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CN106461165B - 热消散的照明系统 - Google Patents

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CN106461165B
CN106461165B CN201580029224.8A CN201580029224A CN106461165B CN 106461165 B CN106461165 B CN 106461165B CN 201580029224 A CN201580029224 A CN 201580029224A CN 106461165 B CN106461165 B CN 106461165B
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Abstract

本发明涉及一种照明系统或光源，其可包括两个密封壳体。一个壳体可容纳一个或多个发光二极管。另一个壳体可容纳用于向一个或多个发光二极管提供电力的驱动器。所述壳体可嵌套在一起。例如，一个壳体可部分地延伸至另一壳体的空腔内。当壳体嵌套时，空腔的一部分可保持未填充，以在两个壳体之间提供气隙。该气隙可暴露于外部环境，例如当照明系统安装于室外时暴露于潮湿环境中。

Description

热消散的照明系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月2日提交的归于Caleb Timothy Badley名下并且标题为“Heat Dissipation Method for LED Flood Fixture(用于LED泛光灯具的散热方法)”的美国临时专利申请62/006,479的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本技术的实施例大体涉及照明系统，并且更具体而言，涉及一种包括发光二极管(LED)和发光二极管驱动器的照明系统，该照明系统配置成使发光二极管产生的热离开驱动器。
背景技术
发光二极管(LED)为照明装置提供了与能量效率、光品质以及紧凑的尺寸有关的实质性潜在益处。然而，发光二极管以及向发光二极管提供电力的相关驱动器相比于白炽灯及其驱动器可能对热更敏感。
因此，现有技术中存在对处理与操作用于照明装置的发光二极管相关的热的技术的需求。还存在对分别地处理由于操作发光二极管所产生的热和由于操作与发光二极管相关联的驱动器所产生的热的需求。还存在对使室外照明系统——其中发光二极管和相关的驱动器封装在一个或多个密封壳体中——中的热消散的需求。实现一个或多个这类需求或解决现有技术中其它有关的缺陷的能力将有助于改进的照明系统和照明应用中的发光二极管的更广泛的使用。
发明内容
一种照明系统或光源可包括两个密封壳体，用于容纳至少一个发光二极管和至少一个发光二极管驱动器。壳体中的一个的外部可成型为形成空腔。另一个壳体的外部可成型为例如以嵌套式的布置部分地延伸至空腔内。当两个壳体如此布置时，两个壳体之间的气隙可在空腔中保持打开。该气隙可促进散热。
上述讨论仅用于说明的目的。通过通读如下正文并且通过参考相关附图和随附的权利要求，本技术的各个方面将更清楚地得以理解与领会。对于本领域技术人员来说，在查阅如下附图和正文之后，本技术的其它方面、系统、方法、特征、优点及目的将变得明显。所有这些方面、系统、方法、特征、优点及目的都旨在被包括在该说明书之内，并且由本申请和本申请的所附权利要求覆盖。
附图说明
图1示出了根据本发明的一些示例性实施例，从前方视角观看的照明系统的等距视图。
图2示出了根据本发明的一些示例性实施例，从后方视角观看的照明系统的等距视图。
图3示出了根据本发明的一些示例性实施例，从顶部视角观看的照明系统的等距视图。
图4示出了根据本发明的一些示例性实施例，从侧面视角观看的照明系统的等距视图。
图5示出了根据本发明的一些示例性实施例的照明系统的发光二极管。
图6A和图6B(统称为图6)示出了根据本发明的一些示例性实施例的照明系统的顶部。
图7A和图7B(统称为图7)示出了根据本发明的一些示例性实施例，在没有安装硬件的情况下的照明系统的分解图。
图8A和图8B(统称为图8)示出了根据本发明的一些示例性实施例的照明系统的截面图。
图9A和图9B(统称为图9)示出了根据本发明的一些示例性实施例，在没有安装硬件的情况下的照明系统的分解的截面图。
