CN101329016A - 一种高效散热结构的半导体照明灯具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体照明技术领域，具体地说是一种高效散热结构的半导体照明灯具及其制备方法，包括光源基板、反射支撑侧板、光源模块、散热装置等，光源基板、反射支撑侧板、散热装置根据所需造型采用挤压拉伸工艺形成一体化的铝合金型材结构，再根据需要任意进行切割组成不同的灯具模块；将LED直接贴装焊接在铝基电路板上制得光源模块；光源模块安装在光源基板表面，再将玻璃面罩、密封垫及弹性卡具集成安装在一起。本发明与现有技术相比，采用挤压拉伸工艺进行LED铝合金灯具模块的制造，结构简洁，散热效率高，光通量大，照度均匀；其制造工艺和灯具适于低成本批量生产；同时灯具模块可灵活多变，根据应用需求任意进行切割组成不同的灯具。

Description

一种高效散热结构的半导体照明灯具及其制备方法

[技术领域]

本发明涉及半导体照明技术领域，具体地说是一种高效散热结构的半导体照明灯具及其制备方法。

[技术背景]

半导体照明，即采用高亮度的发光二极管LED(Light EmittingDiode)制作而成的固体光源，具有长寿命、节能、环保、微型化等许多优点，特别是白光LED光源的发光效率已超过代传统的白炽灯和荧光灯的发光效率。LED作为照明应用，其发展趋势是向高发光效率的大功率芯片发展，使单个芯片的光通量尽可能高，以满足通用照明的需求。而随着芯片功率的提高，芯片发光时所需电流越来越大，造成局部发热使芯片温度升高而影响到芯片的发光效率、可靠性和寿命等，故发光芯片的功率受到一定程度的限制，而采用多芯片或多颗LED所组成的集成光源则可解决提高光通量和有效的散热问题。如何将LED工作时所产生的热量及时地传导出去，以降低LED芯片工作时PN结的结温，从而保证LED的发光效率、可靠性和使用寿命是半导体照明实用化的关键技术问题之一。一般LED灯具采用铝合金材料进行铸造加工作为具有散热特性的灯具，而此工艺需要制作多组结构复杂的模具，对于不同灯具需要制造不同的模具，特别是对于大型灯具如路灯等，其制造成本很高；另外，采用铸造工艺的铝合金灯具，其散热性能较差。

[发明内容]

本发明的目的是克服现有技术的不足，采用挤压拉伸工艺进行LED铝合金灯具模块的制造，灯具模块灵活多变，根据应用需求任意进行切割组成不同的灯具，适于低成本批量生产。

为实现上述目的，设计一种高效散热结构的半导体照明灯具，包括光源模块、光源基板、反射支撑侧板、散热装置，其特征在于：光源基板的表面设有安装光源模块的螺丝安装槽，光源基板两边分别与两侧的反射支撑侧板呈90-160度的夹角，反射支撑侧板底部近光源基板处设一个安装边，光源模块两端嵌入安装边中固定在光源基板表面，反射支撑侧板顶端向外折与光源基板呈平行状后设卡槽形成卡槽端，光源基板的背面连接散热装置，散热装置两端分别与两反射支撑侧板底端相连。所述的反射支撑侧板的卡槽端上平面内侧设防水密封用的橡胶密封槽，卡槽端外侧边缘设用于固定灯具两端密封法兰的端面螺丝固定槽，卡槽端底面内侧设固定玻璃面罩的弹性卡具用的卡槽，反射支撑侧板底端与散热装置相接处设有安装端面法兰用的螺丝固定槽，反射支撑侧板表面设有反光面。所述的散热装置，为散热蓟片，或由均匀分布的栅状导热支撑柱一侧面垂直连接光源基板的底面，栅状导热支撑柱另一侧面连接散热支撑外壳的一面，均匀分布的散热蓟片呈条栅状连接散热支撑外壳的另一面，所述的散热蓟片为主柱体形状或锲体状或锯齿状。散热装置内根据需要可设有连接灯杆用的安装孔，安装孔设置于光源基板背面中间部位并与导热支撑柱、散热蓟片和散热支撑外壳相切，散热支撑外壳与安装孔相接处设另一安装端面法兰用的螺丝固定槽。橡胶密封槽内置密封垫，玻璃外罩两端分别盖住卡槽端的橡胶密封槽，弹性卡具开口边缘嵌入卡槽端底面内侧的卡槽内并从卡槽端外面包覆固定住玻璃面罩。所述的光源基板为平面或弧形面或具有夹角的多面形。所述的光源模块表面设反光层(42)。一种高效散热结构的半导体照明灯具的制备方法为a、光源基板、反射支撑侧板、散热装置根据所需造型采用挤压拉伸工艺形成一体化的铝合金型材结构，再根据需要任意进行切割组成不同的灯具模块；b、将LED直接贴装焊接在铝基电路板上制得光源模块；c、光源模块安装在光源基板表面，再将玻璃面罩、密封垫及弹性卡具集成安装在一起。所述的铝合金型材表面采用阳极氧化处理。

