專利名稱：基于led的電燈泡設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極管(LED)照明設備和方法，并且更具體地涉及基于LED的普通電燈泡形式的照明解決方案。
背景技術：
由于能量成本的提高，白熾燈泡的替代解決方案例如緊湊型熒光燈(CLF)和LED球泡燈正在越來越廣泛地被使用。這種改變的結果之一就是不斷增長的由丟棄舊燈泡造成的浪費問題。該問題具有負面的環境影響。而且，CFL具有水銀和瓦斯；最終在用戶更換這些燈泡時，需要符合條件的廢棄。不可避免地，很多用戶都會把CFL燈泡與要被粉碎的普通垃圾放在一起并影響環境。數以百萬計廢棄的各種更換燈泡正在日益增加并且在監測和糾正方面繼續造成不斷發展和難以解決的問題。無論形式如何，常規電燈泡都包括玻璃(或者其他透明或半透明材料)罩殼和端帽或插頭(用作和標準電燈插座的螺紋接口)。這些元件增加了商品成本。而且，更換的燈泡中玻璃和端帽還比較笨重。必須保護玻璃和插座避免破損，這會對包裝材料的成本以及運輸空間帶來不利影響。因為很多供貨商都來自海外，這也會由于運輸成本差異而增加單位影響。笨重對于零售商店展示來說也很成問題。所有這些都增加了產品成本，進一步抑制了消費者和潛在商業客戶對環境和能效做出正確選擇的自然需求。對于CFL的扭曲燈管和目前的LED環境解決方案中的非常規形狀都存在審美方面的考慮。就民用消費者而言，在很多情況下都有預先存在的固定裝置，它們在采用這些新提供的更換燈泡時會看起來缺乏吸引力。在很多情況下，消費者會為了保持白熾燈泡長期形狀和外觀的美觀而回避去做在環境和財務上正確的事。基于LED的照明提供了持續時間最長、相對時間而言成本最低以及最為環境友好的照明解決方案。但是，主要問題在于每流明的初始高成本以及光散射方法的定向實質。考慮到上述內容，需要有針對這些問題的解決方案。理想地，解決方案可以促進期望的環境更換值。
發明內容
根據本發明原理的部分應用涉及一種LED電燈泡設備，包括燈泡主體、燈帽和LED組件。燈泡主體包括界定出外表面和開口的內部區域的壁部。燈帽被安裝至燈泡主體并構成被設置用于選擇性連接至電插座的表面。在這方面，燈泡主體和燈帽組合限定可以在外觀上高度類似于常規的AC/愛迪生電燈泡的電燈泡狀結構。LED組件包括基板、多個LED、變壓器電路 和連接電路。LED以及至少一部分連接電路由基板支持，其中連接電路電連接LED和變壓器電路。變壓器電路相應地適于改變給LED供電的輸入功率(例如將輸入的AC功率改變為給LED供電的DC功率)。LED組件被安裝至電燈泡狀結構以使多個LED被沿著燈泡主體的外表面設置，其中來自LED的光線被向內引入內部區域并隨后從內部區域向外引出。在某些實施例中，LED組件進一步包括圍繞LED和對應基板部分的散熱器主體。在相關的實施例中，散熱器主體進一步包括對應數量的支柱，其中各個支柱延伸在相應的基板引腳上。
圖1是根據本發明原理的一種LED電燈泡設備的透視 圖2是可以和圖1中的設備一起使用的柔性電路的簡化透視 圖3是可以和圖1中的設備一起使用的電路的電路不意 圖4是圖1中設備的部分截面 圖5是圖1中設備的頂視 圖6是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的側視 圖7是圖6中的一部分設備的側視圖，包括了成形加工部分；
圖8是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的側視 圖9是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的透視 圖10是可以和圖9中的設備一起使用的柔性 電路的透視 圖1lA是可以和圖9中的設備一起使用的燈帽的透視 圖1lB是圖1lA中燈帽的頂視圖，圖10中的一部分柔性電路被安裝至此；
圖1lC是圖9中的一部分設備的截面 圖12是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的側視 圖13是可以和圖12中的設備一起使用的柔性電路的透視 圖14是圖12中的設備安裝至照明插座的截面 圖15A是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的側視 圖15B是圖15A中的一部分設備的截面 圖16是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的側視 圖17A是圖16中設備的頂視截面 圖17B是圖16中設備的側視截面 圖18A是根據本發明原理的另一種LED電燈泡設備的側視 圖18B是圖18A中設備的頂視截面圖。
具體實施例方式圖1中示出了根據本發明應用的LED電燈泡設備20的一個實施例。設備20包括LED組件22 (總體標記)和電燈泡狀結構24。各個元件的詳細介紹在下文中給出。但是通常LED組件22都被安裝至電燈泡狀結構24，由此得到的LED照明設備20在連接至標準電燈泡插座并由其供電時發光。LED組件22可以與電燈泡狀結構24無關地被提供給終端用戶(例如終端用戶將LED組件22應用于現有的電燈泡)或者LED電燈泡設備20可以由生產商制造并以完整形式提供給終端用戶。 在某些實施例中，LED組件22包括基板26、多個LED (例如發光二極管燈)28、變壓器電路30、連接電路32 (總體標記)和可選的散熱器主體34。基板26可選地以有助于相對電燈泡狀結構24設置元件28-32以及建立起用于給LED 28供電的電路的方式支持LED28、變壓器電路30和連接電路32。在此設置散熱器主體34用于從LED 28以及可選地從變壓器電路30散發熱量，并且能夠將LED組件22更加牢固地安裝至電燈泡狀結構24。圖2中提供了一種基板26、LED 28、變壓器電路30和連接電路32在安裝至電燈泡狀結構24之前的可行結構。