專利名稱：發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體和發(fā)光二極管燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體和用該組合體構(gòu)成的發(fā)光二極管燈。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體中，通常是通過(guò)導(dǎo)熱膠或機(jī)械手段將已制作好的帶有發(fā)熱元器件的基板固定接合到已制作好的散熱結(jié)構(gòu)上，以便散熱結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)熱元器件進(jìn)行散熱。在現(xiàn)有的發(fā)光二極管燈中，通常將具有發(fā)光二極管的基板通過(guò)一層散熱膠(可以是一種市售商品，它具有良導(dǎo)熱性和非導(dǎo)電性)粘合到金屬構(gòu)成的既作為燈體又作為散熱器(散熱結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)上。這種燈的一部分制作過(guò)程是，通常預(yù)先加工好兼作散熱器的金屬燈體和將發(fā)光二極管焊接到基板上，再將基板的與發(fā)光二極管所在面相反的背面通過(guò)散熱膠粘合到金屬燈體的光源安裝板的正面。上述制作方法存在如下缺點(diǎn)加工復(fù)雜， 金屬的散熱結(jié)構(gòu)或燈體重量重，和由于基板粘合到散熱結(jié)構(gòu)或燈體上因而容易引起散熱結(jié)構(gòu)或光源安裝板的正面與散熱膠的一面之間、和散熱膠的另一面與基板的背面之間容易存在氣隙而導(dǎo)致散熱效果下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，其目的在于提供重量輕、工藝簡(jiǎn)單、散熱效果好的發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體和包含該組合體的發(fā)光二極管燈。本發(fā)明的發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體。在該組合體中，發(fā)熱元器件設(shè)置在基板上，散熱結(jié)構(gòu)的材料是可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料，制作散熱結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)置有發(fā)熱元器件的基板作為模具的嵌入件，通過(guò)將處于流體狀態(tài)的可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料注入或加壓注入模具，在散熱結(jié)構(gòu)一體制成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)基板與散熱結(jié)構(gòu)的直接固定接合。本發(fā)明的發(fā)光二極管燈，包含上述組合體，組合體中的發(fā)熱元器件是發(fā)光二極管燈中的發(fā)光二極管，組合體中的散熱結(jié)構(gòu)是發(fā)光二極管燈的燈體，發(fā)光二極管設(shè)置在基板上，燈體包含具有正面和背面的光源安裝板，發(fā)光二極管設(shè)置在基板的正面，制作燈體時(shí)作為燈體模具嵌入件的基板的反面面對(duì)燈體模具中與光源安裝板正面對(duì)應(yīng)的位置，使得燈體模制完成后，基板的反面直接固定接合在光源安裝板的正面。如上構(gòu)成的發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體和發(fā)光二極管燈具有重量輕、工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、和散熱效果好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為顯示本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管燈的結(jié)構(gòu)原理的正剖視圖。圖2為圖1中局部A的放大視圖。圖3為圖2中基板2與光源安裝板31假想分離的狀態(tài)圖。圖4為圖1中B-B剖視的局部示圖。圖5為顯示圖1實(shí)施例的發(fā)光二極管燈的結(jié)構(gòu)原理的頂視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體，其改進(jìn)主要表現(xiàn)在散熱結(jié)構(gòu)是通過(guò)模制而成，且作為載置發(fā)熱元器件的基板通過(guò)模制過(guò)程與散熱結(jié)構(gòu)直接固定接合。 