CN103492802B - 灯具、散热片以及热传系统 - Google Patents

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Abstract

一种LED阵列，热连接于一散热片和一散热器。所述散热器具有一基座以及从所述基座延伸的多个翼片。各个翼片包括：一下部，其从所述基座向后且从所述散热器向下延伸；以及一上部，其从所述基座向上延伸并相对于所述下部偏移，以形成一接头。一开孔可穿设于各个所述接头，以允许空气通过所述开孔。所述散热片也可具有多个翼片。

Description

灯具、散热片以及热传系统
相关申请
本申请要求于2011年4月11日递交的、申请号为61/474,077的美国临时申请的优先权，该临时申请通过援引整体合并于本文。
技术领域
本发明涉及照明领域，更具体地涉及一种供发光二极管使用的灯具。
背景技术
灯具设计者通常使用一常规熟知的光源，且精力集中于整形所发出的光，以在总的光输出（效率）和发出的光的期望覆盖范围之间达到期望的折衷方案。如热传管理（thermal management，热管理）之类的问题是次要的。然而，针对发光二极管（LED），如光的输出量随时间的推移而变化的问题、对转换为直流电的潜在需要、以及仔细的热传管理的需要变得更加重要。LED技术不断迅速发展使情况变得更为复杂，这使得难以设计出直接将多个LED集成到一个灯具中的灯具。
关于LED的一个公知的问题是关键要保持LED的温度足够低，从而可以保持LED的潜在寿命。除此而外，热量会造成LED的光输出量迅速降低，并且会在LED停止正常工作之前的很长时间，LED将不再提供额定的光输出。因此，尽管LED的热输出量不是非常高，但是LED对热的相对灵敏度使得热传管理成为一个比较重要的问题。现有设计可能未完全考虑到所产生的热，而是倾向于提供比较有限的流明输出或倾向于采用高成本的热传管理解决方案，从而使得LED替代灯泡的设计成本非常高。因此，人们将会赏识在LED灯模块上能够针对热传管理问题提供一种具成本效益的解决方案的进一步改进。
发明内容
一种灯具，包括一发光二极管（LED），所述LED安装在一基座上且热连接于一散热片（heat spreader），所述散热片继而热连接于一散热器。所述散热器具有一基座以及从所述基座延伸的多个翼片。所述散热片由所述基座支撑且有助于将来自所述LED的热传递至所述散热器。在一实施例中，各个翼片包括：一下部，其从所述基座向外延伸；以及一上部，其从所述基座向上延伸且相对所述下部偏移。一开孔可穿设于各所述上部，以允许空气通过。在另一实施例中，所述散热片包括多个翼片和所述散热器。所述散热片可向前延伸得比所述散热器更远，以协助提供热传管理。在各个实施例中，所述灯具在输出量允许大于500流明的同时其高度可小于90mm。
附图说明
通过参考下面结合附图的说明，可以最好地理解本申请在结构和运作上的组成和方式以及其另外的目的和优点，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且在附图中：
图1是一灯具的一实施例的一俯视立体图；
图2是图1的灯具的多个构件的一分解立体图；
图3是在图1的灯具中采用的一散热器的一立体图；
图4是图3的散热器的一仰视图；
图5是图3的散热器的一俯视图；
图6是图3的散热器的一侧视立体图；
图7是沿图5的线7-7截得的散热器的一剖视图；
图8是图1的灯具中采用的一散热片的一仰视图；
图9是具有连接于其上的一导热垫的图8的散热片的一仰视图；
图10是图3至图9的散热器、散热片、以及导热垫的一仰视图；
图11是图1的灯具中采用的一LED组件的一分解立体图；
图12是图1的灯具中采用的一壳体的一俯视立体图；
图13是图1的灯具中采用的一替代的散热片的一俯视图；
图14是一灯具的另一实施例的一俯视立体图；
图15是图14的灯具的一仰视立体图；
图16是图14的灯具的一侧视图；
图17是图14的灯具的多个构件的一分解立体图；
图18是图14的灯具的多个构件的另一分解立体图，其示出处于已组装状态的一些构件；
图19是图14的灯具中采用的一散热器的一立体图；
图20是图14的灯具中采用的一散热片的一立体图；
图21是沿图16的线21-21截得的灯具的一剖视图；
图22是图14的灯具的一剖视立体图；
图23是一灯具的一实施例的多个构件的一分解立体图；以及
图24是可用于一灯具的一替代的散热器的一俯视图。
具体实施方式
尽管本申请易于实现为多种不同形式的实施例，但在附图中示出且本文将详细说明的仅仅是其中几个具体实施例，同时应该理解的是，本说明书应视为示例性的，而非旨在将本申请限制于本文所阐示和所说明的内容。因此，若非另有说明，本文所公开的特征可以组合在一起形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。尽管术语“上”、“下”等的使用是为了便于说明所公开的多个实施例，但应理解的是，这些术语不代表为所公开的多个模块使用的所要求的方向。
