CN101936468A - 使用led晶片集成封装式光源的灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用LED晶片集成封装式光源的灯具，包括壳体和安装在壳体内的1～6个灯具模块。每个灯具模块包括一个散热装置、安装在该散热装置上的LED晶片集成封装式光源和罩在LED晶片集成封装式光源外的透镜。其中，散热装置为实体的基座，在基座内设有若干个用于空气对流的垂直贯通孔，垂直贯通孔分别开口于基座的上端面和下端面，壳体的顶面设有与若干个垂直贯通孔对正的若干个通气孔，壳体的底面设有与基座相匹配的安装孔。本发明的灯具一方面通过垂直贯通孔对流散热，另一方面通过壳体传导散热，故散热效率高，使用寿命长，并且制造加工成本低。

Description

使用LED晶片集成封装式光源的灯具

技术领域

本发明涉及一种使用LED晶片集成封装式光源的灯具。

背景技术

由于发光二极管(LED)具有亮度高、能耗低、寿命长等诸多优点而被广泛地应用在电子装置或照明灯具上。目前大功率白光LED主要有二种，即功率为一瓦的单颗LED光源和功率为几瓦到几十瓦的LED晶片集成封装式光源。该两种光源的不同特点是：根据所需要的功率，可以将多个功率为一瓦的单颗LED均匀排布在灯具上，这时光源所发出的热量相对比较分散，散热问题较容易解决。但是其缺点是：如果一个灯具是的功率为100W，就需要将100个功率为一瓦的单颗LED光源集中排布起来，不但工艺复杂，而且成本高，更主要的是光照不集中，照射距离短。LED晶片集成封装式光源是由多个LED晶片集成封装在一个底板上而形成，功率高，可达几瓦或几十瓦，光较集中，照射距离远，通过透镜二次配光，效果好，工艺简单，成本低。但是，由于LED属于电致发光器件，其热量不能通过辐射方式散发出去。以功率型白光LED为例，其只能将约20％的电能转化为光能，而剩下80％的能量基本转化成热能。而对于LED晶片集成封装式光源来说，由于晶片比较集中，发光源区热量高，这样就很容易导致LED芯片等器件温度过高。通常，LED晶片集成封装式光源的功率越高，产生的热量就越大，而大量的热量如果不能及时散发出去会引发一系列问题：例如，会加速LED芯片等器件老化，缩短使用寿命，甚至会导致LED芯片烧毁；使蓝光LED的波长发生红移，并对白光LED的色度、色温产生重要影响，如果波长偏移过多，偏离了荧光粉的吸收峰，将导致荧光粉量子效率降低，影响出光效率；温度对荧光粉的辐射特性也有很大影响，随着温度上升，荧光粉量子效率降低，辐射波长也会发生变化，荧光粉辐射波长的改变也会引起白光LED色温、色度的变化，较高的温度还会加速荧光粉的老化。通常，LED晶片集成封装式光源的功率越大，照射的距离也越远，照射效果越好；但与此同时，散热问题越难解决。散热问题最终制约了LED晶片集成封装式光源功率的提高，目前在技术比较发达的美国单颗LED晶片集成封装式光源功率最大功率也只能达到25W，LED散热技术已成为大功率LED技术发展的瓶颈。

图1所示的是现有的一种普遍使用的使用LED晶片集成封装式光源的灯具结构，其中的散热装置包括扁圆柱体基座2，在该圆柱体基座2的下端面21中央位置安装有LED晶片集成封装式光源。在使用过程中，LED晶片集成封装式光源产生的热量经基座2传导到灯具壳体上及灯壳体的散热鳍片上，由灯具壳体及散热鳍片将热量散发出去。由于散热方式单一，并且在热量由基座2向灯具壳体及壳体上散热鳍片方向散发时呈递减方式，即越远离基座2的部分热量越少，因此仍有相当高的热量囤积在基座2内不能及时散发出去，故该种传统的LED散热装置结构，散热速度慢，效率低。

如图2所示，专利号为ZL200820000106.1的中国实用新型专利公开了一种空气对流散热式大功率LED路灯，其散热组件包括弧弦柱形壳体，两端开口，其弦柱面为凹形面15，凹形面15的底为LED光源的安装面，在弧柱面外设有若干散热片4。在弧弦柱形壳体内腔设有4-10条轴向排列并与弧柱面和弦柱面固接的立筋导热板16，立筋导热板16和弧弦柱形壳体两侧的两个立面14上均开有阵列通孔8。在弧弦柱形壳体内的多个立筋导热板16和两个立面14形成了5-11条热空气流动的散热通道17。LED光源产生的热量可通过散热通道17、阵列通孔8、立筋导热板16、散热片4等多个结构多种渠道散发出去。但是由于其中的散热通道17是水平方向的，不利于空气对流散热，所以散热效果不好。另外，该种散热组件结构太过复杂，有筋板、异型板、型腔、通孔等。加工时一般是用铝板材进行异型加工，再设置型腔，打孔等，工序复杂，费时费力。因此该种LED灯具中的散热组件虽然散热效率有所提高，但仍不够理想，而且该种散热组件结构的制造加工成本也太高，从而导致个LED灯具的成本高。

