專利名稱：改進的水池照明裝置的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及地上或地下水池設備領域。更具體地，本發明涉及設計用于水池照明裝置中的水池固定裝置。更具體地，本發明涉及那種提供水池照明并且冷卻照明裝置以及周圍結構的裝置。
背景技術：
目前水池照明越來越普遍。水池照明已經出現許多年了，但新的固定裝置更富有創造性并廣泛適用于游泳和非游泳項目。水池照明可用于營造有吸引力看上去光彩奪目的后院。人們已經關注到與這種照明相關的諸多問題。例如，有些照明設備，尤其在早期，使用的照明元件會變得很熱并且引起整個照明裝置的快速退化。這些熱量會導致水池主人的維護成本增加，并且要經常更換燈組件單元和整個插入外殼。有時僅為了做必要的維護 就需要排空水池。盡管存在這些及其他的問題，水池照明還是越來越流行。最初水池照明嚴格用于安全目的。夜間游泳，雖然不是很普遍，但很明顯在夜間有照明的泳池中進行就安全得多。或許最初是出于安全的原因，但增加照明后，泳池主人和訪客以及其他人還注意到夜間照明池水的鎮靜作用。訪客和泳池主人同樣注意到夜間在具有照明的泳池邊靜坐的寧靜效果。普及度提高促使其他方面得到加強。例如，人們常常增加彩色照明，使夜間池水成為家庭的特色。這種照明為觀賞者提供更大的樂趣，并且對于平靜的觀賞具有相同或更大的益處。人們還增加了其他的加強措施，如連續的彩色照明。雖然上述及其他加強措施明顯使照明泳池更加吸引人，甚至更便于使用，然而上述措施都沒有關注熱損耗的問題。例如，鹵素照明是最近才被廣泛使用。然而，這種照明的能量需求促使政府官員阻止甚至取締它們的使用。如今，高或超高強度的LED是水池照明元件的主要來源。這些加熱元件各自放出大量熱量，并且在串聯結合時成倍地放出額外熱量，例如彩色水池照明系統中更是如此。此外，如今的許多水池照明系統使用反射鏡或反射板。這樣可增強照明的聚焦和強度，獲得更好和更讓人滿意的效果。然而，人們可以理解，這種反射鏡不是減輕而是增強照明系統中的熱量。人們需要的是這樣一種結構，它可以使泳池照明裝置冷卻而不必求助額外的結構或昂貴的維護。這種理想的結構符合現有池水入口或回路的一般物理外形和尺寸，同時提供對照明結構中必要結構的冷卻。

發明內容
本發明改進的帶有冷卻結構的水池照明裝置的結構包括使用現有水池的入口或回路并且在靠近水通道處安置照明元件即LED。事實上，本發明總的目的是減小水通道與包括照明元件或LED在內的LED組件之間的距離。人們知道LED發出高水平的熱量，也知道當水流穿過水通道時，水通道發揮冷源的作用。但人們往往沒有意識到，僅存在于水通道中的水也發揮冷源的作用。顯然，相對于高輸出LED和其他類似照明元件的高熱量來說，即使水通道中靜止的水也提供冷源。在通常的操作中，高輸出LED的制造商，如CREE公司，推薦在LED所在的電路板上設置金屬板。通常，金屬板由銅箔制成，典型地是在印制電路板中(CREE XLamp XR-E LED數據表2006-2007)。不利的是，銅箔非常薄，通常O. 002”厚，因此可轉移的熱量是有限的。無論如何，通過印制電路板轉移熱是有缺陷的，因為這種板本身不是一個良好的熱導體。由于本發明意識到冷源提供更好和更有效的延長和維護照明元件壽命的方式， 本發明的結構是與常規標準相背離的。本發明中，所述結構盡可能減小熱源與冷源之間的距離。這意味著消除盡可能多的絕緣層。因此，本發明的結構設置盡可能薄的層，而不是設置厚的絕緣層，并且包括的實施方式具有進一步減小冷源與熱源之間距離的結構。本發明的目的是提供一種水池照明裝置，其使用池水來冷卻該裝置。本發明的另一個目的是提供一種水池照明裝置，其包括基本的現有照明裝置，并且允許通過改造以改善所述裝置的可靠性且允許使用最新的照明元件。根據本發明以上提出的和以下更充分描述的目的，本發明的水池照明裝置包括一種用于泳池的具有水通道的水池照明裝置，所述水池照明裝置包括一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安裝照明組件的結構；所述照明組件包括安裝在所述基底上的LED組件；所述水通道用于使水從中流過，并且水通道具有中空壁，所述基底位于該中空壁內，當水流動時所述水通道限定一冷源；以及所述LED組件安裝在所述基底上，以便減小LED組件與冷源之間的距離，由此所述水通道發揮LED組件的冷源的作用。