用于光源热量管理的透明导热聚合物复合材料制造技术

提供了一种发光设备。所述发光设备包括光传输外壳（32），与散热板进行热传递的光源（40），和多个散热翅片（60），与所述散热板进行热传递并沿一个方向延伸，使所述散热翅片与所述光传输外壳（32）相邻。所述多个散热翅片包括碳纳米管填充的聚合物复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求2010年1月12日提交的美国临时申请序列号61/294,231的益处。2010年1月12日提交的美国临时申请序列号61/294,231的全部内容通过引用结合到本文中。
技术介绍
目前示例性的实施方式涉及照明设备，尤其是包括发光二极管（LED）的照明设备。然而，应当理解的是，目前示例性的实施方式对其它类似应用也是可行的。传统上白炽灯和卤素灯用作全方位的、非定向的和定向的光源，尤其是在住宅、酒店，和零售照明应用上。全方位灯是为了在远场提供基本上均匀的强度分布与角相对，远离所述灯大于1米，并发现多种应用例如在桌灯、台灯、装饰灯、枝形吊灯、顶棚灯，和在各个方向上希望光均匀分布的其它应用。最近，已有对于比传统光源，例如白炽灯和卤素灯具有更高能量效率的光源的市场需求。在过去的十年，紧凑型荧光灯（CFL）基于它们相对于白炽灯和卤素灯（10-25LPW，1-5kHr）的高效率（~50-60LPW）和长寿命（~5-10kHr）具有不断上涨的市场份额，尽管它们相对较差的光色品质、预热时间、变暗能力和购置成本。固态光源，例如LED，最近发展成高效率全方位的和定向的光源的主要选择，而LED和OLED发展为非定向光源的选择来源。为高效率非定向的照明而选择的所述光源取决于应用并可以改变。参考图1，描述了坐标系，本文所用的坐标系以描述由白炽灯或更一般地由任何意欲生成全向（无定向）照明的灯产生的照明空间分布。所述坐标系是球形坐标系型，并参考白炽灯L在图1中进行了描述。为了描述远场照度分布（照明分布，distribution），可考虑所述灯L位于点L0，例如可能与所述白炽灯的灯丝的位置一致。传统地应用于地理学领域的适应球形坐标的符号，可通过海拔或纬度坐标θ以及方位角或经度坐标Φ来描述照明方向。然而，所述地理学领域惯例的偏差中，本文所用的所述海拔或纬度坐标θ采用范围[0°,180°]，其中：θ=0°相当于“地理学的北”或“N”。这是方便的，因为它允许照明沿方向θ=0°以对应于方向向前的光。所述北方向，即，方向θ=0°，本文也称为光轴。使用这个符号，θ=180°相当于“地理学的南”或“S”或，在光照情况下，相当于方向向后的光。所述海拔或纬度θ=90°相当于“地理学的赤道”或，在光照情况下，相当于横向方向的光。继续参考图1，对于任何给定的海拔或纬度θ0，也可定义每一处与所述海拔或纬度θ0正交的方位角或经度坐标Φ。根据地理学的符号，所述方位角或经度坐标Φ范围为[0°,360°]。会理解，在精确地北或南，即，在θ=0°或θ=180°（换句话说，沿所述光轴），所述方位角或经度坐标没有任何意义，或者，也许更准确地说，可考虑简并（degenerate）。另一个“特殊”坐标是θ=90°，它定义了所述光轴的横截面，其包括所述光源（或，更准确地说，包括为远场计算的所述光源的名义位置，例如图1中所示的说明性实施例中的所述点L0）实际上，实现横穿整个经度跨度Φ=[0°,360°]上的均匀光照强度通常不困难，因为是关于所述光轴旋转对称直接建立光源（即，大约所述轴θ=0°）。例如，所述白炽灯L合适地采用位于坐标中心L0的白炽灯灯丝，可设计其为发射基本全向的光，从而对任何纬度的所述方位角θ分别提供均匀光照分布（照度分布）。然而，对所述海拔或纬度坐标Φ分别实现理想的全向光照通常是不切实际。例如，建立所述灯L以适合标准“爱迪生灯座”灯架，并朝着这一端，所述白炽灯L包括螺纹的爱迪生灯座EB，这可能为，例如，E25、E26，或E27灯座，其中数字表示导通所述灯座EB的螺旋的外径，以毫米计。所述爱迪生灯座EB（或，更一般地，位于所述光源的“后面”的任何功率输入系统）位于在所述光源位置L0“后面”的所述光轴上，并因此阻挡了向后的光照（即，阻挡了沿所述南纬度的光照，即，沿θ=180°），因此所述白炽灯L不能提供相对所述纬度坐标θ的理想的全方位光。然而，商业的白炽灯是容易制造的，它提供了照明横穿纬度跨度θ=[0°,135°]，这是均匀的，在美国能源部和美国环保局颁布的能源之星标准（Energy Star standard）规定的±20%内。