能面板的电压大于电池的电压，并且控制电路将电从太阳能面板引导到电池，并且将没有电流过led灯丝阵列灯泡。在许多实施例中，当太阳能面板没有暴露于足够的光时，太阳能面板的电压低于电池的电压，并且控制电路通过led灯丝阵列灯泡从电池放电，直到电池电压低于它的保护电压。在各种实施例中，太阳能面板直接为led灯丝阵列灯泡供电。控制电路设计如下所述。
现在转到图9，示出了根据本发明实施例的控制电路的电路图。在所示的实施例中，集成电路900被连接到电池910。集成电路900被连接到电容器920。集成电路900被连接到太阳能面板930。集成电路900被连接到至少一个电感器940。集成电路900被连接到二极管950，以便正确地将电流引导到至少一个led灯丝阵列960。在各种实施例中，集成电路900是由中国上海的shiningic制造的yx8019。在许多实施例中，集成电路是由中国上海的shiningic制造的yx8613。在若干实施例中，集成电路900是中国上海的shiningic制造的yx8182。在许多实施例中，集成电路900是由日本京都的rohmsemiconductor制造的5252f。本领域普通技术人员将会理解，可以根据给定应用的要求使用任何数量的集成电路。
现在转到图10，示出了根据本发明实施例的控制电路的电路图。控制电路具有第一集成电路1000、第二集成电路1010和/或第三集成电路1020。电感器1040被包括在控制电路中。如上所述，控制电路具有连接并布线在如上所述的led灯丝阵列灯泡的配置中的led1040。在许多实施例中，太阳能面板1050是电路的一部分。控制电路具有第一电阻器1060和/或第二电阻器1062。第一电容器1070和/或第二电容器1072被连接到控制电路。如上所述的电池1080被结合到控制电路中。虽然已经将一些部件描述为仅具有单个或多个实例，但是可以根据给定实施例的特定应用的要求使用任何数量的部件。例如，可以使用单个电阻器和/或电容器，或者可以使用多个电阻器和/或电容器。作为另一个示例，可以使用多个电池或电感器。
尽管已经在某些特定方面描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说许多其它修改和变化是清楚的。虽然已经描述了电路图的某些特定实施例，但是本领域普通技术人员将理解可以根据给定应用的给定要求来替换、修改和/或移除各个部件。一些实施例可以以部件是模块化和可分离的方式设计。因此应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以在除了具体描述之外来实践本发明。因此，本发明实施例应该在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。