[0001] 本发明总体上涉及发光二极管(LED)灯泡，并且具体涉及LED灯的冷却。

[0002] 最近存在使用LED灯泡替换传统的白炽灯泡的趋势。希望使用一个或多个LED来替换传统的白炽灯泡是因为白炽灯泡在例如能源利用和寿命方面相对于LED低效。

[0003] LED灯泡还提供了采用两个或更多个组或“通道”的LED的可能性，这些LED产生不同颜色的光，它们中的每个都可控地被供应预定的电流以实现光的产生和混合从而产生具有期望的属性或期望的照明效果的照射。因此，LED提供了更加多样的照明方案。

[0004] 虽然期望使用LED来替换白炽灯泡，但是存在许多灯具，其中由于操作的条件替换是困难的。特别地，热量管理至关重要。例如，在家用照明应用中，灯泡通常都凹陷进壳体中。对于聚光灯而言尤其如此。

[0005] 标准的解决方案是提供用于耗散过量的热量的散热结构。

[0006] 基于LED的灯泡的价格已经达到了消费者可以承受的水平。但是在这些灯泡的制造商之间却存在激烈的竞争，并且存在降低灯泡的成本价格的巨大的压力。尽管最近的成本降低了，但是LED灯泡仍然相对昂贵。这主要是由于诸如散热器、LED、驱动器、印刷电路板(PCB)等组件的价格、以及与安装组件相关联的成本所造成的。

[0007] 例如，通过在薄的和窄的柔性基板上使用电连接的LED的线性阵列的形式的光源使得成本价格的降低成为可能。以这种方式，LED就能够以连续的线性工艺被安装(焊接)。在这种工艺中，也可以施加(例如，通过浸涂和烘干)磷光体。之后，长线路的LED能够被裁切成一定长度。

[0008] 该长度则确定了灯泡的光输出。这种提案的主要问题在于LED的线路难以冷却。

[0009] 需要的是能够以低成本制造但是也能够有效地散热、且无需昂贵的散热结构的LED灯。

[0035] 图1示出了已知的针对白炽灯泡的基于LED的替换物，具体是A55和A60的型号。在左侧示出了外观，而在右侧示意性地示出了内部的组件。这被称作可从皇家菲利浦有限公司获得的MASTER LED灯泡。该灯泡包含在电路板11上提供的多个LED光源10，该电路板被设置在散热器12上。LED朝向漫射圆顶罩14发射可调的光。

[0036] 灯泡具有包含电连接器16的底座和通过导管20连接至LED的驱动器电路18。驱动器电路包括将来自电连接器的AC功率转换为DC功率的AC/DC转换器。在该示例中，驱动器电路另外包括例如使用脉宽调制(PWM)实现的调光控制电路。然而，调光功能并不是必要特征。

[0037] 散热器12对灯泡的成本有显著的贡献。

[0038] 本发明提供了一种LED灯泡，其中发光灯泡部分包括从顶部延伸的并且提供了至少到顶部的开放通路的中央芯。LED围绕该中央芯以热接触进行安装。在一种布置中，芯从顶部延伸至底部并且底座的电连接器包括与开放通路连通的空气流动开口。在另一种布置中，芯仅仅部分地延伸进发光灯泡部分的一定深度中。这些布置都提供了促进LED的冷却的空气流动条件。这反过来又实现了散热器的尺寸的减小和成本的降低，或者完全避免了对散热器的需求。

[0039] 图2示出了本发明的LED灯泡的第一示例。对于相同的组件使用了与图1中相同的参考标记。

[0040] LED灯泡同样包括包含电连接器16的底座15，该电连接器用于将灯泡连接至对应的电插座。示出了螺旋接头，但是同样可以是卡口接头、任何其它的扭转和锁紧连接或推配合连接。电连接器16为LED驱动器18供电，这可以是传统的设计。驱动电子器件未在本申请中被描述，因为可以使用标准的现成的组件。本发明涉及LED和发光灯泡部件的配置，并且出于这一原因没有提供关于电气电路和连接的详细讨论。

[0041] 发光灯泡部件被示出为22并且其具有面向底座15的底部和顶部。

[0042] 在这个示例中，发光灯泡部件具有从顶部延伸至底部并且提供在顶部和底部之间的开放通路的中空的中央芯24。腔室25围绕芯24，并且LED围绕中央芯24安装。在图2的示例中，LED被安装在作为线性条的柔性载体26上，柔性载体在腔室25内缠绕芯。线性条端部的引线27穿过腔室的壁。

[0043] 底座包括与中央芯24所限定的开放通路连通的空气流动开口28。

[0044] 该设计使用通过延伸穿过发光灯泡部件22的通路的气流29来提供冷却。由LED所引起的加热通过对流促进了气流，因此提供了用于冷却LED的较冷的空气的连续供应。

[0045] 发光灯泡部件优选地是旋转对称的，使其具有通过围绕顶-底部轴线旋转形状(即，在中央芯的每一侧接近半圆)所形成的形状。这给出了类似圆环体的形状。底座15和发光灯泡部件22被结合在一起。

[0046] 在图2的示例中，腔室25包括闭合的环形体积，并且径向最内壁限定中央芯24。因此，腔室自身的形状限定了该中央芯。发光灯泡部件可以由单片或两片或更多片材料制成。灯泡部件典型地具有玻璃外壁，但是外壁可以是塑料或诸如致密烧结氧化铝的半透明的陶瓷。