一灯具20、220（其如图所示地为一抛物面反射型灯具）包括：一LED组件22、222；以及一散热器组件24、224，用以将LED组件22、222产生的热散出。散热器组件24、224包括一散热器26、226以及一散热片28、228。一导热垫30可位于散热器26、226与散热片28、228之间。图1至图12示出一散热器组件24的一实施例，图14至图22示出散热器组件224的另一实施例。
现在请关注图1至图12所示的散热器组件24的实施例。如图3至图7最佳所示，散热器26包括：柱形的一基座32，具有一中心通道34，穿过该中心通道限定一中心线36。多个间隔开的、细长的翼片38从基座32延伸。各个翼片38具有：一下部39，其从基座32向外延伸；以及一上部62，其从基座32向上延伸。
如图7最佳所示，各个翼片38的下部39具有：一下段40，其呈平直状并从基座32径向向外延伸；以及一上段42，其从基座32径向向外延伸。各个下段40的一外边缘44（图6）沿一同心圆下降。虽然这些下段40被示出为平直及辐射状，但是可按照需要采用其它形状（例如，下段40可以是波浪形和/或相对于基座32成一角度延伸）。各个翼片38的上段42与各自的下段40竖向对齐。各个上段42从下段40向上延伸且具有一外边缘46，外边缘46相对于相应的下段40向外弯曲。结果，在相邻的下段40/上段42之间形成多个竖向通道48（或热传通道，图4），以允许空气从基座32的一底端50至基座32的一顶端52流通。
如图5最佳所示，基座32的顶端52加厚，以形成一内环54。在等距离间隔的位置处，多个填塞区域56从内环54起在多个上段42之间向外延伸，以提供位于其内的带有穿孔58的一锚定点，所述锚定点用以将散热片28和导热垫30（如果设有的话）连接于散热器26。如所示出的，一弧形件60设置在相邻的、处于与基座32间隔开的多个位置处的上段42之间，从而由所述多个弧形件60和所述多个上段42形成一环。该环在基座32的顶端52将各个竖向通道48分成一内段48a以及一外段48b。
各个翼片38的上部62从上段42向上延伸且与基座32间隔开。如图6最佳所示，各个上部62包括：一下段64，其相对于上段42成一角度延伸；以及一上段66，其从下段64向上延伸。上段66和上段42相互平行但又相互偏移。各个上部62的外表面和上段42的外表面使上段42的曲面延续。下段64和上段66的内表面65平行于中心线36延伸且沿一同心圆下降。各个上段66的上端67是平坦的且大体垂直于内表面65。
一开孔68穿设于下段64，开孔68形成从竖向通道48至形成于相邻上段66之间的一通道70（参见图6）的一流路。如需要，且如附图所示，开孔68可从下段64向上延伸到上段66中，以提供更大的空气流路。参见图5及图6，一外环72设置在上段66的上外端69，以将所述多个上段66连接在一起。
由于散热器26的这种结构，通过所述多个翼片38形成多个通道48、70，以允许空气从基座32的底端50至所述多个翼片38的上端69流通。所述多个开孔68有助于沿散热器26提供高效热传递，且由此提供横跨所述多个翼片38整个范围的一更均匀的温度，同时使散热器26的重量最小化。此外，随着空气穿过散热器26流通，所述多个开孔68促使空气中产生湍流，这有助于通过散热器26散热。
如需要，且如附图所示，可设置一第二下段74以将各个翼片38的上段66连接于相邻翼片38的上段42。第二下段74相对于下段64且相对于上段42均倾斜。如果设置这样的第二下段74，那么第二下段74可穿设一开孔76，以形成从竖向通道48至形成在相邻上段66之间的通道70的另一流路，且在所述下段64、74、所述上段66、以及环72之间形成一单独的通道78（图4）。因此，如果设置所述第二下段74，如图6所示，则通过一个翼片38的上段42、下段64及上段66和相邻翼片38的第二下段74及上段66总体上形成一Y形。虽然所述Y形被示出为带有一尖角部，但应理解的是，这个角部可以是圆角，从而形成一U型，或者下段66、74可呈水平状，从而形成一T型。
如图8所示，散热片28包括一板88，板88具有圆形的一外缘90，外缘90与各个上段42的内表面43下降所沿的公共圆的形状一致。散热片28包括：一第一排开孔92，其同中心地对齐且沿径向间隔于散热片28的一中心线94；一第二排开孔96，其等距离相互间隔、同中心地对齐且沿径向间隔于散热片28的中心线94；以及一第三排开孔98，其等距离相互间隔、同中心地对齐且沿径向间隔于散热片28的中心线94。第一排开孔92最接近于中心线94，第二排开孔96位于第一排开孔92径向向外的位置，而第三排开孔98位于第二排开孔96径向向外的位置。第三排开孔98靠近但间隔于边缘90。第一排开孔92分成三组。在各个组中，多个开孔92等距离相互间隔。在第一排开孔92的各组之间，一通孔100穿置于板88，一紧固件穿入通孔100，以用以将LED组件22连接于散热器26。如所示出的，开孔92、96、98的尺寸从第一组到第二组且从第二组到第三组增加。多个通孔102在第一组开孔92向内的位置穿设于板88，以用以将LED组件22连接于散热片28。散热片28较薄且具导热性，而且可由例如铜或铝或其它任何高热导率的材料形成，从而散热片28可有助于提供在LED组件22与散热器26的一外边缘之间的低热阻率，在一实施例中，热阻率可低于两（2）摄氏度每瓦（C/W）。
