从发光二极管组件传送热量的方法
【专利说明】从发光二极管组件传送热量的方法
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2012年9月28日提交的题为“利用居所的结构作为散热片的模块化LED照明组件(Modular LED Lighting Assembly Utilizing Structures of a Dwellingas a Heat Sink) ”的美国临时专利申请序列号61/707，313的优先权并以此为基础，该申请在此通过引用以其全文结合在此。
[0003]背景
[0004]本发明涉及发光二极管(LED)照明组件。更具体地，本发明涉及将居所结构用作散热片的模块化LED照明组件。
[0005]随着能源成本的增加，公司以及类似的个人已开始寻找白炽灯泡的替代物。其中一种替代物是LED照明组件，虽然当前LED照明组件在制造上比白炽灯泡更昂贵，但是在操作这些灯泡所用能源中的成本节约和LED照明组件相比典型白炽灯泡持续明显更长时间这一事实之间，成本得以抵消。随着制造和设计改进继续出现在LED照明组件技术中，LED照明组件继续成为典型的白炽灯泡的经济上更加可行的替代物。
[0006]制造LED照明组件的其中一个主要费用与散热片相关联。具体地讲，驱动电路被用于控制并操作LED照明组件的LED。进一步地，将许多LED照明组件放置在包括调光电路的插座内，其中，这些LED的驱动电路必须另外考虑这些电路。由此，虽然LED本身只产生最少的热量，这个驱动电路却产生显著的热量，尤其是当电流流经该电路时。为了不使该电路过热，不得不利用大而笨重的散热片从该电路传走热量。这些散热片不仅笨重，而且制造和设计昂贵。
[0007]大多数照明组件位于居所的天花板或屋顶上。虽然在一些基于施工的应用中，天花板和屋顶由热绝缘材料制成，但是其他居所具有由诸如混凝土或金属之类的将传导热量的导热材料制成的屋顶和天花板。
[0008]例如，在世界各地的农业设施中建有许多畜舍，这些畜舍具有邻近或沿着金属屋顶的照明灯具和电气布线。在农业设施中，居所或畜舍的清洁度对诸如鸡、火鸡、猪或类似动物的繁育很重要。通常情况下，在繁育诸如鸡或火鸡之类家禽的环境中，将这种居所或畜舍彻底冲洗干净，并在移走每个动物群后喷上消毒剂。用典型散热片的尺寸和通常具有鳍状设计用以传送热量的散热片，积聚沉积物可形成于其中。这种积聚可导致下一动物群的潜在病毒或疾病，并且是不令人期望的。这一结果会潜在地违反严格的政府生物安全项目，从而使消费者们在购买这样的LED照明组件时犹豫。
[0009]在另一个示例中，在混凝土建筑物的建造中常常在浇筑中将接线盒埋入。使用笨重散热片的结果是，LED照明组件简单地延伸出这些接线盒，提供了不令人期望的美学外观。结果是，在替换这些建筑物中的照明时，甚至根本不考虑LED照明组件。
[0010]因此，对于LED照明组件，在本领域中存在消除使用笨重散热片的需要。另外，对于LED照明组件，在本领域中存在制造成本低并且易于安装的需要。
[0011]因此，本发明的一个原则性目的是最小化LED照明组件的尺寸；
[0012]本发明的仍另一个目的是降低装配LED照明组件的制造成本；并且
[0013]本发明的另一个目的是方便LED照明组件的安装；
[0014]这些目的与其他目的、特征以及优点将会在说明书的剩余部分变得明显。
【发明内容】
[0015]一种利用包含驱动多个LED的电气部件的基板的LED照明组件。该基板连接到热传递元件，从而使得热量经由该基板从这些LED和电气部件传至该热传递元件，再到居所中的或居所的结构。在一个实施例中，该热传递元件固定于居所的屋顶上，将热量传送到该屋顶。在第二实施例中，该热传递元件连接到居所的天花板上，并且热量被传送到该天花板。
[0016]附图简要说明
[0017]图1是LED照明组件的透视图；
[0018]图2是LED照明组件的底部透视图；
[0019]图3是LED照明组件的侧面平视图；
[0020]图4是LED照明组件的电路的示意图；
[0021]图5是LED照明组件的端盖的透视图；
[0022]图6是居所中的LED照明组件的带隐藏线的侧面平视图；
[0023]图7是LED照明组件的正面平视图；
[0024]图8是LED照明组件的背面平视图；
[0025]图9是LED照明组件的正面透视图，包括透镜元件；
[0026]图10是LED照明组件的正面平视图；以及
[0027]图11是居所中的LED照明组件的带隐藏线的侧面平视图。
[0028]优选实施例详细描述