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本设计人提出一种使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其能够避免上述现有灯具的散热效率低、成本高的各种缺陷，使其更具有实用性。

发明内容

本发明要解决现有的使用LED晶片集成封装式光源的灯具散热效率低、成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，包括壳体和安装在所述壳体内的1～6个灯具模块。每个所述灯具模块包括一个散热装置、安装在该散热装置上的LED晶片集成封装式光源和罩在所述LED晶片集成封装式光源外的透镜。其中，所述散热装置为实体的基座，在所述基座内设有若干个用于空气对流的垂直贯通孔，所述垂直贯通孔分别开口于所述基座的上端面和下端面，所述壳体的顶面设有与所述若干个垂直贯通孔对正的若干个通气孔，所述壳体的底面设有与所述基座相匹配的安装孔。

所述壳体包括扣合在一起的上壳体和下壳体。所述通气孔设置在上壳体上，所述安装孔设置在下壳体上。所述上壳体上设有与其一体的若干散热鳍片。

其中，在所述基座下端面沿周边方向设有向下凸出的凸圈，所述LED晶片集成封装式光源安装在该凸圈内。

所述垂直贯通孔的形状为直管形。

所述垂直贯通孔的形状为锥管形，且圆锥角为1°-5°。

所述垂直贯通孔的横截面形状为圆形、椭圆形、矩形或多角形。

所述基座为柱体形或多面体形状，所述若干个垂直贯通孔的中心线与所述基座的中心线平行。

所述若干个垂直贯通孔布置在多个同心圆筒上，并且位于相邻两个同心圆筒上的垂直贯通孔相互错开布置。

其中，位于外圈的垂直贯通孔的直径大于位于内圈的垂直贯通孔的直径。

由上述技术方案可知，本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具的优点和积极效果在于：本发明中，由于灯具的散热装置为实体的基座，基座内设有若干个贯通孔，并且贯通孔是沿竖直方向布置的，所以非常有利于空气对流。LED光源在工作过程中产生的热量传导至基座上，基座成为热的传导体和载体。带有大量热量的基座会与其内若干垂直贯通孔进行热交换而加热垂直贯通孔内的空气，垂直贯通孔内的空气密度变小而上升并由垂直贯通孔的上端部排出，这时位于基座下方的冷空气会不断地从垂直贯通孔的下端部进入垂直贯通孔内，从垂直贯通孔的孔壁吸及热量，使基座冷却，吸收了热量的热空气再不断地从垂直贯通孔的上端部排出，从而快速导离基座内的热量，因此在基座内不会囤积大量热量而影响LED光源的使用寿命，所以本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具的散热效率高。同时，本发明中的散热装置可利用模具一次成型具有若干个垂直通孔的基座，加工非常方便、快捷，节约人力、物力、财力，可大幅度降低灯具的成本。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1是现有的一种使用LED晶片集成封装式光源的灯具中的散热装置的局部剖视立体图；

图2是现有的另一种使用LED晶片集成封装式光源的灯具中的散热装置的局部剖视立体图；

图3是用于本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具中的散热装置的局部剖视立体图；

图4是图3所示的散热装置的仰视图；

图5是本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具的剖视图，其中为了清楚显示散热装置中的垂直贯通孔，散热装置的剖切为阶梯剖切；

图6是图5所示的使用LED晶片集成封装式光源的灯具的俯视图；

图7是图5所示的使用LED晶片集成封装式光源的灯具中的A部分放大图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

如图3和图4所示，本发明的用于使用LED晶片集成封装式光源的灯具中的散热装置，包括实体的基座2，在基座2上设有若干个用于空气对流的垂直贯通孔3。

基座2的形状可以是柱体形或多面体形状，如圆柱体、椭圆柱体、弧弦柱体、长方体体、六棱柱体等。可以根据具体的结构参数要求或审美喜好任意确定基座2的具体形状，本实施例中选择容易加工的圆柱体。圆柱体形状的基座2的高度较直径小，是一种扁圆柱体。

若干个垂直贯通孔3分别开口于基座2的上端面和下端面，并布置在多个同心圆筒上。位于相邻两个同心圆筒上的垂直贯通孔3相互错开布置，以使若干个垂直贯通孔3在基座2上布置得尽量均匀。位于外圈的垂直贯通孔3的直径大于位于内圈的垂直贯通孔3的直径，这样有利于增大空气流通的截面积，提高换热效率。垂直贯通孔3的形状为直管形，为了在用模具加工时方便脱模，垂直贯通孔3的形状也可以是锥管形，且圆锥角为2°，圆锥角的度数不限于2°，该角度在1°-5°范围内均是可行的。垂直贯通孔3的中心线与圆柱体基座2的中轴线平行。垂直贯通孔3的横截面形状为圆形，但不限于圆形，还可以是椭圆形、矩形、三角形等多角形状，或者其他各种异形形状。