在某些結構中，基板26是撓性的絕緣材料，并且與連接電路32相結合用于構成現有技術中已知的柔性電路。可選地，可以將更加剛性的材料用于部分或全部基板26 (例如，LED 28可以由撓性基板支持，而變壓器電路30以及連接電路32部分可以被成形為剛性的印刷電路板)。無論如何，導電電路32都將LED 28與供電的變壓器電路30 (總體圖示)電互聯。在某些實施例中，基板26提供或構成了在此支持元件28-32的各個分段，例如底座36、多個引腳38以及尾部40。引腳38以間隔開的方式從底座36伸出(也就是說，第一引腳38a與第二引腳38b間隔開，共同從底座36伸出)，并且如下所述，每一個引腳38都包含一組LED 28。尾部40從底座36伸出并且可以相對于底座36 (例如沿賦予的折線42)折疊。在此提供的折線42提高了最終組裝至電燈泡狀結構24的簡易度；但是，如果基板26最初即被成形為與電燈泡狀結構24的對應形狀相對應的形狀，那么就不必再進行折疊。圖2中用虛線示出了尾部40的預折疊狀態(表示為“A”)，而折疊狀態則標記為“B”。通過這種可行結構，元件28-32均被設置在基板26的公共面上，有助于快速的流水線式批量生產。例如，在某些實施例中，基板26和元件28-32可以在卷到卷的基礎上制造。
底座36可以采取適于引腳38 (以及由此支持的LED 28)相對于電燈泡狀結構24的所需定位的各種形狀和/或尺寸(圖1)。在某些實施例中，底座36的長度與標準AC或愛迪生電燈泡的螺紋燈帽的周長相匹配。而且，底座36的尺寸足以用于安裝選定的變壓器電路30。引腳38可以具有不同于圖2中所示的各種不同尺寸和/或形狀。類似地，盡管每一個引腳38都被示出為以相同的定向從底座36伸出，但是在其他的實施例中，引腳38不必同樣設置(例如，引腳38中的一個或多個可以相對于底座36被設置為非垂直的角度)。而且，盡管圖2將基板26示出為包括五個引腳38，但是或多或少的任意其他數量也是可行的。另外，在比較常見的情況下，每一個引腳38都包含一個LED 28的組44，其中LED 28沿著基板26的第一主表面46 (相對于對應的引腳38)被彼此緊鄰地設置。例如，第一引腳38a包含第一個LED 28的組44a，第二引腳38b包含第二個LED 28的組44b等。盡管圖2示出的每一個組44中都包括六個LED 28，但是或多或少的任意其他數量也是可行的。而且，在每一組44中的LED 28的數量都不必相同。但是，令人驚奇地發現將LED裝置22設置為具有總數為三十個的LED 28即可提供可接受的光強度，同時足以通過常規的120伏AC電源給LED 28供電。電力變壓器電路30可以采用各種不同形式的適于將(例如120伏的)AC電能轉化為適合給LED 28供電的DC電能；或者在LED 28被設置為基于AC輸入功率工作時，變壓器電路30可以加入被設置用于將提供的AC供電功率轉化為適于給LED 28供電的AC功率規格。例如，在某些實施例中，電力變壓器電路30包括正極端子墊片50、中性(或者負極)端子墊片52、電阻器54、電流控制器56和/或橋式整流器58。盡管電阻器54、電流控制器56和/或橋式整流體58 (或其他功率變換芯片組)可以由基板封裝，但是端子墊片50，52要在外部露出，并因此可供用于和AC電源例如標準AC照明插座電連接。更具體地，端子墊片50，52被沿著尾部40以一定的間距設置，正如以下更詳細介紹的那樣，并且相對于基板26的第一主表面46在外部露出。作為參考，在圖2中尾部40的折疊狀態(B)下,端子墊片50，52被尾部40有效地“掩蓋”(以使得圖2中基板26的第二主表面60在尾部40為可見)。電力變壓器電路30除了圖示的那些元件以外還可以包括一個或多個電子元件并且適合用于根據AC供電功率給LED 28供電。出于這方面的考慮，圖3提供了給三十個LED28供電的電力變壓器電路30的一個電路圖示例。其他的相關變壓器元件也是可以預見的(例如三極管)。在其他的實施例中，LED組件22可以具有更多或更少數量的LED 28。LED 28可以采用現有技術中已知的并且通常應用于發光二極管的各種形式。LED28可選地可以是有機發光二極管(OLED)、量子點或者作為LED的涂層或鍍層用于增強由LED 28發射的光線或者甚至是作為LED 28自身的納米晶體。LED 28可以用各種方式被成形或組裝為基板26，包括標準封裝、軟模接合封裝、允許例如非藍寶石襯底LED的具有濺射鍛月吳的晶片層等。回到圖1，在某些實施例中，可選的散熱器主體34(在其他實施例中可以省略)被設置用于封裝和保護引腳38 (并因此封裝和保護對應的LED 28)以及變壓器電路30。散熱器主體34散發由元件28和/或30產生的熱量，并且因此由適當的散熱器材料(例如模制塑料、陶瓷、金屬等)制成。最終，散熱器主體34有助于將LED組件22安裝至電燈泡狀結構24。出于這方面的考慮，在某些實施例中，散熱器主體34包括或者構成了燈轂60和多個支柱62。通常，燈轂60如下所述根據電燈泡狀結構24中對應元件的尺寸和形狀成形并圍繞基板26的底座36。支柱62從燈轂60伸出，并且根據引腳38確定尺寸和形狀。因此，支柱62的數量與引腳38的數量相對應，反之亦然。這樣就如圖1中所示，第一支柱62a對應于第一引腳38a，第二支柱62b對應于第二引腳38b等。在某些結構中，支柱62具有的長度大于對應引腳38的長度以更加完整地包圍引腳38。例如，第一支柱62a在總裝之后終`止于被設置為縱向超出對應引腳38a前端66的末端64。無論如何，散熱器主體34的內表面68都可以是光滑的，并且可選地涂有粘合劑(或者可以加有粘性膠帶)以有助于如下所述與電燈泡狀結構24更加牢固地接合。相反地，散熱器主體34的外表面70可以構成促進散熱的翅片72。