Led燈泡中的可膨脹液體體積的制作方法
【專利摘要】LED燈泡包括底座、殼體、多個LED、熱傳導(dǎo)液體和液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。所述熱傳導(dǎo)液體保持在所述殼體內(nèi)。多個LED布置在殼體內(nèi)并且浸入所述熱傳導(dǎo)液體中。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)布置在LED燈泡內(nèi)。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為補(bǔ)償熱傳導(dǎo)液體的膨脹。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)從第一位置移動到第二位置。在第一位置上，為所述熱傳導(dǎo)液體提供第一體積。在所述第二位置上，為熱傳導(dǎo)液體提供比所述第一體積大的第二體積。
【專利說明】LED燈泡中的可膨脹液體體積
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及液體冷卻式發(fā)光二極管(LED)燈泡，并且更具體地涉及在LED燈泡中提供可膨脹體積以允許熱傳導(dǎo)液體的熱膨脹。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)地，利用熒光和白熾光燈泡來產(chǎn)生光。盡管已經(jīng)可靠地使用兩種類型的光熱燈泡，但是每種類型的光熱燈泡均受一些缺陷困擾。例如，白熾燈泡趨于低效，僅利用其功率的2-3%來產(chǎn)生光，而其功率的其余97-98%作為熱而損失。盡管熒光燈泡比白熾燈泡更高效，但是不能產(chǎn)生與白熾燈泡所產(chǎn)生的相同的暖光。另外，對于熒光燈泡中含有的汞，存在健康和環(huán)境的擔(dān)憂。
[0003]因此，期望一種替代的光源。一種這樣的替代選擇是使用LED的燈泡。LED包括半導(dǎo)體結(jié)，由于流過結(jié)的電流而使得半導(dǎo)體結(jié)發(fā)光。與傳統(tǒng)的白熾燈泡相比較，LED燈泡能夠利用相同的功率量產(chǎn)生更多的光。另外，LED燈泡的工作壽命為比白熾燈泡長的量級，例如，10，000-100，000 小時對 I, 000-2，000 小時。
[0004]盡管利用LED燈泡替代白熾燈泡或熒光燈泡具有許多優(yōu)點(diǎn)，LED具有多個缺陷，這妨礙了其廣泛采樣而作為白熾和熒光的替代。一個缺陷在于，LED為半導(dǎo)體，通常不能允許其變得比近似120°C更熱。作為實(shí)施例，A型LED燈泡已局限于極低的功率(S卩，低于大約8W)，對于白熾或熒光的替代，產(chǎn)生低效照明。
[0005]對于該問題，一種可能的解決方案是使用與LED附接且伸展遠(yuǎn)離燈泡的較大的金屬散熱片。然而，該解決方案是不可取的，因?yàn)槌Ｒ?guī)理解是消費(fèi)者不會使用形狀完全不同于傳統(tǒng)形狀的A型形狀因數(shù)的燈泡的燈泡。另外，散熱片可能使得LED燈泡難以安裝到先前存在的固定物中。
[0006]另一解決方案是為燈泡填充熱傳導(dǎo)液體以將熱從LED傳遞到燈泡的殼體。然后，熱可從殼體向外傳遞到燈泡周圍的空氣中。隨著熱從LED傳遞到導(dǎo)熱液體，液體的溫度升高，使得液體體積由于熱膨脹而增加。一些填充液體的LED燈泡在燈泡中使用空氣囊或氣泡。隨著液體溫度升高，液體體積膨脹，并且空氣囊或氣泡被壓縮。
[0007]然而，在填充液體的燈泡中設(shè)有空氣囊或氣泡是不可取的。首先，空氣囊由于在液體和外殼殼體的至少部分之間形成空氣勢壘而降低了燈泡的冷卻效率。第二，氣泡可能使得由LED產(chǎn)生的光失真，導(dǎo)致非均勻的光分布。氣泡會形成明亮的反射或變暗的區(qū)域，減損了燈泡的視覺吸引力。第三，空氣氣泡使注意力集中到燈泡填充有液體的事實(shí)，這對于消費(fèi)者不具吸引力。
[0008]發(fā)明概述
[0009]在一個示例性的實(shí)施方案中，LED燈泡具有底座、與所述底座連接的殼體、多個LED、熱傳導(dǎo)液體，以及液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。熱傳導(dǎo)液體保持在殼體內(nèi)。多個LED布置在殼體內(nèi)并且浸入熱傳導(dǎo)液體中。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)布置在LED燈泡內(nèi)。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)被配置為補(bǔ)償熱傳導(dǎo)液體的膨脹。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)從第一位置移動到第二位置。在第一位置上，為熱傳導(dǎo)液體提供第一體積。在第二位置上，為熱傳導(dǎo)液體提供比所述第一體積大的第二體積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了帶有隔膜的LED燈泡的剖視圖。
