CN103354886A - Led光引擎/散热器组件 - Google Patents

Led光引擎/散热器组件 Download PDF

Info

Publication number
CN103354886A
CN103354886A CN2011800654927A CN201180065492A CN103354886A CN 103354886 A CN103354886 A CN 103354886A CN 2011800654927 A CN2011800654927 A CN 2011800654927A CN 201180065492 A CN201180065492 A CN 201180065492A CN 103354886 A CN103354886 A CN 103354886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photo engine
convergent
accessory
led photo
radiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800654927A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103354886B (zh
Inventor
G.H.屈恩斯勒
J.A.马丁斯
G.R.艾伦
A.I.乔扈里
C.L.赫德尔斯顿二世
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Current Lighting Solutions LLC
Original Assignee
GE Lighting Solutions LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Lighting Solutions LLC filed Critical GE Lighting Solutions LLC
Publication of CN103354886A publication Critical patent/CN103354886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103354886B publication Critical patent/CN103354886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • F21V29/713—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements in direct thermal and mechanical contact of each other to form a single system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/0035—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources the fastening means being capable of simultaneously attaching of an other part, e.g. a housing portion or an optical component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/78—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with helically or spirally arranged fins or blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49945—Assembling or joining by driven force fit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

公开了一种发光二极管(LED)光引擎。发光二极管包括设置在LED光引擎衬底的正面上的一个或多个LED装置。还提供了具有用于LED光引擎的配合插座的散热器。LED光引擎衬底和散热器的配合插座限定了渐缩配件，LED光引擎由该渐缩配件保持在散热器的配合插座中。