散熱器主體34可以加入增強散熱和/或LED電燈泡設備20的其他性能屬性的附加特征。例如，一個或多個孔(未示出)可以被成形在一個或多個支柱62內(例如在靠近燈轂60的支柱62內有一個孔并且在與燈轂60相對的支柱62的末端有第二個孔)。通過這種結構，外界空氣可以由于元件的熱對流而借助孔流動“通過”支柱60。進一步還可以包括小型氣泵(未示出)以支持這種自然的空氣流動。這些孔可以由耐濕或防潮但是可透過空氣的材料(例如布料譬如Gore-Tex面料、薄膜譬如聚酯薄膜等)覆蓋以阻止濕氣進入支柱60內但是允許內部空氣/熱量逸出。可選地，孔可以被成形為穿透支柱60的成形區域以用降低濕氣進入對應孔內的可能性的方式有效地“對準”孔。在其他的可選實施例中，支柱60被成形或構建為漫射光線(例如菲涅耳透鏡式的模制表面)。如前所述，支柱60的光漫射結構可以包括粘性層用于組裝至電燈泡狀結構24和/或散熱孔。
基板26(以及由此包含的對應元件28-32)可以如下所述用各種方式被組裝至散熱器主體34。例如，基板26可以被嵌入到散熱器主體34內，散熱器主體34在將基板26安裝至電燈泡狀結構24等步驟之后才被組裝在基板26上。LED組件22可以被用于各種不同的電燈泡狀結構24。通常，電燈泡狀結構24類似于“標準”或者已知的AC燈泡(例如愛迪生電燈泡)，并且包括燈泡主體80和燈帽82。燈泡主體80可以由玻璃、塑料等構成，并且包括界定出外表面86和中空的內部區域88的壁部84(在圖1中總體標記)。燈泡主體80可以具有各種形狀和尺寸(例如圓球形、塔形(泛光照明)、燭形等)，并且通常可以涂有光漫射材料(例如“柔和的”白光材料)。燈帽82被固定至燈泡主體80，并且可以構成螺紋外表面90用于在像現有技術中已知的那樣將LED照明設備20選擇性地安裝至AC照明插座時與標準AC照明插座螺紋嚙合。沿著這些相同的思路，燈帽82可選地由通常應用于常規電燈泡的導電材料(例如金屬)構成，并且構成與中性接觸表面94 (總體標記)電絕緣的正極接觸表面92。通過考慮對電燈泡狀結構24的上述說明，在某些結構中，電燈泡狀結構24不必包括通常在常規AC/愛迪生電燈泡中發現的任何附加元件。因此，例如電燈泡狀結構24并不包括燈絲，但是仍然具有典型電燈泡的外觀。但是，在其他的實施例中，電燈泡狀結構24即為已經存在的AC或愛迪生電燈泡，LED組件22被安裝至此，并且因此可以包括燈絲(以及其他的常規電燈泡特征)。采用這些可選結構時，燈絲可以是功能性的或者也可以不是功能性的(例如LED組件22可以被安裝至現有的但是非功能性的電燈泡或者被安裝至現有的和功能性的電燈泡等)。無論電燈泡狀結構24的確切結構如何，LED組件22都如圖所示被安裝至電燈泡狀結構24。引腳38沿燈泡主體80延伸，將對應的LED 28設置為緊鄰或者緊靠外表面86。由此，LED 28被設置為將發出的光線引入內部區域88 (也就是LED 28被設置為面向內部)。支柱62被設置在對應引腳38上方，緊鄰由其攜帶的LED 28伸出。例如圖4中清楚示出的那樣，基板26的第一主表面46 (至少沿圖4中示出的引腳38)面對燈泡主體80的外表面86，以使LED 28被夾在基板26和燈泡主體壁部84之間。散熱器主體支柱62沿基板引腳38與LED 28直接相 對的第二主表面60延伸，以使得通過LED 28的工作產生的熱量被傳輸至散熱器支柱62并且(例如通過翅片72)輕易地散發。支柱62可以通過高溫穩定地粘合劑和/或密封劑(總體標記在100處)被更加牢固地粘接至燈泡主體壁部84，并將基板引腳38(以及因此將LED 28)固定至圖示位置。這樣就通過這種結構使支柱62用于保護LED 28免受外部污染(例如灰塵)，其中LED 28被有效密封在燈泡主體壁部84和對應的支柱62之間。正如圖4中進一步反映出的那樣，從引腳38伸出的基板26在燈泡主體80和燈帽82之間突出。作為參考，采用常規電燈泡制造技術，燈泡主體80構成例如通過粘合劑104(總體標記)容納在并且粘合至燈帽82中的底部102。電絕緣的隔離片106能夠可選地與LED組件22 —起被包括在內以使散熱器主體34與燈帽82電絕緣。無論如何，尾部40都如圖所示延伸在燈泡主體80和燈帽82之間，其中中性端子墊片52被電連接至燈帽中性表面94，而正極端子墊片50被電連接至燈帽正極表面92。在此，導電的粘合劑可以被用于分別確保墊片50，52和表面92，94之間的長期電連接。最后，可選的制造商識別標記108可以被成形或者壓印在燈帽82上。
圖5中進一步反映了墊片50，52在燈帽82內部的設置。另外，基板26的底座36被示出為圍繞燈泡主體80的底部102，將變壓器電路30緊靠外表面86(圖4)設置。散熱器燈轂60封裝底座36，并由此緊靠變壓器電路30用于輕易地散發由其工作產生的熱量。參照圖1和圖4，在總裝之后，LED電燈泡設備20可以用實際上任何終端用戶都能輕易理解的方式被連接至常規的AC電燈泡插座，燈帽82被簡單地擰入插座內。因為正極和中性端子墊片50，52被定位或者以其他方式電連接至燈帽82的對應正極和中性接觸表面，所以隨著燈帽82與AC電燈泡插座的螺紋配合，端子墊片50，52就與由電燈泡插座攜帶的正極和中性線路形成電連接。在給照明插座通電時，變壓器電路30在某些實施例中將AC供電功率轉化為DC功率，并且連接電路將DC功率傳輸至LED 28。作為響應，LED產生并且釋放光線。在此，由LED 28釋放的光線首先通過燈泡主體壁部84被向內引導并進入內部區域88 ;與光波性質相符地，這樣引導的光線隨后被從內部區域88向外引導并穿過燈泡主體壁部84以照亮LED照明設備20周圍的外部環境。隨后，來自LED 28的光線(通過通常加至電燈泡的漫射涂層)有效地經歷雙漫射過程，由此“柔化”最終傳輸至周圍環境的光線。這種雙漫射效應可以用于降低LED照明設備20的使用者感知到所生成的光線過于強烈的可能性，但是該問題對于現有的基于LED的照明設備來說則是很常見的。