本发明与现有技术相比，提出了采用挤压拉伸工艺进行LED铝合金灯具模块的制造，其结构简洁可靠，散热效率高，光通量大，照度均匀；其制造工艺和灯具适于低成本批量生产；同时灯具模块可灵活多变，根据应用需求任意进行切割组成不同的灯具。

[附图说明]

图1为本发明中实施例1的结构示意图，其中(a)为横截面结构示意图，(b)为立体示意图。

图2为本发明中实施例2的结构示意图，其中(c)为两面型底面光源基板横截面结构示意图，(d)为三面型底面光源基板横截面结构示意图。

图3为本发明中实施例3的结构示意图，其中(e)为横截面结构示意图，(f)为立体示意图。

图4为本发明中实施例4的结构示意图，其中(g)为横截面结构示意图，(h)为立体示意图。

图5为本发明中实施例5的结构示意图，其中(i)为横截面结构示意图，(j)为立体示意图

图6为本发明中实施例5的结构示意图，其中(m)为横截面结构示意图，(n)为立体示意图

图7为本发明中实施例5的结构示意图，其中(o)为横截面结构示意图，(p)为立体示意图。

指定图1为摘要附图。

参见图1-7，其中，1为光源基板；2为反射支撑侧板；3为散热装置；4为光源模块；5为玻璃面罩；6为密封垫；7为弹性卡具；11为安装光源模块的螺丝安装槽；21为安装边；23为橡胶密封槽；24为螺丝固定槽；25为卡槽；31为导热支撑柱；32为散热支撑外壳；33为安装孔，用于连接灯杆；34为散热蓟片；35为安装端面法兰用的螺丝固定槽；35’为另一安装端面法兰用的螺丝固定槽；41为LED灯；42为反光层；43为螺丝；11’为光源基板的正平面，12’为光源基板的内侧面，13’为光源基板的底平面，14’为光源基板的外侧面。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明技术对本专业的人来说还是比较清楚的。

实施例1

以路灯灯具为例详细说明本发明的灯具结构，如图1(a)所示的灯具型材横截面结构，底面光源基板1用于安装LED光源模块，基板厚度为2-10mm，宽度为10-500mm，长度根据需要可任意切割；表面留有安装光源模块的螺丝安装槽11，用于光源模块与基板的安装固定；光源基板1与反射支撑侧板2相连接，二者间的夹角为90-160度；反射支撑侧板2的厚度为2-20mm，高度为10-50mm；反射支撑侧板2底部留有安装边21以方便光源模块4的安装；反射支撑侧板2表面为光洁度良好的反光面，用于反射光源模块4所发射的光线，提高灯具发光效率；

在反射支撑侧板2上端留有安装玻璃面罩5的卡槽，包括用于防水密封的橡胶密封槽23，宽度为1-10mm，高度为1-5mm；还包括端面螺丝固定槽24用于固定灯具两端的密封法兰，和用于固定玻璃面罩5的弹性卡具7的卡槽25；

散热装置3包括导热支撑柱31、散热支撑外壳32、灯具与灯杆连接的安装孔33、散热蓟片34，以及安装端面法兰的螺丝固定槽35，其中安装孔33设置于光源基板1背面中间部位并与导热支撑柱31、散热蓟片34和散热支撑外壳32相切，散热支撑外壳32与安装孔33相接处设安装端面法兰用的螺丝固定槽35；