Description

LED光引擎/散热器组件
相关申请的交叉引用
本申请主张提交于2011年1月19日的美国专利序列号No. 61/434,048的权益。该专利的公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
下文涉及光照技术、照明技术、固态照明技术、灯和灯具技术以及相关的技术。
背景技术
常规的白炽光、卤素和高强度放电(HID)光源具有相对较高的操作温度，且因此排热主要通过辐射和对流热传递途径进行。例如，辐射排热与升高至四次方的温度相配，使得辐射热传递途径随着操作温度增加而超线性地变得更占主导。相应地，对于白炽光、卤素和HID光源的热管理通常合计提供紧邻灯的足够空气隙，以用于高效的辐射和对流热传递。通常，在这些类型的光源中，不需要增加或修改灯的表面积以增强辐射或对流热传递以便实现灯的期望操作温度。
另一方面，出于装置性能和可靠性原因，基于发光二极管(LED)的灯通常在显著较低温度下操作。例如，典型LED装置的结温应低于200℃，并且在一些LED装置中应低于100℃或甚至更低。在这些低操作温度下，到环境的辐射热传递途径相比常规光源的较弱，使得到环境的对流和传导热传递通常强于辐射。在LED光源中，从灯或灯具的外表面区域的对流和辐射热传递均可通过增加散热器来增强。
散热器是提供大表面以从LED装置辐射和对流出热量的构件。在一种典型设计中，散热器为相对庞大的金属元件，其例如通过具有在其外表面上的翅片或其它热耗散结构而具有大的设计表面积。巨大的散热器高效地将热量从LED装置传导至热翅片，并且热翅片的大面积通过辐射和对流提供高效的排热。对于基于高功率LED的灯而言，还知道采用使用风扇或合成射流或热管或热电冷却器或泵送的冷却剂流体的主动冷却来增强除热。
发明内容
根据第一实施例，描述了一种发光二极管(LED)光引擎(light engine)。发光二极管包括设置在LED光引擎衬底的正面上的一个或多个LED装置。还提供了具有用于LED光引擎的配合插座(receptacle)的散热器。LED光引擎衬底和散热器的配合插座限定了渐缩(tapered)配件，LED光引擎由该渐缩配件保持在散热器的配合插座中。
根据另一实施例，提供了一种用于构造发光二极管(LED)光引擎的方法。该方法包括将LED光引擎和散热器的配合插座挤压在一起，其中，所述挤压至少有助于接合渐缩配件，LED光引擎由该渐缩配件保持在散热器的配合插座中。
附图说明
图1是所讨论灯的侧视图；
图2是图1的灯的截面图；
图3-5是配合到灯的散热器的光引擎的详细视图；
图6-7是光引擎的详细视图；
图8-9是示出到灯的散热器的配合的备选光引擎实施例的详细视图；
图10是表示制造流程图的框图；以及
图11是示出配合到灯的散热器的光引擎的另一备选实施例。
具体实施方式
参照图1，示出了说明性的灯。该说明性的灯具有A字形构型，外轮廓对应于在40-100W电输入功率范围或更高功率中所用类型的常规白炽“灯泡”的外轮廓。图1示出说明性的灯，而图2示出该灯的侧截面图(图1所示的截面A-A)。该灯包括底座10，其在说明性视图中为爱迪生型带螺纹的或“旋入式”底座，轮廓在图1和图2中以假想线(即，使用虚线)示出。灯的主体由具有翅片14的散热器12和散光器16限定。类似灯底座10，散光器16的轮廓在图1和图2中以假想线示出。散光器16可具有球形形状、卵形形状、蛋形形状(扁长卵形和扁圆卵形的组合)、“灯泡”形状(模仿常规白炽灯泡的玻璃泡壳的形状)，等等。散光器16可选地还可包括一个或多个光学涂层，例如抗反射涂层、紫外线过滤涂层、波长转换磷光体涂层等。在说明性的A字形灯中，翅片14包绕散光器16的下部。
特别参照图2的截面图，发光二极管(LED)光引擎20设置在散热器12的配合插座中。LED光引擎包括设置在LED光引擎衬底26的正面24上的一个或多个LED装置22。说明性光引擎20还包括可选的电子器件30，其设置在与正面24相反的LED光引擎衬底26的背面32上。电子器件30通过穿过LED光引擎衬底26的电缆34与一个或多个LED装置22电连接。另外或备选地，用于操作一个或多个LED装置22的电子器件可包括在别处，例如设置在散热器12的中空区域和/或灯底座10的中空部分中的以图解方式示出的电子器件模块36。通常，灯底座10、电子器件30、36和一个或多个LED装置22为电互连的，以导致一个或多个LED装置22响应于灯底座10的操作电功率输入而发光。
