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一種led照明燈及其燈具的制作方法

文檔序號(hào):2979162閱讀:165來源:國知局
專利名稱:一種led照明燈及其燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于LED照明技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及到集LED光源(LED燈芯)、散熱片以及驅(qū)動(dòng)電源為一體的LED照明燈。
背景技術(shù)
LED照明被認(rèn)為是人類下一代綠色環(huán)保照明技術(shù)。但當(dāng)前LED照明產(chǎn)品造價(jià)高,阻礙著其應(yīng)用普及,LED照明產(chǎn)品造價(jià)高的根本原因是LED散熱造成。人們對(duì)傳熱學(xué)及技術(shù)研究,非常成熟。但在電子芯片(包括LED)散熱行業(yè)內(nèi)從業(yè)人員,普遍缺乏這些成熟的知識(shí),甚至是傳熱學(xué)的基本知識(shí),比如,LED燈散熱采用自然對(duì)流散熱,自然對(duì)流是由于空氣受熱升溫,密度下降產(chǎn)生的浮力驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)有限,保證空氣流動(dòng)暢通對(duì)散熱就非常重要,特別是空氣在散熱肋片中的暢通流動(dòng)更重要。現(xiàn)有一種LED球泡燈,散熱片在中部,肋片從中心筒輻射伸出,中心筒內(nèi)是電源, 肋片順著軸向方向排列,當(dāng)橫置時(shí),空氣流經(jīng)肋片中就不暢通,散熱性能影響很大。散熱片是采用鋁熱壓鑄成形,(1)熱壓鑄成本高,(2)還要配有車銑精加工,(3)肋片壁厚,材料(鋁料)用量大,(4)肋片深度淺,即肋片散熱面積小,因而散熱量非常有限。另外這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),電源在散熱片中心,被包裹著,電源的環(huán)境溫度高,又要灌膠(硅膠),因而電源散熱不佳,壽命不高,灌膠又進(jìn)一步增加成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)以上所述問題,提出一種LED照明燈,特別適合用于LED球泡燈設(shè)計(jì)。不僅提高了散熱片的散熱量,而且降低了散熱片的材料與制造成本,還提出了降低 LED燈芯內(nèi)部封裝的導(dǎo)熱熱阻,以及提高內(nèi)部的電的絕緣強(qiáng)度,有利于降低電源成本。本實(shí)用新型的LED照明燈的構(gòu)成主要包括有燈芯、散熱片和電源,燈芯與電源分別設(shè)置在散熱片的前后兩側(cè)。本實(shí)用新型的特征是散熱片采用了數(shù)多片狀肋片組成,肋片之間留間隙的一片片壘起來的疊片式結(jié)構(gòu),肋片根部采用了疊片層壓式結(jié)構(gòu)、或翻邊套片式結(jié)構(gòu)、或疊片層壓式結(jié)構(gòu)與翻邊套片式組合結(jié)構(gòu);燈芯與電源分別設(shè)置在散熱片的前后兩側(cè);散熱片中有五分之三以上的肋片是金屬板材采用沖壓工藝成型的部件,金屬板材最好是鋁質(zhì)板材;肋片上開有百葉窗式結(jié)構(gòu)、叉列式結(jié)構(gòu)通氣口。散熱片采用數(shù)多肋片,一片片地壘疊起來的疊片式結(jié)構(gòu),肋片就可采用沖床沖壓成型,該工藝效率高,精度又高,無需車銑精加工,加工成本又進(jìn)一步降低;肋片厚度可以盡可能減薄,有利于節(jié)省料材,肋片厚度很容易減到0. 5mm以下,這是采用熱壓鑄工藝實(shí)現(xiàn)不了的。數(shù)多肋片,通過肋片根部疊壓在一起(稱為疊片層壓式結(jié)構(gòu)),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝配效率高,比如一顆螺釘或鉚釘就可將數(shù)多肋片的根部疊壓在一起,并保證導(dǎo)熱熱阻低。