ШАРОВИДНАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
GLOBULAR LIGHT-EMITTING-DIODE LAMP AND ITS MANUFACTURING METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к шаровидной светодиодной лампе, содержащей прозрачную колбу и основание для принятия электрической энергии от лампового патрона, причем основание, по меньшей мере, частично расположено внутри участка горловины колбы и содержит один или более светодиодов. Изобретение дополнительно относится к способу изготовления шаровидной светодиодной лампы.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Шаровидная светодиодная лампа является лампой, которая имеет обычную форму и назначение лампы накаливания, имеющей основание для присоединения к ламповому патрону и прозрачную колбу, сквозь которую проходит свет, но ее свет испускается светоизлучающим диодом (светодиодом), внутри колбы, а не раскаленной вольфрамовой нитью.
Имеется высокая потребность в способе производства шаровидных светодиодных ламп.
В заявке US 2006/0050514 A1 раскрыта шаровидная светодиодная лампа; однако, не дано никаких подробностей, касающихся того, как ее эффективно производить.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного способа производства шаровидной светодиодной лампы, имеющей прозрачную колбу и основание для принятия электрической энергии от лампового патрона. Эта задача решается способом, содержащим этапы:
a) обеспечения прозрачной колбы, имеющей отверстие на участке горловины, и основания, содержащего, по меньшей мере, один светодиод;
b) нанесения расширяющегося элемента из пеноматериала на упомянутое основание или на внутреннюю поверхность участка горловины колбы;
c) вставки основания в колбу; и
d) расширения расширяющегося полосового элемента из пеноматериала до тех пор, пока он не прижмется к основанию и внутренней поверхности участка горловины колбы.
Слово прозрачный в контексте этого изобретения следует толковать широко, оно обозначает прозрачный для светового излучения в целом, например, колба может быть прозрачной, окрашенной, диффузной, матовой, рассеивающей или непрозрачной.
Расширяющийся элемент из пеноматериала, в предпочтительных вариантах выполнения, может состоять из одной или нескольких полос из расширяющегося пеноматериала. Использование расширяющегося элемента из пеноматериала способствует центрированию основания на участке горловины колбы и прикреплению его к колбе. Благодаря расширяемости элемента из пеноматериала, нет необходимости в точной пригонке основания на участке горловины, или в сплавлении участка горловины с основанием или в его стягивании к теплоотводу.
Предпочтительно, расширяющийся элемент из пеноматериала имеет теплопроводность k более 0,3 Вт/(м*К), поскольку повышенный теплоперенос от основания к колбе повышает эффективность светодиода. Повышенный теплоперенос также делает возможным использование светодиодов, рассчитанных на большую мощность, в шаровидной светодиодной лампе.
В одном варианте осуществления, расширяющийся элемент из пеноматериала состоит из клейкой расширяющейся ленты из пеноматериала, имеющей клейкий слой на, по меньшей мере, одной стороне. Это облегчает сборку шаровидной светодиодной лампы и повышает механическую прочность получаемой шаровидной светодиодной лампы.
В одном варианте осуществления, деформируемая полоса металла обернута вокруг расширяющегося элемента из пеноматериала до этапа b). Это увеличивает теплоперенос от основания к прозрачной колбе еще больше. Предпочтительно, металлическая полоса выполнена из алюминия и имеет толщину 10-50 мкм.
В одном варианте осуществления, основание дополнительно содержит драйвер светодиода, первый теплоотвод для светодиода и второй теплоотвод для драйвера светодиода. Дополнительно, расширяющийся элемент из пеноматериала содержит первую расширяющуюся деталь из пеноматериала и вторую расширяющуюся деталь из пеноматериала, и на этапе d), расширяющийся элемент из пеноматериала расширяется до тех пор, пока первая расширяющаяся деталь из пеноматериала не прижмется к первому теплоотводу и первому участку внутренней поверхности горловины колбы, и вторая расширяющаяся деталь из пеноматериала не прижмется ко второму теплоотводу и второму участку внутренней поверхности горловины колбы. Имея отдельные детали из пеноматериала, присоединенные к отдельным теплоотводам, работа светодиода и драйвера светодиода при различных температурах облегчается, в то же время, поддерживая достаточный теплоперенос от светодиода, а также драйвера светодиода.
В одном варианте выполнения, тепло прикладывается к расширяющемуся элементу из пеноматериала на этапе d) для того, чтобы ускорить расширение расширяющегося элемента из пеноматериала.