LED装置22通常可大体为任何固态发光装置，例如半导体LED装置(如GaN基LED装置)、有机LED装置、半导体激光二极管等。以说明性示例的方式，对于白光照明应用而言，LED装置22适合为发出蓝光、紫光和/或紫外光的GaN基LED芯片，其与波长转换磷光体(例如，设置在LED芯片上或散光器16上)光学耦合，以将蓝光、紫光和/或紫外光发射转换为白光光谱(即，被人类观察者感知为“白”光的合理近似的光谱)。操作的LED装置22产生热量。LED装置22可包括本领域中常用的其它构件，例如子座、表面安装引线架等。
操作的LED装置产生热量。通常，这些装置设计成在大约100℃或以下的最大二极管结温下操作，但是也可设想更高的最大结温。为了将LED装置维持在其最大设计温度或以下，LED光引擎衬底26被制造成导热的。为此，LED光引擎衬底26包括具有至少10W/m-K(例如，不锈钢或钛)、更优选地几十W/m-K(例如，具有约40-50W/m-K的导热率的钢)、还更优选地至少100W/m-K以上(例如，具有200W/m-K以上的导热率的铝、或具有约400W/m-K或更高的导热率的铜或银)的导热率的材料。如本文所用，各种金属被认为也包括其合金，例如，“铜”在本文中使用时旨在还涵盖诸如“碲铜”的各种铜合金。作为另一示例，一些合适的锌合金可提供110W/m-K等级的导热率。还可设想LED光引擎衬底26包括复合材料，其包括纳米管或碳纤维，该材料对于适当类型和密度的纳米管或纤维和合适的宿主材料而言可实现更高的导热率。
在一些实施例中，LED光引擎衬底26由也导电的材料制成。例如，对于诸如钢、铜或铝的金属而言，就是这样。在这种情况下，薄的电绝缘层40适当地设置在LED光引擎衬底26的正面24上，以提供LED装置22与导电的LED光引擎衬底26的电绝缘。还应理解，LED光引擎衬底26在一些实施例中可包括多层结构。例如，在一些实施例中，LED光引擎20包括常规的金属芯印刷电路板(MCPCB)，其具有钎焊或以其它方式在热和机械方面结合到较厚的金属盘或板上的薄金属背板，在此情况下，LED光引擎衬底26包括金属盘或板和MCPCB的金属芯两者。虽然未示出，但电绝缘层也可设置在LED光引擎衬底26的背面32上，以便电绝缘背面电子器件30。类似地，如果LED光引擎衬底26包括金属或另一导电材料，则电缆34应包括合适的绝缘以防止到衬底26的电分流。
继续参照图2且进一步参照图3和图4，LED光引擎20由渐缩配件固定到散热器12的配合插座44(在图4中标示)中，该渐缩配件由LED光引擎衬底26的渐缩环形侧壁50和散热器12的配合插座44的配合的渐缩环形侧壁52限定。如在图3的放大视图中最佳看到的，两个渐缩的表面50、52以浅角度θT渐缩，使得当LED光引擎20被力F压入散热器12的配合插座44中时(参见图4)，LED光引擎20被渐缩配件压缩地保持在配合插座44内。这种渐缩配件与有时在化学实验室玻璃器皿设备中使用的类型的圆锥形渐缩毛玻璃接头或者在固定机加工钻头柄部等(以说明性示例的方式，美国标准机械锥度或其它渐缩的“快速更换”柄部，例如有时在安装铣刀轴、主轴、某些车床主轴等中使用)中使用的渐缩类似地操作。LED光引擎衬底26在配合插座44内部的压缩和配合的渐缩表面50、52之间的静摩擦的组合产生将LED光引擎20保持在散热器12的配合插座44中的强保持力。
锥角θT的较小值对于产生强保持力是有利的。锥角θT优选地小于5°，并且更优选地3°或以下。在一些适当的实施例中，θT小于2°，例如，在一个说明性实施例中为1.75°，并且在另一说明性实施例中为1.50°。如果角度θT较小，则作用在与图4中示出的所示“安装”力F相反的方向上的企图移除力几乎作用在两个表面50、52的平面中，使得企图的移除几乎完全经由两个表面50、52抵靠彼此的滑动。这种滑动运动被强摩擦力抵抗。静摩擦力可建模为F摩擦μ∝μs × FN，其中FN为垂直作用于表面的法向力，且μs为(静)摩擦系数。由于LED光引擎衬底26在配合插座44中的压缩，存在大的法向力FN。