翻片套片式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)同樣簡(jiǎn)單,這種結(jié)構(gòu)在工業(yè)熱交換器應(yīng)用很多。除板材沖壓制造工藝外,肋片的制造工藝還有鋁熱壓鑄工藝等。但為了降低成本, 本實(shí)用新型強(qiáng)調(diào),散熱片中應(yīng)該有五分之三以上的肋片是采用金屬板,最好是鋁質(zhì)板材,采用沖壓工藝加工成型。LED燈具安裝姿態(tài)不固定,為保證本實(shí)用新型的散熱片,在各種姿態(tài)下,空氣在肋片中能保證良好的流動(dòng)暢通,肋片上開有通氣口,并且采用百葉窗式結(jié)構(gòu)、叉列式結(jié)構(gòu)。百葉窗式和叉列式結(jié)構(gòu)通氣口 一、容易采用沖床加工,二、沒有廢料,不減小散熱面積。為了空氣在肋片中流動(dòng)暢通,通氣口應(yīng)開得盡可能大,面積應(yīng)達(dá)到該肋片面積的三分之一以上。本實(shí)用新型中,電源沒有被包括在散熱片中。LED芯片發(fā)熱對(duì)電源溫度環(huán)境影響減小,電源室的外殼就可開通氣孔,這樣可進(jìn)一步提高電源散熱,電源也不必用膠灌封,有利于降低電源的成本。本實(shí)用新型依據(jù)以上技術(shù)方案還提出了一種LED照明燈具,其主要部件包括有 安裝接頭,電源和散熱片,安裝接頭為螺扣式或卡扣式,其特征是散熱片采用了數(shù)多片狀肋片組成,肋片之間留有間隙的疊片式結(jié)構(gòu),肋片根部采用了疊片層壓式結(jié)構(gòu)、或翻邊套片式結(jié)構(gòu)、或疊片層壓式與翻邊套片式組合結(jié)構(gòu);散熱片中有五分之三以上的肋片是金屬板材采用了沖壓成形的部件;肋片上開有百葉窗式或叉列式結(jié)構(gòu)通氣口,該通氣口的切口線呈輻射形狀。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是一種本實(shí)用新型LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)剖面示意圖,示出了本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)特征,采用疊片層壓式結(jié)構(gòu)。圖2是一種本實(shí)用新型LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)剖面示意圖,采用翻邊套片壓式結(jié)構(gòu)。圖3是一種本實(shí)用新型LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)剖面示意圖,采用疊片層壓式與翻邊套片式組合結(jié)構(gòu)。圖4是一種本實(shí)用新型LED照明燈具的特征結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖5是一種百葉窗式的特征剖面示意圖。圖6是一種叉列式的特征剖面示意圖。圖7、8、9分別是三種肋片的俯視示意圖,表示肋片上的通氣口的切口線呈輻射形狀。
圖10是一種本實(shí)用新型所用的LED燈芯,示出了該種燈芯的基本結(jié)構(gòu)特征。
圖11、12、13分別是三種本實(shí)用新型所作用的LED燈芯,采用了三種強(qiáng)化提高陶瓷絕緣片邊緣的絕緣強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。圖中1、安裝接頭,2、電源,3、電源室外殼,4、肋片,5、燈芯,6、燈罩,7、導(dǎo)熱套筒, 8、導(dǎo)熱芯,9、切口線,10、熱擴(kuò)散板,11、LED晶片,12、外層絕緣體,13、陶瓷絕緣片,14、絕緣膠(漆)。
具體實(shí)施方式