[0011]圖2A示出了帶有處于伸展位置的隔膜和活塞的LED燈泡的剖視圖。
[0012]圖2B示出了帶有處于縮回位置的隔膜和活塞的LED燈泡的剖視圖。
[0013]圖3A示出了帶有處于伸展位置的隔膜、活塞和復(fù)位彈簧的LED燈泡的剖視圖。
[0014]圖3B示出了帶有處于縮回位置的隔膜、活塞和復(fù)位彈簧的LED燈泡的剖視圖。
[0015]圖4A示出了帶有處于伸展位置的閉式隔膜、活塞、復(fù)位彈簧和倒置桿的LED燈泡的剖視圖。
[0016]圖4B示出了帶有處于縮回位置的閉式隔膜、活塞、復(fù)位彈簧和倒置桿的LED燈泡的剖視圖。
[0017]圖5A示出了帶有處于伸展位置的閉式隔膜、活塞和倒置桿的LED燈泡的剖視圖。
[0018]圖5B示出了帶有處于縮回位置的閉式隔膜、活塞和倒置桿的LED燈泡的剖視圖。
[0019]發(fā)明詳述
[0020]提供下面的說明書以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用各個實(shí)施方案。具體的裝置、技術(shù)和應(yīng)用的描述僅作為實(shí)施例而提供。對于本文所描述的實(shí)施例的各種變型例對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且本文限定的一般性原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例和應(yīng)用，而不偏離各個實(shí)施方案的主旨和范圍。因此，各個實(shí)施方案不意在局限于本文所描述和顯示的實(shí)施例，而是符合與權(quán)利要求一致的范圍。
[0021]下文描述了各個實(shí)施方案，涉及LED燈泡。如本文所使用的，“LED燈泡”是指使用至少一個LED來產(chǎn)生光的任何光產(chǎn)生裝置(例如，燈)。因此，如本文所使用的，“LED燈泡”不包括使用燈絲來產(chǎn)生光的光產(chǎn)生裝置，諸如常規(guī)的白熾燈燈泡。應(yīng)當(dāng)理解的是，除了常規(guī)的白熾燈燈泡的燈泡狀A(yù)型形狀之外，LED燈泡可具有各種形狀。例如，燈泡可具有管狀形狀、球狀形狀等等。本公開的LED燈泡可進(jìn)一步包括任何類型的連接器；例如，旋入式底座、雙叉連接器、標(biāo)準(zhǔn)的兩叉或三叉壁插座插頭、卡口式底座、愛迪生螺紋(Ediso Screw)底座、單銷式底座、多銷式底座、凹入式底座、帶凸緣的底座、帶槽的底座、側(cè)底座，等等。
[0022]如本文所使用的，術(shù)語“液體”是指能夠流動的物質(zhì)。而且，用作熱傳導(dǎo)液體的物質(zhì)為液體或至少在燈泡的工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)處于液態(tài)。示例性的溫度范圍包括在_40°C至+40°C之間的溫度。而且，如本文所使用的，“被動對流流動”是指不借助于風(fēng)扇或其它機(jī)構(gòu)裝置驅(qū)動熱傳導(dǎo)液體的流動而實(shí)現(xiàn)的液體循環(huán)。
[0023]圖1示出了示例性的LED燈泡100的剖視圖。LED燈泡100包括底座110和殼體101，殼體101封閉LED燈泡100的各個部件。為了方便，在本公開中提供的所有實(shí)施例描述和顯示LED燈泡100為標(biāo)準(zhǔn)A型形狀因數(shù)的燈泡。然而，如上所述，應(yīng)當(dāng)理解本公開可應(yīng)用于具有任意形狀的LED燈泡，諸如管狀燈泡、球狀燈泡等。
[0024]殼體101可由諸如塑料、玻璃、聚碳酸酯等任意透明或半透明材料制成。殼體101可以包括遍及殼體以分散由LED103產(chǎn)生的光的分散性材料。分散性材料防止LED燈泡100看起來具有一個或多個點(diǎn)光源。[0025]在一些實(shí)施方案中，LED燈泡100可以使用6W或更大的電功率來產(chǎn)生等同于40W的白熾燈泡的光。在一些實(shí)施方案中，LED燈泡100可以使用20W或更大來產(chǎn)生等同于或大于75W的白熾燈泡的光。根據(jù)LED燈泡100的效率，當(dāng)LED燈泡100照亮?xí)r，可以產(chǎn)生4W和16W之間的熱能。
[0026]LED燈泡100包括用于消散由LED103產(chǎn)生的熱的多個部件。例如，如圖1所示，LED燈泡100包括用于保持LED103的一個或多個LED固定架107。LED固定架107可由諸如鋁、銅、黃銅、鎂、鋅等任何熱傳導(dǎo)材料制成。由于LED固定架107由熱傳導(dǎo)材料形成，所以由LED103產(chǎn)生的熱可通過傳導(dǎo)傳遞至LED固定架107。因此，LED固定架107充當(dāng)LED103的散熱片或散熱器。
[0027]LED固定架107與燈泡底座110附接，允許LED103所產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至LED燈泡100的其它部分。LED固定架107和燈泡底座110可形成為一個件或多個件。燈泡底座110還可由熱傳導(dǎo)材料制成并且與LED固定架107附接，使得LED103所產(chǎn)生的熱以高效方式傳導(dǎo)到燈泡底座110中。燈泡底座110也與殼體101附接。燈泡底座110還能夠與殼體101熱傳導(dǎo)。