散热片28可具有大于0.5mm的厚度（从顶面（其抵接LED组件22）到底面（其靠近散热器26））。对于大多数应用，已确定的是，当高热导率材料（例如具有大于100W/m-K的热导率的材料）被用于散热片28时，从重量的角度来看，散热片28具有小于1.5mm厚度将会是有益的，并且当散热片28大于约1.2mm时其带来的益处减小。应注意的是，对于某些较高瓦数的应用（例如大于12瓦），更厚的散热片28可能依然能够提供一些优点。
如图9所示，一导热垫30（其不是必须的，但却是优选的）安装于散热片28的一侧且设置在散热器26与散热片28之间。导热垫30可以是一导热胶垫片，例如3M的导热胶带8810，且可由原材料切割成所需形状并以常规方式应用。如所示出的，导热垫30是一环形体104，环形体104限定穿过其中的一中心通道106。导热垫30包括：第一排开孔108，其与穿设于散热片28的第一排开孔92对齐且在形状上相一致；一第二排开孔110，其与穿设于散热片28的第二排开孔96对齐且在形状上相一致；以及一第三排开孔112，其与穿设于散热片28的第三排开孔98对齐且在形状上相一致。散热片28上的所述多个通孔102位于邻近导热垫30的中心通道106。导热垫30具有一厚度，如期望有一个有效的系统，那么尽可能减小该厚度是较为理想的，因为导热垫30的热导率比散热片28的热导率低一个量级。在一实施例中，导热垫30的厚度可以约为或小于1.0mm；而在其它实施例中，导热垫30的厚度可以小于0.5mm。
散热片28/导热垫30安置在内环54、所述多个填塞区域56、所述多个上段42、以及所述多个弧形件60上。第一排开孔92/108和第二排开孔96/110对齐于散热器26的所述多个通道48a。第三排开孔98/112对齐于散热器26的所述多个通道48b。所述多个通孔100与所述多个填塞区域56中的穿孔58对齐，且多个紧固件穿设于这些孔中，以将散热片28/导热垫30固定连接于散热器26，所述多个紧固件可以为常规螺钉或顶针连接器或其它紧固件。导热垫30的中心通道106尺寸为形状上与穿过散热器26的基座32的中心通道34一致。因此，散热片28和散热器26具有一显著重叠区域。当然，在同等条件下，使该区域增加将有助于减小散热片28和散热器26之间的热阻率。因为导热垫30薄且具有相对高的热导率，所以即使所述重叠区域仅是LED组件22中的所述LED尺寸的3倍或5倍，也可以提供LED组件22的所述LED和散热器26之间的足够低的热阻率。
如图2和图11所示，LED组件22包括：一LED模块114；一阳极116及一阴极118，其连接于LED模块114且连接于一系列板120（其每一个可由常规印刷电路板形成，或其可为设置在绝缘层上的多条迹线）；以及一基座组件122。
如图11最佳所示，LED模块114包括：一绝缘的基座124；一LED，安置在基座124上；及一LED罩126，安置在基座124且遮盖所述LED。所述LED可以为一单个LED或者一个阵列。基座124容纳电子器件。多个开孔穿设于基座124。阳极116和阴极118连接于所述LED且延伸穿过基座124并连接于最上面的板120。一导热盘或一相变垫可设置在基座124的下侧。所述导热盘/相变垫可为集成于且通过导热环氧树脂连接于LED模块114的一导热组件。在一替代性实施例中，所述导热盘/相变垫可以为一分布式的导热材料，例如（但不限于）一导热环氧树脂或焊料。
LED模块114安置于散热片28的上表面上，从而所述导热盘/相变垫（如果设有的话）接触在散热片28上。由此，散热片28位于LED模块114的下侧与散热器26之间。散热片28抵接LED模块114的所述下侧（或所述导热盘，如果设有的话），从而所述LED热连接于散热片28。阳极116和阴极118延伸穿过散热片28上的二个开孔102且穿过导热垫30的中心通道106，以连接于所述最上的板120。
所述多个板120（在图中示出为3个）位于LED模块114的基座124下方并与LED模块114的基座124间隔开。所述多个板120容纳电子器件且电连接于基座组件122并电连接于阳极116和阴极118。所述多个板120上的电子器件可以为LED模块114提供从交流电到直流电的转换。所述多个板120通常包封或灌封在灌封材料（未示出）且安置于散热器26的基座32的中心通道34内。