附图仅示出了示例性实施例，因此不应被认为是对所描述的实施例的限制，其它等同样有效的实施例也在本发明的范围和精神之内。附图中示出的元件和特征未必按比例绘制，重点是用于清楚地说明实施例的原理。此外，某些尺寸或配置可被放大以帮助形象地传递某些原理。在附图中，不同附图中相似的附图标记指代类似或对应但未必等同的元件。
具体实施方式
一种典型的照明系统可包括两个壳体。一个壳体的外表面可成型为形成空腔。另一个壳体的一部分可例如以嵌套的布置部分地延伸至空腔内，其中在空腔的底部存在间隙。在操作照明系统期间产生的热可经由间隙消散。
下文将参考示出了本技术的典型实施例的附图用例子来描述一些典型实施例。然而，本技术可呈现许多不同的形式，并且不应被解释为受本文所提出的实施例限制；而是，提供这些实施例以使本发明显得周密和完整，并且向本领域技术人员充分传达本技术的范围。
附图示出了照明系统100的示例性实施例，照明系统100包括在运行期间各自产生热的发光二极管120和发光二极管驱动器175。所示照明系统100还包括使发光二极管产生的热从发光二极管驱动器175转移开的设备，从而延长发光二极管驱动器175的使用寿命。如下文所示和讨论的，发光二极管120被封装在光源壳体150中，而发光二极管驱动器175被封装在具有通道门130的驱动器壳体125中。在准备进一步详细描述照明系统100的过程中，现在将单独地讨论各附图。
图1示出了从前方视角观看的照明系统100的等距视图。图2示出了从后方视角观看的照明系统100的等距视图。图3示出了从顶部视角观看的照明系统100的等距视图。图4示出了从侧面视角观看的照明系统100的等距视图。图5示出了照明系统100的发光二极管。
图6A和图6B示出了照明系统100的顶部。根据图6A，附接有照明系统100的安装硬件105/110。在图6B中，安装硬件105/110被移除。因此，除了图6A中存在安装硬件105/110而图6B中移除了安装硬件105/110以外，图6A和图6B展示了共同的视图。
图7(由图7A和图7B组成)示出了在没有安装硬件105/110的情况下的照明系统100的分解图。在该分解图中，照明系统100的驱动器壳体125与照明系统100的光源壳体150被分隔开。
图8A和图8B示出了照明系统100的横截面图。在图8A的横截面图中，附接有照明系统100的安装硬件105/110。在图8B的横截面图中，安装硬件105/110被移除。因此，除了图8A中存在安装硬件105/110而图8B中移除了安装硬件105/110以外，图8A和图8B展示了共同的视图。
图9(由图9A和图9B组成)示出了在没有安装硬件105/110的情况下的照明系统100的分解的横截面图。在该分解图中，照明系统100的驱动器壳体125与照明系统100的光源壳体150被分隔开。
现在参考所有附图，将更详细地描述照明系统100。
在所示的示例性实施例中，照明系统100包括安装硬件105/110。安装硬件105/110配置成用于将照明系统100安装在杆的端部上。在安装过程中，杆端部插入至安装套筒105内，并且三个周向设置的紧固件(见图5)拧紧在杆上。除了安装套筒105之外，安装硬件105/110还包括附接至驱动器壳体125的联接器110。
如图4中可见，联接器110和安装套筒105提供旋转调节以设置相对于杆的照明角度。安装者或维修技术人员可设置联接器110以向下、水平地、向上或者以不同角度引导光线，取决于应用和喜好。例如，使用者可能期望水平角以使光跨越停车场或较大的场地蔓延。同时，另外的使用者可能希望朝着特定的工作区域、向下集中照明。
在典型的装置中，电供应线路(未示出)延伸穿过杆、安装套筒105、联接器110、驱动器壳体125中的孔眼184。这样延伸，电供应线路可向发光二极管驱动器175以及后面的发光二极管120提供线路电力。
如图8中所见，发光二极管驱动器175安装在驱动器壳体125内部，具体安装在通道门130的内表面上。通道门130的相反外表面具有使热消散的散热片160。因此，照明系统100的后侧外部包括用于使发光二极管驱动器175随着驱动发光二极管120产生的热消散的散热片160。
垫圈176位于驱动器壳体125与通道门130之间。垫圈176帮助将通道门130与来自发光二极管120的热流隔离开。在示例性实施例中，垫圈176将驱动器壳体125的金属表面与光源壳体150的金属表面分隔开。因此，垫圈176在示例性实施例中可用作热绝缘装置或隔离装置。
在操作中，发光二极管驱动器175接收线路电力并将其转换为用于驱动光源的适当形式的电力，所述光源在该示例中包括两个板上芯片(chip-on-board，COB)发光二极管120。在一些实施例中，可采用离散发光二极管的一个或多个阵列作为板上芯片发光二极管的替代。经转换的电力流过在驱动器壳体125与光源壳体150之间延伸的电线(未示出)。电线经由孔眼181从驱动器壳体125延伸出去。电线还借助相应的孔眼182延伸至光源壳体150中。一个或多个套圈180密封两个孔眼181、182。针对示例性实施例请参见图8和图9。
