CN102620150A

CN102620150A - 发光二极管灯具

Info

Publication number: CN102620150A
Application number: CN2011100319418A
Authority: CN
Inventors: 王训忠; 周明溢
Original assignee: SHINYU LIGHT CO Ltd
Current assignee: SHINYU LIGHT CO Ltd
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2031-01-30
Also published as: CN102620150B

Abstract

一种发光二极管灯具至少包含一散热鳍片结构、一框架、一透光镜、一发光二极管模块及一平板式热管，其中发光二极管模块及平板式热管设置于由散热鳍片结构的底板、框架及透光镜所建构的一气密空间中，且平板式热管的上表面及下表面分别贴抵于散热鳍片结构的底板及发光二极管模块的基板，发光二极管模块所释放出的热量经平板式热管的均热后，导入散热鳍片结构的底板，进而扩散至较大面积的散热鳍片，再散至大气中，除可提高散热效率外，平板式热管及发光二极管模块皆位于气密空间中，免于被环境中的水或污染物所破坏。

Description

发光二极管灯具

技术领域

本发明有关一种发光二极管(LED)灯具，特别是一种以平板式热管均热的LED灯具。

背景技术

由于高功率发光二极管(LED)发光时容易产生大量的废热，尤其当采用集中式芯片时，数量众多的LED晶片密集配置在一块基板上，集中的废热格外难以排出。若LED灯具无良好的散热机制，会使LED晶片温度过高，大幅降低LED的性能与寿命。如采用风扇做主动式散热，虽然散热能力较强，但牵涉到噪音与风扇寿命，尤其当风扇故障时，LED即会过热而迅速烧坏；如采用被动式自然对流的散热机制，虽可安静且无寿命限制，但自然对流的散热效能甚低，需搭配大面积的散热鳍片才能足以应付大量的废热。又由于集中的大量废热不易均匀分散至大面积的散热鳍片上，为避免均热的困难，一般多采用分散式设计，将众多的晶片散布在大面积上，避免热量过于集中，得以在自然对流状况下控制LED晶片温度。然而，分散式设计在电路配置、防水处理及光型掌控等方面均较集中式设计复杂许多。

发明人先前已提出中国台湾发明专利申请第98128179号，针对集中式高功率LED揭露一项技艺，如图1所示，采用均热性极佳的平板式热管112，并将其设置于一密封容器壁110构成的气密空间中。此外，LED模组130(包括LED模块、LED基板及透光镜等)的基板131与密封容器壁110的底板的接合面四周设置有密封物质134，以对LED基板131做密封性保护。此技艺除使废热能均匀散开至较大面积，进而能使大面积的散热鳍片126充分发挥被动散热的功能外，并使平板式热管112与LED模组的基板131受到密封容器壁110与密封物质134的充分保护，与环境中的水或污染物隔绝，具有免于锈蚀的优点。然而，在此先前技艺中，LED基板131与平板式热管112间被密封容器壁110隔开，使两者间的导热路径包含一层容器壁110与两层导热界面物质138，造成热阻增加，对LED的温控产生负面影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种发光二极管灯具，其中平板式热管与LED模块设置于一防水、防汽的气密空间中，在此气密空间中，平板式热管的蒸发区借助一层导热界面物质，直接与LED模块的基板相接，而平板式热管的冷凝区借助另一层导热界面物质，直接与散热鳍片结构底板相接，使得高功率的LED模块所释放出的热量可借助高均热性的平板式热管扩散至较大面积的散热鳍片结构，再散至外界的大气中，具有散热效率高的优点，得以使LED晶片的温度保持在较低的温度。此外，平板式热管与LED模块均受到气密空间的充分保护，与外界环境中的水或污染物隔绝，具有免于锈蚀或性能衰退的问题。

