CN103629644A - 用于led发光装置的传热块、led发光装置及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED发光装置的传热块、LED发光装置及LED灯具。用于LED发光装置的传热块（10），其中LED发光装置包括LED发光组件（20）、驱动器（50）以及散热器（70），传热块（10）具有第一端面和与第一端面相对的第二端面，第一端面设置成用于与LED发光组件（20）接合，第二端面包括第一区域（121）和相对于第一区域凹陷以限定出具有开口的容纳腔的第二区域（122），第一区域设置成用于与散热器（70）接合，并且容纳腔设置成用于至少容纳驱动器（50）的至少一部分。该传热块具有易于加工、成本低、对于LED到散热器的热传递来说热阻小、利于PCB布局和EMI（电磁干扰）/EMC（电磁兼容）的设计的优点。

Description

用于LED发光装置的传热块、LED发光装置及LED灯具

技术领域

本发明涉及一种用于LED发光装置的传热块、LED发光装置及LED灯具。

背景技术

LED灯具作为一种新光源，由于其具有效率高、光色纯、能耗低、寿命长、可靠耐用、无污染、控制灵活等优点，因而得到了广泛应用。

在LED灯具中，LED接收电能而发光，从而产生热量。另外，在LED灯具中，还具有用于驱动LED组件的驱动器也将产生大量热量。因而，LED及其驱动器均需要散热以保持性能。

为了保持LED组件的性能，需要为LED组件提供散热结构。为了避免对LED的发光造成影响，传热块（散热块，heatslug）设置在LED组件的下方，同时用于驱动LED的驱动器也位于LED组件的下方，另外驱动器的下方设置有散热器（heat sink）。为了散发LED组件发出的热量，已知的解决方案是在驱动器上开孔，以便传热块从该孔穿过到达散热器，然后通过散热器将热量散发出去。

但是这种已知的方案至少存在有如下的问题：

1）由于传热块需要从驱动板中的孔中穿过，而考虑到驱动板本身的性能，所以需要将电路板的孔以及传热块的尺寸制造得相对准确，从而确保二者之间的较好接合。因而，需要相对复杂的加工工艺来实现这种尺寸要求。在已知的方案中，通常采用车削加工和铣削加工来实现，显然，这样的加工过程相对复杂，例如，需要相对复杂的控制等等，因而加工过程成本高。

2）另外，对于上述的车削加工和铣削加工来说，在加工的过程中不可避免地要产生被车削和铣削去除一部分材料，即，不可避免地造成材料的浪费。

3）由于传热块需要从驱动板中的孔中穿过，从而传热块与驱动器之间的接触表面仅仅为孔的侧壁，显然，这种接触面积非常小，传热块仅仅能够起到从LED组件向散热器传递热的作用，其对于驱动器的散热基本上不起任何作用。

4）由于传热块需要从驱动板中的孔中穿过，所以需要在驱动器上开设所述孔，从而使得驱动器上的电器元件只能围绕孔布置，这一方面大大增加了驱动电路板的尺寸，另一方面还大大增加了电器元件在驱动器上的布局难度。

5）由于传热块需要从驱动板中的孔中穿过，所以需要在驱动器上开设所述孔，从而使得驱动器上的电器元件之间的EMI（电磁干扰）/EMC（电磁兼容）的设计难度增加。

因而需要一种改进的传热块来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，从而提供一种用于LED发光装置的传热块，该传热块易于加工、成本低、对于LED组件到散热器的热传递来说热阻小、利于PCB布局和EMI（电磁干扰）/EMC（电磁兼容）的设计。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于LED发光装置的传热块，其中LED发光装置包括LED发光组件、驱动器以及散热器，传热块具有第一端面和与第一端面相对的第二端面，第一端面设置成用于与LED发光组件接合，第二端面包括第一区域和相对于第一区域凹陷以限定出具有开口的容纳腔的第二区域，第一区域设置成用于与散热器接合，并且容纳腔设置成用于至少容纳驱动器的至少一部分。