在某些結構中，弓丨腳38和/或設置在每一個引腳38上的LED 28是“階梯狀”或傾斜的用于將更多光線引向燈泡主體80中部以提高由LED電燈泡設備20向周圍環境發出的光線的均勻性。例如并且參照圖4，附加的LED 28可以被沿著燈泡主體80緊靠燈帽82設置。這些“較低的”LED 28可以(例如通過在散熱器主體34內形成的“階梯”)向上“瞄準”燈泡主體80的中部以增強由LED電燈泡設備20發出的光照量。無論如何，散熱器主體34都會釋放來自LED 28和/或變壓器電路30的熱量以更好地確保LED電燈泡設備20長期工作。參照圖1中的實施例以及下述的多個附加實施例，相對的引腳對38被設置用于將對應的LED 28定位在燈泡主體80的相對兩側。可選地，其他的設置方式也是可以預見并且可行的。LED電燈泡設備20能夠以預裝形式提供給終端用戶(也就是由制造商將LED組件22安裝或固定至電燈泡狀結構24)。通過這種方式，一些制造工藝可以包括改裝現有的高速AC/愛迪生燈泡生產線以如上所述加入LED組件22 (及其安裝)。因為常規的AC/愛迪生燈泡中的燈絲和其他元件(除了燈泡主體80和燈帽82以外)均非必需，所以對應的生產步驟和部件可以從現有的生產線中省略以節約成本。可選地，并且如下文中更詳細介紹的那樣，LED組件22可以作為獨立元件被提供給終端用戶，此時由用戶將LED組件22安裝至單獨提供的電燈泡狀結構24 (例如非功能性的電燈泡或者功能性的電燈泡)。所得的LED電燈泡設備20能夠由此被輕易地構建以用于更換已有缺陷的電燈泡。在(例如由終端用戶)將LED組件22安裝至現有的AC/愛迪生電燈泡時，LED組件22中裝有禁止燈帽82和其他元件(例如燈絲)之間電連接的各種部件。盡管已經將可選的散熱器主體34作為獨立于基板26的元件進行了介紹，但是在其他的結構中，基板26也可以被設置用于提供散熱和/或增強或代替散熱器主體34的其他所需性質。例如并且參照圖2，基板26可以被成形為包括引腳38(以及可能的其他元件例如底座36)的鏡像。鏡像部分可以從底座36、從相應的一個引腳38、從尾部40等處伸出，以使得在將LED 28設置或者成形在基板26上之后，鏡像部分被折疊到對應的引腳38上(例如第一引腳38a的 鏡像部分被折疊到第一引腳38a上等)，由此將對應的引腳28封裝在兩個基板層之間。可選地，鏡像基板部分可以首先遠離基板26設置并隨后再與其組裝。無論如何，疊層式結構使得與每一個引腳38相關聯的相對基板層用于保護封裝的LED 28 (免受濕氣影響)。基板層中的一層或兩層可以是無色的或者也可以是有色的以用于取代或者改善可選LED涂層(例如熒光體、量子點或者納米晶體等)的變色用途和/或LED的色彩過濾。而且，覆蓋層可以帶有類似于透鏡(例如菲涅耳透鏡)的性質。底座36可以類似地被構建為包括保護電路30的基板覆蓋層。這樣保護的LED組件22可以和上述形式的另外在支柱62內裝有散熱/通氣孔的散熱器主體34 —起使用(例如層疊的基板層可以更好地保護LED 28免受否則就會通過孔的潮氣的影響)，并可選地也構成散熱孔。可選的層疊形式的LED組件22能夠進一步包括用于安裝至電燈泡狀結構24和/或散熱器主體34的粘合劑層。在其他的實施例中，散熱器主體34可以被省略(此時至少一個基板層被構造用于提供散熱功能)。無論如何，層疊形式的LED組件22實際上都可以足夠靈活地適于和燈泡狀結構24相關聯的任意形狀。層疊式LED組件22可以纏繞在燈泡狀結構24上并與其粘接，或者可以如上所述在燈帽82上方“滑動”。可選地，層疊式LED組件22可以如下所述被插入燈帽82內。而且，層疊的各層可以用作燈帽82(圖4)和散熱器主體34之間的電絕緣(例如可以取代不導電的隔離片106(圖4))。而且，散熱器主體34的一部分或者全部可以由基板26構成，或者上述的一個或多個鏡像部分可以被折疊在散熱器主體34相應部分的外部上方。LED組件的可選層疊形式可以輕易地被用于各種加工/組裝工藝例如軟模接合或卷到卷中。圖6中示出了根據本發明應用的LED電燈泡設備150的另一個實施例。LED電燈泡設備150類似于(圖1中的)上述LED電燈泡設備20，并且包括LED組件152和電燈泡狀結構154。LED組件152裝有上述的各種元件例如LED 28和散熱器主體34以及在圖6的視圖中隱藏的其他元件(例如上述的基板、變壓器電路和連接電路)。電燈泡照明結構154也類似于上述的電燈泡照明結構24，并且包括燈泡主體80。但是，在圖6的實施例中，LED組件152是包含各種元件的整體成形元件，包括了以其他方式類似于(圖1中)常規AC/愛迪生電燈泡的燈帽82的元件。具體地，并且如圖7 中單 獨示出的那樣，LED組件152包括已成形部分156，其包括散熱器主體34、隔離環158、燈帽160、絕緣環162和正極接觸表面164。散熱器主體34同樣可以包括燈轂60和支柱62。隔離環158使散熱器主體34與燈帽160 (并且具體地與由其形成的中性接觸表面)電絕緣。燈帽160相應地類似于常規的AC/愛迪生電燈泡的燈帽，成形有外部螺紋表面166。絕緣環162使燈帽160 (并且具體地使中性接觸表面)與正極接觸表面164電絕緣。已成形部分156可以通過單一的模制或成形方法制造，其中兩個不導電插件(也就是隔離環158和絕緣環162)在注模之前就被置于對應的模具內。導電材料隨后被注入模具內以圍繞兩個插件158，162構成三個注入口，由此構成散熱器主體34、蓋帽160和正極接觸表面164。盡管在圖6和圖7中并未示出，但是LED組件152的其余部件(也就是基板以及作為柔性電路攜帶變壓器電路和LED 28的連接電路)都(例如通過導熱粘合劑)被連接至已成形部分156，其中正極端子墊片電連接至正極接觸表面164，而負極端子墊片電連接至燈帽160的負極接觸表面。