在該組合體中，對(duì)散熱結(jié)構(gòu)、發(fā)熱元器件和基板沒(méi)有特定形狀要求且改進(jìn)主要表現(xiàn)在工藝上，因此省略了結(jié)構(gòu)圖示。作為該組合體，其發(fā)熱元器件設(shè)置在基板上，散熱結(jié)構(gòu)的材料是可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料，制作散熱結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)置有發(fā)熱元器件的基板作為模具的嵌入件，通過(guò)將處于流體狀態(tài)的可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料注入所述模具，在散熱結(jié)構(gòu)一體制成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)基板與散熱結(jié)構(gòu)的直接固定接合。作為優(yōu)選，可在模制時(shí)進(jìn)行加壓注入，這樣能進(jìn)一步增強(qiáng)發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的接合的密合性。所謂加壓，就是對(duì)要注入的流體狀態(tài)的可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料施以大于大氣的壓力。其中，設(shè)置有發(fā)熱元器件的基板也指發(fā)熱元器件本身結(jié)構(gòu)具有的(即不是另外添加的)用于與散熱結(jié)構(gòu)結(jié)合的結(jié)合面?？赡Ｖ瞥尚偷膶?dǎo)熱絕緣材料是指在一種條件下能注入模具且在另一種條件下按模具內(nèi)部形狀固化成型的能導(dǎo)熱而不導(dǎo)電的非金屬材料。作為這種材料的舉例有低溫導(dǎo)熱塑料，散熱膠(導(dǎo)熱膠)，導(dǎo)熱樹(shù)脂等等。其中，低溫導(dǎo)熱塑料是指熔融溫度低于焊錫熔點(diǎn)的低溫導(dǎo)熱塑料。下面描述上述組合體在發(fā)光二極管燈中的應(yīng)用。圖1為顯示本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管燈的結(jié)構(gòu)原理的正剖視圖。本發(fā)明的發(fā)光二極管燈，包含焊接有發(fā)光二極管1的基板2，和與基板2相接的燈體3，其中燈體3兼作散熱器。本發(fā)明的改進(jìn)之處在于作為散熱結(jié)構(gòu)的燈體3的材料是可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料，例如一種熔融溫度低于焊錫熔點(diǎn)的低溫導(dǎo)熱塑料，制作燈體3 時(shí)焊接有發(fā)光二極管1的基板2作為燈體模具(未圖示)的嵌入件，通過(guò)將可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料、例如低溫導(dǎo)熱塑料熔融后、注入或加壓注入燈體模具，在燈體3 —體制成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)基板2與燈體3的直接固定接合(即不通過(guò)其它構(gòu)件、例如散熱膠和/或螺釘?shù)鹊墓潭ń雍?。在圖1所示的一具體實(shí)施例中，參見(jiàn)圖2和圖3，燈體3優(yōu)選但不限定為薄殼式結(jié)構(gòu)，其包含具有正面311和背面312的與燈體模制成一體的光源安裝板31，發(fā)光二極管1設(shè)置在基板2上，其發(fā)光主體位于基板2的正面21 —側(cè)，基板2上可以安裝一個(gè)或多個(gè)垂直結(jié)構(gòu)型小功率發(fā)光二極管，此時(shí)基板2為印刷電路板，其反面為焊接有發(fā)光二極管管腳11 的焊接面22 (其中，焊接點(diǎn)12由焊接管腳11的焊錫構(gòu)成)?；?上也可以安裝一個(gè)或多個(gè)大功率發(fā)光二極管，此時(shí)基板2可為例如鋁等金屬板。制作燈體3時(shí)，作為燈體模具(未圖示)嵌入件的基板2的反面22 (與焊接面22對(duì)應(yīng))面對(duì)燈體模具中與光源安裝板正面 311對(duì)應(yīng)的位置，使得可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料、例如低溫導(dǎo)熱塑料熔融注入或加壓注入燈體模具并冷卻后，反面22固定接合在光源安裝板31的正面311。管腳11可位于光源安裝板31的正面311和背面312之間。作為上述變化例，發(fā)光二極管管腳11可在光源安裝板31的厚度方向上貫穿光源安裝板31 (未圖示)，即從光源安裝板31的正面311穿透背面312，從而達(dá)到進(jìn)一步的散熱效果。