各发光二极管120安装在由凹形的反射表面108形成的聚光腔106的后侧。如图所示，各发光二极管120具有提供机械附接和电连接的相关固定件136。其它实施例可采用其它安装方式，例如螺钉、粘合剂等。
窗口101在光源壳体150的光发射面上延伸并且提供密封保护以及光传导。在一些实施例中，窗口101包括玻璃或硅胶片材。窗口101具有非透明区域131，其中两个透明区域132位于发光二极管120的前方。例如，在一些实施例中，非透明区域131可包括黑色或另外的合适颜色的通过丝网印刷产生的膜。在一些实施例中，区域131部分地不透明，或者可例如通过使窗口101消光/磨砂而半透明。
在所示的示例性实施例中，光源壳体150包括在窗口101的对面的两组散热片155。散热片155使工作中的发光二极管120产生的热消散。为了使发光二极管驱动器175免受热，散热片155延伸或突出至位于光源壳体150与驱动器壳体125之间的大的气隙195中。
在所示实施例中，光源壳体150与驱动器壳体125之间的接触被限制在周边区域161(并且可由垫圈176进一步限制或者基本上被阻止)。壳体125、150典型地为铸造金属，例如铝，但是也可由具有合适的机械与热性能的其它材料制成。如图8和图9中所示，驱动器壳体125突出至光源壳体150的空腔中，其中气隙107沿着空腔的侧面延伸并且将驱动器壳体125与光源壳体150隔离开。气隙107可被看作是气隙195的延伸，反之亦然。在示例性实施例中，驱动器壳体125和光源壳体150可被视为彼此嵌套在一起。
在工作中，发光二极管120产生热。如图8B中最佳地可见，发光二极管产生的热的一部分经由设置在气隙195——该气隙195介于驱动器壳体125与光源壳体150之间——中的散热片155消散。发光二极管产生的热的另一部分沿着光源壳体150的壁、沿着气隙107流动。这部分热借助两个壳体125、150物理地接触的周边区域161处的热连接流入到驱动器壳体125的壁。这部分热然后在通道门130的外部拐角处流动并且经由散热片160消散。垫圈176帮助将驱动器175与这部分热隔离开。
因此，在所示的示例性实施例中，光源壳体150具有成型为形成空腔的外表面。同时，驱动器壳体125具有成型为在驱动器壳体125和光源壳体150彼此对齐与设置时部分地延伸至空腔内的外表面。当驱动器壳体125和光源壳体150布置在该构型中时，两个壳体之间——包括在空腔的底部——的气隙107/195可保持打开。气隙195和/或气隙107可促进散热。例如，气隙107/195可帮助引导发光二极管产生的热离开驱动器175。作为另外的示例，气隙107/195可使驱动器壳体125与光源壳体150热隔离。作为另外的示例，气隙195可提供气流用于冷却延伸至气隙195中的散热片155。如图6B中最佳地可见，气隙195可提供从照明系统100的上侧延伸至照明系统100的下侧的通路。散热片155可加热气隙195中的空气，随着加热的空气在通路中上升并离开通路，将冷却气流从下方导入至通路中。因此，气隙195可产生用于散热和热处理的烟囱效应(chimney effect)。
本文提出的公开内容所属领域的技术人员将想到这些公开内容的许多变型和其它实施例，这些变型和实施例具有上述描述和相关附图中所呈现的教导的益处。因此，应理解，本发明并不限于所公开的具体实施例，而是各变型和其它实施例也旨在被包括在本申请的范围之内。虽然本文采用了专用术语，但是这些专用术语仅作为通用和描述性的意义来使用，而不用于限制的目的。

Claims (17)

1.一种照明系统，包括：
第一壳体，所述第一壳体中设置有至少一个发光二极管；
第二壳体，所述第二壳体中设置有发光二极管驱动器；
其中，所述第二壳体部分地布置在由所述第一壳体限定的空腔中，以使得在所述第二壳体的外表面的一部分和所述第一壳体的外表面的一部分之间形成气隙；
第一组散热片，所述第一组散热片从所述第一壳体的外表面的所述部分朝向所述第二壳体的外表面的所述部分突出至所述气隙中，并且所述第一组散热片与所述第二壳体的外表面的所述部分间隔开；
通道门，所述通道门联接至所述第二壳体并且构造成闭合所述第二壳体，其中，所述通道门包括第一表面和第二表面，所述发光二极管驱动器联接至所述通道门的第一表面，所述通道门的第二表面包括第二组散热片，所述第二组散热片构造成使得由所述发光二极管驱动器产生的热消散。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述第一组散热片突出至所述气隙中以使得与所述第一壳体的外表面的所述部分相对的所述第一组散热片的一部分被布置在所述气隙中并且与所述第二壳体的外表面的所述部分间隔开。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其中，