[0029]在第一实施例中，这些附图示出了发光二极管组件10，该组件具有本体12，该本体从底部14延伸到顶部16。在底部14处是热传递元件18，在优选实施例中，该热传递元件通常是矩形的形状、连续且平坦的，遍及本体12的长度。该热传递元件具有设置为穿过延伸自本体12的凸缘22的多个槽口 20。这些槽口 20接纳紧固元件，从而使得本体12能够以使热传递元件18接合屋顶24的方式固定到居所26的屋顶24上。优选地，整个热传递元件18在固定时完全地连续地接合屋顶24，没有间断地遍及本体12的整个长度，以在热传递元件18和屋顶24之间形成传送热量界面。在一个实施例中，居所26是畜舍，而屋顶24是由金属制成的。
[0030]多个空腔28、30和32设置为穿过本体12，这些空腔带有自凸缘22延伸朝向中心轴37的弧形侧壁34和36，这些侧壁围合第一和第二外空腔28和30。空腔28、30和32的设计为制造提供了方便，并且使本体12重量轻且在安装过程中易于搬动。空腔28、30和32还允许将电气布线39贮藏于其中。通过具有弧形侧壁34和36提供了低轮廓，该低轮廓减小了本体12的总尺寸并提供了成型特别的组件10，以承受如在农业环境中典型的高压冲洗。
[0031]凹槽38居中设置于该本体内，并且沿着本体12的整个长度延伸。限定凹槽38的是居中位于本体12内的第一表面40，且终止于第一和第二带角度的边缘42和44内。第一和第二口袋46和48邻近第一和第二带角度的边缘42和44设置于第一和第二外空腔28和30内，以提供用于接纳紧固件的开口。第一和第二带角度的边缘42和44从第一表面40和中心轴37对称地向上延伸，并终止于第一和第二侧壁50和52内。第一和第二侧壁50和52终止于第一和第二凸缘元件54和56内，这些凸缘元件延伸自并远离弧形侧壁34和36。
[0032]还提供了基板58，该基板的尺寸和形状可紧贴配合于凹槽38内。在一个实施例中，该基板通常是矩形的。在优选实施例中，基板58是印刷电路板(PCB)。基板58填充有多个电气部件60。
[0033]在一个实施例中，这些电气部件60包括用于从AC输入端64接收电力的驱动部件62。在一个实施例中，AC输入端提供120VAC，而在另一个实施例中提供230VAC。在优选实施例中，通过授予Grajcar的题为“用于可调光AC LED照明的谱移控制(Spectral ShiftControl for Dimmable AC LED Lighting) ” 的美国专利公开 2011/0210678 教授的内容调节电流，该专利全文结合在此。具体地说，来自AC输入端64的电力由整流器65接收，该整流器开始调节多个发光二极管66的AC电流。供应到这些发光二极管66的电流通过多个晶体管68和电阻器70进一步得到调节。优选地，这些晶体管在一个实施例中是M0SFET，在其他实施例中使用了 IGFET或者其他相似的晶体管。另外，可在基板58上填充诸如保险丝、MOV之类的保护元件。
[0034]在一个实施例中，驱动部件62和发光二极管66工作，以提供与增强生理特性有关的预定波长或颜色的光输出，或在动物身上创造预定的心理反应或创造植物的生长特性。为此目的，组件10提供至少与照明光谱一致的光输出，该照明光谱披露于题为“适应于昼行性鸟类和人类的光谱敏感性的光源(Light Sources Adapted to SpectralSensitivity of Diurnal Avians and Humans) ” 的美国专利公开号 2011/0228515，题为“用于牲畜发育的LED照明(LED Lighting for Livestock Development) ”的美国专利公开号 2011/0101883 ;题为“选择产卵点的差别照明(Differential Illuminat1n to SelectEgg Laying Sites) ”的美国专利公开号2012/0186524，题为“共生的虾和藻类生长系统(Symb1tic Shrimp and Algae Growth System)，，的 PCT 申请号 PCT/US 2013/058511 ;题为“适应于植物光谱敏感性的光源(Light Sources Adapted to Spectral Sensitivity ofPlants) ”的PCT申请号PCT/US 2013/049708 ;题为“适应于昼行性鸟类和人类的光谱敏感性的光源(Light Sources Adapted to Spectral Sensitivity of Diurnal Avians andHumans)