对于全方位灯(或称全向灯)，通常认为这是可接受的照明分布（照度分布）均匀性，尽管使这个跨度延伸更长是有利的，例如以均匀性为±10%延伸至跨度θ=[0°,150°]。在本领域，在大规模纬度范围上（例如，约θ=[0°,120°]或更优选地约θ=[0°,135°]或仍更优选地约θ=[0°,150°]）具有相当的均匀性的此种灯，通常被认为是全方位灯，即使均匀性范围小于[0°,180°]。同样地，定向灯被定义为至少有80%的光在0至120度内，包含在光源中心的球体的总4π弧度的75%。非定向灯不符合定向或全方位灯的要求。通过与白炽灯和卤素灯相比，固态照明技术，例如发光二极管（LED）装置本性上是高度定向的。例如，LED装置，带或不带封装，典型地在定向的朗伯空间强度分布上发射，具有在θ=[0°,90°]范围内随cos(θ)变化的强度并且对于θ>90°时具有零强度。半导体激光器本质上甚至是更加定向的，并确实发射本质上可描述为限制成围绕θ=0°的狭圆锥体的向前方向的光束的分布。在普通照明应用中全方位灯的另一个考虑是光色品质。对于白色灯，期望用所需的色温着色白色灯（例如，“冷”白光，或“暖”白光，用所需的色温取决于应用、地理区域偏好、或其它个性化的选择）。生成的白光再现（rendition）也应该具有高显色指数（CRI），这可作为发射光“白度”的质量度量。再次，白炽灯和卤素灯具有超过固态照明的优势。例如，可制造白炽灯的灯丝以产生良好色温和CRI特性，而LED装置本质上产生近似地单色光（例如，红色、或琥铂色、或绿色，等等其它）。通过包括“白色”荧光粉涂层于所述LED上，可接近白光再现，但所述再现的色温和CRI与白炽灯和卤素灯相比一般仍然是较差的。另外，固态照明的另一个挑战是需要辅助组件，例如电子器件和散热元件。需要散热是因为LED装置高度温度敏感。需要LED装置的适当的热量管理以保持操作的稳定性和整个系统的可靠性。典型地，解决方式是配置相对大质量的散热材料（即，散热板）接触或者与所述LED装置有良好的热接触。被所述散热板占用的空间阻挡了照明，从而进一步限制了产生全方位的基于LED的灯的能力。优选地具有大体积和表面积的所述散热板，以便辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.12 US 61/294,231;2010.12.28 US 12/979,6111.一种发光设备，包括：
光传输外壳；
光源，与散热板进行热传递；和
多个散热翅片，与所述散热板进行热传递并沿一个方向延伸，
使所述散热翅片与所述光传输外壳相邻，其中所述多个散热翅片包
括碳纳米管填充的聚合物复合材料。
2.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述设备的热导率约在
10-1000W/m-K之间。
3.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述散热板包括约在20-30°
之间的角。
4.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述设备的热导率约为
20-300W/m-K。
5.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述散热翅片至少有约90%
的透光率。
6.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述碳纳米管负载约在
2-10wt%之间。
7.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述碳纳米管为单壁碳纳米
管（SWNT）。
8.根据权利要求7所述的发光设备，其中所述碳纳米管填充的聚合物
复合材料包括用长股单壁碳纳米管编织的织物。
9.根据权利要求8所述的发光设备，其中所述碳纳米管填充的聚合物
复合材料包括多层单壁碳纳米管编织的织物。
10.根据权利要求9所述的发光设备，其中将所述单壁碳纳米管嵌入至
在透明的聚合物基体内的多层中，使得当织物位置在下面时每个单
壁碳纳米管股置于纳米管的相同股的顶部。
11.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述至少一个光源包括LED
和OLED的至少之一...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿什法克·伊斯兰·乔杜里，加里·罗伯特·艾伦，
申请(专利权)人：GE照明解决方案有限责任公司，
类型：
国别省市：