隨后例如通過將燈泡主體80插入已成形部分156內而將燈泡主體80安裝至LED組件152，得到圖6中的裝置。在使用期間，LED電燈泡設備150如上所述被連接至常規的AC照明插座，其中LED 28向內釋放光線到燈泡主體80內造成雙漫射效應。在圖8中示出的LED電燈泡設備150’的相關實施例中，燈泡主體80’可以被模制或者以其他方式更為直接地組裝至已成形部分156的支柱62 (例如支柱62被嵌套到燈泡主體80’內)，提供更加流線型的外觀。圖9中示出了 LED電燈泡設備180的又一個實施例，并且還是包括LED組件182和電燈泡狀結構184。LED電燈泡設備180類似于上述(圖1中)的LED電燈泡設備20，其中LED組件182包括基板186 (例如撓性基板)、LED 28、變壓器電路30、連接電路32 (未示出)以及可選的散熱器主體34。電燈泡狀結構184也可以類似于上述(圖1中)的電燈泡狀結構24，并且包括燈泡主體190和燈帽192。還是同樣地，LED組件182被安裝至電燈泡狀結構184，其中LED 28被設置為在被供電時向內朝著燈泡主體190釋放光線。但是，與先前實施例不同的是基板186被設置為沿著燈帽192的外部延伸以使終端用戶能夠更加輕易地組裝LED電燈泡設備180。圖10中示出了處于初始狀態(例如在安裝至電燈泡狀結構184之前的)基板186(以及LED 28的電路30，32)的一種結構。在某些實施例中，基板186和連接電路32被成形或設置為柔性電路，LED 28和變壓器電路30被安裝或成形于此。無論如何，基板都構成或確定了底座200、多個引腳202和尾部204。引腳202以間隔開的方式從底座200伸出，其中LED 28以上述的設定形式被設置在每一個引腳202上。尾部204遠離引腳202從底座200伸出，并且相對于底座例如可以沿著添加到基板186內的一條或多條折線206相對于底座折疊。作為參考，圖10以虛線(圖10中的“A”)示出了尾部204的初始未折疊狀態，而折疊狀態則被標記為“B”。變壓器電路30沿尾部204延伸，終止于正極端子墊片208和中性端子墊片210 (其中墊片208，210通過不導電的基板186彼此電絕緣)。進一步可以想到變壓器電路中的一個或全部部件(例如遠離變壓器電路中線路的芯片組)可以如圖10中的212處所示被加至尾部204。返回圖9，可以在將LED組件182安裝至電燈泡狀結構184之前將基板186，包括由此攜帶的部件，用上述的任 何形式安裝至散熱器主體34。可選地，基板186，包括由此攜帶的部件，可以首先被安裝至電燈泡狀結構184，然后再將散熱器主體34安置在這樣安裝的基板186上。無論如何，底座200都圍繞燈泡主體190 (例如圍繞圖4中所示的引腳102延伸)，其中引腳202如圖所示沿著燈泡主體190的外部向上延伸以定位LED 28。尾部204被從底座200折疊為向下延伸，并沿著燈帽192的外部延伸，其中正極端子墊片208被電連接至燈帽192的正極接觸表面214，而中性端子墊片210被電連接至燈帽192的中性接觸表面216(例如通過導電粘合劑)。由于基板186的撓性性質，尾部204可以輕易地適應燈帽192的表面(例如任意的外部螺紋)。不導電的環218被加到燈帽192上，并且被設置用于使燈帽192與散熱器主體34電絕緣(應該理解在某些實施例中，不導電環218被成形為散熱器主體34的整體構件)。通過將尾部204成形為尺寸比燈帽192的正極接觸表面214的尺寸更大，在最終安裝了 LED組件182之后，尾部204就用于電絕緣燈帽192或使其無效，由此阻止給燈帽192 (并因此給任意其他的部件例如與其連接的燈絲(未示出))送電。盡管燈帽192可以是常規設計(例如電燈泡狀結構184可以是常規的電燈泡)，但是在某些實施例中，燈帽192被構成為更容易有助于將尾部204組裝至此。例如，如圖1lA中所示，燈帽192可以包括構成外部螺紋表面222和通道224的殼體220。如下所述，通道224被成形為支持尾部204(圖10)的尺寸和形狀以使其厚度不會突出到螺紋表面222以上。更具體地，并且如圖1lB中所示，尾部204在最終組裝之后被穿過并且沿著通道224延伸。為了更好地確保由尾部204攜帶的中性端子墊片210在使用期間與照明插座(未示出)形成電接觸，基板186可以包括與中性端子墊片210相對的材料凸起或突起226 (或者凸起226可以由通道224內的燈帽192構成)。可選地，中性端子墊片210可以如上所述被電連接至燈帽192的中性接觸表面。圖1lC中示出了將LED組件182安裝至燈帽192。如圖所示，尾部204沿通道224延伸，其中正極端子墊片208被設置為緊靠燈帽192的正極接觸表面(或在其上方)。可以使用粘合劑228以在正極接觸表面214的區域內將尾部192粘接至燈帽192，由此確保正極接觸表面214完全被基板186覆蓋(并因此電絕緣)。凸起226將中性端子墊片210設置為緊鄰燈帽192的螺紋表面222，并因此可供用于建立到常規照明插座線路的電連接。作為參考，圖1lC進一步反映出使燈帽192與散熱器主體34電絕緣的不導電環218，以及基板186的底座200和尾部204之間的折線206。最后，還標注出了由散熱器主體34構成的可選翅片72中的一個。圖12中根據本發明的原理示出了 LED電燈泡設備250的又一個實施例，并且包括LED組件252和電燈泡狀結構254。LED電燈泡設備250與上述(圖9中)的LED電燈泡設備180的類似之處在于LED組件182被安裝在設有電燈泡狀結構254的燈帽256的外部上方，并且因此更加容易由終端用戶組裝，其中電燈泡狀結構254可選地是現有的具有典型燈泡主體258的(功能性或非功能性的)AC/愛迪生電燈泡。但是，通過圖12中的結構，LED組件252無需設置上述的可選通道224 (圖11A)即可被更加牢固地安裝至燈帽256。