在LED模块114中可使用一个或多个LED，以提供一LED阵列，且所述多个LED可设计为由交流电或直流电供电。采用交流LED的优点是无需将常规交流线电压转换成直流电压。当成本是一重要驱动因素时，这样能够带来优势，因为电源转换电路要么太昂贵、要么不太可能像LED本身可持续的寿命那样长。因此，为了从一LED灯具获得所期望的30,000到70,000小时寿命，采用交流LED可能是有益的。然而，对于存在外部交流电到直流电转换的应用（例如对于不希望具有线电压的应用），直流LED可提供优势，因为现有直流LED趋于具有高的性能。应注意的是，如果一LED阵列被设置以使一散热片或散热器接合的一对接接口之间具有低热阻，那么所述系统将更有效。诸如购自Bridgelux的一LED阵列将会是合适的（在一实施例中，例如，所述LED阵列与所述散热片之间的热阻率可以低于一个半（1.5）摄氏度每瓦；而在一实施例中，可低于一（1）摄氏度每瓦，如果采用高热效率的LED阵列的话）。此外，如果需要多个控制器以提高调光能力或以减少容易在电源线上产生的噪声，那么采用直流LED可提供在成本上与采用交流LED的系统相当的系统。
基座组件122电连接于最下面的板120。基座组件122包括：一爱迪生基座128；以及一绝缘环130，其将爱迪生基座128与散热器26电绝缘。LED组件22还包括：绝缘性的一壳体132；一反射装置134（或光学系统），安装在壳体132内；以及一透镜盖135，安装在反射装置134的一上端。
如图12最佳所示，壳体132由一内环136形成，内环326通过多个L形支架140连接于一外环138。内环136的高度大于外环138的高度。内环136和外环138均具有落在同一平面上的顶面。内环136的下端具有从其底端向上延伸的多个等距离间隔的凹口142。各个支架140具有：一第一腿部144，其从内环136的所述下端径向向外延伸；以及一第二腿部146，其垂直于第一腿部144向上延伸至外环138。多个扣合臂148（在其自由端具有一倒钩150）从外环138向下延伸，用以与在散热器26的所述多个上段66中的预定个数的上段66中形成的一肩部接合。在使用时，壳体132安置在散热片28的顶部且安置于散热器26内。如果需要，壳体132可与散热器26一体形成，即当散热器26通过两次射出成型形成时，壳体132是在散热器26的非电镀的第一次射出成型时形成。
参见图11，反射装置134是由一端开口的壁形成，所述壁具有一下开孔以及一上开孔。所述下开孔成形为类似于LED罩126。所述壁包括倾斜的一内表面且在其上端具有最大直径并向内渐缩。通过适当的方式，反射装置134安装在LED模块114的基座124上，从而LED罩126位于反射装置134的所述下开孔内。所述壁的所述上端提供一照明面。反射装置134可以是导热性的（例如可设置有一导热电镀层）。透镜135固定在所述上开孔内。壳体132包围住反射装置134。壳体132内的所述多个凹口142允许热从反射装置134和LED模块114中向外辐射。
当LED模块114中的所述LED被驱动时，流经所述LED的电流产生热，所述热传递至所述导热盘（如果设有的话），然后所述导热盘将热传递至散热片28。热然后传递至散热器26且所述热向外扩散至所述多个翼片38。所述多个开孔68、92/108、96/110、98/112、以及所述多个通道48、70（以及所述多个开孔76及所述多个通道78，如果设有的话）提供有效的热传递通道以便传热，从而热可在所述多个翼片38的长度上被散出。因此，当一电镀塑料被用于散热器26时，热可以有效地在整个散热器26上散出。
所述导热盘（如果采用的话）和散热片28可设置成具有足够高的热导率，以基本不受灯具20的热阻率的影响。例如，所述导热盘可焊接于散热片28，且当焊料将具有大于15W/mK的热导率且相对薄时，焊料将不是使热传递离开LED的一重要因素。此外，当所述导热盘（如果采用的话）和散热片28由高热导率（一般大于50W/mK）的材料制成时，在所述导热盘与散热片28的外边缘之间存在的热阻将非常小。应注意的是，散热片28暴露于透镜135下，因此散热片28的任一暴露面为反射性的将能够带来好处。在一实施例中，散热片28可具有附着于所述暴露面的一反射层。在另一实施例中，散热片28的所述暴露面可被涂覆，以提供所需的反射率。
如图13所示，散热片28可以被修改为将第二排开孔96和第三排开孔98替换为多个凹口152。所述多个凹口152形成轮辐状的多个指状部154。所述多个指状部154大体与所述多个翼片38的上段42的位于所述多个翼片38的上部62内的上表面形状相一致。