[0028]燈泡底座110還包括提供用于安裝燈泡殼體101和LED固定架107的結(jié)構(gòu)特征的一個或多個部件。燈泡底座110的部件包括例如密封圈、凸緣、環(huán)件、適配器等等。燈泡底座110還包括用于將燈泡與電源或照明裝置連接的連接器底座115。燈泡底座110還可以包括一個或多個壓鑄件。
[0029]LED燈泡100填充有用于將LED103所產(chǎn)生的熱傳遞到殼體101的熱傳導(dǎo)液體111。熱傳導(dǎo)液體111填充限定在殼體101和燈泡底座110之間的封閉體積，允許熱傳導(dǎo)液體111與殼體101和燈泡底座110兩者進(jìn)行熱傳導(dǎo)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)填充有熱傳導(dǎo)液體111時，封閉體積包括小于大約百分之五的氣體。在一些實(shí)施方案中，熱傳導(dǎo)液體111與LED103
直接接觸。
[0030]熱傳導(dǎo)液體111可以為任何熱傳導(dǎo)液體、礦物油、硅酮油、甘醇(PAG)、碳氟化合物或能夠流動的其它材料?？赡芷谕麑⒁后w選擇為非腐蝕性的電介質(zhì)。選擇這樣的液體能夠降低液體將導(dǎo)致短路的可能性并且減少對LED燈泡100的部件造成的破壞。
[0031]LED燈泡100包括液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，其有利于包含在LED燈泡100中的熱傳導(dǎo)液體111的熱膨脹。在圖1所示的示例性實(shí)施方案中，液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括用于提供可膨脹液體體積的隔膜元件120。隔膜元件120為與熱傳導(dǎo)液體111化學(xué)兼容的柔性隔膜。隔膜元件120可由諸如Viton的彈性體或合成橡膠制成。其它適合的材料包括硅酮、氟硅酮橡膠、碳氟化合物、腈橡膠等。盡管液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的本實(shí)施方案包括隔膜元件120，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)可由諸如盤、活塞、葉片、柱塞、滑動件、閉孔泡沫、伸縮囊(bellow)等其它元件制成。
[0032]在本示例性實(shí)施方案中，隔膜元件120與燈泡底座110附接以形成基本不可透的密封。例如，隔膜元件120的周邊可夾緊到燈泡底座110的凸緣或座特征。如圖1所示，隔膜元件120包括改善密封特性的密封珠122。盡管圖1示出了一種可能的密封構(gòu)造，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到可以使用其它密封技術(shù)。
[0033]在圖1中，隔膜元件120與燈泡底座110附接以允許隔膜元件120充當(dāng)液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。例如，隨著LED103產(chǎn)生熱，熱傳導(dǎo)液體111膨脹，增加了限定在殼體101和燈泡底座Iio之間的封閉體積內(nèi)的壓力。如圖1所示，隔膜元件120的外表面的至少部分與熱傳導(dǎo)液體111流體連接，以使液體壓力對隔膜元件120的至少部分施加力。響應(yīng)于由于熱傳導(dǎo)流體的體積從第一體積膨脹到第二體積引起的液體壓力的增加，隔膜元件120能夠
從第一位置偏轉(zhuǎn)到第二位置。
[0034]隔膜元件120的尺寸和形狀被選擇以提供具有可膨脹體積(Ve)的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)?？膳蛎涹w積(Ve)的尺寸取決于多個參數(shù)，包括總液體體積(Vf)、最低平均流體溫度(Ta)、最高平均燈泡溫度(Tb)和熱膨脹系數(shù)(a )。可膨脹體積的最小容量(Ve (fflin))能夠計算為:
[0035]Ve(fflin)=VfX a (Tb-T3).(等式 I)
[0036]Vf為在制造過程中安裝在LED燈泡100中時近似為熱傳導(dǎo)液體111的體積的處于最低平均流體溫度(Ta)的總液體體積。在25°C時Vf的示例性范圍包括15至90ml的范圍以及40至60ml的優(yōu)選范圍。a為熱膨脹系數(shù)，其為熱傳導(dǎo)液體111的材料特性。能夠選擇a以使得可膨脹體積(Ve)最小化或減小。a的示例性范圍包括lJxlO+CT1至SxlO+CT1。
[0037]Ta和Tb基于LED103的估計環(huán)境條件和最大工作溫度。利用等式I來計算液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的Ve，應(yīng)當(dāng)使用最低期望Ta。Ta的示例性范圍包括_40°C至+40°C。當(dāng)LED燈泡100在全功率下工作時，Tb為熱傳導(dǎo)液體111的平均穩(wěn)態(tài)溫度。示例性的Tb為大約90°C。優(yōu)選地，Tb應(yīng)當(dāng)在120°C以下。在連續(xù)180分鐘工作之后，LED燈泡能夠達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度。