更具體地，LED組件 252包括基板260、可選的散熱器主體34、可選的不導電環218和可選的殼體262。基板260可以是撓性的不導電材料，并包含上述的并且在圖12的視圖中被隱藏的各種其他部件(例如LED 28、變壓器電路30、連接電路32)。例如，圖13提供了處于初始狀態(例如在安裝至電燈泡狀結構254之前的)基板260 (以及LED 28和電路30, 32)的一個示例。在某些實施例中，基板260和連接電路32被成形或設置為柔性電路，LED 28和變壓器電路30被安裝或成形于此。無論如何，基板都構成或確定了底座270、多個引腳272和尾部274。引腳272以間隔開的方式從底座270伸出，其中LED 28以上述的設定形式被設置在每一個引腳272上。尾部274遠離引腳272從底座270伸出，并終止于尾部末端276。(由于基板260的撓性性質，因此)尾部274相對于底座270可以是例如沿著添加到基板260內的一條或多條折線278可折疊的。作為參考，圖13以虛線(圖13中的“A”)示出了尾部274的初始未折疊狀態，而折疊狀態則被標記為“B”。變壓器電路30沿尾部274延伸，終止于正極端子墊片280和中性端子墊片282 (其中墊片280，283通過不導電的基板260彼此電絕緣)。進一步可以想到變壓器電路中的一個或全部組件(例如遠離變壓器電路中線路的芯片組)可以如圖13中的284處所示被加至尾部274。參考圖12和圖14，可以在將LED組件252安裝至電燈泡狀結構254之前將基板260，包括由此攜帶的部件(在設有時)，用上述的任何形式安裝至散熱器主體34。作為參考，圖14示出了安裝至照明固定插座286的LED照明設備250，并且將電燈泡狀結構254示出為包括通過粘合劑288固定至燈帽256的燈泡主體258，正如通過本發明可以想到的在某些結構中常規使用的那樣。可選地，基板260，包括由此攜帶的部件，可以首先被安裝至電燈泡狀結構254，然后再將散熱器主體34安置在這樣安裝的基板260上。無論如何，底座270都圍繞燈泡主體258 (例如圍繞圖14中所示的燈泡主體的引腳290延伸)，其中引腳272如圖所示沿著燈泡主體258的外部向上延伸以定位LED 28。尾部274被從底座270折疊為向下延伸，并圍繞燈帽256的外部延伸。如圖14中清楚示出的那樣，尾部末端276被設置為鄰接燈帽256的上端292或在其上方以使尾部274有效地構成圍繞256的鞍部。通過這種設置，尾部274就將正極端子墊片280設置在燈帽256的正極接觸表面294，而將中性端子墊片282設置在燈帽256的中性接觸表面296。由于基板260的撓性性質，尾部274可以輕易地適應燈帽256的表面(例如任意的外部螺紋)。通過將尾部274成形為尺寸比燈帽256的正極接觸表面294的尺寸更大，在最終安裝了 LED組件252之后，尾部274就用于電絕緣燈帽256或使其無效，由此阻止給燈帽256 (并因此給任意其他的部件例如與其連接的燈絲(未示出))送電。尾部274可以用各種方式例如通過粘合劑被連接至燈帽256。在用于增強尾部274和燈帽256之間的連接以及用于更好地確保完全覆蓋燈帽256的正極接觸表面294的某些結構中，可以設置可選的殼體262。殼體262由不導電的材料(例如塑料)構成并且被設置用于圍繞尾部274組裝。例如，殼體262可以包括上下殼體部分298，300，它們組合構成(圖14中清楚示出的)槽302，尾部274穿過該槽延伸。殼體部分298，300可以加入用于用戶組裝的卡合特征(例如，上殼體部分298構成孔，其中可以摩擦地接納下殼體部分300設有的立柱)，或者可以被設置為整體正形的主體。無論如何，下殼體部分300都構成開口304(圖14)，最終組裝之后，可以在此操作正極端子墊片280用于完成如下所述的與插座286的電連接。不導電環218(在設有時)被加到燈帽192上，并且被設置用于使燈帽256與散熱器主體34電絕緣(應該理解在某些實施例中，不導電環218被成形為散熱器主體34的整體構件)。在某些結構中，不導電環218進一步用于相對于電燈泡狀結構固定尾部末端276。在使用期間，LED照明設備可以如圖14中所示被安裝(或螺紋配裝)至照明固定插座286。在完全插入時，正極端子墊片280接觸(或者以其他方式電連接至)插座286的正極線路觸點308，而中性端子墊片282接觸(或者以其他方式電連接至)插座286的中性(或負極)線路觸點310。在給插座286輸送電能時，LED照明設備250運行給LED 28供電以(通過例如上述的由外而內的雙漫射照明方向)照亮周圍的環境。圖15A和15B中根據本發明的原理示出了 LED電燈泡設備350的又一個實施例，并且通常包括LED組件352和電燈泡狀結構354。LED組件352類似于以上的實施例，并且包括基板356、LED 28、可選的散熱器主體358以及可選的不導電環360。基板356構成或者含有上述的連接電路(未示出)以及變壓器電路362 (總體標記)和LED 28。LED裝置352如下所述被安裝至電燈泡狀結構354，并且另外包括燈泡主體364和燈帽366。與之前的實施例不同，LED組件352部分地圍繞燈泡主體364的外周設置至少一個緊密定位的LED28的組368。更具體地，并且具體參照圖15B，基板356包括從底座372 (總體標記)伸出的相對引腳370(圖15B中示出了其中一個)，其中一對指狀元件374(圖15B中示出了其中一個)從與底座372相對的每一個 引腳370伸出。指狀元件374中的每一個都包含一組或一串LED 28 (例如圖15B中的指狀元件374包括LED 28的第一組368)。在組裝至燈泡主體364時(例如在其外表面376處)，每一個引腳370都沿著燈泡主體364在其相對側(相對于圖15B中的定向)向上延伸，指狀元件374 (在某些實施例中)相應地相對于對應引腳370以大約90度的角度延伸并因此相對于燈泡主體364沿外周設置。