在以上各實(shí)施例(包括變化例)中，參見(jiàn)圖3，可在光源安裝板31的正面311形成有凹部313，基板2的反面22與凹部313的底面3131接合，基板2的周面23與凹部313 的周面3132接合，從而達(dá)到進(jìn)一步加強(qiáng)固定接合的效果。作為上述凹部313的變化例，可將圖3中的凹部313做得深些，使得凹部313的周面3132的高度大于基板2的厚度(即基板2的周面23的高度)，結(jié)合圖4可見(jiàn)，在周面 3132高出基板2的厚度的周面上與燈體3模制成一體形成有從周面3132指向燈軸線m突出的突出物(參見(jiàn)圖4)，用于將基板2卡合在光源安裝板31的凹部313中。該突出物可以是多個(gè)離散的突爪315 (圖4在結(jié)構(gòu)上以顯示突爪為主，如實(shí)線所示)，也可以是一環(huán)形突 314 (圖4以顯示環(huán)形突為輔，如虛線所示)。通過(guò)該突出物可將基板2進(jìn)一步牢牢地固合在光源安裝板31上，且當(dāng)基板2為金屬材料時(shí)更有利于基板2的散熱。作為進(jìn)一步的變化例，上述突爪315和環(huán)形突314也可在光源安裝板31的正面311上不形成凹部313的情況下，形成在燈套34的距離光源安裝板31的正面311的高度高出基板2厚度、即對(duì)應(yīng)于基板 2的正面21附近、的內(nèi)壁面上(未圖示)。這種變化例中形成的突出物(例如突爪315和環(huán)形突314)與上述變化例中的突出物具有等同效果，因而兩者應(yīng)視為等同物。作為基板2與光源安裝板31的進(jìn)一步固定接合手段的變化例(未圖示)，可以在上述各實(shí)施例(包括各變化例)中，在未模制燈體3之前，在基板2上形成一個(gè)或多個(gè)連通基板2的正面21和反面(對(duì)應(yīng)焊接面)22的通孔(未圖示)，燈體3模制完成后，從光源安裝板31通過(guò)每一個(gè)通孔生長(zhǎng)出頭部附著在基板2的正面的鉚釘狀結(jié)構(gòu)(未圖示)，以便將基板2鉚合在光源安裝板31上。在光源安裝板31上形成有凹部313的情況下，光源安裝板的厚度是指凹部313的底面3131至光源安裝板31的背面312之間的厚度。在以上各實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1，燈體3還可包含從光源安裝板31的背面312向光源安裝板的背面?zhèn)妊由斓耐搀w32，筒體32與燈體3模制成一體；和位于筒體32外表面321 和光源安裝板31的背面312之間并與兩者相接、與燈體3模制成一體、從筒體32的頂端方向C、即光源安裝板31的背面312看呈輻射狀(參見(jiàn)圖5)的多個(gè)散熱片33。在以上各實(shí)施例中，為了使構(gòu)件進(jìn)一步薄型、輕量化，光源安裝板31的厚度、即形成凹部313之前的厚度，可取大于等于2mm，小于等于5mm，多個(gè)散熱片33中任一散熱片的厚度小于等于光源安裝板2的厚度。在以上各實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，燈體3還可包含與燈體3模制成一體、 從光源安裝板31的正面的周緣形成有向與筒體32所在一側(cè)相反的另一側(cè)延伸的燈套34， 用于安裝燈罩4，燈套34與燈體3成一體。作為優(yōu)選，燈套34的厚度也小于等于光源安裝板2的厚度。發(fā)光二極管1可為多個(gè)，排列在基板2的正面21上。發(fā)光二極管燈還可進(jìn)一步包含一端與筒體32的遠(yuǎn)離光源安裝板2的一端連接的大體呈筒體狀的燈頭座5，和與燈頭座5另一端連接的燈頭6。在筒體32和燈頭座5形成的空間中可設(shè)置有驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 1工作用的驅(qū)動(dòng)電路。本文各實(shí)施例中，燈體3都可采用薄殼式結(jié)構(gòu)，所謂薄殼式結(jié)構(gòu)是指燈體3的光源安裝板2外的其余構(gòu)成部分(包括燈套34在內(nèi))中各個(gè)部分的厚度均小于等于光源安裝板2的厚度。以上結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是實(shí)施例中描述的細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書(shū)所限定的精髓為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體，所述發(fā)熱元器件設(shè)置在基板上，其特征在于，所述散熱結(jié)構(gòu)的材料是可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料，制作所述散熱結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)置有發(fā)熱元器件的基板作為模具的嵌入件，通過(guò)將處于流體狀態(tài)的所述可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料注入或加壓注入所述模具，在散熱結(jié)構(gòu)一體制成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基板與散熱結(jié)構(gòu)的直接固定接合。