现在请关注图14至图22所示的散热器组件224的实施例。如图19最佳所示，一散热器226包括：圆柱形的一基座232，具有一中心通道234，穿过该中心通道限定一中心线236。多个间隔开的、细长的翼片238从基座232延伸。各个翼片238具有：一下部239，其从基座232向外延伸；以及一上部262，其从基座232的一安装面232a向上延伸。由此，如从图21可认识到的，所述多个翼片238的上部262沿一第一方向A向上延伸，且一散热片228的多个翼片291也沿第一方向A延伸，但散热片228的所述多个翼片291沿第一方向A比所述散热器延伸得更远。另外，与一板288的位置相比，散热器226的一些翼片238沿与第一方向A相对的一第二方向B延伸。
如图21最佳所示，各个翼片238的下部239从基座232径向向外延伸。各个下部239具有：一外边缘246，其从基座232向外弯曲。结果，一竖向通道248（或热传通道，图19）形成在相邻的下部239之间且在安装面232a下方延伸。如所示出的，一弧形件260设置于相邻的下部239之间且位于与基座232隔开的位置处，从而由多个弧形件260及所述多个下部239形成具有一外周边243的一圆环。该环在基座232的顶端252处将各个竖向通道248分割成一内段248a及一外段248b。
基座232的顶端252加厚，以形成一内环254（图19）。在等距离间隔的位置处，多个填塞区域256从内环254向外延伸，以利用其内的穿孔258提供一锚定点，用以将散热片228和一导热垫（如果设有的话）连接于散热器226。一对圆槽253a、253b从基座232的顶端252向下延伸一预定距离。
各个翼片238的上部262从下部239向上延伸且与基座232隔开。各个上部262包括：一下段264，其相对于下部239成一角度延伸；及一上段266，其从下段264向上延伸。上段266和下部239相互平行但相互偏移。各个上部262的外表面延续了下部239的曲面。下段264及上段266的内表面265相对于基座232的中心线236向上及向外弯曲。一通道270形成在相邻的上段266之间。一外环272设置在所述多个上段266的上外端269处，以将所述多个上段266连接在一起。由于散热器226的所述结构，使得由所述多个翼片238形成多个通道248、270，以允许空气从基座232的底端250至所述多个翼片238的上端269流通。
如果需要，且如附图所示，可设置一第二下段274以将各个翼片238的上段266连接于相邻翼片238的下部239。第二下段274相对于下段264且相对于上段266均倾斜。因此，如果设置所述多个第二下段274，如图16所示，则由一个翼片238的下部239、下段264及上段266和相邻翼片238的第二下段274及上段266总体上形成一Y形。尽管所述Y形被示出为带有一尖角部，但应理解的是，这个角部可为圆角，从而形成一U形；或者下段266、274可为水平，从而形成一T形。
如图20所示，散热片228包括：一薄板288，其具有圆形的一外边缘290，外边缘290大体与所述环的外周边243的形状一致。圆形的一壁289从板288的外边缘290围绕其周边向上延伸。多个间隔的翼片291从壁289延伸。各个翼片291具有：一第一部291a，沿壁289的高度延伸；以及一第二部291b，其从壁289的上端向上且向外延伸。各个翼片291的第二部291b的内表面及外表面弯曲。一上环293将所述多个第二部291b的上端连接在一起。由于这种结构，使得在壁289的上端、相邻的翼片291的上部291b与上环293之间形成多个开孔292。
一对凸缘295（只示出其中一个）从壁289的外侧向外延伸且具有穿设于其中的通孔，紧固件安置到所述通孔中，以将散热片228连接于散热器226。一对通孔302穿设于板288，用以将LED组件222连接于散热片228。
散热片228是导热性的，且可以由诸如铜或铝或其它具有高热导率的材料形成，所述材料可以按所期望的方式成形，且可以有助于提供LED组件222与散热器226之间的低热阻率，所述热阻率在一实施例中可小于两（2）摄氏度每瓦（C/W），而在一实施例中可以小于1.5摄氏度。散热片228的板288可具有大于0.5mm的厚度（从顶面288a（其抵接LED组件222）到底面（其靠近散热器226））。对于大多数应用，已确定的是，当高热导率材料（例如具有大于100W/m-K的热导率的材料）被用于散热片228时，从重量的角度来看，散热片228的厚度小于1.5mm将会是有益的，并且当散热片228大于约1.2mm时其带来的益处减小。应注意的是，针对某些较高瓦数的应用（例如大于10瓦），更厚的板288可能依然能够提供一些优点。如可进一步认识到的，散热片228在板288的前面延伸、且由此能在有助于在该灯具安装于一凹腔内的情况（例如向下照射应用）下提供提高的热传管理是有益的），因为散热片228有助于将热能从所述凹腔朝向一出口引导。
