CN101893175A - Led照明灯及其灯芯和灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED照明灯及其灯芯和灯具，散热片(3)为灯具中的部件，灯芯包括有LED芯(1)和导热芯(2)。灯芯与散热片之间采用安装旋转角不超过180°的扣接机构，并且设置有轴向弹性拉紧机构，使得导热芯(2)与散热片(3)之间的传热面的接触压力有保证，解决了由于制造误差所致的接触传热不可靠的问题，用户安装方便，并容易保证准确到位。

Description

LED照明灯及其灯芯和灯具
技术领域
本发明属于LED照明技术领域，特别涉及到散热片为灯具内的部件，灯芯与散热片可便捷拆装的LED照明灯。
技术背景
中国发明专利申请《LED照明灯及其LED灯芯》，申请号：200900108927.6，公开了一种LED照明灯，提出LED灯芯与散热片(灯具)为可拆分部件，LED灯芯包括有LED芯和导热芯，LED灯芯将被设计制成系列标准部件，并公开了解决LED灯芯(导热芯)和散热片之间的热传导问题的技术方案，其中结构最简单，加工最容易，造价低的是圆锥体导热芯方案。虽然圆锥柱和孔加工容易，精度容易保证，但任何加工都有误差存在，比如锥度为1∶10，如果圆锥孔径和圆锥柱外径有0.05mm误差(非常小)，则反应到导热芯的轴向位移差别是0.5mm，就非常大了。导热芯与散热片之间的传热热阻与两者的接触传热面之间的接触压力密切相关，压力大，热阻则小。照明灯用户是广大的民众，灯芯应该设计制造成普通民众都能，不用任何工具、不用培训，就可正确地将灯芯安装到位，保证导热芯与散热片之间的接触热阻不成问题。但以上所提的发明专利申请没有涉及到该问题，也没有公开解决该问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的是针对以上所述问题，提出解决方案，采用轴向弹性拉紧机构，保证导热芯与散热片之间的接触传热面有一定的接触压力，即保证了两者之间的接触热阻不超过规定的值，达到传热可靠的目的，降低了加工精度即成本。采用安装旋转角度不超过180°的扣接机构，不仅结构简单，而且便于灯芯安装。
本发明的技术方案是：LED照明灯包括有散热片和灯芯，灯芯包括有LED芯和导热芯，以及与散热片扣接装置，导热芯上设有接触传热面，散热片上也有相对应的接触传热面，散热片是灯具中的一部件，灯芯可便捷地从散热片(灯具)上拆下和装上，散热片与灯芯之间的传热是通过他们的接触传热面传输。本发明的特征在于：灯芯与散热片之间采用了安装旋转角不超过180°的扣接机构，并且设置有轴向弹性拉紧机构。
所谓安装旋转角不超过180°的扣接机构，就是灯芯上的扣接装置，插入散热片中，只要转动灯芯，但旋转角度不能超过180°，即可将灯芯锁扣在散热片上。这样扣接机构，使安装灯芯时不必再用工具，容易保证普通用户正确安装到位。采用轴向弹性拉紧机构，灯芯与散热片之间扣接到位时，两者的接触传热面之间的接触压力是由轴向弹性拉紧机构保证，因而灯芯与散热片之间的传热热阻(接触热阻)得到控制，解决了由于加工制造误差导致的传热不可靠的问题，降低了加工要求，即成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是一种本发明LED照明灯的特征剖面示意图，采用轴向杆和横向锁扣杆的锁扣机构。
图2是图1的俯视图。
图3是一种本发明LED照明灯的特征剖面示意图，采用轴向杆和横向锁扣杆的锁扣机构，接触传热面为圆锥面。
图4是一种本发明LED照明灯的特征剖面示意图，采用插入式旋转锁扣机构，并采用同轴式电插接器。
图5是图4所示的LED照明灯中的灯芯的视图，灯芯上的扣钩与导热芯为一体式结构。
图6是图4中的锁扣器的视图，锁扣器上的扣舌采用了弹片式结构。
图7是一种本发明LED照明灯的特征剖面示意图，采用插入式旋转锁扣机构，电的连接采用弹性触点式，扣钩与导热芯为两个零件。
图8是图7中的扣钩的视图。
图9是一种本发明LED照明灯的特征剖面示意图，采用螺旋式旋转锁扣机构。
图10是图9中的扣钩视图。
图11是图10中的锁扣器视图。
图12是一种太阳花式结构特征示意图。
图13是一种太阳花式结构特征示意图。