另一方面，随着θT增加，企图撤出力的更大部分(或分量)作用在垂直于两个表面50、52的方向上。该力分量将表面50、52拉离彼此，而不是使它们抵靠彼此滑动，且因此不受滑动摩擦抵抗。对于给定的企图移除力F移除而言，平行于表面50、52作用(且因此受滑动摩擦抵抗)的分量为F移除×cos(θT)，而垂直于表面50、52作用(且因此不受滑动摩擦抵抗)的分量为F移除×sin(θT)。因此，θT的更小值通常更好。(对于在仍然提供有效渐缩配合的同时可将锥角θT制造到多小而言存在极限。这可从下列情况看出：在对应于完全没有锥度的θT = 0°下极少存在或不存在压缩的法向力FN，因而静摩擦力大大减小。因此，渐缩配合应包括至少足以提供压缩法向力FN的一定渐缩)。
对于小锥角θT(例如，θT<5°，且更优选地θT <3°，并且还更优选地θT <2°)而言，渐缩配件可提供足够的保持力，而没有来自粘合剂流体或焊料的任何保持贡献。此外，由渐缩配件提供的紧密配合在表面50、52之间提供了良好的热接触，这有利于将由LED装置22产生的热量经由渐缩配件从LED光引擎衬底26向散热器12的有效热传递。因此，在一些实施例中，在渐缩配件中未设置粘合剂流体、导热流体或焊料。这是有利的，因为通过避免使用粘合剂、焊料、螺钉或其它保持构件而降低了制造成本和复杂性。然而，还可设想在渐缩配件中包括粘合剂流体、导热流体或焊料(例如，在将LED光引擎20压入配合插座44中之前施加)。
图1至图4的装置的除热途径从LED装置22到LED光引擎衬底26、侧向地穿过LED光引擎衬底26到渐缩配件、跨渐缩配件进入散热器12并最终到散热器翅片14为传导性的，且然后通过对流和辐射的组合进入环境中。鉴于此，LED光引擎衬底26应足够厚，使得它可有效地将热量侧向地传导至渐缩配件。常规的市售MCPCB的铜或铝背板可能太薄而不能支持充分的侧向热传递。在此情况下，MCPCB被适当地钎焊或以其它方式结合到较厚的盘形铜(或其它导热的)料块，以实现带有期望的LED光引擎衬底26厚度的LED光引擎20。备选地，可将绝缘层直接设置在期望厚度的盘形铜料块上用于衬底26和可选地添加的印刷电路，以形成LED光引擎20。
在图1至图4的实施例中，由于滑动摩擦阻力通过施加在配合表面50、52上的(几乎)垂直的压缩力而变大，因而小锥角θT(例如，θT<5°，更优选地θT <3°，并且还更优选地θT <2°)的使用提供了强保持力。这种强保持力由为基本平滑表面的表面50、52获得。可通过在一个或两个表面上提供粗糙化、纹理化或微结构而使保持力变得更大，以进一步帮助保持。
参照图5、图6和图7，示出了变型实施例，其中LED光引擎衬底26的平滑的渐缩环形侧壁50在变型LED光引擎衬底26S中由包括渐缩的花键微结构的环形侧壁50S取代。在该实施例中，环形侧壁50S优选地比散热器12的配合插座44的环形侧壁52相对更硬。这样，包括特征(例如，图5至图7的说明性实施例中的花键微结构)的相对较硬的渐缩表面50S使渐缩配件中的相对较软的渐缩表面52变形(或“咬入其中”)，从而提供增强的保持。代替说明性花键微结构，可使用不规则的粗糙化或纹理化或一些其它类型的微结构。
参照图8和图9，在另一说明性实施例中，LED光引擎衬底26R类似于LED光引擎26、26S，除了变型环形侧壁50R包括渐缩螺纹以外。在图8和图9的实施例中，散热器12的配合插座44的环形侧壁52保持平滑。在安装期间，除了施加压力F之外，施加额外的旋转力或扭矩T来导致环形侧壁50R的渐缩螺纹“咬入”(假设较软)平滑侧壁52中。因此，安装操作类似于木螺钉在被改锥挤压和旋转时咬入木头中的方式。所得的渐缩配合包括在安装期间与形成(或变形)到环形侧壁52中的对应螺纹结构配合的LED光引擎衬底26R的环形侧壁50的渐缩螺纹。在说明性示例中，由活动扳手(未示出)施加扭矩T(和还可能地力F)，该活动扳手与形成于LED光引擎衬底26R中的活动扳手孔60连接。还应指出，由于螺纹在旋转期间咬入配合插座44的环形侧壁52中，因而该操作本身可施加压力F的一部分(或甚至全部)。