像图1至图12的实施例所设置的那种导热垫（未示出）可安装于散热片228的一侧且设置在散热器226与散热片228的板288之间。板288/所述导热垫可以安置在基座232的顶端252和所述多个弧形件260上。所述多个翼片291靠近所述多个上部262，但与所述多个上部262隔开，从而在多个相邻的翼片291、圆形的壁289与所述多个上部262之间形成多个通道297（参见图21和图22）。散热片228的外环293安置在散热器226的外环272上，以便至少部分地咬合外环272，且外环293优选具有一凹部301，外环272安置在该凹部301中。如果需要，也可沿外环272与外环293之间的接口设置一热传垫圈，以有助于在两者之间提供良好的热连接。
LED组件222（图17）包括：一LED模块314；一阳极316及一阴极318，其设置在一基板315上，基板315支撑LED晶粒（die）且可包括一板320；以及一基座组件322。LED模块314包括：绝缘的一基座；一LED，安置在所述基座上；以及一LED罩326，安置在所述基座上且遮盖所述LED。所述LED可能是一单个LED或者一个阵列。基座组件322可将电子器件（诸如从交流电转换到直流电的电源转换电路及处理调光的控制器）容纳在块体322a中，且块体322a可以为通过灌封支撑在导热但电绝缘的材料内的各种所需的控制器和转换电路。阳极316及阴极318连接于所述LED且穿过所述基座延伸并连接于板320。板320也可支撑电子器件且电连接于基座组件322并连接于阳极316及阴极318。板320上的电子器件可为LED模块314提供从交流电到直流电的转换。
如图21所示，LED模块314安置在散热片228的板288的上表面。由此，散热片228位于LED模块314的下侧与散热器226之间。散热片228抵接LED模块314的所述下侧，从而将所述LED热连接于散热片228。
在LED模块314中可使用一个或多个LED，以提供一LED阵列，且所述LED可设计成由直流电或交流电供电。采用交流LED的优点在于无需将常规交流线电压转化为直流电压。当成本是一重要驱动因素时，这能够带来优势，因为电源转换电路要么趋于昂贵、要么不太可能像LED本身可持续的寿命那样长。因此，为了从一LED灯具获得所期望的30,000到70,000小时寿命，采用交流LED可能是有益的。然而，对于存在外部交流电到直流电的转换的应用中（例如不希望具有线电压的应用），或者对于驱动被设置为持续很长时间的情况，由于现有的直流LED趋于具有高的性能，直流LED可提供优势。另外，如果需要调光，那么可能需要一控制电路，而且在这种情况下采用直流LED可能更符合成本效益。应注意的是，如果一LED阵列被设置以使一散热片或一散热器接合的一对接接口之间具有低热阻，那么所述系统将更有效。诸如购自Bridgelux之类的一LED阵列可以是合适的（例如，在一实施例中，所述LED阵列与散热片之间的热阻率可以小于两（2）摄氏度每瓦，而在一实施例中，如果采用一高热效率的LED阵列，那么所述LED阵列与散热片之间的热阻率可以小于一（1）摄氏度每瓦。
LED组件222还包括：绝缘的一壳体332；一反射装置334（或光学系统），安装在壳体332内；以及一透镜盖335，安装在反射装置334的上端。如图17最佳所示，壳体332由圆形的一外壁338及一顶壁339形成，顶壁339从外壁338的上端向内延伸。外壁338的下端具有连接装置（诸如扣合臂339），用以使壳体332位于且连接于散热片228上的合适的开孔341中。如果散热器226由包括一塑料及如下所述的一热覆盖层的一复合结构形成，那么壳体332可与散热器226一体形成，同时当散热器226通过两次射出成型形成时，壳体132在散热器226的非电镀的第一次射出成型中形成。
反射装置334由具有开口端的一壁形成，所述壁具有一下开孔及一上开孔。所述下开孔被成形为如同LED的罩326。所述壁包括一内表面，所述内表面倾斜且在其上端具有最大直径并向内渐缩。反射装置334通过合适的方式安装在LED模块314的所述基座上，从而LED罩326位于反射装置334的所述下开孔内。所述壁的上端提供一照明面。反射装置334可以具有导热性（例如可设置有一导热电镀层）。透镜335固定在所述上开孔内。壳体332包围反射装置334。
基座组件322电连接于板320，而在一实施例中（如上文所指出的），基座组件322包括处于块体322a中的电路。基座组件322包括：一爱迪生基座328；以及一绝缘环330，其将爱迪生基座328与散热器226电绝缘。绝缘环330可以由能够通过一合适的连接结构（例如一卡套连接结构）可拆装地连接在一起的两个构件形成。应注意的是，尽管块体322a（其可为任何适于设置在基座组件322中的形状）被示出为交叠的，但是实际上其可被设置或定位成提供更多的线对线配合，该配合适于在解决所需公差同时允许令人满意地组装所述灯具。