Предпочтительно, расширяющийся элемент из пеноматериала имеет коэффициент расширения равный, по меньшей мере, трем. Расширяемость расширяющегося элемента из пеноматериала определяется тем, на сколько расширяющийся элемент из пеноматериала увеличивается в толщину, при беспрепятственном расширении в свободном пространстве. Например, коэффициент расширения расширяющегося элемента из пеноматериала равный пяти означает, что лента, после расширения, имеет толщину в пять раз большую ее толщины в ее первоначальном, сжатом состоянии. Высокая расширяемость желательна, поскольку она будет смягчать геометрические допуски на колбу, основание и процедуру выравнивания.
Согласно другому аспекту изобретения, предусмотрена шаровидная светодиодная лампа, содержащая прозрачную колбу и основание для принятия электрической энергии от лампового патрона, причем основание, по меньшей мере, частично расположено внутри участка горловины колбы и содержит светодиод, причем светодиодная лампа дополнительно содержит полимерный элемент из пеноматериала между основанием и участком горловины колбы.
Предпочтительно, элемент из пеноматериала имеет теплопроводность k более 0,3 Вт/(м*К). Колба тогда будет выполнять функцию охлаждающего фланца, и переносить тепло от основания к окружающей среде.
В одном варианте осуществления, шаровидная светодиодная лампа содержит металлическую полосу вокруг элемента из пеноматериала, причем элемент из пеноматериала прижимает металлическую полосу к основанию и участку горловины колбы. Целью является улучшение передачи тепла от основания к колбе.
В одном варианте осуществления, основание дополнительно содержит драйвер светодиода, первый теплоотвод для светодиода и второй теплоотвод для драйвера светодиода, причем упомянутые первый и второй теплоотводы, по меньшей мере, частично расположены внутри участка горловины колбы; и элемент из пеноматериала содержит первую деталь из пеноматериала между первым теплоотводом и участком горловины колбы и вторую деталь из пеноматериала между вторым теплоотводом и участком горловины колбы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Этот и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны более подробно, со ссылкой на сопровождающие чертежи, показывающие предпочтительный в настоящее время вариант осуществления изобретения, на чертежах:
Фиг.1 изображает схематичный общий вид разобранной шаровидной светодиодной лампы;
Фиг.2 изображает блок-схему операций изготовления способа шаровидной светодиодной лампы;
Фиг.3 изображает вид в сечении шаровидной светодиодной лампы;
Фиг.4A и 4B изображают общие виды, частично в разрезе, альтернативного варианта осуществления шаровидной светодиодной лампы;
Фиг.5 изображает вид в сечении еще одного альтернативного варианта осуществления шаровидной светодиодной лампы;
Фиг.6A-6C изображают схематично сборку еще одного варианта осуществления шаровидной светодиодной лампы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Светодиоды обычно более эффективны, чем лампы накаливания. Однако, источники напряжения и ламповые патроны, широко используемые в настоящее время, адаптированы для ламп накаливания. Потребители привыкли к мысли о том, как должна в целом выглядеть лампочка; причем производственное оборудование в основном предназначено для изготовления ламп накаливания. В идеале, шаровидная светодиодная лампа должна изготавливаться на производственной линии лампы накаливания только с незначительными модификациями. Далее, изделие должно выглядеть и иметь возможность использоваться как лампа накаливания. В то же самое время, использование светодиода взамен вольфрамовой нити внутри колбы лампы увеличивает потребность в эффективной передаче тепла изнутри колбы и снижает максимальную температуру, которой может быть подвергнута лампа во время изготовления. В качестве примера, стеклянная колба лампы накаливания обычно припаивается к основанию при температуре достаточной для плавки стекла, а воздействие таких температур может повредить светодиод.
На Фиг.1 показан пример варианта шаровидной светодиодной лампы 10 до сборки в разобранном виде, согласно изобретению. Шаровидная светодиодная лампа содержит основание 12 и колбу 14. Колба 14 имеет участок 16 горловины, который имеет отверстие с внутренним диаметром d1, который больше диаметра d2 основания 12.
Основание содержит драйвер 24 светодиода (фиг.3), который термически соединен с теплоотводом 26 драйвера светодиода, и светодиод 30, установленный на теплоотводе 32 светодиода. Два вывода 33 для подачи электрической энергии на драйвер 24 светодиода, продолжаются из основания 12. Соединитель 27 патрона снабжен двумя контактами 28, 29 патрона, к которым должны быть электрически присоединены выводы 33 питания драйвера светодиода. Два теплоотвода 26, 32 отделены слоем 20 теплоизолятора. Светодиод 30 выполнен с возможностью приема управляющего тока от драйвера 24 светодиода через электрические выводы (не показаны) внутри основания.