所述第一壳体包括第一孔眼，
所述第二壳体包括第二孔眼，
当所述第二壳体部分地布置在由所述第一壳体限定的所述空腔中时，所述第一孔眼和所述第二孔眼彼此轴向地对齐，
轴向对齐的所述第一孔眼和所述第二孔眼被布置在所述第一孔眼和所述第二孔眼中的垫圈密封，所述第一孔眼和所述第二孔眼的尺寸确定为使输电线穿过以在所述发光二极管驱动器与至少一个发光二极管之间输送电力。
4.根据权利要求1所述的照明系统，所述照明系统还包括：
设置在所述通道门和所述第二壳体之间的垫圈，以使得所述垫圈将由所述至少一个发光二极管产生并且从容纳所述至少一个发光二极管的第一壳体经过所述第二壳体的与所述第一壳体热接触的另一部分传递至所述第二壳体的热与所述通道门热隔离。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述至少一个发光二极管包括多个板上芯片发光二极管，并且所述气隙在所述空腔的底部是连续的。
6.根据权利要求1所述的照明系统，所述照明系统还包括配置成用于附接至杆的端部的安装硬件。
7.根据权利要求1所述的照明系统，所述照明系统还包括：
窗口，所述窗口联接至所述第一壳体并且构造成闭合所述第一壳体，
其中，所述窗口包括玻璃片材，
其中，所述窗口包括被第三窗口区域包围的第一窗口区域和第二窗口区域，
其中，所述第一窗口区域和所述第二窗口区域具有比所述第三窗口区域基本上更高的透光率。
8.根据权利要求7所述的照明系统，其中，
所述至少一个发光二极管中的一个发光二极管设置在所述第一窗口区域后方，
所述至少一个发光二极管中的另一个发光二极管设置在所述第二窗口区域后方。
9.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述气隙连续地从所述照明系统的上侧延伸至所述照明系统的下侧。
10.一种照明系统，包括：
第一壳体，所述第一壳体中设置有至少一个光源；
第二壳体，所述第二壳体中设置有与所述至少一个光源相关的驱动器；
其中，所述第二壳体嵌套在由所述第一壳体限定的空腔中，以使得在所述第一壳体和所述第二壳体之间形成连续的暴露于外部环境的气隙；
通道门，所述通道门联接至所述第二壳体并且包括第一表面和相对的第二表面；
其中，所述通道门联接至所述第二壳体以使得所述第一表面闭合所述第二壳体并且相对的第二表面暴露于外部环境，
其中，相对的第二表面上设置有散热片以使得由所述驱动器产生的热消散，
其中，所述驱动器附接至所述第一表面；
设置在所述通道门和所述第二壳体之间的垫圈，以使得所述垫圈将由所述至少一个光源产生并且从容纳所述至少一个光源的第一壳体经过所述第二壳体的与所述第一壳体热接触的一部分传递至所述第二壳体的热与所述通道门热隔离。
11.根据权利要求10所述的照明系统，其中，
所述第一壳体包括第一孔眼，
所述第二壳体包括第二孔眼，
当所述第二壳体的一部分嵌套在由所述第一壳体限定的所述空腔中时，所述第一孔眼和所述第二孔眼彼此轴向地对齐，
轴向对齐的所述第一孔眼和所述第二孔眼被布置在所述第一孔眼和所述第二孔眼中的另外的垫圈密封，所述第一孔眼和所述第二孔眼的尺寸确定为使输电线穿过以在所述驱动器与所述至少一个光源之间输送电力。
12.根据权利要求10所述的照明系统，其中，所述至少一个光源包括多个板上芯片发光二极管。
13.根据权利要求10所述的照明系统，其中，所述连续的暴露于外部环境的气隙在所述空腔的底部是连续的。
14.根据权利要求10所述的照明系统，其中，所述第一壳体和所述第二壳体之间的热接触被限制在所述第一壳体和所述第二壳体的周边区域。
15.根据权利要求10所述的照明系统，所述照明系统还包括配置成用于附接至杆的端部的安装硬件。
16.根据权利要求15所述的照明系统，其中，所述安装硬件包括：
安装套筒，所述安装套筒构造成接纳所述杆的端部，所述杆借助于紧固件固定至所述安装套筒，
联接器，所述联接器在一侧联接至所述安装套筒并且在相对侧附接至所述第二壳体，其中所述联接器构造成提供所述照明系统的旋转调节以设置相对于所述杆的照明角度。
17.根据权利要求10所述的照明系统，其中，所述连续的暴露于外部环境的气隙包括从所述照明系统的上侧延伸至所述照明系统的下侧的通路。
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