[发明专利]用于基于LED的灯泡或灯具装置的传热组件

说明书

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35章第119(e)(1)节，本申请要求以下申请的优先权：于2011年3月23日提交的题为“LED-Based Light Bulb Device with Fitted Driver Circuitry（具有适配驱动电路的基于LED的灯泡装置）”且代理人案号为No.F1043.103.101的第61/466,715号美国临时专利申请；以及于2011年10月11日提交的题为“Heat Transfer Assembly for LED-Based Light Bulb or Lamp Device（用于基于LED的灯泡或灯具装置的传热组件）”且代理人案号为No.F1043.107.101的第61/545,904号美国临时专利申请；通过引证将上述申请中的每一者的全部教导结合于本文中。

背景技术

本公开涉及发光二极管（LED）照明装置和方法，更具体地说，涉及基于LED的照明装置的传热组件的解决方案，其形式类似于普通的白炽灯泡或灯具。作为参考，贯穿整个说明书，术语“灯泡”和“灯具”可互换地使用。

因为能量成本的增加，白炽灯泡或灯具的替换解决方案（诸如紧凑型荧光灯（CFL，compact fluorescent light）和LED灯泡）正越来越广泛地使用。不幸的是，对于CFL形式的“管”以及当前LED的环境性解决方案的不寻常形状存在审美上的担忧。消费者和商业的担忧在于，在许多情况下，已有的固定器（fixture）或灯座与这些新的替换灯泡产品相比看起来没有吸引力。在许多情况下，消费者为了保持普通白炽灯泡的外观而回避了在环境和经济方面而言正确的事情。

基于LED的灯为照明提供最持久的且随时间的推移成本最低的并且最环保的解决方案。两个主要的问题在于每流明的初始成本较高以及LED灯泡发射的光的定向性。近来，已开发射大大改进的基于LED的灯泡装置，其沿灯泡结构布置有多个单独的LED，该灯泡结构在外观上非常类似于常规的白炽灯泡。结合有这个形式的多种非常有前景的灯泡装置在美国专利第8,013,501号中记载，通过引证将该专利的全部教导结合于本文中。通过这些设计和类似的设计，灯泡装置旨在与常规的白炽灯灯泡的固定器或灯座（其从电源输送AC功率）一起使用。因此，灯泡装置必须载有或包括适当的电路，该电路在固定器或插座处将AC功率转换为适于为LED供电或驱动LED的功率。功率转换电路部件则产生长期而言必须消散的热。LED自身也产生必须去除的热。在这方面而言，小尺寸的LED芯片从LED封装件的背部每单位面积发射大量热。LED灯泡或灯具的设计通常使用散热器将该热传递至周围环境空气。

LED灯泡设计涉及LED部件的选择和数量、LED驱动参数、系统热学限制、系统寿命和性能目标之间的一系列复杂的权衡。所有这些权衡在成本目标的限制以及对与传统白炽灯泡接近的外观的期望下进行。实施难度随着高瓦特当量解决方案的光度输出要求而增大。

用于满足60W、75W、100W当量的光输出目标的功率转换系统的设计将越来越具有挑战性，需要精心的部件选择、电路板设计以及热学设计。来自于转换电子器件和LED的系统热的消散是特别具有挑战性的。内部安装的LED和功率转换部件必须安装在提供热路径的衬底上，在该热路径中，热被传导至外部表面以用于对流消散。任何解决方案都必须注意到，由一组部件产生的热不会不经意地传导至其他部件且促使其他部件的温度升高，从而导致单个部件的温度上升到它们的工作限度以上。

在基于LED的灯泡设计的领域中，相关传热问题为传热路径和表面系统。任何可接受的设计必须以还可避免电子危险路径的方式对热进行传输。符合法规的安全测试包括使灯具经受一系列非常高的瞬时电压，并确认灯具设计不允许电流以对使用者造成安全问题的方式到达人体可触及的表面。

基于LED的灯泡设计引起了多个与传热相关的担忧。对于这些问题的任何解决方案都将被很好地接受。

发明内容