圖1所示的本實(shí)用新型LED照明燈,設(shè)置有安裝接頭1,并采用螺扣式,與現(xiàn)燈泡類似,當(dāng)然安裝接頭還可以采用卡扣式。圖中示出,肋片4采用的是疊片層壓式結(jié)構(gòu),共有6 片肋片,其根部一片片地緊密疊壓在一起,通過一顆螺釘將燈芯5與數(shù)片肋片疊壓在一起,保證燈芯與散熱片(圖中最前的肋片)之間的接觸緊密,使得接觸傳熱熱阻小。燈芯5前設(shè)置有燈罩6,散熱片與安裝接頭1之間的固定連接可以通過電源室殼3完成,電源室殼3 應(yīng)開有數(shù)多通氣孔,這樣有利于其內(nèi)部的電源2散熱。圖中肋片根部之間是直接接觸,設(shè)計(jì)時(shí)還可以采用增加墊片的結(jié)構(gòu)。圖2所示的本實(shí)用新型LED照明燈,肋片4采用了翻邊套片式結(jié)構(gòu),肋片4的根部被加工成帶翻邊的孔,一片片地套在導(dǎo)熱套筒7上,燈芯5通過螺釘緊貼在導(dǎo)熱套筒7的端面上,燈芯5的熱量先傳到導(dǎo)熱套筒7,再通過肋片4根部的翻邊與導(dǎo)熱套筒之間的接觸傳到肋片上。圖中導(dǎo)熱套筒7是一單獨(dú)部件,設(shè)計(jì)時(shí)可以利用散熱片中某一肋片經(jīng)拉伸成導(dǎo)熱套筒。圖3所示的本實(shí)用新型LED照明燈中,散熱片采用了疊片層壓式與翻邊套片式的組合結(jié)構(gòu),導(dǎo)熱套筒是用散熱片中最前側(cè)的肋片,經(jīng)拉伸成型的。燈芯5通過螺釘貼在導(dǎo)熱芯8的端面上,導(dǎo)熱芯8為圓錐體。圖4示出一種本實(shí)用新型LED照明燈具,與
圖1所示區(qū)別就是拆除了燈芯5和燈罩6。采用金屬板(鋁板),經(jīng)沖壓成型的肋片,片厚可以薄,以減少材料,降低成本。但肋片的強(qiáng)度下降,為保證肋片之間的間距不變以及散熱片整體強(qiáng)度,肋片之間應(yīng)該設(shè)置支件, 使得當(dāng)一肋片受力變形位移時(shí),相鄰的肋片也要位移,因此增加了整體強(qiáng)度,支件可設(shè)計(jì)成直接從肋片本身板材上沖切成型。自然對(duì)流驅(qū)動(dòng)小,因而肋片之間間隙不能太小,否則雖然肋片數(shù)量增加了,但散熱量沒增加。設(shè)計(jì)時(shí),肋片之間的平均間隙不應(yīng)小于2. 0mm,肋片的厚度(平均厚度)不應(yīng)大于1. 0mm,再增加肋片厚度并不能有效增加散熱量,反而浪費(fèi)材料。圖5、6分別示出了百葉窗式和叉列式通氣口的基本特征,可采用沖床沖切成型。 圖7、8、9示出了通氣口的切口線9的三種形狀,是輻射形。圖7所示是叉列式通氣口的切口線形狀,圖8是百葉窗式通氣口的切口線形狀,圖9可以是以上兩種切口線形狀。采用輻射形切口線,主要是為了有利于肋片內(nèi)的導(dǎo)熱。圖7、8、9所示的肋片都為對(duì)稱圓盤形,設(shè)計(jì)時(shí)還可以采用非對(duì)稱式,甚至還可以采用類似花瓣形,燈罩也設(shè)計(jì)成象花蕾,該LED照明燈就象一朵花一樣。
圖10示出一種本實(shí)用新型所用的LED燈芯基本結(jié)構(gòu),LED晶片11設(shè)置在熱擴(kuò)散板10 —面(該面稱為熱擴(kuò)散板的A面),另一面(該面稱為B面)設(shè)置有陶瓷絕緣片13, 圍著熱擴(kuò)散板10的邊緣側(cè)壁設(shè)置有外層絕緣體12。陶瓷絕緣片13的厚度應(yīng)大于0. 15mm,是承擔(dān)高壓絕緣作用的,可達(dá)1500V以上,有這樣高壓絕緣,就可以減化電源,采用非隔離式驅(qū)動(dòng)電源,降低電源成本。熱擴(kuò)散板10采用銅或鋁質(zhì)材料、或銅鋁復(fù)合材料,其主要作用是將高熱流密度擴(kuò)散降低。LED芯片內(nèi)的導(dǎo)熱熱阻主要是由于LED晶片面積小,形成高熱流密度所致。將LED 晶片設(shè)置在銅或鋁材的熱擴(kuò)散板上,承擔(dān)高電壓絕緣的陶瓷絕緣片,則設(shè)置在熱擴(kuò)散板與導(dǎo)熱芯或散熱片之間。其設(shè)計(jì)思想是先不考慮LED晶片與熱擴(kuò)散板之間的絕緣(高電壓絕緣),首先是降低熱流密度,再實(shí)施高電壓絕緣,就可有效降低內(nèi)導(dǎo)熱熱阻。采用金屬導(dǎo)電材料制成的熱擴(kuò)散板與晶片之間無絕緣或絕緣強(qiáng)度低,因而熱擴(kuò)散板的高電壓絕緣就成了主要問題。作為熱擴(kuò)散作用的熱擴(kuò)散板,其面積和厚度也要足夠大。熱擴(kuò)散板的面積應(yīng)是其上的LED晶片面積之和的五倍以上,設(shè)計(jì)時(shí)最好選十倍以上;熱擴(kuò)散板的厚度應(yīng)大于 0.4mm。