当LED模块314中的所述LED被驱动时，流经所述LED的电流产生热，所述热传递至散热片228。然后所述热传递至散热器226且热向外扩散至所述多个翼片238。所述多个开孔292及所述多个通道248/270/297提供有效热传递通道以导热，从而热可在所述多个翼片238的长度上散出。结果，当一电镀塑料被用于散热器226时，热有效地在整个散热器226散出。尽管下段264及第二下段274未示出穿过其中的开孔，但应理解的是，多个开孔（像散热器组件26的开孔68、76）可穿设于这些段264、274之一或二者。
图23示出结合于LED模块314中的一导热盘或一相变垫400。导热盘/相变垫400设置在LED模块314的所述基座的下侧，且可为集成于且通过一导热环氧树脂连接于LED模块314中的一导热组件。在一替代性实施例中，导热盘/相变垫400可以是一分散的导热材料，诸如（但不限于）一导热环氧树脂或焊料。LED模块314安置在散热片228的板288的上表面，从而导热盘/相变垫400接触板28且所述LED热连接于散热片228。
导热盘400和散热片228可以设置成具有足够高的热导率，以基本不受与灯具220的热阻率的影响。例如，导热盘400可以焊接于散热片228，且当所述焊料具有一大于15W/mK的热导率且相对薄时，所述焊料将不是使热传递离开所述LED的一个重要因素。此外，当导热盘400和散热片228由具有高热导率（通常大于50W/mK）的材料制成时，导热盘400和散热片228之间的热阻将非常小。
在各个实施例，散热器26、226可以由一电镀塑料形成。散热器26、226上的电镀层可能是通常采用电镀塑料的常规电镀层，且散热器26、226可经由两次射出成型工艺形成。还可设想的是，散热器26、226可以形成为一铝件。铝的益处是热可以快速在整个散热器26、226上传导，由此使得将热传导离开热源变得相对简单。尽管铝因其可接受的热传递性能而可用作一优良的散热器，但铝更难以形成复杂的形状，且因此采用铝可进行的设计稍受限制。此外，铝作为一种导体且因此需要另外的电绝缘。电镀塑料可用于导热，并且电镀层被用以将热沿着表面传递离开热源。当采用电镀塑料时，如果需要达到所期望的性能水平，因为电镀层是用于热传递的主要路径，故而使热传导离开热源变得更复杂。因此，已确定的是，为了有效使用电镀塑料，一简单散热器设计（诸如对于一铝散热器会是合适的）可能不适合提供所期望的性能。所示出的设计提供位于与散热片对接的散热器的内表面与外表面之间的多个竖向通道48、248，且所述多个竖向通道与散热器的一个或多个槽（如所示出的圆槽253a、253b）结合来提供多个热通道，所述多个热通道可以按需要成形且允许热能快速地传递至复合电镀塑料结构的散热器的外表面。此外，采用电镀塑料设计，散热器26、226可以提供对LED组件22、22a的支撑及散热。散热器及热扩散器的其它选择包括采用可以如玻璃那样在模具内成型的金属材料，然而这些材料会较重，且由此将需要将易制造性与重量考虑相平衡。
因此，如可以认识到的，依赖于热负荷及其它设计的考虑，其它材料也可被用于散热器26、226。例如，某些应用中可使用热导率大于5W/mK的绝缘材料，而热导率大于20W/mK的高性能绝缘材料将有益于更广范围的应用。然而，具有这种热导率的绝缘材料至今比较贵，且由此可能不会证明在商业上是令人满意的，即使它们功能上是令人满意的。然而，由于灯具20、220的所述结构，在允许输出量大于500流明且提供在LED阵列与散热器外表面之间的温度升高低于2C/W（在一实施例中可低于1.5C/W）的同时，灯具20、220的高度可以小于90mm。因为不可能期望散热器的温度完全均匀，故可在平均的基础上确定温升。在一实施例中，在输出量可大于650流明同时要求功率低于15瓦、并且使LED阵列与散热器的外表面之间的热阻低于2C/W且优选低于1.5C/W的同时，灯具的高度可以小于90mm。
如图24所示，散热器26可以被修改成取消所述多个弧形件60，从而将所述多个通道48a、48b合并（散热器226的所述多个弧形件60同样可以取消，以合并通道248a、248b）。在散热器26的这一改型中，散热片28的第一排开孔92、第二排开孔96、第三排开孔98将安置在相应的合并的通道48a/48b上。
因此，如可认识到的，散热片228的第一表面288a支撑一LED阵列。由此，所述LED阵列沿一第一方向A引导光。散热片228还具有多个翼片291，所述多个翼片291从第一表面288a沿第一方向A延伸（由此允许热能沿第一方向A被引导）。散热器226具有允许将热能沿散热器226的表面沿一第二方向B引导的热通道。由此，所示出的设计提供双向热传递。如可认识到的，当所述灯具安装在一灯座（如针对筒式照明而言是惯用的），所述多个翼片291有助于提供与所述筒的开口更接近的表面区域，以改善离开所述灯具的热传递。
