CN103256575A

CN103256575A - 散热器及由其构成的led灯具

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Publication number: CN103256575A
Application number: CN2012100338358A
Authority: CN
Inventors: 陈炳武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明涉及半导体LED照明技术领域。现有技术中的LED灯具基本上都采用铝合金材料制作散热器，将LED光源元件焊接或封装在一块铝基电路板上，然后用导热胶粘贴安装到散热器上。铝合金的导热性能大大优于塑料、陶瓷等非金属材料，这就是人们普遍采用铝合金来制作散热器的原因，但这样一来将消耗巨大的铝合金资源，不利于节能环保。本发明对散热器结构作出创新性的改进，采用塑料等非金属材料制成，散热器中设计有空腔并注入液体，避免了塑料等非金属材料导热性能不佳的缺陷，使散热器的重量减轻、成本降低，有利于节能环保，广泛推广将会产生巨大的经济效益和社会效益。

Description

散热器及由其构成的LED灯具

技术领域

本发明涉及照明领域，具体涉及半导体LED照明技术领域。

背景技术

半导体LED照明产业目前是一个新兴产业，正处于发展的早期阶段，各种室内外LED灯具，例如LED灯泡、LED射灯、LED筒灯、LED吸顶灯、LED台灯、LED路灯、LED庭院灯、LED投光灯、LED隧道灯等等应运而生。这些LED灯具虽然外形结构各不相同，因各用于不同的场合而有不同的安装形式及不同的名称，但归纳起来却有着一些相同特征：都是将小功率或大功率发光元件即LED光源元件焊接或封装在一块铝基电路板或普通电路板上，然后用导热胶粘贴安装到一个铝合金制作的散热器上，该散热器往往又是灯具灯壳的组成部分之一，按用于不同的场合而有不同的形状结构设计，它们的作用功能都是相同的，即都是为了将光源产生的热量导出来散发到空气中去，避免热量的积聚致使光源芯片结温过高而缩短灯具的寿命。人们之所以普遍选择铝合金材料来做LED灯具的散热器，是因为铝合金材料的导热性能虽然在金、银、铜等贵重金属之下，却优于其他材料，特别是大大优于像塑料、陶瓷、玻璃等非金属材料，为了保障LED灯具的寿命和可靠性，人们才普遍选用铝合金材料来做散热器。但新的问题又产生了：LED灯具的散热器铝材用量是与灯具功率成正比的，例如一个数瓦的灯泡一般需用铝合金一百克以上，而一个一百瓦的LED路灯铝材用量一般高达8公斤以上，未来LED灯具若普遍取代现有灯具的话，可以估算出铝材的用量是多么巨大惊人；铝材的生产及铝质散热器加工过程耗费大量能源，也是造成LED灯具成本偏高的原因之一，这与LED照明的节能环保概念不相协调。难道就不能采用塑料等成本低廉的非金属材料做散热器吗？为此申请人作了一番实验探究，最终得出一个答案：只要对现有LED灯具散热器的结构作出创新性的改进，塑料或陶瓷、或玻璃等非金属材料完全可以用来制造LED灯具的散热器，并且可以做到在相同条件下其导热散热性能不亚于甚至优于铝材散热器。

发明内容

发明目的

本发明对LED灯具的散热器结构提出一种新的技术方案，目的是要用成本低廉、更节能环保的非金属材料如塑料、或陶瓷、或玻璃等来取代金属材料如铝合金做散热器，从而构成LED灯具的各种新的结构形式，另外还可以达到提高LED灯具的散热性能的目的

技术方案

本发明的技术方案是：LED灯具的散热器采用塑料或陶瓷、或玻璃等非金属基质材料制成，为了进一步提高普通塑料的导热性能，或者在塑料中掺入石墨、氧化铝、氧化镁、碳质颗粒等材质中的一种或多种粉末颗粒，散热器或者采用市场上已调配好掺入组份的改性导热塑料制成，散热器中设计有一个或多个可封闭的任意形状的空腔，封闭空腔时，腔中注入有适量的单质液体或多质混合液体。该技术方案适用于各种不同安装场合下的各种不同灯具结构形式的LED灯具中，例如LED灯泡、LED射灯、LED筒灯(或称天花灯、嵌灯)、LED吸顶灯、LED台灯、LED路灯、LED庭院灯、LED投光灯、LED工矿灯、LED隧道灯等，只要将散热器的形状设计成分别适于做上列各款灯具即可，具体各灯具结构在后面的‘具体实施方式’中说明。