如果晶片為lXlmm,lW,熱擴(kuò)散板的厚度應(yīng)達(dá)到1.0mm以上,其目的和作用就是使熱量在熱擴(kuò)散板內(nèi)有效擴(kuò)散,降低熱流密度。燒結(jié)成瓷的陶瓷片,致密、絕緣強(qiáng)度高,導(dǎo)熱系數(shù)高,因而本實(shí)用新型選用燒結(jié)成瓷的陶瓷絕緣片。氧化鋁陶瓷片,是電子元件中最常用的陶瓷基片,造價(jià)低,導(dǎo)熱系數(shù)高,96 氧化鋁陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)20W/m · K,因而是首選的陶瓷絕緣片材料。陶瓷絕緣片與外層絕緣體是兩個(gè)部件,兩種材料,陶瓷絕緣片厚度薄(一般不超過0. 5mm),
圖10中所示結(jié)構(gòu),陶瓷絕緣片13與外層絕緣體12結(jié)合處,絕緣強(qiáng)度低,很容易出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。為加強(qiáng)陶瓷絕緣片與外層絕緣體結(jié)合處(也就是陶瓷絕緣片的邊緣處)的絕緣強(qiáng)度,
圖11中示出,陶瓷絕緣片13的邊緣大于熱擴(kuò)散板10的邊緣,這樣就可以加大熱擴(kuò)散板邊緣與散熱片(導(dǎo)熱芯)等外設(shè)導(dǎo)體的爬電距離,自然就增加了絕緣強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí), 高壓絕緣片的邊緣應(yīng)大于熱擴(kuò)散板的邊緣0. 5mm以上,以保證足夠、可靠的絕緣強(qiáng)度。
圖12中示出了另一種強(qiáng)化提高陶瓷絕緣片邊緣處絕緣強(qiáng)度結(jié)構(gòu),熱擴(kuò)散板10的B 面邊緣采用了倒角結(jié)構(gòu),陶瓷絕緣片13的邊緣大于熱擴(kuò)散板10倒角的內(nèi)側(cè)邊緣,圖中陶瓷絕緣片與熱擴(kuò)散板尺寸一致,由于有倒角,自然形成一三角口,圖中還示出,在該三角口中填充有絕緣膠(漆)14,這樣又進(jìn)一步提高了熱擴(kuò)散板在陶瓷絕緣片邊緣處的絕緣強(qiáng)度。
圖13所示的本實(shí)用新型LED芯片中,采用強(qiáng)化提高陶瓷絕緣片邊緣處的絕緣強(qiáng)度結(jié)構(gòu)在熱擴(kuò)散板10的B面采用了凸起結(jié)構(gòu),與陶瓷絕緣片13緊貼的面(承擔(dān)傳熱的面) 凸起,凸起的邊緣小于陶瓷絕緣片13的邊緣,因而在熱擴(kuò)散板10邊緣處與陶瓷絕緣片13 邊緣處形成間隙,圖中示出,在該間隙中還填充有絕緣膠(漆)14,這樣就可強(qiáng)化提高陶瓷絕緣片邊緣處的絕緣強(qiáng)度。
圖10、11、12、13中示出,陶瓷絕緣片13是設(shè)置(最好是焊接)在熱擴(kuò)散板10的B 面,也可以設(shè)計(jì)成將陶瓷絕緣片設(shè)置在燈芯中的導(dǎo)熱芯上或散熱片上與燈芯接觸熱量傳入面(稱為吸熱面)上,只要是熱擴(kuò)散板的B面與燈芯中的導(dǎo)熱芯或散熱片上的吸熱面之間設(shè)置有陶瓷絕緣片即可。
權(quán)利要求1.一種LED照明燈,包括有燈芯(5),散熱片和電源O),燈芯(5)與電源⑵分別設(shè)置在散熱片的前后兩側(cè),其特征在于散熱片采用了數(shù)多片狀肋片組成,肋片之間留有間隙的疊片式結(jié)構(gòu),肋片根部采用了疊片層壓式結(jié)構(gòu)、或翻邊套片式結(jié)構(gòu)、或疊片層壓式與翻邊套片式組合結(jié)構(gòu);散熱片中有五分之三以上的肋片是金屬板材采用了沖壓成形的部件;肋片 (4)上開有百葉窗式或叉列式結(jié)構(gòu)通氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明燈,其特征在于百葉窗式和叉列式結(jié)構(gòu)的通氣口的空氣流通面積應(yīng)達(dá)到該肋片面積的三分之一以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明燈,其特征在于散熱片中的導(dǎo)熱套筒(7)是某一肋片經(jīng)拉伸成型的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明燈,其特征在于肋片(4)上的百葉窗式結(jié)構(gòu)和叉列式結(jié)構(gòu)通氣口的切口線(9)呈輻射形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明燈,其特征在于燈芯(5)中設(shè)置有熱擴(kuò)散板(10), 熱擴(kuò)散板(10)采用了銅質(zhì)或鋁質(zhì)材料、或銅鋁復(fù)合材料,熱擴(kuò)散板的厚度大于0. 4mm;燈芯(5)中的LED晶片設(shè)置在熱擴(kuò)散板(10)的A面上;熱擴(kuò)散板的B面與燈芯中的導(dǎo)熱芯 (8)或散熱片的吸熱面之間設(shè)置有燒結(jié)成瓷的陶瓷絕緣片(13),該陶瓷片絕緣片厚度大于 0. 15mm;圍著熱擴(kuò)散板的邊緣側(cè)壁設(shè)置有絕緣體(12),并與陶瓷絕緣片(1 相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED照明燈,其特征在于陶瓷絕緣片(13)是氧化鋁陶瓷片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED照明燈,其特征在于陶瓷絕緣片(13)邊緣處的絕緣強(qiáng)化提高結(jié)構(gòu)采用了,陶瓷絕緣片的邊緣大于熱擴(kuò)散板的邊緣結(jié)構(gòu)、或熱擴(kuò)散板(10)的B面凸起結(jié)構(gòu),該凸起的邊緣小于陶瓷絕緣片(13)的邊緣、或熱擴(kuò)散板(10)的B面邊緣采用了倒角結(jié)構(gòu)。
8.—種LED照明燈具,包括有安裝接頭(1),電源(2)和散熱片,安裝接頭(1)為螺扣式或卡扣式,其特征在于散熱片采用了數(shù)多片狀肋片組成,肋片之間留有間隙的疊片式結(jié)構(gòu),肋片根部采用了疊片層壓式結(jié)構(gòu)、或翻邊套片式結(jié)構(gòu)、或疊片層壓式與翻邊套片式組合結(jié)構(gòu);散熱片中有五分之三以上的肋片是金屬板材采用了沖壓成形的部件;肋片(4)上開有百葉窗式或叉列式結(jié)構(gòu)通氣口,該通氣口的切口線(9)呈輻射形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED照明燈具,其特征在于肋片之間設(shè)置有支件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED照明燈具,其特征在于肋片之間的平均間隙不小于 2. 0mm,肋片的平均厚度不大于1. 0mm。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種LED照明燈及其燈具,LED照明燈包括有燈芯,散熱片和電源,燈芯與電源分別設(shè)置在散熱片的前后兩側(cè),散熱片采用了數(shù)多片狀肋片組成,肋片之間留有間隙的疊片式結(jié)構(gòu),肋片根部采用了疊片層壓式結(jié)構(gòu)、或翻邊套片式結(jié)構(gòu)、或疊片層壓式與翻邊套片式組合結(jié)構(gòu);散熱片中有五分之三以上的肋片是金屬板材采用了沖壓成形的部件;肋片上開有百葉窗式或叉列式結(jié)構(gòu)通氣口。散熱片采用沖壓成型的數(shù)多肋片(4)壘疊在一起構(gòu)成,降低了散熱片的成本,提高了散熱面積,散熱量得到提高。肋片(4)上開有百葉窗或叉列式通氣口,大大降低了散熱片姿態(tài)對(duì)散熱性能的影響。電源與散熱片分開,電源室殼(3)可開設(shè)通氣孔,電源的散熱得到提高,并簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),降低了成本。
文檔編號(hào)F21V29/00GK202132722SQ20102070057
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
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