[0047] LED被定位靠近中央芯24使得LED与芯内的气流29之间发生热量传输。承载电连接的LED的线性阵列的基板优选地与限定了中央芯24的径向最内壁接触。

[0048] 腔室25闭合，并且其由此能够被填充以促进了灯泡内部的对流的气体，从而导致从LED到灯泡的改善的热传递(与空气进行比较)。例如，该气体可以是氦气。

[0049] 发光灯泡部件的材料可以是半透明的(即，散射)以遮罩各个LED光源。

[0050] 中央芯的内壁或外壁的表面可以被涂敷以促进与空气的热量传导或热量传递的材料。这种涂层可以是金属(例如，铝)或具有改善的热传导属性的聚合物层。

[0051] 在图2的示例中，腔室25需要在LED已经被安装在内部之后闭合。参考图3说明了可以提供更低成本的制造方法的备选方案。

[0052] 在这种情况下，发光灯泡部件22在下侧开放。可以借助于具有中央的孔或多个孔的集合32的塑料环30来闭合该开口，以让空气通过用于对流冷却。

[0053] 在该示例中，腔室的闭合体积由具有开放底座的壁(例如，玻璃)以及底座盖来限定，其中底座盖闭合该开放底座、但是留有到中央芯的开放通路。这可以更加简单地进行制造，因为可以使用由盖闭合的开放的杯状玻璃部件。

[0054] 参考图4解释的另一个示例使用了用于限定中央芯24的单独组件。

[0055] 该单独组件包括限定最内侧壁的内圆柱34。玻璃部件形成环绕该内圆柱的外壁。通过提供单独的部件来限定中央芯，LED可以在灯泡被组装之前安装到芯上。这可以降低制造成本。内圆柱可以是塑料、金属或陶瓷，而外壁可以是玻璃。

[0056] 上述示例都使用完全延伸通过发光灯泡部件的通路形式的中空的中央芯，其从顶部延伸至底部并且提供顶部和底部之间的开放通路。空气流动开口与开放通路连通以提供通过中央芯的气流。然而，基于对流空气的气流的改善冷却也能够由芯引发，即使其只在一端开放。

[0057] 图5示出了其中中央芯24具有闭合底座40、且中空的芯仅从发光灯泡部件22的顶部部分地延伸至发光灯泡部件的一定深度的另一示例。以这种方式，芯提供了圆柱形的缩进部。例如，其可以延伸进发光灯泡部件的至少一半。LED 42同样位于发光灯泡部件22的闭合的腔室25内，环绕限定中央芯的内壁进行安装。LED可以被安装在变形为圆柱的箔式PCB上。该圆柱定位为靠近或接触在灯泡中限定圆柱形的缩进部的内壁。

[0058] 发光灯泡部件22不完全是环形的，但是其具有环绕芯24的环形部件。环形部件中的腔室的内壁同样限定了芯。

[0059] 这是可以使用非常低的成本来制作的另一种设计，并且依然提供了LED的冷却的改善。箭头44示出了对流的气体流。芯提供了闭合腔室的内部部件附近所产生的热量朝向外部部件的改善的传导，其中外部部件能够被对流的气流接近。

[0060] 在所有的示例中，LED都可以包括在柔性基板上提供的LED串。该柔性基板则可以环绕内芯的表面进行缠绕。特别地，柔性基板优选地与限定中央芯的径向最内壁接触进行安装。这种接触提供了LED基板与气流的通路之间的热耦合。

[0061] 代替在柔性载体上提供LED，图4的示例中的内圆柱可以包括LED被安装在其上的导电迹线。内圆柱随后可以用作LED的电路板，这些LED随后可以作为离散的组件被安装在圆柱之上。这可以进一步地降低组件的数目。

[0062] 图4的设计意味着灯泡特别容易且低成本制作。圆柱可以与线性LED阵列或者离散LED一起预先组装成可以容易地被插入到或粘合到灯泡中的组件。LED可以通过使用热粘合剂与圆柱形成良好的热接触。这种设计也提供了针对灯泡和圆柱在材料和尺寸选择方面的更多自由度，从而导致热方面的更有效设计。

[0063] 在上述多个示例中，中央芯限定了从灯泡发光部件的顶部朝向底部延伸的笔直通路。这是最简单的制造形式，因为环绕芯的灯泡部件可以是环绕芯旋转对称的。然而，芯可以采用其他的形式。例如，在底座、或者芯的中央闭合端部可以存在中央开口，但是通路可以横向地分支从而使得顶部的开口并不处于灯泡的最尖端。通过将顶部置于远离灯泡的最尖端可以使该通路较不可见。

[0064] 灯泡的外封壳优选地被设计为具有散射属性，以遮罩内部的离散的LED的外观。然而，也可以使用透明的外封壳。如果在圆柱形管的内表面上提供LED，那么管自身就可以具有散射属性，从而可以使用透明的外封壳。

[0065] 根据对附图、本公开内容、以及所附权利要求的研究，本领域的技术人员在实践所述的发明时能够理解并实施所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除复数。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不可以有利地加以利用。在权利要求中的任何参考标记都不应该解释为对范围的限制。