技术效果

由于LED灯具的散热器采用塑料等非金属材料制成，产品成本降低、重量减轻，是一种节能环保的创新技术，若能广泛推广，将会产生巨大的经济效益和社会效益。塑料等非金属材料的导热性能远不如铝合金材料，如果将现有技术中的铝合金散热器简单地改为塑料等非金属材料制造，其导热散热性能必定不佳。本发明技术方案采取在散热器中设计空腔并且在空腔中注入液体的技术措施，从根本上改善提高了散热器的导热性能。实验证明，液体在接近沸点温度时，其导热性能远高于铝合金，能将热量快速地从热源处带离到散热器的各处，这就是本发明散热器采用塑料等非金属材料制造后仍能做到导热散热性能优良的原因。因此，在散热器中设计有空腔并注入液体是本发明技术方案的基本特征之一，也是散热器能够采用塑料等非金属材料制造的技术条件。

附图说明

图1是实施例之一的LED灯泡和射灯结构示意图；

图2是实施例之二的LED灯泡结构示意图；

图3是实施例之三的LED灯泡结构示意图；

图4是实施例之四的LED筒灯结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是实施例之五的LED筒灯结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是实施例之六的LED吸顶灯结构示意图；

图9是图8的C-C剖面图；

图10是实施例之七的LED台灯结构示意图；

图11是实施例之八的LED台灯结构示意图；

图12是图11的D-D剖面图；

图13是实施例之九的LED路灯示意图；

图14是图13的E-E剖面图；

图15是实施例之十的LED路灯示意图；

图16是图15的F-F剖面图；

图17是实施例之十一的LED路灯示意图；

图18是图17的G-G剖面图；

图19是实施例之十二的散热器模块示意图；

图20是图19的H-H剖面图。

具体实施方式

请参见图1，其是LED灯泡和LED射灯的合并示意图，因为二者之差别仅在于灯泡采用泡壳8作为出光部件，而射灯采用平面透光片或透镜7作为出光部件，为简化制图和说明起见，将二者合并叙述。图的左半部分表示灯泡，右半部分表示射灯。如图所示，散热器设计成灯杯形状，杯状散热器1由塑料或陶瓷、或玻璃等非金属材质制成，其中设计有空腔2，小功率发光二极管6或者大功率LED元件5、或者集成封装的发光元件被焊接或封装在铝基电路板或普通电路板4上，组装时电路板组件将空腔的开口端封闭，封闭时腔中注入适量液体3，结合灯头9和透光泡壳8或者透光片或透镜7等，构成本发明LED灯具中的一种LED灯泡或者一种LED射灯。

请参见图2，其是另一种LED灯泡实施例方案示意图；散热器由杯状壳体1和球状壳体10组合而成，杯状壳体1中的空腔2与球状壳体10中的空腔11组装后互相连通并封闭，球状壳体中的其他腔口由焊接或封装有发光元件6的电路板4封闭，发光元件6或者是大功率元件、或者是集成封装的发光元件，封闭时腔中注入适量液体3，LED发光元件分布安装在球状壳体10的球面各方向，结合灯头9等必要零件附件，即构成本发明LED灯具中的一种LED灯泡。

请参见图3，其是又一种LED灯泡实施例方案示意图；散热器由杯状壳体1和多面柱状壳体12组合而成，杯状壳体1中的空腔2与多面柱状壳体12中的空腔13组装后互相联通并封闭，电路板4将柱状壳体各面上的小腔口封闭，电路板上集成封装有发光元件14，或者如前面实施例焊接大功率发光元件5或小功率发光元件6，空腔封闭时腔中注入适量液体3，LED发光元件分布安装在多面柱状壳体的各面上，结合灯头9和透光泡壳8等，构成本发明LED灯具中的一种LED灯泡。

请参见图4、图5，图5是图4的俯视图，图4是图5的A-A方向剖视图。其是一种LED筒灯或称天花灯、嵌灯的散热器结构示意图，散热器设计成适于做筒灯的形状，散热器15设计有若干条柱状散热柱16，对应有若干个柱状空腔17，焊接或封装有大功率发光元件5或者集成封装发光元件14的电路板4将空腔封闭，封闭时腔中注入适量液体3，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED筒灯，或称天花灯、嵌灯等。

请参见图6、图7，图7是图6的俯视图，图6是图7的B-B方向剖视图。它展示了另一种LED筒灯的散热器结构示意图，散热器18设计有环形空腔19，或者设计有任意形状空腔的组合，散热器上或者设计分布一些散热翅片20，焊接有小功率LED发光元件6或大功率LED发光元件5或集成封装LED发光元件的电路板4将空腔封闭，封闭时腔中注入有适量液体3，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED筒灯或称天花灯、嵌灯等。

请参见图8、图9，图9是图8的C-C方向的剖视图。其是一种LED吸顶灯的结构示意图，散热器设计成适于做吸顶灯的形状，图示为圆盘形状，实际还可以设计成方盘或其他形状，盘体即为散热器21，散热器上设计有若干散热柱或翅片22，翅片或柱中有空腔23，焊接或封装有小功率LED发光元件6或大功率LED发光元件5的电路板4将空腔封闭，封闭时腔中注入适量液体3，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED吸顶灯。

请参见图10，其是LED台灯的结构示意图；台灯中的灯罩实际上同散热器24结合在一起，其中有可封闭的空腔25，焊接或封装有小功率LED发光元件6或大功率LED发光元件或者集成封装LED发光元件的电路板4将空腔封闭，封闭时腔中注入适量液体3，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED台灯。

请参见图11、图12，其是另一种LED台灯的结构示意图，图12是图11中的D-D方向剖视图；台灯中的灯壳26即为散热器，其中有可封闭的腔25，焊接或封装有小功率LED发光元件6或大功率LED发光元件或者集成封装LED发光元件的电路板4将空腔封闭，封闭时腔中注入适量液体3，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED台灯。

请参见图13、图14，其是LED路灯的结构示意图，图14是图13的E-E方向剖视图；散热器设计成适于做路灯的形状，路灯散热器27的背面设计有若干条散热翅片28，其中有空腔29，焊接有大功率LED发光元件5的铝基电路板4将空腔封闭，封闭时腔中注入有适量的液体3，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED路灯。

请参见图15、图16，其是图13所示路灯的散热器安装超大功率封装LED光源后的结构示意图，图16是图15的F-F方向剖视图；散热器27的背面有若干条散热翅片28，其中有空腔29，散热器前面有一块密封散热盖板30将空腔封闭，封装有超大功率LED发光元件的光源组件模块31安装在盖板30上，透镜32封盖在光源上，空腔封闭时，腔中注入有适量的液体3，构成本发明LED灯具中的LED路灯。

请参见图17、图18，其是LED路灯的另一种结构示意图，图18是图17的G-G方向剖视图；路灯散热器33的背面设计有若干散热柱34，其中有空腔35，焊接有大功率LED光源元件5的电路板4将空腔封闭，或者安装有超大功率LED光源模块31和透镜32的密封盖板30将空腔封闭，空腔封闭时，腔中注入有适量的液体3，构成本发明LED灯具中的一种LED路灯。

请参见图19、图20，其是一种散热器模块，图20是图19的H-H方向剖视图；散热器模块36的背面设计有若干散热翅片或散热柱37，其中有空腔38，焊接有大功率LED光源元件5的电路板4将空腔封闭，或者安装有超大功率LED光源模块31和透镜32的密封盖板30将空腔封闭，空腔封闭时，腔中注入有适量的液体3，该散热器模块可任意组合构建不同功率大小的LED路灯、LED隧道灯、LED投光灯或室内照明灯等LED灯具，模块的形状还可任意设计。