将LED直接贴装焊接在铝基电路板上制得光源模块4，光源模块4嵌在安装边21中，并通过螺丝43进一步将其固定在底面光源基板1上；光源模块4表面为反光层42；反光层42与底面光源基板1的角度可以调节LED灯41的出光情况；弹性卡具7将玻璃面罩5、密封垫6、灯具型材及安装在其上的LED光源模块4集成安装在一起。整个灯具模块为一体化的铝合金型材结构，采用挤压工艺。传统灯具一般采用压铸工艺制造，压铸工艺一般采用三维形状的模具进行，模具较为复杂，成本较高。而挤压拉伸工艺则采用二维形状的模具进行制造，将熔融的铝合金通过模具进行挤压后冷却即可得到所需的型材。型材的模具结构简单，成本低廉，所成型的铝合金灯具具有良好的导热性。整个铝合金灯具表面可采用阳极氧化处理，具有良好的防腐蚀功能。同时本发明的结构易于密封防水，安装简洁。本发明的型材结构还可根据应用需求，只需切割不同长度便可制造出不同大小的灯具，其立体结构效果图如图1b所示，具有灵活和成本低廉的特点。

实施例2：

光源基板1根据不同应用需求，可以是平面型，如图1(a)所示；也可以是有一定夹角的光源基板，如图2(c)所示的由两块平板组成光源基板，或如图2(d)所示的由三块平板组成光源基板，也可以是一定弧度的曲面板形成光源基板，通过夹角或者弧度可以灵活地进行灯具的配光，得到均匀的照度。

实施例3：

如图3(e)所示的功率型半导体照明灯具模块中的光源模块4既可以安装在底部光源基板1及反射支撑侧板2上。反射支撑侧板2与底部光源基板1连接，二者间的角度为90-160度。反射支撑侧板2上安装光源模块4的数量，以及反射支撑侧板2与底部光源基板1的角度，均可影响整个灯具的出光效果，从而达到调光的目的。如果图3(e)所示的功率型半导体照明灯具模块的侧面光源基板上没有安装光源模块，那么其结构与图1(a)所示的灯具模块类似，此时，反射支撑侧板2可视为一种侧面的光源基板。

图3(e)所示的功率型半导体照明灯具模块的散热结构与图1(a)所示的略有不同，其散热蓟片34摒弃了图1(a)中的方柱体形状而采用锲体状，使得传递到蓟片上的热量可更快地散发在周围环境中，从而具有更高的散热效率，除此之外，锲体状的结构也便于清除其表面的污垢。

实施例4：

如图4(g)所示的功率型半导体照明灯具模块中底部光源基板1由成夹角的三平面组成，三平面所形成的夹角分别为5-60度、30-160度，在该灯具模块中，除了可以通过反射支撑侧板2来调节光线的输出外，还可以通过光源基板1的夹角来控制光线的分布，可以在更大程度上满足不同应用的要求。

实施例5：

如图5(i)所示的功率型半导体照明灯具模块中底部光源基板1由五个平面组成，其中，正平面11’两侧对称分布与之呈一定角度的内侧平面12’，内侧平面12’另一端与底平面13’呈一定角度。光源基板的正平11’和底平面13’平行或成一定角度，夹角为5-75度，反射支撑侧板2与底平面13’成角度，夹角为90-160度，该灯具模块可以通过反射支撑侧板2和光源基板13’、基板12’和11’/13’之间的夹角，以及光源模块在各个基板上的分布情况进行调光。

该灯具模块的散热结构3采用锯齿状结构，具有结构简洁、散热快、易清洁、美观的特点。

实施例6：

本例中的功率型半导体照明灯具模块中的安装结构可以根据实际应用的需要进行调整，如图6(m)所示：光源基板结构为平面型，与图1(a)类似，散热结构的蓟片为散热快、易清洁的锲体状，与实施例4类似，没有安装孔33这一结构，整体灯具较轻薄，适用于各种室内外通用照明应用。该灯具结构具有二维平面特点，根据不同应用特点可制造多种轻薄型的灯具型材模块。

