CN101294661B - Led照明灯 - Google Patents

Abstract

LED照明灯，由光源部分、散热器和电源部分组成。散热器包括散热器基体和围在其周围的翅翼；光源固定板固定在散热器基体的端面上，LED芯片镶嵌在光源固定板上，其前端安装有反射器和透光灯罩；连接板安装在散热器基体的另一个端面，其上固定有恒流源，连接板上还连接有灯壳和灯座。本发明的LED照明灯散热性能突出，环境温度25℃时，散热器基体温度40～50℃，恒流源最高温度55℃，保证了LED照明灯长时间可靠地工作。

Description

LED照明灯

技术领域

本发明涉及一种LED照明灯泡，本发明的LED灯泡可以取代普通白炽灯泡用于照明使用。

背景技术

由于半导体照明具有高效、节能、环保、使用寿命长、响应速度快、耐振动、易维护等显著优点，在国际上被公认为是最有可能进入通用照明领域的新型固态冷光源。如同晶体管替代电子管一样，半导体灯取代传统的白炽灯和荧光灯也是大势所趋。

目前，尽管LED已经广泛应用于指示、LCD背光源、交通指示灯、建筑照明等领域，但用LED实现大规模的半导体照明还有很多问题有待于解决，其中最主要的是散热问题。

随着芯片技术的日益成熟，比较成熟的商品化功率型发光二极管(LED)芯片的输入功率变得越来越高。对于LED来讲，单纯地增加输入功率，亮度会成比例地上升。但由于LED的效率远没有达到100％，LED在工作过程中会产生热量，功率和芯片面积增大，热流密度就相应加大。由于大功率发光二极管工作时，热量集中在尺寸很小的芯片内，使得芯片内部的温度越来越高。芯片温度升高，会引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降等问题，当温度超过一定值时，器件的失效率呈指数规律增加。统计资料表明，元件温度每上升2℃，可靠性下降10％。当多个LED密集排列，组成白光照明系统时，热量的耗散问题更为严重。

由于温度升高而产生的各种热效应会严重影响到LED器件的使用寿命和可靠性，所以解决热量管理问题已成为功率型LED应用的先决条件。目前普遍采用的倒装焊方法，虽然提高了芯片结构的抗热性，但是成本很高，很难使LED光源应用于普通照明。也有采用套筒型齿状结构外加散热器和强制对流等方式解决散热问题的，但都没有从根本上解决功率型LED器件的散热问题，限制了功率型LED光源的低成本和商品化，以及在普通照明上的广泛应用。

其次，目前市场上一般的LED照明灯是把照明灯的恒流源安装在散热器的内部，光源工作发出的热量与恒流源工作发出的热量聚集在散热体腔内，恒流源长期处于一个高温的环境中，对恒流源元件直接造成了很大的影响，在外部环境温度40℃时，散热体腔内部温度可达80℃，使恒流源的寿命大大减少(如虽然电容的标称温度为-40～105℃，但实际工作环境一旦超过80℃，电容容量将减少一半，一些质量较差的电容甚至会爆裂。同时在这样的环境温度下，电阻、晶体管的性能也变的极其不稳定，使照明灯不能稳定工作)。因此，将恒流源安装在散热体腔内的做法，使整个产品的使用寿命受限于电源部分，而无法最大限度地发挥LED长寿命的特点。

另外，一般的LED照明灯是将LED光源焊接在铝基板上，再将铝基板与散热器连接，这种连接方式在热传导过程中无形增加了热阻，也使散热器的热传导能力大为降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED照明灯，以更有效地提高LED灯光源部分和电源部分的散热效果。

本发明的LED照明灯由光源部分、散热器和电源部分组成，其中：

所述散热器包括一个散热器基体，以及呈放射状包围在散热器基体周围的多个翅翼，用于将LED照明灯产生的热能传导到周围空气中；

所述的光源部分包括：

一个光源固定板，固定连接在散热器基体的一个端面上；

镶嵌在光源固定板上的至少一个LED芯片；

一个反射器，嵌装在LED芯片上；

以及

固定安装在LED芯片前端的透光灯罩；

所述的电源部分包括：

一个连接板，固定安装在散热器基体的另一个端面上；

恒流源，固定安装在连接板上，通过导线分别与灯座和LED芯片电路连接；

一个灯壳，安装在连接板上，用于将恒流源封闭；

以及

一个连接在灯壳上的灯座，用于与外接电源连接。

本发明的散热器材质为铝，也可以是铜或其它金属材料。散热器的基体部分为实心结构，在基体周围分布有T形或者叉形的翅翼，增大了散热器的有效散热面积，散热效果更加明显。

本发明将LED照明灯的电源部分与光源部分分别设置在散热器基体的两个端面上，并将恒流源与散热器完全分开，在散热器基体上设有通槽，通槽内设置有导线，用于将恒流源与LED芯片连接起来。上述结构的设计，可以使得电源部分与光源部分产生的热量尽快散发出去，避免了原来由于光源部分产生的热量影响到电源部分，造成LED照明灯寿命缩短的问题出现。

其中，将恒流源与散热器完全分开的方式在连接板上设置有固定台，恒流源固定安装在固定台上，与连接板保持有一定的间距。

在连接板的周边设置有一圈通气孔，通气孔通向翅翼之间的空隙。在灯壳与灯座的连接处还设置有若干个通气孔或通气狭缝。连接板上的通气孔与灯壳与灯座连接处的通气孔或通气狭缝之间能够形成一个空气对流通道。