前面叙述的各种结构形式的散热器在某种特定场合要求下，或者在不考虑成本的特殊需求下，也可以采用铝合金材料制成。显而易见，当同样采用铝合金材料时，由于增加了空腔和注入液体这两个技术特征，新型散热器的导热和散热性能将比现有普通散热器大为提高，故仍然有其实用价值。

Claims

1.一种散热器及由其构成的LED灯具，包括散热器，其特征是：散热器采用塑料或陶瓷、或玻璃等非金属材料制成，塑料中或者掺入石墨、氧化铝、氧化镁、碳质颗粒等材质中的一种或多种粉末颗粒，散热器或者采用已调配好掺入组份的改性导热塑料制成，散热器中设计有一个或多个可封闭的任意形状的空腔，封闭空腔时，腔中注入有适量的单质液体或多质混合液体。

2.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器设计成灯杯形状，杯状散热器(1)中设计有空腔(2)，焊接或封装有LED发光元件的电路板(4)将空腔的开口端封闭，封闭时腔中注入适量液体(3)，结合灯头(9)和透光泡壳(8)或者透光片或透镜(7)等，构成本发明LED灯具中的一种LED灯泡或者一种LED射灯。

3.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器由杯状壳体(1)和球状壳体(10)组合而成，杯状壳体(1)中的空腔(2)与球状壳体(10)中的空腔(11)组装后互相连通并封闭，封闭时腔中注入适量液体(3)，LED发光元件分布安装在球状壳体(10)的球面各方向，结合灯头(9)等，构成本发明LED灯具中的一种LED灯泡。

4.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器由杯状壳体(1)和多面柱状壳体(12)组合而成，杯状壳体(1)中的空腔(2)与多面柱状壳体(12)中的空腔(13)组装后互相连通并封闭，封闭时腔中注入适量液体(3)，LED发光元件分布安装在多面柱状壳体的各面上，结合灯头(9)和透光泡壳(8)等，构成本发明LED灯具中的一种LED灯泡。

5.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器设计成适于做筒灯或称天花灯、嵌灯的形状，散热器设计有若干条柱状散热柱(16)，对应有若干个柱状空腔(17)，或者设计有环形空腔(19)，或者设计有任意形状空腔的组合，焊接或封装有LED发光元件的电路板(4)将空腔封闭，腔中注入有适量液体(3)，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED筒灯或称天花灯、嵌灯等。

6.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器设计成适于做吸顶灯的圆盘或方盘等形状，散热器上设计有若干散热翅片或散热柱(22)，翅片中或柱中有空腔(23)，焊接或封装有LED发光元件的电路板(4)将空腔封闭，封闭时腔中注入有适量液体(3)，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED吸顶灯。

7.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器同台灯的灯罩或灯壳结合在一起，灯罩或灯壳中有可封闭的空腔(25)，焊接或封装有LED发光元件的电路板(4)将空腔封闭，封闭时腔中注入适量的液体(3)，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED台灯。

8.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器设计成适于做路灯的形状，散热器上设计有若干散热翅片(28)或者散热柱(34)，翅片或柱中有空腔，焊接或封装有LED发光元件的电路板或安装有超大功率LED发光组件的密封盖板(30)将空腔封闭，封闭时腔中注入有适量的液体(3)，结合其他必要的附件后就构成本发明LED灯具中的LED路灯。

9.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器设计成一个模块(36)，散热器模块上设计有若干散热翅片或散热柱(37)，翅片中或柱中有空腔(38)，焊接或封装有LED发光元件的电路板或密封板将空腔封闭，封闭时腔中注入适量液体(3)，该散热器模块可任意组合构建不同功率大小的LED路灯、LED隧道灯、LED投光灯或室内照明灯等LED灯具。

10.根据权利要求1所述的散热器及由其构成的LED灯具，其特征是：散热器或者采用铝合金材料制成。