因此，如圖15A中大致反映出的那樣，(圖15A中隱藏的)指狀元件374接合起來以圍繞燈泡主體364的外周確定幾乎連續的、環形設置的(圖15A中隱藏的)LED 28。返回到圖15B，一個或多個附加的LED 28’可以被沿著引腳370中的一個或兩個設置。變壓器電路362可以采用上述的任何形式，并且沿著基板356的尾部382包括正極和中性端子墊片378，380。在某些可選實施例中，變壓器電路組件中的一個或多個可以被沿著引腳370中的 一個或兩個設置在如圖15B中所示的384處。參照圖15A和15B，散熱器主體358在設有時可以采用相對于燈泡主體364固定基板356以及由其包含部件的各種形式，并且為LED 28，28’(以及可選地為變壓器電路362)提供散熱。例如，散熱器主體358可以包括或者構成圍繞對應的一個引腳370的相對支柱386a, 386b。相對的一對頸段388從每一個支柱386a，386b伸出，尺寸和形狀上與相應的一個指狀元件374相匹配(例如略微大一些)(應該理解在圖15A的視圖中，頸段388中的一個對于每一個支柱386a，386b都是可見的)。正如先前的實施例，支柱386a，386b (以及頸段388)被成形為容納對應的基板部分356以及由其支持的任何部件(例如LED 28，28’ )并提供(圖15B中總體標記的)緊靠并且可以粘接至燈泡主體364外表面376的內緣390。由此，散熱器主體358即可在最終組裝之后用于相對于燈泡主體358封裝LED 28，28’，保護LED 28，28’免受外部污染(例如灰塵)。最后，散熱器主體358可以包括有助于將散熱器主體358更加牢固地固定至電燈泡狀結構354的支撐環392。LED照明設備350的制造可以包括如圖15B中所示沿燈帽366的內部設置尾部382。用這樣的方法，尾部382就在燈帽366以及燈泡主體364的底部394之間延伸。可選地，尾部382可以像幾個前述的實施例中一樣被沿著燈帽366的外部設置(例如，在此終端用戶將LED組件352加至電燈泡狀結構354)。無論如何，正極端子墊片378都被電連接至燈帽366的正極接觸表面396，而中性端子墊片380都被電連接至中性(或負極)接觸表面398。散熱器主體358在設有時將基板356 (以及由其包含的組件例如LED 28，28’)固定至如圖所示的裝置；可選地，基板356可以被直接粘附至(或者以其他方式固定至)電燈泡狀結構354。在散熱器主體358的支撐環392是由導電材料構成的情況下，可選的不導電環360可以被裝在燈帽366上以使散熱器主體358和燈帽366電絕緣。在使用期間，LED照明設備350以類似于前述實施例中的方式運行，因此輸送至LED照明設備350的電力被轉化為DC電力并輸送至LED 28，28’。作為響應，LED 28，28’采用圖15A和15B中的一種設置提供的由外而內的照明方向來釋放光線。可選地，LED 28，28’可以被設置為相對于燈泡主體364直接向外釋放光線。圖16中示出了 LED電燈泡設備450的另一個實施例，并且同樣包括LED組件452和電燈泡狀結構454。LED組件452類似于前述實施例并且包括基板456、LED 28、可選的散熱器主體458以及燈柱460。基板456構成或者包含有如上所述的連接電路(未示出)以及變壓器電路462 (總體標記)和LED 28。LED組件452如下所述被安裝至電燈泡狀結構454，其另外還包括燈泡主體464和燈帽466。燈柱460用作通過燈泡主體464的內部到達其頂端468的連接電路，有助于將LED 28設置為更加靠近頂端468。如圖17A中所示，基板456包括引腳470，每一個引腳都包含一組LED 28。在某些結構中，設有三個引腳470，不過任意其他的或多或少的數量也都是可以接受的。引腳470從公共底座472伸出，其中變壓器電路462被包含或者成形在底座472上，并且包括適于選定形式的LED 28的變壓器組件474。連接電路(未示出)被沿著基板456成形并且在LED28和變壓器電路462之間建立起電連接。圖17B中示出了隨變壓器電路462設置并且由底座472包含的正極和中性接觸墊片476，478。電絕緣的導線480，482分別在燈柱460內部從正極和中性接觸墊片476，478伸出。在此，燈柱460可以是燈泡主體464的整體成形部件，或者可以被單獨成形在組裝于此。無論如何，來自正極端子墊片476的導線480都被電連接至燈帽466的正極接觸表面484，而來自中性端子墊片478的導線482則被電連接至燈帽466的中性(或負極)接觸表面 486。除了可選地成形有燈柱460以外，燈泡主體464還包括界定出外表面490的外壁488以及燈泡頂端468處的空腔492。空腔492被成形用于支持變壓器組件474，并且對燈柱460開口以允許導線480，482通過。燈帽466可以具有上述的任意形式，并且通常被設置用于與對應的照明插座選擇性接合(例如螺紋外表面、彈簧等)。作為圖17B中的一種可行結構，燈帽466包括使正極和中性接觸表面484，486電絕緣的絕緣環494。而且，圖17B反映出粘合劑496可以常規地應用于固定燈泡主體464和燈帽466。參照圖16和17B，散熱器主體458在設有時包括與引腳470相匹配的支柱498以使得在最終組裝之后，支柱498中的一個像前述實施例中那樣圍繞相應的其中一個引腳470 (以及由其攜帶的LED 28)。在某些實施例中，支柱498向外突出到燈泡主體464外表面490以上；可選地，燈泡主體464可以成形有槽，在其中套入支柱498。無論如何，粘合劑或者密封劑500可以被用于將支柱498的內表面502以禁止灰塵或其他污染物通過從而與包含的LED 28相接觸的方式牢固地粘合和/或密封至外表面490。