在图8和图9的实施例中，假设散热器12的配合插座44的环形侧壁52为平滑的(至少在其在LED光引擎的安装期间被带螺纹侧壁50变形之前)。在另一变型实施例(未示出)中，假设侧壁52还包括(预成形的)螺纹，其与LED光引擎衬底26R的环形侧壁50R的螺纹配合。渐缩配件的该实施例类似于渐缩管配件(例如，NPT管配件)操作。
图10以图解方式示出安装过程。LED光引擎20在操作S1中形成，其中LED光引擎衬底26、26S、26R包括渐缩的环形侧壁50、50S、50R。独立地，散热器12、14在操作S2中形成，其中配合插座44包括渐缩侧壁52。操作S1、S2可使用任何合适的工艺来形成渐缩侧壁50、52，例如在铸模中(在铸造操作中)限定这些表面，或者在初始构件的制造之后使用磨削、铣削、激光切割等来形成侧壁50、52。在操作S3中，将LED光引擎压入散热器的配合插座中，从而接合渐缩配件，LED光引擎由该渐缩配件保持在散热器的配合插座中。可选地(例如根据图8和图9的实施例)，操作S3还可包括施加旋转力或扭矩。
如已经指出的，渐缩配合通常预期提供足够的保持力。然而，如还指出的，可在操作S3之前、期间或之后施加可选的操作S4，其中操作S4包括施加散热膏、粘合剂、焊料或另一辅助流体到LED光引擎的渐缩侧壁50、50S、50R和/或到散热器12的配合插座44的渐缩侧壁52，以便进一步帮助保持。
在图5至图9的实施例中，粗糙化、纹理化或微结构被施加到LED光引擎的侧壁50，同时假设散热器12的配合插座44的侧壁52为平滑的。然而，该顺序可颠倒，也就是说，粗糙化、纹理化或微结构可位于散热器的配合插座的侧壁上，而LED光引擎的侧壁可保持平滑。更进一步，渐缩配合的两个表面可包括粗糙化、纹理化或微结构。
在图1至图9的说明性实施例中，LED光引擎衬底26、26S、26R为具有限定渐缩配件的一个表面的周边(即侧壁50、50S、50R)的平坦的LED光引擎衬底。更具体地，在图1至图9的实施例中，LED光引擎衬底26、26S、26R为具有限定渐缩配件的一个表面的圆形周边(即侧壁50、50S、50R)的盘形LED光引擎衬底。然而，限定渐缩配件的一个表面的周边可以不是圆形的(除了在采用旋转螺纹的实施例中，例如图8至图9)。例如，LED光引擎衬底可具有正方形周边，其中散热器具有正方形的配合插座。类似地，LED光引擎衬底可以不是平坦的，例如正面可包括一些凸形曲线，以在更大立体角度上提供光发射，和/或背面可包括用于支撑电子器件或其它构件的一些结构。
在图1至图9的说明性实施例中，LED光引擎仅由渐缩配件(即，仅由配合侧壁50、52)支撑在散热器中。然而，还可设想包括在散热器的配合插座上的环形唇缘，以为渐缩配件提供机械止挡。渐缩的方向也可颠倒。
参照图11，在又一设想的变型中，渐缩配件的阳/阴顺序可颠倒。在图1至图9的实施例中，LED光引擎20为配合到配合插座44中的阳型构件，配合插座44在这些实施例中为开口。在这些实施例中，LED光引擎因此被压缩地保持在散热器内部。在图11中，变型散热器12’包括呈环形圈形式的配合插座44’，该环形圈的表面52’有助于外部的渐缩配件。变型LED光引擎20包括具有环形圈的变型LED光引擎衬底26’，该环形圈限定有助于内部的渐缩配件的配合表面50’。(应当指出，为简单起见，图11中未示出LED光引擎20’的其它细节，而且，图解的LED光引擎20’以虚线示出，以与图解的散热器12’区别开)。在该实施例中，LED光引擎衬底26’充当渐缩配件的阴型部分，并且散热器12’(和更具体地配合插座44’)充当渐缩配件的阳型部分。
已在说明性A字形灯的情境下描述了说明性实施例。然而，所公开的用于将LED光引擎组装到散热器的方法适当地用于其它类型的LED基灯中，例如在定向LED基灯(例如，MR、R或PAR灯)中以及在其它类型的LED基灯具(例如，模块、筒灯和其它灯)中。
另外的公开内容在本文中以所附的各种公开方面的以专利权利要求格式书写的一句陈述的形式来提供，其中多个权利要求从属的使用旨在公开特征的各种设想到的组合。