在基座2下端面沿圆周方向设有向下凸出的圆形凸圈7，凸圈7内安装有LED晶片集成封装式光源1，LED晶片集成封装式光源1由铜基板5和封装于铜基板5中央凹入部的以LED晶片、荧光粉、胶体为主材的光源芯组成。在铜基板5上凹入部外的区域安装有灯具透镜9，透镜9的外圆周抵靠在凸圈7内侧面上。这样，由基座2、铜基板5、LED晶片集成封装式光源1和透镜9就组成了一个灯具模块。

如图5、图6和图7所示，以LED路灯为例，说明本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具的结构，包括路灯杆10、安装于灯杆10顶端部的灯具壳体6和安装在壳体6内的3个“一”字排开的灯具模块。每个灯具模块包括一个如图3、图4所述的散热装置、安装在该散热装置上的LED晶片集成封装式光源1和罩在LED晶片集成封装式光源1外的透镜9。为了安装方便，壳体6可以由扣合在一起的上壳体63和下壳体64组成。为了增加散热面积，在上壳体63上可以设置与其一体的若干散热鳍片61。上壳体63上设有若干个与基座2内的垂直贯通孔相适应的通气孔62。下壳体64上设有与基座2的横截面外轮廓形状相匹配的安装孔。可使用螺钉等紧固件用常规的固定方法将灯具模块安装到壳体内，安装完成时，要使基座2的下端面与下壳体64上的安装孔对正，基座2的下端面与下壳体64平齐或稍微伸出下壳体64；基座2的垂直贯通孔3与上壳体63上的相对应的通气孔62对正。

安装于每个路灯内的灯具模块不限于3个，可以根据功率要求、应用场合、空间布局等因素具体确定，通常每个路灯内安装1～6个灯具模块都是可行的。

本发明的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，当LED光源在工作过程中产生大量热量时，热量会传导至基座2内，基座2与其内的若干垂直贯通孔3进行热交换而散热，若干垂直贯通孔3内的空气被加热后，密度变小而上升，这时位于基座2下方的冷空气会进入垂直贯通孔3内，于是就形成了外界冷空气与垂直贯通孔3内热空气的对流而散热；另外，在对流散热的同时，基座2内的热量还可以经上、下壳体以及上壳体上的散热鳍片61传导散热，从而快速导离基座2内的热量。故本发的灯具在基座2内不会囤积大量热量而影响LED光源的使用寿命。本发明的灯具，由于基座2内的热量能够得到及时导离，散热效率高，故可以作到使单颗功率为60W左右的LED光源正常工作，因此，本发明通过解决散热问题，而将光源功率提到了一个新的高度。与此同时，本发明的灯具中的散热装置，可利用模具一次成型具有若干个通孔的基座2，工序简单，加工非常方便，节约人力、物力、财力，可大幅度降低LED灯具的成本。

本发明的灯具，不仅仅限于路灯一种形式，还可以应用到其他场合，如建筑工地照明，船舶上照明，等等。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种使用LED晶片集成封装式光源的灯具，包括壳体(6)和安装在所述壳体(6)内的1～6个灯具模块，每个所述灯具模块包括一个散热装置、安装在该散热装置上的LED晶片集成封装式光源(1)和罩在所述LED晶片集成封装式光源(1)外的透镜(9)，其特征在于：所述散热装置为实体的基座(2)，在所述基座(2)内设有若干个用于空气对流的垂直贯通孔(3)，所述垂直贯通孔(3)分别开口于所述基座(2)的上端面和下端面，所述壳体的顶面设有与所述若干个垂直贯通孔(3)对距的若干个通气孔(62)，所述壳体的底面设有与所述基座(2)相匹配的安装孔。

2.如权利要求1所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：所述壳体包括扣合在一起的上壳体(63)和下壳体(64)，所述通气孔(62)设置在上壳体(63)上，所述安装孔设置在下壳体(64)上，所述上壳体(63)上设有与其一体的若干散热鳍片(61)。

3.如权利要求1所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：在所述基座(2)下端面沿周边方向设有向下凸出的凸圈(7)，所述LED晶片集成封装式光源(1)安装在该凸圈(7)内。

4.如权利要求1所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：所述垂直贯通孔(3)的形状为直管形。

5.如权利要求1所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：所述垂直贯通孔(3)的形状为锥管形，且圆锥角为1 °-5°。

6.如权利要求1所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：所述垂直贯通孔(3)的横截面形状为圆形、椭圆形、矩形或多角形。

7.如权利要求1-6之任一所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：所述基座(2)为柱体形状或多面体形状，所述若干个垂直贯通孔(3)的中心线与所述基座(2)的中心线平行。

8.如权利要求7所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：所述若干个垂直贯通孔(3)布置在多个同心圆筒上，并且位于相邻两个同心圆筒上的垂直贯通孔(3)相互错开布置。

9.如权利要求8所述的使用LED晶片集成封装式光源的灯具，其特征在于：位于外圈的垂直贯通孔(3)的直径大于位于内圈的垂直贯通孔(3)的直径。

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