在一種實施方式中，其中所述基底具有至少一個由熱導性材料制成的上層。在一種實施方式中，其中所述基底完全由熱導性材料制成，例如金屬。在一種實施方式中，其中所述LED組件包括高輸出LED。在一種具體示范性實施方式中，所述用于泳池的具有水通道的水池照明裝置，所述水池照明裝置包括—基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安裝照明組件的結構；所述照明組件包括LED組件，所述LED組件具有一外殼，并且所述LED組件安裝在所述基底上；用于將所述LED組件安裝在所述基底上的工具；所述水通道用于使水從中流過，并且水通道具有中空壁，所述基底位于該中空壁內，當水流動時所述水通道限定一冷源；以及所述基底具有一開口并且所述LED組件安裝在所述基底上，使得部分LED組件外殼延伸穿過所述開口，以便減小LED組件與冷源之間的距離，由此所述水通道發揮LED組件的冷源的作用。在一種實施方式中，其中所述LED外殼穿過所述基底朝向冷源延伸，盡可能減小冷源與LED組件之間的距離。
在一種實施方式中，其中所述基底是由熱導性材料制成，例如金屬。在另一種示范性實施方式中，所述水池照明裝置包括一第一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安裝照明組件的結構；一第二基底，位于水通道附近，所述第二基底位于第一基底與水通道之間；所述照明組件包括LED組件，所述LED組件具有一外殼，并且所述LED組件安裝在所述基底上；用于將所述LED組件安裝在所述基底上的工具；所述水通道用于使水從中流過，并且水通道具有中空壁，所述基底位于該中空壁 內，當水流動時所述水通道限定一冷源；以及所述第一基底具有一開口并且所述LED組件安裝在所述基底上，使得部分LED組件外殼延伸穿過所述開口，以便減小LED組件與冷源之間的距離，所述第二基底限定一絕緣部件；由此所述水通道發揮LED組件的冷源的作用，并且所述第二基底發揮絕緣層的作用。在一種實施方式中，其中所述第二基底限定一薄層，用于盡可能減小LED組件與冷源之間的距離，同時提供一絕緣層。在一種實施方式中，其中所述LED的外殼靠在所述第二基底上。在一種實施方式中，其中所述每個基底都是由熱導性材料制成。在一種實施方式中，其中所述每個基底都盡可能地薄，同時發揮它的其他功能。在另一種示范性實施方式中，本發明提供一種在冷源存在下與高輸出LED—起使用的照明裝置，所述照明裝置包括一熱導性材料的基底；一安裝在所述基底上的高輸出LED組件；所述照明裝置靠近所述冷源；所述照明裝置適于從冷源接收冷卻作用；和所述LED組件安裝在所述基底上，以便減小LED組件與冷源之間的距離；由此所述冷卻作用作為冷源用于冷卻LED組件。其中所述基底可根據需要改變，以盡可能減小高輸出LED與冷源之間的間隔。當然，在本發明的精神和范圍內，各種其他示范性實施方式也可能實現本發明的各個目的。本發明的水池照明裝置的一個優點是提供一種結構，其使用池水冷卻高強度照明元件產生的熱。本發明的水池照明裝置的另一個優點是為地上和地下池提供這種具有冷卻結構的照明裝置。本發明的水池照明裝置的另一個優點是為新的和現有的水池結構提供這種具有冷卻結構的照明裝置。


為了進一步理解本發明的目的和優點，現參考附圖進行以下詳細說明，其中相同數字代表相同的部件，其中圖I是相關發明的池水回路入口的橫截面圖，它包括電源頭和水池照明裝置。圖2顯示一種用于在水池照明裝置中安裝LED組件的現有技術的結構。圖3顯示本發明的水池照明裝置中靠近水通道安裝LED組件的示范性實施方式，以透視圖形式顯示。圖4顯示在本發明的水池照明裝置上安裝LED組件結構的另一種示范性實施方式，以透視圖形式顯示。
具體實施例方式為了理解本發明，人們必須理解背景技術中提到的本領域的需求。更重要地，本發 明的結構用于解決對照明裝置的長期需求，即驅散來自高輸出LED的熱。本發明結構的優勢在于，高輸出LED位于水源的附近。本發明的本質是意識到這種水源可發揮LED冷源的作用以及在水池照明裝置的適用性的能力。為了理解本發明的結構，參考圖I，首先描述一種易于適配本發明結構的普通類型的水池照明裝置。具體參考圖1，顯示了水池回路100的一種示范性實施方式。水池回路100包括電源頭Iio和大體用數字20表示的水池照明裝置。水池回路100包括入水口 102，它通向水通道104。如圖I所示，水池照明裝置20包括入水口外殼30。外殼30具有中央開口 31，限定水通道104。電源頭110與外殼30相匹配，如圖I清楚顯示。電源頭110有電通道112，如圖I所示，帶有電線114延伸至電源(未顯示)，如插座(也未顯示)。電源頭110通過電路向照明裝置20傳輸電力，如圖I清楚顯示。照明裝置外殼30具有外部32。如圖I所示，外殼30安裝在水池壁50上。外殼30包括位于安裝的干燥側的第一部分40和浸入池水中的第二部分42。在圖I所示的實施方式中，在泳池一側的兩個墊圈33和在干燥側的緊固螺母35在水池中形成圍繞開口的水密封口，外殼30插入水池中。外殼30的第二部分42包括凸緣部件(flange member) 360內部34具有中央開口 38，使水從中通過并且經入口 102與水通道104相通。內部34限定照明裝置20的基部39。凸緣部件36在操作時安放、浸入池水中。凸緣部件36的外部32中設置至少一個切口 45，延伸進入內部34。因此，切口 45使池水在內部34和外部32之間并且穿過凸緣部件的基部39自由相通。內部34包括肋60和分隔部62的突起樣式。當然，肋60和分隔部62可以制成任意特定樣式，都屬于本發明的精神和范圍。例如，所述樣式可以是不對稱的或者鋸齒形的，都屬于本發明的精神和范圍。這種樣式的功能要求是保證水穿過基部39自由流動，提供如下所述的對照明配件的冷卻效果。在圖I所示的實施方式中，基底包括兩個切口 45。人們應該理解，這種切口僅需一個就可以了。不過，我們發現兩個切口可以有助于水穿過基部39流動，這樣當然有助于照明裝置的冷卻。同時，多個切口也屬于本發明的精神和范圍，但我們發現這樣并不能大大促進池水穿過基部的冷卻效果，因此，實行本發明的最佳方式是附圖所示的使用兩個切口的實施方式。如下充分描述，當照明裝置完全組裝好時，密封板80覆蓋并密封基底39。密封板80具有中央開口 82，用于使水進入水通道104并且保持池水與水池回路100之間的開放相通。照明配件90安裝在密封板80的外圍內。照明配件90包括多個LED 92，呈環形位于電路板94上。電路板94包括插入接頭96。如圖所示，插入接頭的尺寸和形狀與電線形成壓入配合(force fit)。LED 92通過電線112從電力頭110獲得電力。保持部件91被設計用于在照明配件90上形成搭扣配合(snap fit)。在所示實施方式中，照明配件90包括支柱93而保持部件具有內凹95，在它們之間形成牢固的搭扣。此外，保持部件91有中央開口 97，用于使水從中穿過通至水通道104。此外，照明元件，不 管何種類型，通常從照明配件90中伸出。因此，保持部件91具有一系列匹配的開口，使LED92從中通過。一旦裝配好，保持部件91與照明配件90搭扣配合，為整個照明裝置20提供安全的裝配。透鏡蓋140設置用于覆蓋保持部件91。類似地，透鏡蓋140具有中央開口 142，使池水通向水通道104。透鏡蓋140具有帶槽的外圍，并且如本領域所知與保持部件91的外圍搭扣配合。這種配合是安全的，防止任意水進入照明裝置20，當然，水穿過中央開口 142除外。如本領域技術人員所了解，在優選實施方式中，保持部件91包括圍繞突起的照明元件92的反射面99。因此，結構上，保持部件91由此限定一反射板。當使用彩色照明元件時，這種反射板尤其有用并有利。如本領域所知，通過適配器在LED上設置不同的照明元件蓋，照明元件可有不同的顏色。此外，透鏡蓋140可以是不同的顏色，有不同顏色的部分和形狀，提供更強化的水池照明。如圖所示，水通道140延伸穿過照明裝置20的主體。上述每個元件的中央開口對齊，以便形成單條水通道104。照明裝置20中的強熱源是照明元件92。這些LED 92的熱是相當強的。為了盡力冷卻該熱源，最好將冷源定位在盡可能靠近熱源的位置。然而，這必須不能影響損失照明裝置20作為一個整體的電完整性并且不求助于在現有領域已經建立的傳統結構內不發揮作用的其他結構和裝置。參考圖2，顯示了在LED組件202上安裝LED 200的現有技術的結構。LED組件202包括基底204。根據制造商的建議，該基底是介電材料。例如這類高輸出LED的領頭制造商CREE公司，在它們的指南上推薦的就是這種安裝材料。此外，基底204是非熱導性的。因此，與本發明的結構相比轉移的熱量是相當小的。LED包括安裝在電導性材料203上的外殼201。電導性材料203安裝在基底204上。電導性材料通常是由鋁或銅制成，并且本領域常見的是電鍍這類材料。LED 200是以本領域已知的方式安裝在基底204上。安裝部件206將LED200安裝在組件202上，如圖2所示。參考圖3，顯示了本發明的第一種實施方式，高輸出LED 300安裝在基底302上。在該實施方式中，基底302是超薄的。在該實施方式中，基底302包括開口 304，LED 300穿過開口 304插入。LED 300具有外殼306。外殼306具有周邊，周邊的大小和形狀兼容地安裝在開口304內。在圖3所示的實施例中，開口是圓形的，因此與開口的形狀一致，外殼306的周邊也是相似形狀。類似地，外殼306周邊的大小適合與開口 304兼容的緊密配合。因此周邊的大小差不多等于開口 304的內直徑，以便緊密配合。如圖3所示，LED配件包括LED 300，安裝在水通道104的通道壁308的內部。如圖I所示，水流過水通道104。水的溫度顯然低于運作中的LED 300的溫度。因此，水通道中有水時，通道壁308的內部將被冷卻，即使是最熱的天氣。例如，當新鮮的水流過水通道104時，通道中的水低于55° F。因此，水通道的內壁部分，即LED配件所在的地方，同樣被流過水通道104的水冷卻。 此處，LED 300以這種方式安裝在基底302上，即盡可能減小它與冷源即水通道104之間的距離。通過將外殼306插入開孔304，由此使LED與冷源更加接近。此外，基底302是由絕緣材料制成，以驅散LED 300運作時產生的熱。這樣從基底被驅散足夠的熱，不會使水通道的內部灼熱，即使是水通道中不存在水的情況下。也就是說，至少可以承受LED的短時間運作。參考圖4，顯示本發明LED組件的另一種示范性實施方式，大體用數字400表示。LED組件400包括第一基底402和第二基底404。LED組件400具有外殼406。與圖3所示的不范性實施方式類似，圖4的LED 400實施方式包括外殼406,外殼的大小和形狀與開口408緊密配合。第二基底404位于第一基底402和水通道102之間，如圖4清楚顯示。外殼406部分地插入開口 408中，直到它抵靠第二基底404上。如之前描述的實施方式，每個基底層402和404制作的盡可能薄。例如第一基底層402盡可能地薄，同時足夠堅固支撐與LED組件相聯的LED。第二基底層404同樣盡可能地薄，使盡可能最大的有益效果從冷源抵達LED。此外，類似圖3的實施方式，所作的每項努力都是盡可能減小冷源與熱源即LED400之間的距離。LED外殼406朝向水通道的方向插入穿過開口，由此減小熱源即LED 400與冷源即水通道102之間的距離。同時，第二基底層404提供LED外殼406與水通道102之間的屏障，基底盡可能地薄，以減小任何冷卻損失。此外，類似圖3中的實施方式，每個基底層都是由絕緣材料制成，以驅散LED 400在運作時產生的熱。通過設置絕緣材料的基底層，足夠的熱從基底層驅散，以防止水通道的內部灼熱，甚至在水通道中不存在水的情況下。也就是說，至少可以承受LED的短時間運作。通常，用于基底的介電或絕緣材料是pc板本身所見的環氧樹脂。本發明上述實施方式中，水池照明裝置的燈組件、保持部件、透鏡蓋各自包括中央開口，這些開口可以對齊形成單條通道通向水通道，并保持池水與水池回路之間開放相通。新鮮的池水作為冷源，不斷流過基底、燈組件等元件附近，吸收LED發出的熱量，使水流與照明裝置各元件的更多地接觸、水流速率更快，散熱效率大大提高，有效地延長LED的使用壽命。人們可以理解，雖然本發明已經大體上針對水通道做了描述，這對基本的發明概念來說并不是必不可少的。本申請人交換熱導性絕緣體，并使冷源冷卻熱源或高輸出LED。考慮到這種高輸出LED所產生 的高水平熱，冷卻可包括周圍空氣。在這種情況下，不需要水通道。此外，也不需要任意類型的通道。然而，在熱導基底上安裝高輸出LED和盡可能減小冷源和熱源之間距離的原理都是一致的。盡管前面的詳細說明已經描述了本發明的水池照明裝置的幾種示范性實施方式，然而應該理解的是以上說明僅是舉例說明，不限制本發明公開的內容。因此，本發明的范圍僅由以下權利要求書限制。
權利要求
1.一種用于泳池的具有水通道的水池照明裝置，所述水池照明裝置包括 一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安裝照明組件的結構； 所述照明組件包括安裝在所述基底上的LED組件； 所述水通道用于使水從中流過，并且水通道具有中空壁，所述基底位于該中空壁內，當水流動時所述水通道限定一冷源；以及 所述LED組件安裝在所述基底上，以便減小LED組件與冷源之間的距離， 由此所述水通道發揮LED組件的冷源的作用。
2.如權利要求I所述的水池照明裝置，其中所述基底具有至少一個由熱導性材料制成的上層。
3.如權利要求2所述的水池照明裝置，其中所述基底完全由熱導性材料制成。
4.如權利要求I所述的水池照明裝置，其中所述LED組件包括高輸出LED。
5.一種用于泳池的具有水通道的水池照明裝置，包括 一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安裝照明組件的結構； 所述照明組件包括LED組件，所述LED組件具有一外殼，并且所述LED組件安裝在所述基底上； 用于將所述LED組件安裝在所述基底上的工具； 所述水通道用于使水從中流過，并且水通道具有中空壁，所述基底位于該中空壁內，當水流動時所述水通道限定一冷源；以及 所述基底具有一開口并且所述LED組件安裝在所述基底上，使得部分LED組件外殼延伸穿過所述開口，以便減小LED組件與冷源之間的距離， 由此所述水通道發揮LED組件的冷源的作用。
6.如權利要求5所述的水池照明裝置，其中所述LED外殼穿過所述基底朝向冷源延伸，盡可能減小冷源與LED組件之間的距離。
7.如權利要求5所述的水池照明裝置，其中所述基底是由熱導性材料制成。
8.如權利要求6所述的水池照明裝置，其中所述熱導性基底是由金屬制成。
9.一種用于泳池的具有水通道的水池照明裝置，所述水池照明裝置包括 一第一基底，位于水通道附近，所述基底限定一用于在上面安裝照明組件的結構； 一第二基底，位于水通道附近，所述第二基底位于第一基底與水通道之間； 所述照明組件包括LED組件，所述LED組件具有一外殼，并且所述LED組件安裝在所述基底上； 用于將所述LED組件安裝在所述基底上的工具； 所述水通道用于使水從中流過，并且水通道具有中空壁，所述基底位于該中空壁內，當水流動時所述水通道限定一冷源；以及 所述第一基底具有一開口并且所述LED組件安裝在所述基底上，使得部分LED組件外殼延伸穿過所述開口，以便減小LED組件與冷源之間的距離，所述第二基底限定一絕緣部件； 由此所述水通道發揮LED組件的冷源的作用，并且所述第二基底發揮絕緣層的作用。
10.如權利要求9所述的水池照明裝置，其中所述第二基底限定一薄層，用于盡可能減小LED組件與冷源之間的距離，同時提供一絕緣層。
11.如權利要求9所述的水池照明裝置，其中所述LED的外殼靠在所述第二基底上。
12.如權利要求9所述的水池照明裝置，其中所述每個基底都是由熱導性材料制成。
13.如權利要求12所述的水池照明裝置，其中所述每個基底都盡可能地薄，同時發揮它的其他功能。
14.一種在冷源存在下與高輸出LED—起使用的照明裝置，所述照明裝置包括 一熱導性材料的基底； 一安裝在所述基底上的高輸出LED組件； 所述照明裝置靠近所述冷源； 所述照明裝置適于從冷源接收冷卻作用；和 所述LED組件安裝在所述基底上，以便減小LED組件與冷源之間的距離； 由此所述冷卻作用作為冷源用于冷卻LED組件。
15.如權利要求14所述的水池照明裝置，其中所述基底可根據需要改變，以盡可能減小高輸出LED與冷源之間的間隔。
全文摘要
本發明公開了一種水池照明裝置，它的結構具有絕緣元件，用于冷卻水池。該照明裝置包括一組件，其具有一個或多個照明元件，優選高輸出LED元件。此外，該照明裝置具有一水通道。LED組件靠近水通道。在所示的幾種實施方式中，典型的照明裝置的結構被改變，以盡可能減小LED組件與水通道之間的距離。
文檔編號F21V19/00GK102889511SQ20121022975
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月28日 優先權日2011年7月2日
發明者許永健, 許永德 申請人:東擴有限公司