LED芯片直接安装于散热器表面，其背面的热沉与散热器基体的端面直接接触，减少了散热环节，提高了热传导能力。

本发明由于采用了上述结构，使得LED照明灯的散热性能明显提高。工作中LED芯片产生的热能可以迅速通过散热器基体和翅翼散发到空气中，恒流源工作的热量可以通过灯座上的通气孔或通气狭缝散发到空气中，同时所形成的空气对流通道还可以进一步降低散热器和恒流源的工作温度。环境温度为25℃时，散热器基体温度基本恒定在40～50℃，恒流源的最高工作环境温度也仅为55℃，从而保证了LED照明灯长时间可靠地工作，为功率型二极管(LED)应用于普通照明铺平了道路。

附图说明

图1是本发明LED照明灯的结构示意图；

图2是图1的俯向视图；

图3是图1中连接板7的结构示意图；

图4是连接板7的正面视图；

图5是一种散热器的结构示意图；

图6是另一种散热器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的LED照明灯如图1所示，主要由光源部分、散热器和电源部分三部分组成，其中：

散热器以金属铝材制成，由一个实心的散热器基体5以及呈放射状包围在散热器基体5周围的多个翅翼6组成，用于将LED照明灯产生的热能传导到周围空气中。散热器的翅翼6可以制作成各种有利于增大散热器有效散热面积的形状，如图5所示的所述的叉形翅翼和图6所示的T形翅翼。

散热器基体5的两个端面为光滑的平面，在散热器基体5上纵向设置有两个用于放置导线的通槽51，并在两个端面上各设置有两个螺钉固定孔52，如图5、图6所示。

光源部分由光源固定板4、LED芯片2、反射器3和透光灯罩1组成。通过螺钉固定孔52用螺钉将光源固定板4固定连接在散热器基体5的端面上，LED芯片2镶嵌在光源固定板4的中央，且LED芯片2的背面与散热器基体5的端面直接接触，LED芯片工作时产生的热能以热传导的方式直接传递给散热器，通过散热器的翅翼6以热传导和空气对流两种方式传播到空气中。反射器3位于光源固定板4的前端，嵌装在LED芯片2上。在散热器的翅翼6边缘设有一圈卡槽，以把设在透光灯罩1边缘的卡座嵌入上述卡槽中的方式，将透光灯罩1固定在散热器的前端，封盖住反射器3和LED芯片2。

电源部分由连接板7、恒流源8、灯壳9和灯座10组成。

连接板7的结构如图3、图4所示，在连接板7上设置有固定台73、导线孔74和螺钉孔75，连接板7的周边设置有一圈通气孔72，连接板7的边缘还设置有卡座71。

通过螺钉孔75和螺钉固定孔52，用螺钉将连接板7固定安装在散热器基体5的另一个端面上，恒流源8固定安装在连接板7的固定台73上，一方面通过导线与灯座连接，一方面将导线穿过导线孔74和位于散热器基体5上的通槽51后，与LED芯片2电路连接。灯壳9通过连接板7上的卡座71固定安装在连接板7上，并连接灯座10，形成一个将恒流源8封闭的空腔。

在灯壳9与灯座10的连接处设置有若干个通气狭缝11(如图2所示)，通气狭缝11与位于连接板7上的通气孔72共同构成一个空气对流通道，同时通气孔72又通向翅翼6之间的空隙，很容易在LED照明灯周边和空腔内部形成空气对流，一方面将恒流源产生的热能散发出去，一方面可以进一步降低散热器的温度。

Claims (5)

1.LED照明灯，由光源部分、散热器和电源部分组成，

所述散热器包括一个散热器基体(5)，以及呈放射状包围在散热器基体(5)周围的多个翅翼(6)，用于将LED照明灯产生的热能传导到周围空气中；

其特征是：

所述的光源部分包括：

一个光源固定板(4)，固定连接在散热器基体(5)的一个端面上；

镶嵌在光源固定板(4)上的至少一个LED芯片(2)，且LED芯片(2)的背面与散热器基体(5)的该一个端面直接接触；

一个反射器(3)，嵌装在LED芯片(2)上；

以及

固定安装在LED芯片(2)前端的透光灯罩(1)；

所述的电源部分包括：

一个连接板(7)，固定安装在散热器基体(5)的另一个端面上，在连接板(7)的周边设置有一圈通气孔(72)，所述通气孔(72)通向翅翼(6)之间的空隙；

恒流源(8)，固定安装在连接板(7)上，通过导线分别与灯座(10)和LED芯片(2)电路连接；

一个灯壳(9)，安装在连接板(7)上，用于将恒流源(8)封闭；

以及

一个连接在灯壳(9)上的灯座(10)，用于与外接电源连接，在灯壳(9)与灯座(10)的连接处设置有若干个通气孔或通气狭缝(11)。

2.根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征是所述的翅翼(6)为T形翅翼。

3.根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征是所述的翅翼(6)为叉形翅翼。

4.根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征是在连接板(7)上设置有固定台(73)，所述的恒流源(8)固定安装在固定台(73)上。

5.根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征是在散热器基体(5)上设有通槽(51)，用于连接恒流源(8)与LED芯片(2)的导线被放置在通槽(51)内。

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