实施例7：

如图7(o)所示，该功率型半导体照明灯具模块的光源基板1分为：底部光源基板1和反射支撑侧板2。通过反射支撑侧板2是否安装光源模块4，以及反射支撑侧板2与底部光源基板1之间的夹角，可以灵活地进行调光。如果实际应用过程中，反射支撑侧板2上没有安装光源模块4，那么其结构实施例6相同。该灯具采用锯齿状的散热蓟片34，具有高效、易清洁的特点。该灯具适用于外部另有安装结构的场合。

Claims (9)

1、一种高效散热结构的半导体照明灯具，包括光源模块(4)、光源基板(1)、反射支撑侧板(2)、散热装置(3)，其特征在于：光源基板(1)的表面设有安装光源模块(4)的螺丝安装槽(11)，光源基板(1)两边分别与两侧的反射支撑侧板(2)呈90-160度的夹角，反射支撑侧板(2)底部近光源基板(1)处设一个安装边(21)，光源模块(4)两端嵌入安装边(21)中固定在光源基板(1)表面，反射支撑侧板(2)顶端向外折与光源基板(1)呈平行状后设卡槽形成卡槽端，光源基板(1)的背面连接散热装置(3)，散热装置(3)两端分别与两反射支撑侧板(2)底端相连。

2、如权利要求1所述的一种高效散热结构的半导体照明灯具，其特征在于：所述的反射支撑侧板(2)的卡槽端上平面内侧设防水密封用的橡胶密封槽(23)，卡槽端外侧边缘设用于固定灯具两端密封法兰的端面螺丝固定槽(24)，卡槽端底面内侧设固定玻璃面罩(5)的弹性卡具(7)用的卡槽(25)，反射支撑侧板(2)底端与散热装置相接处设有安装端面法兰用的螺丝固定槽(35’)，反射支撑侧板(2)表面设有反光面。

3、如权利要求1所述的一种高效散热结构的半导体照明灯具，其特征在于：所述的散热装置(3)，为散热蓟片(34)，或由均匀分布的栅状导热支撑柱(31)一侧面垂直连接光源基板(1)的底面，栅状导热支撑柱(31)另一侧面连接散热支撑外壳(32)的一面，均匀分布的散热蓟片(34)呈条栅状连接散热支撑外壳(32)的另一面，所述的散热蓟片(34)为主柱体形状或锲体状或锯齿状。

4、如权利要求1或3所述一种高效散热结构的半导体照明灯具，其特征在于：散热装置(3)内根据需要可设有连接灯杆用的安装孔(33)，安装孔(33)设置于光源基板(1)背面中间部位并与导热支撑柱(31)、散热蓟片(34)和散热支撑外壳(32)相切，散热支撑外壳(32)与安装孔(33)相接处设另一安装端面法兰用的螺丝固定槽(35)。

5、如权利要求2所述的一种高效散热结构的半导体照明灯具，其特征在于：橡胶密封槽(23)内置密封垫(6)，玻璃外罩(5)两端分别盖住卡槽端的橡胶密封槽(23)，弹性卡具(7)开口边缘嵌入卡槽端底面内侧的卡槽(25)内并从卡槽端外面包覆固定住玻璃面罩(5)。

6、如权利要求1所述的一种高效散热结构的半导体照明灯具，其特征在于：所述的光源基板(1)为平面或弧形面或具有夹角的多面形。

7、如权利要求1所述的一种高效散热结构的半导体照明灯具，其特征在于：所述的光源模块(4)表面设反光层(42)

8、一种高效散热结构的半导体照明灯具的制备方法，其特征在于：a、光源基板(1)、反射支撑侧板(2)、散热装置(3)根据所需造型采用挤压拉伸工艺形成一体化的铝合金型材结构，再根据需要任意进行切割组成不同的灯具模块；b、将LED直接贴装焊接在铝基电路板上制得光源模块(4)；c、光源模块(4)安装在光源基板(1)表面，再将玻璃面罩(5)、密封垫(6)及弹性卡具(7)集成安装在一起。

9、如权利要求8所述的一种高效散热结构的半导体照明灯具的制备方法，其特征在于：所述的铝合金型材表面采用阳极氧化处理。

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