2.如權(quán)利要求1所述的組合體，其特征在于，所述可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料是熔融溫度低于焊錫熔點(diǎn)的低溫導(dǎo)熱塑料。
3.發(fā)光二極管燈，包含權(quán)利要求1或2所述的組合體，組合體中的發(fā)熱元器件是發(fā)光二極管燈中的發(fā)光二極管，組合體中的散熱結(jié)構(gòu)是發(fā)光二極管燈的燈體，發(fā)光二極管設(shè)置在基板上，其特征在于，所述燈體包含具有正面和背面的光源安裝板，所述發(fā)光二極管設(shè)置在所述基板的正面，制作所述燈體時(shí)作為燈體模具嵌入件的所述基板的反面面對(duì)燈體模具中與所述光源安裝板正面對(duì)應(yīng)的位置，使得燈體模制完成后，所述基板的反面直接固定接合在光源安裝板的正面。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，在光源安裝板的正面形成有凹部， 所述基板的反面與所述凹部的底面接合，所述基板的周面與所述凹部的周面接合。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，所述凹部的周面的高度大于基板的厚度，在所述凹部的周面高出基板的厚度的周面上形成有從該周面指向燈軸線突出的突出物。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，所述突出物是一環(huán)形突或多個(gè)離散的突爪。
7.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，未模制燈體之前，在所述基板上形成一個(gè)或多個(gè)連通基板正面和反面的通孔，燈體模制完成后，從所述光源安裝板通過(guò)每一個(gè)所述通孔生長(zhǎng)出頭部附著在所述基板正面的鉚釘狀結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求3-7任一權(quán)利要求所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，所述燈體還包含 從光源安裝板的背面向光源安裝板的背面?zhèn)妊由斓耐搀w；和位于所述筒體外表面和光源安裝板背面之間并與兩者相接、從筒體的頂端方向、即光源安裝板的背面看呈輻射狀的多個(gè)散熱片。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，從所述光源安裝板的正面的周緣形成有向與所述筒體所在一側(cè)相反的另一側(cè)延伸的燈套。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管燈，其特征在于，所述光源安裝板的厚度大于等于 2mm,小于等于5mm，所述燈體為薄殼式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種發(fā)熱元器件與散熱結(jié)構(gòu)的組合體和包含該組合體的發(fā)光二極管燈。在該組合體中，發(fā)熱元器件設(shè)置在基板上，散熱結(jié)構(gòu)的材料是可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料，制作散熱結(jié)構(gòu)時(shí)設(shè)置有發(fā)熱元器件的基板作為模具的嵌入件，通過(guò)將處于流體狀態(tài)的可模制成型的導(dǎo)熱絕緣材料注入或加壓注入模具，在散熱結(jié)構(gòu)一體制成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)基板與散熱結(jié)構(gòu)的直接固定接合。發(fā)光二極管燈中的發(fā)光二極管是組合體中的發(fā)熱元器件，發(fā)光二極管燈中的燈體是組合體中的散熱結(jié)構(gòu)。該組合體和該發(fā)光二極管燈具有散熱性能好、重量輕、制作工序簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21V29/00GK102252297SQ20111010986
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者俞志龍 申請(qǐng)人:上海威廉照明電氣有限公司