Фиг.2 изображает блок-схему, иллюстрирующую способ сборки шаровидной светодиодной лампы, например, типа, показанного на Фиг.1 в разобранном виде.
На этапе 50, обеспечиваются прозрачная колба 14, имеющая отверстие на участке 16 горловины, и основание 12, содержащее, по меньшей мере, один светодиод 30. На этапе 52, расширяющийся элемент из пеноматериала наносится на основание 12 и на внутреннюю поверхность участка 16 горловины прозрачной колбы 14. Расширяющийся элемент из пеноматериала, в предпочтительном варианте выполнения, может иметь форму полосы. В одном конкретном варианте выполнения, расширяющийся элемент из пеноматериала состоит из расширяющейся ленты из пеноматериала; такая расширяющаяся лента из пеноматериала используется в строительной отрасли для уплотнения зазоров, например, в бетонных перекрытиях, и иногда называется «Compriband». Лента, в одном варианте выполнения, может быть снабжена клейким слоем, по меньшей мере, на одной стороне.
На этапе 54, основание 12 вставляется в колбу 14.
На этапе 56, расширяющийся элемент из пеноматериала расширяется до тех пор, пока не перекроет зазор между основанием 12 и колбой 14, тем самым, соединяя основание 12 с колбой 14. Расширение элемента из пеноматериала может быть ускорено нагревом его до около 120°C приблизительно на один час. Предпочтительно, коэффициент расширения расширяющегося элемента из пеноматериала равен, по меньшей мере, трем, то есть после расширения элемент из пеноматериала увеличивает свою толщину в три раза, если допускается беспрепятственное расширение. Более предпочтительно, коэффициент расширения расширяющегося элемента из пеноматериала составляет более пяти. Коэффициент расширения обычного «Compriband» в целом равен порядка десяти.
На завершающем этапе, который является необязательным и не показан на блок-схеме, соединитель 27 патрона может быть прикреплен и электрически соединен с основанием 12 способом, хорошо известным специалистам в данной области техники.
Фиг.3 изображает вид в сечении шаровидной светодиодной лампы 10 по фиг.1 после сборки. Шаровидная светодиодная лампа 10 может быть собрана, используя способ, описанный со ссылкой на фиг.2. Зазор между основанием 12 и участком 16 горловины колбы 14 заполняется пеноматериалом 38. Предпочтительно, пеноматериал 38 имеет теплопроводность k более 0,3 Вт/(м*К) и более предпочтительно более 3 Вт/(м*К), для того, чтобы увеличить передачу тепла от теплоотвода 32 к колбе 14. Большая часть тепла, вырабатываемого драйвером 24 светодиода и переносимого теплоотводом 26 драйвера светодиода, отводится через ламповый патрон 18.
Шаровидная светодиодная лампа 10 по фиг.3 может быть произведена, используя расширяющийся полосовой элемент из пеноматериала, состоящий, например, из расширяющейся ленты из пеноматериала, согласно способу, описанному выше со ссылкой на фиг.2. Шаровидная светодиодная лампа 10 по фиг.3 альтернативно может быть изготовлена впрыскиванием пеноматериала в зазор между теплоотводом 32 и участком 16 горловины после установки основания 12 с теплоотводом 32 внутрь горловины 16. Пеноматериал может быть, например, полимерным пеноматериалом или пенопластом, предпочтительно имеющим теплопроводный наполнитель или добавку, такую как, металлический порошок, оксид бериллия, графит, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, нитрид титана, оксид алюминия, бериллий, цирконий, карбид кремния, карбид бора, гидроксид магния, оксид магния, гидроксид алюминия или их комбинацию.
Фиг.4A-4B изображают альтернативный вариант выполнения способа, описанного со ссылкой на фиг.2, в котором, до этапа 52, тонкие, деформируемые полосы или листы 36 из хорошего проводника тепла, например, алюминия, меди или других мягких металлов, свернуты, намотаны или обернуты вокруг элемента расширяющейся ленты 38 из пеноматериала. Фиг.4A изображает часть шаровидной светодиодной лампы 10 до расширения ленты 38, и фиг.4B изображает ту же часть после расширения. Полосы 36 с фиг.4A свернуты вокруг ленты 38, так чтобы оставить зазор 40 для того, чтобы позволить ленте 38 из пеноматериала достаточно расшириться на этапе 56. После расширения, теплопроводные полосы 36 соприкасаются как с участком 16 горловины колбы 14, так и с теплоотводом 32, обеспечивая лучший тепловой поток от теплоотвода 32 к колбе 14.