为了达到上述目的，本发明的发光二极管灯具包括：

至少一个发光二极管模块，包括数个发光二极管芯片连接于一个基板；一个散热鳍片结构，包含一个底板及数个散热鳍片；至少一个平板式热管，具有一个上表面及一个下表面，该上表面及该下表面分别贴抵于该散热鳍片结构的底板及该发光二极管模块的基板；一个框架，其上表面与该散热鳍片结构的底板相贴，贴合面处安置有第一配紧元件；一个透光镜，其外环上表面与该框架下表面贴合，贴合面处安置有第二配紧元件；一个固定框，固定该透光镜贴抵于该框架下表面；数个锁固元件，将该框架、该固定框、该透光镜、该发光二极管模块及该平板式热管一并锁固在散热鳍片结构底板上；以及一个气密空间，由散热鳍片结构底板的一部分、该框架内壁、该透光镜内壁建构而成，该发光二极管模块及该平板式热管皆位于该气密空间内部。

由于本发明的发光二极管灯具包含：一气密空间，由一框架、散热鳍片结构底板的一部份、一透光镜共同组成，其中在各元件接合面处安置配紧元件，如o型环或垫片环，以防渗漏，并利用锁固元件完成组装与固定。气密空间中至少包括一发光二极管模块与一平板式热管，平板式热管下表面借助一层导热界面物质贴抵于发光二极管模块的基板，其上表面则借助另一层导热界面物质贴抵于散热鳍片结构底板。LED模块发光所产生的废热经第一导热界面物质传至平板式热管，再均匀扩散至较大面积，接着经第二导热界面物质传至散热鳍片结构底板，并进而分散至大面积的散热鳍片，再通过自然对流作用散至外界大气中，从而实现良好的散热作用，延长LED灯的使用寿命。

附图说明

图1所示为一LED灯具的先前技术，采用密封容器与密封物质以保护平板式热管与LED模块。

图2所示为本发明一实施例LED灯具的部分结构示意图。

图3所示为本发明一实施例LED灯具的结构示意图。

【主要元件符号说明】

5LED灯具 10气密空间 12平板式热管

14透光镜 15LED模块 16框架

17固定框 18锁固元件 110密封容器

112平板式热管 126散热鳍片 130LED模组

131LED基板 134密封物质 138导热界面物质

20垫片环 21第一配紧元件 22第二配紧元件

23第三配紧元件 24散热鳍片结构 25散热鳍片结构底板

26散热鳍片。

具体实施方式

图2所示为本发明一实施例LED灯具的结构示意图，如图所示，一LED灯具5由至少一LED模块15、一平板式热管12、一散热鳍片结构24、一框架16及一透光镜14所组成。LED模块15包含数个发光二极管芯片及一基板。此LED灯具5中包括一密闭空间10，该密闭空间10由散热鳍片结构24的底板25的一部份、框架16及透光镜14所共同建构而成。空间内部至少包括该平板式热管12与该LED模块15。散热鳍片结构底板25与框架16上表面间的接合面安置第一配紧元件21，且框架16下表面与透光镜14外围上表面的界面间安置第二配紧元件22，以确保气密空间10具有水密及气密性。透光镜14采用一固定框17作固定，以贴抵于框架16的下表面。锁固元件18则将固定框17、透光镜14、框架16，连同内部的LED模块15与平板式热管12，一并锁固在散热鳍片结构底板25上。为加强透光镜14下表面与固定框17间的密贴性，两者间可安置第三配紧元件23。上述第一配紧元件21、第二配紧元件22与第三配紧元件23可分别采用圆形截面的o型环或扁平截面的垫片环。框架16与固定框17可为金属或非金属材质。LED模块15边缘与框架16的压合处亦可安置一垫片环20，以分散框架16对LED模块15的压力而形成均匀的压迫作用，使LED模块15与平板式热管12得以妥善固定。框架16与LED模块15与平板式热管12贴合面间置入一层第一导热界面物质36，且平板式热管12与散热鳍片结构底板25贴合面间置入一层第二导热界面物质38，以降低界面接触热阻，增加散热性能。如果在透光镜14外环中设置开孔，并将锁固元件18通过开孔而直接完成锁固目的，则可免除固定框17的必要性。

前述的平板式热管12为一内含少量工作流体(图中未示)的密封腔体，腔体内壁通常贴附一层毛细结构物(图中未示)，且定义有一蒸发区，此处蒸发区指平板式热管12与LED模块15的基板相贴合的区域；LED模块15发光所产生的废热经第一导热界面物质36传至平板式热管12的蒸发区，使该处的工作流体吸收热源的热量而成为蒸汽，蒸汽在管体内部均匀扩散并进而在大面积的冷凝区凝结，冷凝区此处指平板式热管12与散热鳍片结构底板25相贴合的区域；凝结所释放出的热量经第二导热界面物质38传至散热鳍片结构底板25，并进而分散至大面积的散热鳍片26，再借助自然对流作用散至外界大气中。散热鳍片结构24可做适当表面处理，如阳极处理、涂布漆料或其他物质，以增加热辐射散热。散热鳍片26亦可具凹凸不平表面，如波浪型等，以加强自然对流的散热效果。上述LED灯具5可涵盖一个以上的独立气密空间10，分别包括一平板式热管12、一LED模块15与一透光镜14等元件；亦可涵盖一个以上较大的独立气密空间10，个别包括数个LED模块15或数个平板式热管12。由于LED模块15需连接电源供应线路，上述气密空间10需引入一电源线，只要在电源线通孔（未显示）做好防渗漏措施，如使用螺丝、o环或密封物质作密封，将可轻易维持气密空间10的气密性。上述揭露的结构除具有水密及气密性，亦有易于安装、拆卸的方便性。

图2亦揭露在散热鳍片结构底板25中可设置数个通气贯穿孔27，以利于LED灯具5下方的冷空气经贯穿孔27向上流入各散热鳍片2之间6的间隙中，以加强散热能力。

图3所示为本发明另一实施例发光二极管灯具的结构示意图，其中包括一电源控制器70，以供应LED模块15所需电能（电源线路未显示）；一灯罩60，其上设置数个灯罩通气开口61，便于上浮的对流气体的流通。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺之人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种发光二极管灯具，其特征在于包括：

至少一个发光二极管模块，包括数个发光二极管芯片连接于一个基板；

一个散热鳍片结构，包含一个底板及数个散热鳍片；

至少一个平板式热管，具有一个上表面及一个下表面，该上表面及该下表面分别贴抵于该散热鳍片结构的底板及该发光二极管模块的基板；

一个框架，其上表面与该散热鳍片结构的底板相贴，贴合面处安置有第一配紧元件；

一个透光镜，其外环上表面与该框架下表面贴合，贴合面处安置有第二配紧元件；

一个固定框，固定该透光镜贴抵于该框架下表面；

数个锁固元件，将该框架、该固定框、该透光镜、该发光二极管模块及该平板式热管一并锁固在散热鳍片结构底板上；以及

一个气密空间，由散热鳍片结构底板的一部分、该框架内壁、该透光镜内壁建构而成，该发光二极管模块及该平板式热管皆位于该气密空间内部。

2.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该第一配紧元件为o型环或扁平垫片环。

3.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该第二配紧元件为o型环或扁平垫片环。

4.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该第三配紧元件为o型环或扁平垫片环。

5.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：另包含一个第一导热界面物质设置于该发光二极管模块的基板与该平板式热管下表面之间。

6.如权利要求5所述的发光二极管灯具，其特征在于：该第一导热界面物质为导热垫片、导热膏或导热胶。

7.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：另包含一个第二导热界面物质设置于该热鳍片结构底板与该平板式热管上表面之间。

8.如权利要求7所述的发光二极管灯具，其特征在于：该第二导热界面物质为导热垫片、导热膏或导热胶。

9.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该发光二极管模块下方周围区域与该框架的贴合界面之间包括一个垫片环。

10.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该散热鳍片结构的底板包含数个贯穿孔，供该发光二极管灯具下方的冷空气向上流入该散热鳍片结构的间隙中。

11.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：另具有一个包含数个通气开口的灯罩，该灯罩置于该发光二极管灯具的上方。

12.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该平板式热管为一个内含少量工作流体的密封腔体，该平板式热管包括一个与发光二极管模块的基板相贴合的蒸发区；以及一个与该散热鳍片结构底板相贴合的冷凝区。