[0038]在本示例性實(shí)施方案中，液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)(例如，隔膜元件120)提供了比利用等式I計算Ve0nin)的略大的V#液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的示例性Ve至少為5ml。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的另一示例性Ve至少為7ml。
[0039]如圖1所示，在本示例性實(shí)施方案中，在LED103的中央設(shè)置開口，以使熱傳導(dǎo)液體111與隔膜元件120的至少部分流體連接。相對較小的開口具有減少由隔膜元件120所吸收的光量的優(yōu)點(diǎn)。例如，開口的直徑能夠小于5mm,但是大于1mm。為了減少隔膜元件120吸收的光，開口可覆有穿孔板或網(wǎng)板。開口還能夠覆有反射性擋板。
[0040]如上所述，燈泡通常符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因數(shù)，這允許在不同的照明裝置和器具之間的燈泡可互換性。因此，在本示例性實(shí)施方案中，LED燈泡100包括用于將燈泡與照明裝置連接的連接器底座115。在一個實(shí)施例中，連接器底座115可以為具有用于插入常規(guī)燈插座的螺紋117的常規(guī)燈泡底座。然而，如上所述，應(yīng)當(dāng)理解連接器底座115可以為用于安裝LED燈泡100或與電源耦合的任意類型的連接器。例如，連接器底座可以經(jīng)由旋入式底座、雙叉連接器、標(biāo)準(zhǔn)的兩叉或三叉壁插座插頭、卡口式底座、愛迪生螺紋底座、單銷式底座、多銷式底座、凹入式底座、帶凸緣的底座、帶槽的底座、側(cè)底座等來提供安裝。
[0041]圖2A示出了 LED燈泡200的剖視圖，LED103的陣列安裝在向外的取向上以改善光分布。如圖2A所示，LED103還能夠指向遠(yuǎn)離液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，減少由于液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的暴露部分所形成的陰影或黑暗區(qū)域。圖2A示出了居中定位的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，其包括利用導(dǎo)桿226作為螺紋緊固件附接至活塞222和帽224的隔膜元件120。在本示例性實(shí)施方案中，隔膜元件120夾緊在活塞222和帽224之間以形成基本不透的密封。隔膜元件120的周邊還可以夾緊到燈泡底座110以形成基本不透的密封。
[0042]如上所述，LED103產(chǎn)生熱，并且熱傳導(dǎo)液體111膨脹，增加了在殼體101和燈泡底座110之間形成的封閉體積內(nèi)部的壓力。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)暴露于熱傳導(dǎo)液體111,以使液體壓力對液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的一個或多個零件施加力。在圖2A所示的實(shí)施方案中，液體壓力對隔膜元件120和帽224施加力。
[0043]液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)能夠響應(yīng)于引起體積增大的壓力增加而偏轉(zhuǎn)或變形。在圖2A中，隔膜元件120的側(cè)壁能夠隨著隔膜元件120偏轉(zhuǎn)而卷起或折疊。在燈泡底座110和活塞222之間提供足夠的間隙以允許隔膜元件12的側(cè)壁折疊或卷起。隔膜元件120能夠具有成錐形或加冠的側(cè)壁。隔膜元件120還能夠具有大致筒狀的側(cè)壁。
[0044]圖2A示出了處于伸展位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)(例如，隔膜元件120、活塞222、帽224和導(dǎo)桿226)。圖2B帶有處于縮回位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的LED燈泡200。液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)在伸展位置和縮回位置之間移動以提供由于熱傳導(dǎo)液體111的熱膨脹而引起的LED燈泡200的液體體積容量的增加。例如，伸展位置可以表示當(dāng)熱傳導(dǎo)液體111冷卻(例如，燈泡不工作)時的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的位置?？s回位置可以表示當(dāng)熱傳導(dǎo)液體111暖熱(例如，燈泡工作并且已達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度)時的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的位置。