Фиг.5 изображает подробно шаровидную светодиодную лампу 10, согласно другому варианту часть выполнения способа, описанного выше со ссылкой на фиг.2, в котором расширяющийся полосовой элемент из пеноматериала состоит из первой полосы расширяющейся ленты 38 из пеноматериала и второй полосы расширяющейся ленты 38' из пеноматериала. До этапа 52, деформируемые алюминиевые полосы 36, 36' оборачиваются вокруг двух полос расширяющейся ленты из пеноматериала. Первая полоса расширяющейся ленты 38 из пеноматериала затем на этапе 52 обертывается вкруг теплоотвода 32 светодиода, а вторая полоса расширяющейся ленты 38' из пеноматериала обертывается вокруг теплоотвода 26 драйвера светодиода. Основание вставляется в колбу и на этапе 56 формируются два отдельных тепловых канала от соответствующих теплоотводов 26, 32 к колбе 14. Используя этот способ, возможно переносить тепло от двух различных теплоотводов 26, 32 к двум различным местам стенки колбы 14, тем самым, снижая потребность в отведении тепла от теплоотвода 26 драйвера светодиода через ламповый патрон. Одна единственная расширяющаяся полоса из пеноматериала, с или без деформируемых металлических полос, также может быть использована для переноса тепла от обоих теплоотводов 26, 32 к колбе 14.
Фиг.6A-6C схематично изображают еще один вариант осуществления шаровидной светодиодной лампы и способа ее изготовления. На Фиг.6A показано формирование основания 12 путем прикрепления стеклянного стержня 31 к блоку светодиода, содержащему драйвер светодиода, светодиод 30, теплоотвод 32 и полосу расширяющейся ленты 38 из пеноматериала. Стеклянный стержень содержит выводы 33 для соединения драйвера светодиода с соединителем патрона.
На Фиг.6B показано, как стеклянная колба 14 сплавляется со стержнем 31 посредством газовой горелки.
На фиг.6C, нижний участок стержня 31 был откусан. Более того, расширяющаяся лента 38 из пеноматериала расширилась, как описано более подробно выше. На Фиг.6C показано, как соединитель 27 патрона прикрепляется к шаровидной светодиодной лампе, и как выводы 33 изгибаются и привариваются или припаиваются к соединителю 27 патрона.
Предпочтительно, но не обязательно, чтобы сплавление стержня 31 с колбой 14 выполнялось до расширения расширяющейся ленты 38 из пеноматериала. Таким образом, передача тепла от стеклянной колбы 14 к светодиоду 30 во время сплавления снижается, тем самым, снижая риск повреждения светодиода.
В заключение, изобретение относится к способу изготовления шаровидной светодиодной лампы, имеющей прозрачную колбу и основание для присоединения к ламповому патрону. Обертыванием основания расширяющейся лентой из пеноматериала типа Compriband или подобной, до вставки его в участок горловины колбы, может быть достигнуто автоматическое выравнивание основания в горловине колбы. Дополнительно, полосы из мягкого металла могут быть обернуты вокруг ленты до обертывания ленты вокруг основания. Лента выполняет функцию воздушной подушки, которая прижимает металлические полосы к основанию и колбе. Таким образом, обеспечивается улучшенная передача тепла между колбой и основанием.
Специалист в данной области техники понимает, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, множество модификаций и изменений возможны в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Например, способ изготовления, описанный подробно выше, не ограничивается использованием расширяющейся ленты. Другие формы полос, лент, нитей, уплотнительных колец, кольцевых уплотнений или подобного, которые выполнены из расширяющегося пеноматериала, могут быть использованы и охватываются прилагаемой формулой изобретения. Дополнительно, шаровидная светодиодная лампа, описанная подробно выше, может быть изготовлена, используя другие способы, отличные от способа, описанного подробно выше; например, впрыскиванием пеноматериала в зазор между колбой и основанием. В вариантах осуществления, описанных подробно выше, основание лампы показано содержащим драйвер светодиода, однако драйвер светодиода также может быть расположен вне шаровидной светодиодной лампы, и доставлять электрический ток к светодиоду через ламповый патрон. Соединитель патрона может быть известного резьбового типа, такого как E14, E26 или E27, или байонетного типа или другого типа.
Признаки, раскрытые в отдельных вариантах осуществления в описании выше, могут быть предпочтительно объединены.
Использование неопределенного артикля «a» или «an» в оригинале заявки не исключает множественного числа. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует толковать ограничивающими объем.