Claims (25)

1. 一种设备，包括：
发光二极管(LED)光引擎，其包括设置在LED光引擎衬底的正面上的一个或多个LED装置；
散热器，其具有用于所述LED光引擎的配合插座，所述LED光引擎衬底和所述散热器的所述配合插座限定渐缩配件，所述LED光引擎由所述渐缩配件保持在所述散热器的所述配合插座中。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底包括平坦的LED光引擎衬底，其具有限定所述渐缩配件的一个表面的周边。
3. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述平坦的LED光引擎衬底为盘形LED光引擎衬底，其具有限定所述渐缩配件的一个表面的圆形周边。
4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底包括具有至少10W/m-K的导热率的材料。
5. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底为导电的，并且所述LED光引擎还包括设置在所述LED光引擎的所述正面上的电绝缘层，所述电绝缘层将所述一个或多个LED装置与所述LED光引擎衬底电绝缘。
6. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底具有与所述正面相反的背面，所述LED光引擎的所述背面的至少中心区域不接触所述散热器。
7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎还包括一个或多个电子构件，所述一个或多个电子构件设置在所述LED光引擎衬底的所述背面上且与设置在所述LED光引擎的所述正面上的所述一个或多个LED装置电连接。
8. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底的所述背面的部分均不接触所述散热器。
9. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底的所述背面的外环面接触所述散热器。
10. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底仅在所述渐缩配件处接触所述散热器。
11. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述散热器包括塑料模板和设置在所述塑料模板上方的金属涂层，所述金属涂层包括在所述渐缩配件处，使得所述LED光引擎衬底接触在所述渐缩配件处的所述散热器的所述金属涂层。
12. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎衬底限定所述渐缩配件的阳型部分，并且所述散热器限定所述渐缩配件的阴型部分。
13. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述散热器的所述配合插座包括配合开口，所述LED光引擎衬底配合到所述配合开口中，其中所述渐缩配件包括压缩地配合在所述散热器的所述配合开口内部的所述LED光引擎衬底的外周边。
14. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述渐缩配件具有小于约5°的锥角。
15. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述渐缩配件具有小于约3°的锥角。
16. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述渐缩配件包括：
相对较软的渐缩表面，其由下列中的一个组成：(1)有助于限定所述渐缩配件的所述LED光引擎衬底的表面；和(2)有助于限定所述渐缩配件的所述散热器的表面；以及
相对较硬的渐缩表面，其由下列中的另一个组成：(1)有助于限定所述渐缩配件的所述LED光引擎衬底的表面；和(2)有助于限定所述渐缩配件的所述散热器的表面。
17. 根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述相对较硬的渐缩表面包括使所述渐缩配件中的所述相对较软的渐缩表面变形的特征。
18. 根据权利要求17所述的设备，其特征在于，使所述渐缩配件中的所述相对较软的渐缩表面变形的所述特征包括渐缩花键。
19. 根据权利要求17所述的设备，其特征在于，使所述渐缩配件中的所述相对较软的渐缩表面变形的所述特征包括渐缩螺纹。
20. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，(1)有助于限定所述渐缩配件的所述LED光引擎衬底的表面和(2)有助于限定所述渐缩配件的所述散热器的表面中的至少一个包括粗糙化、纹理化或微结构。
21. 根据权利要求20所述的设备，其特征在于，包括粗糙化、纹理化或微结构的所述至少一个表面包括渐缩花键或渐缩螺纹。
22. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED光引擎由所述渐缩配件保持在所述散热器的所述配合插座中，而没有来自粘合剂流体或焊料的任何保持贡献。
23. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括与A字形灯的外周边至少大致相同的外周边。
24. 一种方法，包括：
构造发光二极管(LED)光引擎，其包括设置在LED光引擎衬底的正面上的一个或多个LED装置；以及
将所述LED光引擎和散热器的配合插座挤压在一起，所述挤压至少有助于接合渐缩配件，所述LED光引擎由所述渐缩配件保持在所述散热器的所述配合插座中。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述挤压期间使所述LED光引擎相对于所述散热器旋转，所述旋转也有助于接合所述渐缩配件，所述LED光引擎由所述渐缩配件保持在所述散热器的所述配合插座中。
CN201180065492.7A 2011-01-19 2011-12-21 Led光引擎/散热器组件 Active CN103354886B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161434048P 2011-01-19 2011-01-19
US61/434048 2011-01-19
US61/434,048 2011-01-19
US13/323038 2011-12-12
US13/323,038 US9127816B2 (en) 2011-01-19 2011-12-12 LED light engine/heat sink assembly
US13/323,038 2011-12-12
PCT/US2011/066474 WO2012099683A1 (en) 2011-01-19 2011-12-21 Led light engine/heat sink assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103354886A true CN103354886A (zh) 2013-10-16
CN103354886B CN103354886B (zh) 2016-08-10