[0045]在圖2A中，活塞222為隔膜元件120提供支撐以防止隔膜壁的塌縮或屈曲?；钊?22還能夠包括至少如隔膜元件120的側(cè)壁一樣長的活塞側(cè)壁。導(dǎo)桿226滑動通過引導(dǎo)鏜孔230以允許隔膜元件120、活塞222和帽224的軸向移動。導(dǎo)桿226可由不銹鋼、黃銅、青銅、鋁等制成。在本示例性實(shí)施方案中，導(dǎo)桿226和引導(dǎo)鏜孔230由不同材料制成以防止磨損或卡住?？蛇x地，引導(dǎo)鏜孔230為由不同于燈泡底座110的材料的材料制成的套筒或插件。
[0046]圖3A示出了 LED燈泡300的剖視圖，包括液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，其帶有彈簧加載的活塞以在熱傳導(dǎo)液體111中提供正壓。在燈泡內(nèi)部能夠維持正壓以改善殼體101和燈泡底座110之間的液體-空氣密封。通過維持熱傳導(dǎo)液體111中的正壓，密封提供了液體不可透的屏障，防止液體泄漏。然而密封不一定為空氣不可透的，因?yàn)橐后w正壓防止空氣被抽入LED燈泡300中(例如，通過真空)。一般地，與提供空氣不可透的密封相比，提供液體不可透的密封更符合實(shí)際且更具有成本效益。因此，帶有增壓的、熱傳導(dǎo)液體111的LED燈泡提供了改進(jìn)的密封特性。
[0047]還可以選擇復(fù)位彈簧310以提供足以克服液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)中的摩擦的力。例如，可能需要正向力來恢復(fù)與液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的伸展位置對應(yīng)的隔膜元件120的形狀。復(fù)位彈簧310能夠選擇，以使得當(dāng)復(fù)位彈簧310被壓縮時不超過最大液體壓力。
[0048]在圖3A中，液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括利用導(dǎo)桿226 (圖2A)作為螺紋緊固件與活塞222 (圖2A)和帽224附接的隔膜元件120。如圖3A所示，復(fù)位彈簧310為安裝在活塞222 (圖2A)和燈泡底座110中的凸緣或座之間的纏繞式壓縮彈簧?？梢栽O(shè)置燈泡底座110中的密封空氣室以提供復(fù)位力。在一些實(shí)施方案中，牽簧、扭簧、聚合物彈簧等用于提供復(fù)位力。
[0049]圖3A示出了處于伸展位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。圖3B示出了帶有處于縮回位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的LED燈泡300。如圖3B中所示，在縮回位置上，復(fù)位彈簧310被壓縮。
[0050]圖4A示出了示例性的LED燈泡400的剖視圖，該LED燈泡具有用于覆蓋液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的中央凸起420。通過覆蓋液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，凸起420防止該機(jī)構(gòu)妨礙光分布。例如，凸起420可具有減少凸起420所吸收的光的表面光潔度。結(jié)果，凸起420將吸收比未覆蓋或露出的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的情況下更少的光。而且，有利的是，中央凸起位于LED燈泡400中，以使其不阻擋從LED103發(fā)射的光。
[0051 ] 通過覆蓋液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，凸起420防止機(jī)構(gòu)妨礙LED燈泡400內(nèi)的對流液體流動。結(jié)果，凸起420的外表面有利于熱傳導(dǎo)液體111的對流流動。凸起420還可以包括錐形或圓形的角部，以使熱傳導(dǎo)液體111中的流能夠遵從被動對流流動。凸起420的形狀應(yīng)當(dāng)使得熱傳導(dǎo)液體111的對流流動中的停滯或死區(qū)最小化。例如，凸起420能夠被定形以當(dāng)LED燈泡400處于不同取向時有利于熱傳導(dǎo)液體111的對流。
[0052]凸起420還可以通過提供附加的表面積而有利于到熱傳導(dǎo)液體111中的熱傳導(dǎo)。LED103所產(chǎn)生的熱通過LED固定架107被傳導(dǎo)到凸起420，然后從凸起420傳導(dǎo)到熱傳導(dǎo)流體111。