图中：1、LED芯，2、导热芯，3、散热片，4、轴向杆，5、横向锁扣杆，6、弹性装置，7、灯芯罩，8、导热柱，9、肋片，10、长条形通孔，11、弹簧，12、锁扣器，13、后盖，14、扣钩，15、扣舌，16、弹性电极，17、温度探头，18、电极盘，19、对流罩，20、弹簧垫片。
具体实施方式
图1示出一种本发明LED照明灯，导热芯2与散热片3之间的接触传热面为平面，LED芯1设置在导热芯2的另一面，轴向杆4从导热芯2上的接触传热面中心伸出，在轴向杆4上设置有横向锁扣杆5，在散热片3与横向锁扣杆5之间设有弹性装置6，该弹性装置6设置在散热片3上，横向锁扣杆5受弹性装置6的推力，这样就构成了轴向弹性拉紧机构，使得导热芯2与散热片3之间的接触传热面的接触压力由弹性装置6保证，则可保证两者之间的传热热阻得到有效控制。灯芯(包括有导热芯(2)和LED芯(1)、以及灯芯罩(7))安装到散热片3(灯具)的过程：在散热片3上开有横向锁扣杆的长条形通孔10，参见图2，灯芯上的横向锁扣杆5通过该长条形通孔10穿过散热片，旋转一角度(图2所示为90°)，灯芯就被扣接在散热片3上，从图2可直接看出旋转角度不能超过180°，因此这类扣接机构就被称为安装旋转角不超过180°的扣接机构。灯芯罩7的作用有：保护LED芯1、便于用户安装、二次光学作用(比如，散射或聚光)。
图3所示的LED照明灯，灯芯与散热片(灯具)的扣接机构与图1所示的一样，不同之处有：轴向弹性拉紧机构不一样，图3中，轴向弹性拉紧机构设置在轴向杆4上，通过弹簧11来实现，轴向弹性拉紧机构还可以采用横向锁扣杆5为弹性杆的设计；图3中的接触传热面为圆锥面。
图4和图5所示的本发明的LED照明灯，导热芯2采用了圆锥柱结构，散热片3上开有与圆锥体导热芯相配的圆锥形孔，此锥面为接触传热面。在导热芯2的前端设置有LED芯1，后端有扣钩14，在散热片3上设置有相应的锁扣器12，图6为图4中的锁扣器视图，在锁扣器12上有扣舌15，以及让导热芯上的扣钩通过的缺口，扣钩直接插入并穿过锁扣器，旋转一定角度，扣钩14就被锁扣器12上的扣舌15挡住，即导热芯(灯芯)就被扣接在散热片(灯具)上，该锁扣结构被称为插入式旋转锁扣结构，旋转角不能超过180°。轴向弹性拉紧机构可以通过锁扣器来实现，如图6中所示，锁扣器上的扣舌15采用了弹片式结构，扣舌15可弹性变形，通过扣舌15的弹力，推顶导热芯上的扣钩14，产生轴向拉紧力，当然，锁扣器还可以采用其他轴向弹性拉紧机构。图6所示的带轴向弹性拉紧机构的锁扣器，结构简单，用金属板材料，采用冲压成形工艺生产，生产效率高。图5所示的扣钩14与导热芯2为一体式结构，导热芯采用铝质材料，可以采用热压铸工艺制造导热芯，生产效率高。图4所示的LED照明灯，灯芯与灯具的电的连接采用同轴接插式，插头通过后盖13固定在散热片3上。
图7所示的本发明的LED照明灯，与图4所示类似，同样采用插入式旋转锁扣结构，同样的带轴向弹性拉紧机构的锁扣器。不同之处有：图7中，采用弹性触点式电连接，在后盖13上设置有弹性电极16，在导热芯2后端设有相应的电极盘18。可以采用这样的设计：只有当导热芯(灯芯)旋转到(或超过)某设定的角度，弹性电极16才能接触到电极盘18上的相应的电极，电才能接通，因而确保用户安装灯芯时，灯芯旋转角度到位，保证导热芯与散热片之间的接触传热面的接触压力达到规定值。同时在锁扣器上设置转角限位机构，使安装灯芯旋转角度不超过规定的角度。
采用图7所示的触点式电连接，如果两电极有正负之分，为保证安装不出错，可将导热芯上的扣钩14设计成大小不一致，相对应的锁扣器上的缺口(扣钩通过口)大小不一致，只有一方向才能将扣钩插入并穿过锁扣器。
图7中还有一特点：中心轴上设有温度探头17，通过后盖13固定在散热片3上，温度探头17插入到导热芯2内，直接探测导热芯2的温度，这样可以通过探测到的导热芯温度，调节功率，保证LED芯的温度不超过规定的值。也可以在散热片上设温度探头，用散热片上某特征温度，监控功率，保证LED芯不超温。
图7中，扣钩14与导热芯2为两个部件，再通过连接机构装配成一体(图中是通过螺钉固定)，这样设计的优点有：一般导热芯采用铝，铝的强度不高，分成两部件，扣钩就可采用钢来制作，强度高，材料成本低，同时导热芯的结构被简化，可采用冷冲压方法制造，精度高，可省去机械切削工序，提高生产效率。
对于扣钩与导热芯为两分离部件的设计，可以在扣钩和导热芯之间采用轴向弹性位移连接机构，实现导热芯与散热片之间有轴向弹性拉紧。比如图7中，在固定扣钩的螺钉上，加设弹簧(弹片)，并留有间隙，扣钩和导热芯之间就可有轴向弹性位移。或者，扣钩上的钩设计成类似于图6所示的锁扣器中的扣舌15，采用了弹片式结构。