圖18A和18B示出了 LED電燈泡設備550的另一個實施例，并且通常包括LED組件552和電燈泡狀結構554。LED照明設備550類似于上述(圖16中的)LED照明設備450，其中LED組件552包括基板556、LED 28、可選的散熱器主體558以及燈柱560。基板556構成或者包含有如上所述的連接電路(未示出)以及變壓器電路562 (總體標記)和LED 28。LED組件552如下所述被安裝至電燈泡狀結構554，其另外還包括燈泡主體564和燈帽566。燈柱560用作通過燈泡主體564的內部到達其中間分段568的連接電路，有助于將LED 28圍繞燈泡主體564的外周設置。盡管在圖18A和18B的視圖中被隱藏，但是變壓器電路562包括正極和中性接觸墊片，絕緣導線570，572分別由此伸出。來自正極端子墊片的導線570被電連接至燈帽566的正極接觸表面574，而來自中性端子墊片的導線572則被電連接至中性接觸表面576。在此，導線570，572延伸穿過被以其他方式成形或者被成形在燈泡主體564內部的燈柱560。這樣一來，燈柱560即可包括豎直分段576和水平分段578，它們組合限定從燈泡主體564的中間區域568到燈帽566內部的通道。
在最終組裝之后，LED 28被沿著燈泡主體564的外表面574設置，定位成相對于燈泡主體564向內引導釋放的光線。可選地，LED 28可以被設置為向外引導釋放的光線和/或可以被組裝至燈泡主體564的內部。散熱器主體558在設有時至少在直接鄰接LED 28的區域內圍繞基板556用于(例如通過翅片580)促進散熱。沿著這些相同的思路，變壓器組件582中的一個或多個可以在如圖所示的LED 28的區域內被安裝至基板556，其中散熱器主體558進一步用于為一個或多個組件582散熱。本發明中的LED電燈泡設備與現有設計方案相比提供了顯著的改進。LED組件可以由制造商組裝至電燈泡狀結構，或者也提供了有助于由終端用戶最終組裝完成的實施例。而且，與部分介紹實施例相關聯的LED釋放光線的可選雙漫射可以提高消費者的認可度。盡管已經參照優選實施例介紹了 本發明，但是本領域技術人員應該意識到其形式和細節方面可以進行改變而并不背離本發明的實質和保護范圍。
權利要求
1.一種LED電燈泡設備，包括 燈泡主體,其限定開口的內部區域； LED組件，包括 基板， 由基板支持的多個LED，每個LED限定前表面和與前表面相對的后表面，光線從前表面發出， 電路，包括功率改變電路以及連接多個LED和功率改變電路的連接電路，功率改變電路適于改變給LED供電的施加功率，連接電路至少部分地由基板支持； 散熱器，其安裝到燈泡主體并連接至基板； 其中散熱器相對于燈泡主體定位至少一個LED，使得所述至少一個LED的前表面向內朝向燈泡主體的內部區域。
2.如權利要求I所述的設備，其中來自所述至少一個LED的光線被向內引入內部區域并隨后從內部區域向外引出。
3.如權利要求I所述的設備，其中每個LED布置為使得相應的前表面向內朝向燈泡主體的內部區域。
4.如權利要求I所述的設備，其中散熱器限定支承所述至少一個LED的支柱，并且進一步地其中所述至少一個LED的后表面面向所述支柱。
5.如權利要求I所述的設備，其中燈泡主體包括界定出外表面和開口的內部區域的壁部，并且進一步地其中散熱器包括支承所述至少一個LED的支柱，所述支柱安裝至所述壁部。
6.如權利要求5所述的設備，其中所述至少一個LED附接至基板構成的引腳，并且進一步地其中所述引腳安裝至所述支柱。
7.如權利要求I所述的設備，進一步包括燈帽，所述燈帽安裝至燈泡主體并構成被設置用于選擇性連接至電插座的表面，燈帽和燈泡主體組合限定電燈泡狀結構。
8.如權利要求I所述的設備，其中所述多個LED包括沿基板的第一分段支持的第一組LED,并且進一步地其中所述第一分段被安裝至所述散熱器。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述散熱器構成安裝至燈泡主體的外壁部的第一支柱，并且進一步地其中所述第一分段被附接至所述第一支柱。
10.如權利要求9所述的設備，其中所述第一分段嵌入到所述支柱中。
11.如權利要求8所述的設備，其中所述多個LED包括沿基板的第二分段支持的第二組LED，所述第二分段與所述第一分段在空間上分開，并且進一步地其中第二分段被安裝至所述散熱器。
12.如權利要求11所述的設備，其中所述散熱器構成安裝至燈泡主體的外壁部的第二支柱，所述第二支柱與所述第一支柱分開，并且進一步地其中所述第二分段被附接至所述第二支柱。
13.如權利要求I所述的設備，其中所述基板包括從公共底座以間隔分開的方式延伸的多個分段，每個分段支持一組LED。
14.如權利要求13所述的設備，其中燈泡主體限定燈帽端和相對的封閉頂端，并且進一步地其中所述分段相對于燈泡主體支持以從燈帽端朝封閉頂端延伸。
全文摘要
一種LED電燈泡設備(20)，包括燈泡主體(80)、燈帽(82)和LED組件(22)。燈泡主體界定出外表面和內部。燈帽被安裝至燈泡主體，組合限定電燈泡狀結構(24)。LED組件包括基板(26)、多個LED(28)、變壓器電路(30)和連接電路(32)。LED以及連接電路由基板支持，其中連接電路電連接LED和變壓器電路。變壓器電路適于改變給LED供電的輸入功率。LED組件被安裝至電燈泡狀結構以使多個LED被沿著燈泡主體的外表面設置，其中來自LED的光線被向內引入內部并隨后從內部向外引出。LED組件可以進一步包括圍繞LED的散熱器主體(34)。
文檔編號F21V29/00GK103256506SQ20131014966
公開日2013年8月21日 申請日期2009年6月4日 優先權日2008年6月4日
發明者D.W.卡羅爾, W.L.卡羅爾 申請人:長壽燈泡有限責任公司