[0053]在本實(shí)施方案中，LED固定架107包括部分地封閉包含液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的空腔422的凸起420。圖4A中所示的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括隔膜元件120、活塞222、帽224、導(dǎo)桿226和復(fù)位彈簧310。如圖4A所不,導(dǎo)桿226的一端朝向殼體伸展。中央凸起420包括引導(dǎo)鍵孔230,允許液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)沿軸向方向移動。通過使導(dǎo)桿226朝向殼體取向，液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)能夠部分地位于LED燈泡400的封閉體積中，而不形成較大的阻塞。將液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)部分地置于封閉體積內(nèi)允許減小燈泡底座的尺寸。
[0054]如圖4A所示，凸起420和LED固定架107由相同零件制成。然而，凸起420可為單獨(dú)的零件或者可由與燈泡底座相同的零件制成。凸起420可以包括允許熱傳導(dǎo)液體111流入流出空腔422的一個或多個液體路徑。
[0055]在圖4A中，隨著LED103產(chǎn)生熱，熱傳導(dǎo)液體111對經(jīng)由活塞222和帽224與隔膜元件120連接的導(dǎo)桿226的端部施加力。熱傳導(dǎo)液體111還能夠?qū)χT如活塞222和帽224的與隔膜元件120附接的其它零件施加力。
[0056]隔膜元件120能夠響應(yīng)于引起體積增大的壓力增加而偏轉(zhuǎn)或變形。在圖4A中，隔膜元件120的側(cè)壁能夠隨著隔膜元件120偏轉(zhuǎn)而卷起或折疊。在空腔422和活塞222之間提供足夠的間隙以允許隔膜元件120折疊或卷起。
[0057]圖4A示出了處于伸展位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。圖4B示出了帶有處于縮回位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的LED燈泡400，如圖4B中所示，在縮回位置上，復(fù)位彈簧310被壓縮。
[0058]在圖4A中，LED燈泡400還包括用于限制液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的向內(nèi)行程的特征。例如，凸起420可以包括行程限制特征，諸如防止帽224移動越過伸展位置的座或凸緣。在包括復(fù)位彈簧310的實(shí)施方案中，期望行程限制特征防止隔膜元件120的側(cè)壁被復(fù)位力加載。因此，在一個示例性實(shí)施方案中，隔膜元件120的行程應(yīng)當(dāng)比行程限制特征所容許的略大。
[0059]圖5A示出了帶有中央凸起420和液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的示例性LED燈泡500的剖視圖。圖5A中所示的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括隔膜元件120、活塞222、帽224和導(dǎo)桿226。在圖5A所示的實(shí)施方案中，可以設(shè)置燈泡底座110中的密封空氣室以提供復(fù)位力，使得活塞不通過復(fù)位彈簧而工作。在該實(shí)施方案中，活塞隨著流體因熱膨脹而縮回并且隨著流體因其冷卻收縮而伸展。圖5A示出了處于伸展位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。圖5B示出了帶有處于縮回位置的液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的LED燈泡500。[0060]液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的直徑和行程被構(gòu)造為減小燈泡底座的尺寸。例如，液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的直徑減小并且行程增加以提供較窄的燈泡底座。而且，能夠選擇具有減小的熱膨脹的熱傳導(dǎo)液體，允許可膨脹體積容量以及液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)的尺寸減小。
[0061]盡管結(jié)合特定的實(shí)施方案描述了特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以組合所描述的實(shí)施方案的各個特征。而且，結(jié)合實(shí)施方案描述的方案可以為獨(dú)立的。
【權(quán)利要求】