应注意的是，对于某些应用，理想的是提供这样一种散热片或一散热器：其包括一真空腔均热板（Vapor chamber），从而可使热量更有效地传导离开所述LED。这些应用包括高功率LED阵列。然而，对于其它应用而言，具有高热导率的材料可能就足够了。供散热器/散热片使用的真空腔均热板在本领域是公知的，例如在美国专利5,550,531及6,639,799给出的例子，所述美国专利公开的内容通过援引整体合并于本文。
应注意的是，一般而言，沿一路径的热阻可被认为是各个构件和接口与处于同一路径上的其它构件及接口串联所形成的热阻。因此，为了提供一期望的总热阻，可对各个构件分别进行优化。应注意的是，由于所述串联的性质，选择一个效能不高的构件可能阻碍整个系统按预期工作。因此，针对预期的性能水平来确保各个构件被优化将是有益的。另外，如果需要，某些构件可制成为一体，以免除一接口（因为各个接口都会增加热阻）。例如，散热片及LED模块的基座可成为一体（例如，LED阵列可以安装在一更大的基座上，所述更大的基座等同于散热片）。
虽然已经描述和说明了一些较佳实施例，但显而易见的是，本领域的技术人员还可以在不脱离随附权利要求范围和精神的情形下对这些较佳实施例作出多种多样的变更。

Claims (16)

1.一种灯具，包括：
一导热性散热片，具有一第一表面以及从所述第一表面沿一第一方向设置的多个第一翼片；
一发光二级管阵列，即LED阵列，热连接于所述第一表面；以及
一散热器，包括具有一表面的一基座以及从所述基座向外延伸的多个第二翼片，所述多个第二翼片的一上部从所述基座沿所述第一方向延伸，所述多个第二翼片的一下部从所述基座沿一第二方向延伸，其中所述上部包括上段和相对于所述下部成一角度延伸的下段，所述下段包括第一下段和第二下段以将各个所述第二翼片的上部的上段连接于相邻的两个第二翼片的下部，从而使所述多个第二翼片通过所述下段连接在一起，并且其中多个热传通道将所述基座的所述表面与所述多个第二翼片的下部连接在一起。
2.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热片的多个第一翼片被设置成沿所述第一方向比所述散热器的多个第二翼片延伸得更远。
3.根据权利要求2所述的灯具，其中，所述散热器由一电镀塑料形成。
4.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热片包括穿过所述散热片的多个开孔以及位于所述散热片中的多个凹口，各个所述凹口从所述散热片的一边缘延伸以形成多个指状部，所述多个开孔及所述多个凹口与所述多个热传通道对齐。
5.根据权利要求1所述的灯具，还包括：一电源转换电路，灌封在所述散热器的基座中，所述电源转换电路被设置成将直流电提供给所述LED阵列。
6.根据权利要求5所述的灯具，还包括：一爱迪生基座，连接于所述散热器，所述爱迪生基座与所述散热器电绝缘且电连接于所述电源转换电路。
7.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述散热器的各个第二翼片的所述上部的所述第一下段和所述第二下段互相倾斜且相对于所述下部倾斜。
8.根据权利要求7所述的灯具，其中，所述第一下段、所述第二下段、以及所述下部总体上形成一Y形连接。
9.根据权利要求8所述的灯具，还包括一开孔，所述开孔穿设于各个Y形连接。
10.根据权利要求9所述的灯具，还包括一反射装置，所述反射装置被设置成将所述LED阵列发射的光导向所述第一方向。
11.一种热传系统，包括：
一散热片，具有：一本体部，该本体部具有一板；以及一第一组翼片，所述翼片间隔开并且从所述板沿一第一方向延伸；
一发光二极管阵列，即LED阵列，热连接于所述板；以及
一散热器，热连接于所述散热片，所述散热器具有一第二组翼片，所述第二组翼片的第一部分沿所述第一方向延伸，而所述第二组翼片的第二部分沿与所述第一方向相反的一第二方向延伸，其中所述第一部分包括上段和相对于所述第二部分成一角度延伸的下段，所述下段包括第一下段和第二下段以将所述第二组翼片的各个翼片的第一部分的上段连接于所述第二组翼片中的相邻的两个翼片的第二部分，从而使所述第二组翼片通过所述下段连接在一起。
12.根据权利要求11所述的热传系统，其中，所述第二组翼片的第二部分形成一围绕部，且一电源转换装置设于所述围绕部内。
13.根据权利要求11所述的热传系统，其中，所述第二组翼片的第二部分形成圆形的一围绕部，且一爱迪生基座安装在所述围绕部内。
14.根据权利要求13所述的热传系统，还包括：一光学系统，设置成对所述LED阵列发射的光进行整形，所述光学系统沿所述第一方向从所述LED阵列向前方延伸。
15.根据权利要求13所述的热传系统，其中，所述散热片沿所述第一方向比所述散热器延伸得更远。
16.根据权利要求15所述的热传系统，其中，所述散热片具有一第一外环，而所述散热器具有一第二外环，且所述第一外环被设置成至少部分地咬合所述第二外环。
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