Family

ID=46490620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180065492.7A Active CN103354886B (zh) 2011-01-19 2011-12-21 Led光引擎/散热器组件

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9127816B2 (zh)
EP (1) EP2665967B1 (zh)
JP (1) JP5855135B2 (zh)
KR (1) KR101920510B1 (zh)
CN (1) CN103354886B (zh)
BR (1) BR112013018378B1 (zh)
MX (1) MX2013008428A (zh)
WO (1) WO2012099683A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106457532A (zh) * 2014-05-01 2017-02-22 J·古尔维奇 用于更换led灯泡的适配器

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8926140B2 (en) * 2011-07-08 2015-01-06 Switch Bulb Company, Inc. Partitioned heatsink for improved cooling of an LED bulb
CN102737554A (zh) * 2012-06-29 2012-10-17 北京金立翔艺彩科技股份有限公司 一种支撑基板的制造方法及led显示装置
NL2010722C2 (en) * 2013-04-26 2014-10-29 Ledzworld Sdn Bhd Dimmable lamp.
JP6186178B2 (ja) * 2013-05-31 2017-08-23 日立アプライアンス株式会社 電球形照明装置
US20160334084A1 (en) * 2014-05-01 2016-11-17 Gr Ventures L.L.C. Interchangeable adapter for changing led light bulbs
US20160169491A1 (en) * 2014-05-01 2016-06-16 Gr Ventures L.L.C. Interchangeable adapter for changing led light bulbs
US10429040B2 (en) * 2014-05-01 2019-10-01 Gr Ventures L.L.C. Interchangeable adapter for changing LED light bulbs
KR20160073786A (ko) * 2014-12-17 2016-06-27 삼성전자주식회사 조명 장치
US9420644B1 (en) * 2015-03-31 2016-08-16 Frank Shum LED lighting
USD816442S1 (en) 2016-02-22 2018-05-01 Gr Ventures L.L.C. Light bulb changer head
USD817124S1 (en) 2016-02-22 2018-05-08 Gr Ventures L.L.C. Light bulb changer holder
USD817125S1 (en) 2016-04-15 2018-05-08 Gr Ventures L.L.C. Light bulb changer head
USD817126S1 (en) 2016-06-10 2018-05-08 Jg Technologies Llc Light bulb changer head
US10051723B2 (en) 2016-07-29 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc High thermal conductivity region for optoelectronic devices
WO2018129279A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Versalume, Llc Light generating apparatus
WO2019237064A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Quarkstar Llc Modular luminaire with heat-conductive coupled modules
US11719428B2 (en) * 2019-04-19 2023-08-08 Xtremelux Corporation Compressive heat sink
US11035523B2 (en) * 2019-05-18 2021-06-15 Xiamen Eco Lighting Co. Ltd. Lighting apparatus

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2188356A (en) * 1938-10-31 1940-01-30 Howard S Jeans Stress indicating washer
US2756271A (en) * 1950-08-08 1956-07-24 Lansdale Nipple Company Fitting for insulator assemblies and method
US7396146B2 (en) * 2006-08-09 2008-07-08 Augux Co., Ltd. Heat dissipating LED signal lamp source structure
US20080186704A1 (en) * 2006-08-11 2008-08-07 Enertron, Inc. LED Light in Sealed Fixture with Heat Transfer Agent
US20090086484A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Johnson Stephen G Small form factor downlight system
US20090195186A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-06 C. Crane Company, Inc. Light emitting diode lighting device
CN201297587Y (zh) * 2009-02-24 2009-08-26 上海彩煌光电科技有限公司 高散热性能led灯具
US20100314986A1 (en) * 2009-05-12 2010-12-16 David Gershaw Led retrofit for miniature bulbs
CN102549336A (zh) * 2009-07-21 2012-07-04 库柏技术公司 将发光二极管(led)模块连接于散热器组件、反光件以及电路

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5143411A (en) * 1986-07-18 1992-09-01 Watts John Dawson Threaded tubular connection
CA1322773C (en) * 1989-07-28 1993-10-05 Erich F. Klementich Threaded tubular connection
DE19702222C2 (de) * 1996-01-24 2003-02-27 Heraeus Med Gmbh Befestigung eines Schwenkarms einer Operationsleuchte
US20060034077A1 (en) 2004-08-10 2006-02-16 Tsu-Kang Chang White light bulb assembly using LED as a light source
US20060098440A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 David Allen Solid state lighting device with improved thermal management, improved power management, adjustable intensity, and interchangable lenses
KR101115800B1 (ko) * 2004-12-27 2012-03-08 엘지디스플레이 주식회사 발광소자 패키지, 이의 제조 방법 및 백라이트 유닛
TWM297441U (en) * 2006-03-30 2006-09-11 Cheng-Jiun Jian LED projection light source module
EP1914470B1 (en) 2006-10-20 2016-05-18 OSRAM GmbH Semiconductor lamp
TWI426622B (zh) * 2006-10-23 2014-02-11 Cree Inc 照明裝置及安裝光引擎殼體及／或調光元件於照明裝置殼體中之方法
CN101210664A (zh) 2006-12-29 2008-07-02 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管灯具
DE102007037820A1 (de) 2007-08-10 2009-02-12 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung LED-Lampe
US8317358B2 (en) * 2007-09-25 2012-11-27 Enertron, Inc. Method and apparatus for providing an omni-directional lamp having a light emitting diode light engine
EP2105659A1 (en) 2008-03-27 2009-09-30 Wen-Long Chyn LED lamp having higher efficiency
US20100103675A1 (en) 2008-10-27 2010-04-29 Hung-Wen Yu Led lamp having a locking device
JP2010251248A (ja) 2009-04-20 2010-11-04 Ryosan Co Ltd Ｌｅｄ照明用ヒートシンク及びその製造方法
US20110069500A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Meyer Iv George Anthony Heat Dissipation Module For Bulb Type LED Lamp
US8115369B2 (en) * 2009-11-09 2012-02-14 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting device
US9453617B2 (en) * 2010-02-08 2016-09-27 Ban P. Loh LED light device with improved thermal and optical characteristics
US9518715B2 (en) * 2010-02-12 2016-12-13 Cree, Inc. Lighting devices that comprise one or more solid state light emitters
US9583690B2 (en) * 2010-04-07 2017-02-28 Shenzhen Qin Bo Core Technology Development Co., Ltd. LED lampwick, LED chip, and method for manufacturing LED chip
US8960989B2 (en) * 2010-08-09 2015-02-24 Cree, Inc. Lighting devices with removable light engine components, lighting device elements and methods