图9所示本发明LED照明灯，导热芯2(灯芯)与散热片3(灯具)之间采用螺旋式旋转锁扣机构。图10和图11分别示出了扣钩14和锁扣器12的视图，扣钩14是，类似螺杆与螺丝那样的螺旋丝扣，通过旋转才能插入锁扣器12内，所以将此类机构称为螺旋式旋转锁扣机构，该锁扣机构的旋转角度不能超过180°。锁扣器和扣钩结构都简单，都可以用金属板材，采用冲压成形工艺生产，生产效率高。
图9中的锁扣器12与散热片3之间采用了轴向弹性位移连接机构，通过锁扣器12与散热片3之间的弹簧垫片20(或弹簧)，使锁扣器12可轴向弹性位移，来实现导热芯与散热片之间轴向弹性拉紧。
散热片结构有许多种，但其中太阳花式结构的散热片：肋片9从导热柱8侧面伸出的结构，可采用铝挤压工艺制造，散热性能最佳，为首选的散热片结构。图2中的散热片就是一种太阳花式结构，图12、13所示的结构，也属太阳花式结构。
一个太阳花式散热片，散热量有限，则可在灯具中设置多个散热片，数个太阳花式散热片拼装在一起，每个散热片配有灯芯。为提高散热量，可在散热片上方设置对流罩19，如图7所示，利用烟囱抽吸原理，提高自然对流空气量，达到提高散热作用。
针对采用插入式旋转锁扣结构和螺旋式旋转锁扣结构的本发明LED照明灯，圆锥体导热芯的锥度(锥度定义为：两横截面园的直径之差与两横截面园的距离之比，这与机械工程中的锥度的定义一致)的取值应从多方面考虑：锥度太大，轴向弹性力被放大的接触压力也小，另外，导热芯后端直径也小，不利于设置扣钩和电的连接装置，本发明认为导热芯的锥度最大不应大于1∶5；导热芯的锥度过小，一、圆锥柱和圆锥孔的加工精度高，否则轴向补偿位移就大，二、容易出现自锁情况，即导热芯被抱死在散热片上的锥孔内，不容易拆卸下来，因此导热芯的锥度最小不应小于1∶30。本发明认为导热芯更为合理的锥度应是1∶9至1∶20。
特别说明：本发明中的LED芯包括了OLED芯。

Claims (10)

1.一种LED照明灯，包括有：散热片(3)和灯芯，灯芯包括有LED芯(1)和导热芯(2)，导热芯(2)上设有接触传热面，散热片(3)上也有相对应的接触传热面，其特征在于：灯芯与散热片(3)之间采用了安装旋转角不超过180°的扣接机构，并且还设置有轴向弹性拉紧机构。
2.根据权利要求1所述的LED照明灯，其特征在于：导热芯(2)上设置有轴向杆(4)，轴向杆(4)从导热芯(2)上的接触传热面中心伸出；轴向杆(4)上设置有横向锁扣杆(5)，散热片(3)上开有横向锁扣杆的长条形通孔(10)；轴向弹性拉紧装置设置在轴向杆(4)上或散热片(3)上、或横向锁扣杆(5)为弹性杆。
3.一种LED照明灯具，包括有散热片(3)，其特征在于：散热片(3)上开有与圆锥体导热芯相配的园锥形孔，并设置有安装旋转角不超过180°的锁扣器(12)，锁扣器(12)采用插入式旋转锁扣结构或螺旋式旋转锁扣结构；锁扣器(12)与散热片(3)之间采用了轴向弹性位移连接机构、或锁扣器上的扣舌(15)采用了弹片式结构。
4.根据权利要求3所述的LED照明灯具，其特征在于：散热片采用了肋片(9)从导热柱(8)侧面伸出的太阳花式结构。
5.根据权利要求3所述的LED照明灯具，其特征在于：在散热片(3)上的圆锥形孔内，中心轴上设置有温度探头(17)。
6.一种灯芯，包括有导热芯(2)和LED芯(1)、导热芯(2)采用了圆锥体结构，LED芯(1)设置在导热芯(2)前端，圆锥体侧面为接触传热面，其特征在于，导热芯(2)的圆锥体的锥度为1∶5至1∶30；导热芯(2)的后端设有扣钩(4)，该扣钩(4)与插入式旋转锁扣结构或螺旋式旋转锁结构的锁扣器相配。
7.根据权利要求6所述的灯芯，其特征在于：导热芯(2)的圆锥体的锥度为1∶9至1∶20。
8.根据权利要求6所述的灯芯，其特征在于：扣钩(14)与导热芯(2)为采用了热压铸工艺制造的一体结构部件。
9.根据权利要求6所述的灯芯，其特征在于：扣钩(14)与导热芯(2)为两个部件，通过连接机构装配成一体。
10.根据权利要求9所述的灯芯，其特征在于：扣钩(14)与导热芯(2)之间采用了轴向弹性位移连接机构，或扣钩上的钩采用了弹片式结构。
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