1.一種液體冷卻式發(fā)光二極管(LED)燈泡，包括: 底座； 殼體，其與所述底座連接； 多個LED，其布置在所述殼體內(nèi)； 熱傳導(dǎo)液體，其保持在所述殼體內(nèi)，其中所述LED浸入所述熱傳導(dǎo)液體中；以及 液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)，其布置在所述LED燈泡內(nèi)， 其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為補(bǔ)償所述熱傳導(dǎo)液體的膨脹， 其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)從第一位置移動到第二位置， 其中在所述第一位置上為所述熱傳導(dǎo)流體提供第一體積，并且 其中在所述第二位置上為所述熱傳導(dǎo)液體提供比所述第一體積大的第二體積。
2.如權(quán)利要求1所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述熱傳導(dǎo)液體填充限定在所述殼體和底座內(nèi)的體積，并且其中所述體積包括小于大約百分之五的氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述體積包含15和90毫升之間的熱傳導(dǎo)液體。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述第二體積至少為7毫升。
5.如權(quán)利要求1至4中任一 項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括:LED固定架，其中所述LED與所述LED固定架附接。
6.如權(quán)利要求5所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述LED以徑向圖案保持。
7.如權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括: 限定在所述LED固定架內(nèi)的封閉空腔，所述封閉空腔包含所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述封閉空腔至少部分地由中央凸起封閉。
9.如權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括: 限定在所述LED固定架中的開口，其中所述熱傳導(dǎo)液體通過所述開口與所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)流體連接。
10.如權(quán)利要求9所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括:覆蓋所述開口的穿孔板或網(wǎng)板。
11.如權(quán)利要求9所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括:覆蓋所述開口的反射擋板。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括柔性隔膜。
13.如權(quán)利要求12所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述柔性隔膜的部分與所述熱傳導(dǎo)液體流體連接，并且其中，所述柔性隔膜被構(gòu)造為當(dāng)所述熱傳導(dǎo)液體對所述柔性隔膜的所述部分施加力時從所述第一位置偏轉(zhuǎn)到所述第二位置。
14.如權(quán)利要求12至13中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述柔性隔膜與所述底座附接。
15.如權(quán)利要求14所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述柔性隔膜夾緊到所述底座。
16.如權(quán)利要求14所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括被構(gòu)造為在所述柔性隔膜和所述底座之間形成密封的密封珠。
17.如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述柔性隔膜具有當(dāng)所述柔性隔膜偏轉(zhuǎn)時被構(gòu)造為卷起或折疊的側(cè)壁。
18.如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)還包括: 活塞，其與所述柔性隔膜連接； 桿，其具有第一端、第二端和軸，所述桿的所述第一端固定到所述活塞的中央；以及 導(dǎo)桿，其圍繞所述桿的所述軸的部分，所述導(dǎo)桿被構(gòu)造為允許所述桿沿軸向方向移動。
19.如權(quán)利要求18所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述桿的所述第二端朝向所述殼體伸展。
20.如權(quán)利要求18所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述桿的所述第二端遠(yuǎn)離所述殼體伸展。
21.如權(quán)利要求12至20中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括: 彈簧元件，其被構(gòu)造為對所述柔性隔膜的一面施加復(fù)位力。