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2188356A (en) * 1938-10-31 1940-01-30 Howard S Jeans Stress indicating washer
US2756271A (en) * 1950-08-08 1956-07-24 Lansdale Nipple Company Fitting for insulator assemblies and method
US7396146B2 (en) * 2006-08-09 2008-07-08 Augux Co., Ltd. Heat dissipating LED signal lamp source structure
US20080186704A1 (en) * 2006-08-11 2008-08-07 Enertron, Inc. LED Light in Sealed Fixture with Heat Transfer Agent
US20090086484A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Johnson Stephen G Small form factor downlight system
US20090195186A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-06 C. Crane Company, Inc. Light emitting diode lighting device
CN201297587Y (zh) * 2009-02-24 2009-08-26 上海彩煌光电科技有限公司 高散热性能led灯具
US20100314986A1 (en) * 2009-05-12 2010-12-16 David Gershaw Led retrofit for miniature bulbs
CN102549336A (zh) * 2009-07-21 2012-07-04 库柏技术公司 将发光二极管(led)模块连接于散热器组件、反光件以及电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106457532A (zh) * 2014-05-01 2017-02-22 J·古尔维奇 用于更换led灯泡的适配器

Also Published As

Publication number Publication date
BR112013018378B1 (pt) 2020-03-24
KR101920510B1 (ko) 2018-11-20
CN103354886B (zh) 2016-08-10
KR20140017524A (ko) 2014-02-11
US9127816B2 (en) 2015-09-08
WO2012099683A1 (en) 2012-07-26
JP2014507763A (ja) 2014-03-27
US20120182737A1 (en) 2012-07-19
JP5855135B2 (ja) 2016-02-09
BR112013018378A2 (pt) 2016-10-11
MX2013008428A (es) 2013-08-12
WO2012099683A8 (en) 2013-08-01
EP2665967A1 (en) 2013-11-27
EP2665967B1 (en) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103354886A (zh) Led光引擎/散热器组件
US7699501B2 (en) LED illuminating device and light engine thereof
US20070090737A1 (en) Light-emitting diode assembly and method of fabrication
US10495294B2 (en) Thermal management for light-emitting diodes
US20130092362A1 (en) Heat dissipating structure for light bulb
CN104534426A (zh) 将发光二极管模块连接于散热器组件、反光件以及电路
TW201250154A (en) Structure of plastic heat sink for LED bulb and method of making the same
US20150233571A1 (en) Flow controlled effective led based lighting system
CN107835916A (zh) 使用热解石墨进行热管理的发光二极管组件
KR20090046370A (ko) 방열모듈과 방열모듈의 결합방법을 이용한 엘이디램프
EP2357403A2 (en) Led light bulb
CN201425286Y (zh) 一种led灯的散热结构
CN203384665U (zh) 一种led球泡灯
CN2927321Y (zh) 一种大功率半导体发光部件
CN106051486A (zh) 基于石墨烯热整流材料的大功率led灯具散热装置及灯具
CN202125841U (zh) 一种led路灯
CN202125840U (zh) 路灯
CN205859636U (zh) 基于石墨烯热整流材料的大功率led灯具散热装置及灯具
CN206545876U (zh) Led车灯
CN203731128U (zh) 一种对流散热式led模组
CN108758368B (zh) 一种具有散热装置的led灯
CN101514809A (zh) 照明装置
CN105135246A (zh) 一体化led筒灯模组及制作方法
TWM392311U (en) LED lamp and heat dissipation structure thereof
TW200837985A (en) LED device with high heat dissipation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant