不漏水的塑料灯密封的制作方法
【专利摘要】根据本发明的一个方面，公开了一种防水LED灯(10)。该防水LED灯(10)包括壳体(12)，其具有设置在所述壳体(12)内的一个或多个LED。壳体(12)包括壳体基部(14)，其包括带有第一开口的本体(18)，第一开口具有由第一密封部分(22)包围的边缘。壳体(12)还包括光学盖(16)，其包括具有第二开口的壳，第二开口具有由第二密封部分(26)包围的边界。第二密封部分(26)配置成可移除地插入第一密封部分(22)中，从而在壳体基部(14)与光学盖(16)之间形成不漏水密封。
【专利说明】不漏水的塑料灯密封
【技术领域】
[0001]下述内容大体上涉及光照领域、照明领域、固态照明领域及相关领域，并且结合LED照明系统且尤其是交通信号找到特定的应用。然而，应当理解，所提出的示例性实施例可顺从于其它相似应用。
【背景技术】
[0002]诸如LED交通信号的LED信号呈现超出白炽灯交通信号的许多优点。与白炽光源相比，LED的使用提供功耗节省和极长寿命。LED信号的长寿命导致改进的可靠性和较低的维护成本。
[0003]由于大量现有的白炽交通信号，大多数LED信号为白炽灯设计。为了满足现有的信号标准和/或允许改装到最初制造的用于白炽光源的信号中，LED信号模拟现有白炽信号的前壳体直径和深度限制。为了允许容易的改装而无需对原有AC配电和逻辑电路进行显著改变，LED信号组件通常并入电源，以在较低的受控直流功率水平下驱动LED。
[0004]LED信号灯通常包括壳体，其设计为被改装到现有的白炽交通灯信号中并利用盖封闭。由于LED信号灯被实施成基本上在外侧经受自然要素，因而重要的是该灯不透水。通常，信号灯被设计为使得利用O型圈或垫圈在壳体与盖之间形成不漏水密封，如在US7237924中描述的那样，其公开内容全部并入本文中。O型圈提供防尘和防水密封并优选地由EPDM材料制成。然而，O型圈或垫圈的使用形成对额外部件的需要，并因此增加生产成本。因此需要形成一种LED灯，其能够在不使用O型圈或垫圈的情况下在壳体与盖之间形成不漏水密封，从而降低成本和部件数量，同时改进易组装性。
【发明内容】
[0005]根据本公开的一个方面，公开了一种防水LED灯。该防水LED灯包括壳体，其具有设置在壳体内的一个或多个LED。壳体包括壳体基部，其包括带有第一开口的本体，第一开口具有由第一密封部分包围的边缘。壳体还包括光学盖，其包括具有第二开口的壳，第二开口具有由第二密封部分包围的边界。第二密封部分配置成可移除地插入第一密封部分中，从而在壳体基部与光学盖之间形成不漏水密封。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种用于在具有壳体的LED信号灯中形成不漏水密封的方法。壳体包括带有第一密封部分的壳体基部和带有第二密封部分的光学盖。该方法包括:向第一密封部分提供边沿，该边沿包括从边沿的最内部分延伸的第一唇、从边沿的最外部分延伸的第二唇、以及在所述内唇和外唇之间延伸的两个中央唇；以及向第二密封部分提供凸缘，该凸缘包括位于凸缘的外缘上的外唇和从凸缘的内缘延伸的内唇。该方法还包括:将内唇可移除地插入中央唇之间，从而在第一和第二密封部分之间形成第一密封；以及使外唇围绕第二唇延伸，从而在第一和第二密封部分之间形成第二密封。
[0007]根据又一实施例，提供一种用于LED灯的不漏水密封布置。该不漏水密封布置包括:定位在壳体基部上的第一密封部分，该密封部分包括边沿，其从壳体基部向外延伸并且包括具有从其延伸的第一唇的最内部分、具有从其延伸的第二唇的最外部分以及在它们之间延伸的至少两个中央唇。该密封布置还包括位于光学盖上的第二密封部分，该第二密封部分包括从光学盖向外延伸的凸缘，该凸缘具有内唇和外唇。第二密封部分配置成与第一密封部分形成至少一个不漏水密封。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出根据本公开的一个方面的LED灯的三维侧视图；
图2示出根据本公开的另一方面的LED灯的三维侧视图；
图3示出根据本公开的另一方面的LED灯的后视图；
图4示出根据本公开的又一方面的LED灯的前视图；
图5示出根据本公开的又一方面的LED灯的壳体基部的内侧部分的三维视图；
图6示出根据本公开的另一方面的LED灯的分解透视图；
图7示出根据本公开的又一方面的LED灯的三维截面侧视图；
图8和图9示出根据本公开的又一方面的LED灯的密封部分的三维截面细节图；
图10示出根据本公开的LED灯的密封方面的三维截面侧视细节图；以及图ll(a)-ll(c)示出根据本公开的另一方面的用于进一步固定LED灯的卡箍的三维截面视图。
【具体实施方式】
[0009]参照图1和图2，示出根据第一示例性方面的信号灯10。该信号灯包括壳体组件12，其容纳一个或多个光源，例如LED (未示出)。图1绘出信号灯壳体组件12的一个方面，其竖直对齐使得光从顶(top)部发出。图1示出相反的配置，其中发光部面朝向下的方向。壳体可由诸如聚碳酸酯的塑料材料或诸如金属等的其它合适材料制成。聚碳酸酯具有优良的强度特性和耐冲击性特性。壳体组件12设计为被改装到现有的白炽交通光信号中。
[0010]壳体组件12优选地包括两个互补的大体半圆形的部分:基部部分和光学盖部分16，各自设计成彼此配合，从而形成不透水的密封壳体。虽然优选的是每个壳体组件部分包括大体半圆形的配置，但是，其它形状和配置可以根据特定设计需要而备选地实施。在图3中最佳示出的壳体基部14包括本体18和基部开口 20。基部开口 20的边缘被第一密封部分22包围。在图4中最佳示出的光学盖16优选地包括透明且光学中性的壳，其在一端具有盖开口 28。壳可为透明的或着色的,例如红色、黄色、绿色或烟熏色。另外，壳包括可由小透镜覆盖的内表面。透镜可具有各种形状和尺寸。在一个示例性实施例中，透镜大约是5毫米X5毫米。光学盖16还包括围绕盖开口 28的周边延伸的第二密封部分26。壳优选地大体上光滑，使得外表面上聚集污垢的机会被最小化。然而，备选地，光学盖16可被着色或至少部分地织构化为用于扩散信号显示方面的装置，以使光学解决方案中的任何缺陷/设计损失/阴影模糊。光学盖优选地由透光材料构成，例如聚碳酸酯或其它光学上可接受的质量和/或成本效益的材料。该壳体组件12在移除原始外透镜和白炽灯之后可容易地改装到现有交通信号或其它这样的照明基础中。壳体组件12的外沿边缘可设计成使得其与其所替换的透镜为相同尺寸。
[0011]图5示出壳体基部14的内部部分。为了清楚起见，省略了包括例如电源、电路板、LED和任何电路的内部构件。图6示出包括内部构件的信号灯10的分解视图，内部构件包括但不限于电源21、LED板19、散热器23和透镜17。电源可为数字式的并在其上具有可编程芯片。可选的印刷电路板(未示出)可经由卡边缘连接器(未示出)连接至电源并与电源芯片通信。电源21直接连接(板到板连接)至LED板19。LED板19在其上具有至少一个LED，且优选地3个或4个LED。由于目前所有板直接连接在一起，因而在灯内部没有电线。唯一的电线可包括外部电源线15。
[0012]图7至图10示出该LED信号灯10的优化密封布置的一个实施例的截面方面。优化的密封布置在光学盖与壳体基部之间形成不漏水的密封，并且在不使用O型圈或垫圈的情况下为LED信号的内部提供环境隔离。相应地，该布置允许塑料上塑料密封，使得每个壳体组件部分的塑料在整个密封中实现并保持充分接触，从而去除对O型圈或垫圈的任何需要。如在图7中最佳不出的,光学盖16和壳体基部14配合在一起,其中第二密封部分26被可移除地插入到第一密封部分22中，从而仅使用塑料或部件中存在的其它材料在光学盖16和壳体基部14之间形成不漏水密封。排除对额外部件的需要排除了增加的成本和组装步骤，这在需要额外部件时必然会发生。这还提高效率，因为制作和组装部件花费更少的时间。参照图8，示出剖开的光学元件16的放大视图，其集中于围绕光学元件16的开口 28的第二密封部分26。第二密封部分16包括围绕光学元件开口 28的外缘延伸的凸缘30。凸缘30的最外部分包括外唇32且最内部分包括内唇34。内唇34和外唇32之间的空间形成槽口 36，其围绕光学元件开口的外周沿着凸缘30的底部延伸。此外，一个或多个塑料块38围绕凸缘在槽口中位于各个位置处。这些块用来确保正确的成型参数已被用于模制部件。如果压力和温度中的一个或多个在模制发生时不正确，则块将不会完全填充。
[0013]图9示出位于壳体基部14上的第一密封部分22的放大方面。第一密封部分22包括围绕基部开口 20的外周向外延伸的边沿40，类似于光学盖16的凸缘30。边沿40的最内部分包括从边沿40延伸特定高度的第一唇42，优选地远离壳体基部14在大约9毫米和10毫米之间，且更优选地大约9.55毫米。获得第一唇42的最佳高度对灯的功能而言很重要。期望较高的第一唇42以用于密封并最小化施加在密封所需的部件上的力。然而，肋部越高，凸缘将越厚，从而降低灯适配在其意图被安装之处的街道壳体中的能力。第一唇42围绕壳体基部14的开口 20的外周延伸。
[0014]第二唇44在与第一唇42相同的方向上从边沿40的最外部分远离壳体基部14延伸。两个中央唇46位于边沿40的第一唇42和第二唇44之间，并且在与第一唇42和第二唇42相同的方向上远离壳体基部14延伸。中央唇46彼此间隔开与凸缘30的内唇34的宽度一致的距离，使得中央唇46配置成可移除地接受内唇34，如在图10中最佳示出的。中央唇46优选地是渐缩的，使得当内唇34被插入中央唇46之间时，形成自锁布置，从而在光学盖16与壳体基部14之间形成第一牢靠密封。优选地，内唇34具有小于大约5°的锥度，且更优选地每侧大致2°的锥度。此外，中央唇的内部最初包括小于大约1°的锥度，且优选地0.5°的锥度。当光学盖16与壳体基部14配合时，两个中央唇46将变形，直到它们匹配第一唇34的锥度。当中央唇46和唇34的表面匹配在一起时，形成了密封。
[0015]此外，第一唇42优选地具有比中央唇46和第二唇44中的任一个的高度更大的高度，使得当光学元件16与壳体基部14配合时，第一唇42延伸到光学元件开口中。第一唇42形成额外的屏障，其保护内部构件避免任何潜在的水或可设法穿过第一密封的其它环境要素。
[0016]当内唇34被插入中央唇46之间时，光学盖16的外唇32牢靠地适配在边沿40的第二唇44的外侧周围，从而在光学盖16与壳体基部16之间形成第二密封布置，其在图7(c)中进一步示出。相应地，该优化密封布置在壳体基部14与光学盖16之间形成双重密封，其确保被包封在其中的LED完全受保护而避免水和其它户外要素。
[0017]在对于带有大直径的部件(例如具有大致约200-300毫米的直径的信号灯)的模制应用中遇到的一个难题是，部件通常出现具有大致椭圆形的模型，而不是完美的圆形。这在试图配合两个部件时可造成困难，因为部件的配合方面可能不完全如成功配合所需的那样对齐。这通常导致部件浪费，因为不能形成必要整体的部件是无用的。该优化的密封方法通过将壳体组件部分中的至少一个设计得柔性以允许配合过程中的变形而克服该难题。通过提供带有柔性的壳体组件部分中的至少一个，即使部件不是完美圆形的，仍可将其操纵成与互补的壳体组件部分配合。因此，壳体组件部分将能够成功地配合在一起且将减少部件浪费。
[0018]一旦壳体组件部分配合，则可选地可使用位于光学盖16周围的一个或多个位置处的上部卡箍52将这些部分进一步固定在一起，如图11(a)中所示。上部卡箍52包括外唇32中的钩状部分(图11(b))，其夹在下部卡箍54下方，从而将盖固定至基部部分，如图11 (c)中所示。优选地，存在分别位于光学盖和壳体基部周围的大约八组上部卡箍和下部卡箍。
[0019]在本公开的另一示例性方面，提供了用于在该LED信号灯壳体12组件中形成这种不漏水密封的一种方法。该方法包括以这样的方式模制壳体组件部分:在不需要O型圈、垫圈等的情况下，向壳体基部部分14和光学盖部分16提供能够配合并提供不漏水密封的密封部分。壳体基部14设有带有边沿40的第一密封部分22，边沿40包括从边沿22的最内部分延伸的第一唇42、从边沿40的最外部分延伸的第二唇44、以及在内唇和外唇之间延伸的两个或更多中央唇46。光学盖16设有具有凸缘30的第二密封部分26，凸缘30包括位于凸缘的外缘上的外唇32以及从凸缘30的内缘延伸的内唇34。凸缘30的内唇34可被可移除地插入中央唇46之间。在中央唇46和内唇34的锥度之间有自锁相互作用。该自锁相互作用在光学元件和壳体基部之间形成第一密封。凸缘的外唇32接着可围绕第二唇44延伸，从而在光学元件16和壳体基部14之间形成第二密封。壳体优选地包括两种密封的其中一种，虽然两种密封不需要均存在以形成不漏水密封。壳体组件部分中的至少一个优选地由柔性材料构成，使得该部分可变形以便实现其中一种或两种密封。
[0020]已参照优选实施例描述了本发明。显然，其它人在阅读和理解前述详细描述后将想到修改和变型。本发明意图被理解为包括所有这样的修改和变型。
【权利要求】
1.一种防水LED灯，包括: 壳体，其具有设置在其中的一个或多个LED，所述壳体包括: 壳体基部，其包括带有第一开口的本体，所述第一开口具有由第一密封部分包围的边缘；和 光学盖，其包括具有第二开口的壳，所述第二开口具有由第二密封部分包围的边界，所述第二密封部分配置成可移除地插入到所述第一密封部分中，从而在所述壳体基部与所述光学盖之间形成不漏水的密封。
2.根据权利要求1所述的防水LED灯，其特征在于，所述光学盖和所述壳体基部中的至少一个包括聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的防水LED灯，其特征在于，所述第一密封部分包括边沿，所述边沿具有带有第一唇的最内部分、带有第二唇的最外部分、以及设置在它们之间的一对中央唇。
4.根据权利要求3所述的防水LED灯，其特征在于，所述第一唇延伸到比所述第二唇的高度更大的高度。
5.根据权利要求3所述的防水LED灯，其特征在于，所述第二密封部分包括凸缘，所述凸缘具有从所述凸缘的最外部分延伸的外唇、从所述凸缘的最内部分延伸的内唇、以及沿着所述凸缘在所述内唇与外唇之间延伸的槽口。
6.根据权利要求5所述的防水LED灯，其特征在于，所述中央唇配置成与所述内唇可移除地配合以形成第一密封。
7.根据权利要求6所述 的防水LED灯，其特征在于，所述第一密封是在所述内唇的渐缩内表面与所述内唇的渐缩外表面之间的自锁密封。
8.根据权利要求7所述的防水LED灯，其特征在于，所述锥度以小于5°形成角度。
9.根据权利要求5所述的防水LED灯，其特征在于，所述外唇配置成围绕所述边沿的所述第二唇的外侧延伸，从而在所述壳体基部与所述光学盖之间形成第二密封布置。
10.根据权利要求1所述的防水LED灯，其特征在于，所述壳体基部和所述光学盖中的至少一个可变形。
11.根据权利要求1所述的防水LED灯，其特征在于，所述光学盖包括一个或多个上部卡箍，其配置成钩在位于所述壳体基部上的一个或多个互补下部卡箍的下方。
12.一种用于在具有壳体的LED信号灯中形成不漏水密封的方法，所述壳体包括带有第一密封部分的壳体基部和带有第二密封部分的光学盖，所述方法包括: 向所述第一密封部分提供边沿，所述边沿包括从所述边沿的最内部分延伸的第一唇、从所述边沿的最外部分延伸的第二唇、以及在所述内唇和外唇之间延伸的两个中央唇； 向所述第二密封部分提供凸缘，所述凸缘包括位于所述凸缘的外缘上的外唇和从所述凸缘的内缘延伸的内唇； 将所述内唇可移除地插入所述中央唇之间，从而在所述第一和第二密封部分之间形成第一密封；以及 使所述外唇围绕所述第二唇延伸，从而在所述第一和第二密封部分之间形成第二密封。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在不使用O型圈或垫圈的情况下形成所述不漏水密封。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述壳体基部和所述光学盖中的至少一个可变形。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括使所述壳体基部和光学盖中的至少一个变形，以形成所述第一和第二密封中的至少一个。
16.—种用于LED灯的不漏水密封布置,包括: 定位在壳体基部上的第一密封部分，所述密封部分包括边沿，所述边沿从所述壳体基部向外延伸并且包括具有从其延伸的第一唇的最内部分、具有从其延伸的第二唇的最外部分、以及在它们之间延伸的至少两个中央唇；和 位于光学盖上的第二密封部分，所述第二密封部分包括从所述光学盖向外延伸的凸缘，所述凸缘具有内唇和外唇，其中，所述第二密封部分配置成与所述第一密封部分形成至少一个不漏水密封。
17.根据权利要求16所述的密封布置，其特征在于，所述中央唇配置成接受所述第一唇，从而在所述第一密封部分与所述第二密封部分之间形成第一密封。
18.根据权利要求16所述的密封布置，其特征在于，所述第一密封是在所述内唇的渐缩内表面与所述内唇的渐缩外表面之间的自锁密封。
19.根据权利要求17所·述的密封布置，其特征在于，所述锥度包括小于约5°的角度。
20.根据权利要求16所述的密封布置，其特征在于，所述外唇配置成围绕所述第二唇的外侧延伸，从而在所述第一密封部分与所述第二密封部分之间形成第二密封。
21.根据权利要求16所述的密封布置，其特征在于，所述壳体基部和所述光学盖中的至少一个由可变形材料形成。
22.根据权利要求16所述的密封布置，其特征在于，在不使用O型圈或垫圈的情况下形成所述至少一个不漏水密封。
【文档编号】F21K99/00GK103443538SQ201280015828
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】S.热尔曼 申请人:通用电气照明解决方案有限责任公司