22.如權(quán)利要求12至20中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，還包括: 密封空氣室，其被構(gòu)造 為提供在所述柔性隔膜的一面上的復(fù)位力。
23.如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為提供所述熱傳導(dǎo)液體的正壓。
24.如權(quán)利要求23所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括被構(gòu)造為提供所述正壓的彈簧加載的活塞。
25.如權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述熱傳導(dǎo)液體具有在1.3X10—3。和8X10—4。攝氏度―1之間的熱膨脹率。
26.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器包括泡沫。
27.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器包括伸縮囊。
28.如權(quán)利要求1至27中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述底座包括: 散熱器底座，其與所述LED熱連接，其中所述散熱器底座被構(gòu)造為對來自所述LED的熱進(jìn)行傳導(dǎo)性傳遞；以及 連接器底座，其被構(gòu)造為將所述LED燈泡與固定物連接。
29.如權(quán)利要求28所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述連接器底座包括螺紋。
30.如權(quán)利要求1至29中任一項(xiàng)所述的液體冷卻式LED燈泡，其中所述熱傳導(dǎo)液體為由礦物油、硅酮油、甘醇和碳氟化合物構(gòu)成的組的成員。
31.制造液體冷卻式發(fā)光二極管(LED)燈泡的方法，包括: 獲得底座； 將殼體與所述底座連接； 將多個LED放置在所述殼體內(nèi)； 為所述殼體填充熱傳導(dǎo)液體；以及 將所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)放置在所述LED燈泡內(nèi)， 其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為補(bǔ)償所述熱傳導(dǎo)液體的膨脹，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)從第一位置移動到第二位置， 其中在所述第一位置上，為所述熱傳導(dǎo)液體提供第一體積，并且 其中在所述第二位置上，為所述熱傳導(dǎo)液體提供比所述第一體積大的第二體積。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述熱傳導(dǎo)液體填充限定在所述殼體和底座之間的體積，并且其中所述體積包括小于大約百分之五的氣體。
33.如權(quán)利要求31至32中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: LED固定架，其中所述LED以徑向圖案布置在所述LED固定架上。
34.如權(quán)利要求31至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)包括柔性隔膜。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述液體體積補(bǔ)償器機(jī)構(gòu)還包括: 活塞，其與所述柔性隔膜連接； 桿，其具有第一端、第二端和軸，所述桿的所述第一端固定到所述活塞的中央；以及 導(dǎo)桿，其圍繞所述桿的所述軸的部分，所述導(dǎo)桿被構(gòu)造為允許所述桿沿軸向方向移動。
36.如權(quán)利要求31至33中任一項(xiàng)所述的方法LED燈泡，其中所述液體體積補(bǔ)償器包括泡沫或伸縮囊。
37.如權(quán)利要求31至36中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述底座包括: 散熱器底座，其與所述LED熱連接，其中所述散熱器底座被構(gòu)造為將來自所述LED的熱進(jìn)行傳導(dǎo)性傳遞；以及 連接器底座，其被構(gòu)造為將所述LED燈泡與固定物連接。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述連接器底座包括螺紋。
39.如權(quán)利要求31至38中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熱傳導(dǎo)液體為由礦物油、硅酮油、甘醇和碳氟化合物構(gòu)成的組的成員。
【文檔編號】B60Q1/06GK103717450SQ201280007676
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月4日
【發(fā)明者】G·韋洛克, B·斯托納斯 申請人:開關(guān)電燈有限公司