进一步地，第一区域中形成有用于固定散热器的紧固结构。

进一步地，紧固结构是多个螺纹孔。

进一步地，第一端面包括第三区域和相对于第三区域突出的第四区域，第四区域设置成用于与LED发光组件接合。

进一步地，传热块还包括贯穿第一端面和第二端面设置的销孔。

进一步地，销孔在第一端面的开口位于第三区域中并且第二端面的开口位于第二区域中。

进一步地，第二区域为第二端面的中央部分并且第一区域为第二端面的周边区域。

进一步地，容纳腔设置成容纳驱动器的驱动电路板。

进一步地，传热块由单片金属板利用金属锻造工艺形成。

进一步地，传热块由铝制成。

根据本发明的另一方面，还提供一种LED发光装置，包括：LED发光组件；驱动器；散热器；以及根据前述的任一种用于LED发光装置的传热块。

进一步地，传热块与散热器通过紧固件连接。

进一步地，LED发光组件、驱动器电路板上分别开设有销孔，LED发光组件、传热块以及驱动器之间通过压配合销固定在一起。

进一步地，LED发光装置进一步包括壳体，壳体与LED发光组件、传热块以及驱动器之间通过压配合销固定在一起。

进一步地，散热器为板状。

进一步地，传热块与散热器之间以及传热块与LED组件之间均设置有导热胶。

根据本发明的又一方面，其提供一种LED灯具，LED灯具包括前述任一种LED发光装置。

通过本发明的各种实施例，至少可以实现以下效果中的一种或多种：

1）能够对LED组件进行良好的散热；

2）由于传热块中形成有容纳腔，驱动器容纳于容纳腔中，传热块的容纳腔壁及传热块它相连散热器之间形成一个密闭空间，从而防止了驱动器与密闭空间之外的电气部件之间的电磁干扰；

3）由于驱动器容纳于容纳腔内，从而避免对驱动器进行开孔的需要；

4）由于能够将驱动器容纳于容纳腔内而避免对驱动器进行开孔，从而方便了驱动器上的电气元件的布局以及EMI/EMC的设计；

5）由于驱动器容纳于容纳腔内，从而与容纳腔的顶面形成热耦接，这种热耦接的面积相对于已知的穿孔方案（在这种方案中，驱动器与传热块仅仅通过形成于驱动器中的孔的孔侧壁接触）的接触面积来说大大地增加，从而传热块兼具了促进对驱动器的散热的作用；

6）容纳腔可以通过锻造工艺形成，从而大大简化了加工复杂度、降低了加工成本，并且节省了材料。

7）LED发光装置的壳体、LED发光组件、传热块以及驱动器、散热器之间通过简单方式固定在一起。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1a示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的从上面观看的立体图；

图1b示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的从下面观看的立体图；

图1c示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的俯视图；

图1d示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的侧视图；

图1e示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的仰视图；

图2是示意性地示出了根据本发明实施例的LED发光装置的分解侧视图；

图3是示意性地示出了根据本发明实施例的LED发光装置的分解横截图；

图4是示意性地示出了根据本发明实施例的LED发光装置的组装侧视图；

图5是示意性地示出了根据本发明实施例的LED发光装置的组装横截图；以及

图6是示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的散热效果实验的立体图。

具体实施方式

以下将参照示出了本发明示例性实施例的附图对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以多种不同形式来实施，而不应该仅限于这里所阐述的示例性实施例来构造。当然，提供这些示例性实施例是为了使本公布更全面和完整，并能够向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

请参照图2-5，其中分别示出了根据本发明实施例的LED发光装置1000的分解图和组装图。从图2-5中可以看出，根据本发明实施例的LED发光装置1000包括LED发光组件20、驱动器50、散热器70、以及用于将热量从LED发光组件20和驱动器50传递到散热器70的传热块10。

下面，参照图1a-1e来描述根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块10的结构。

如图1a-1e所示，传热块10具有第一端面和与第一端面相对的第二端面，即，图1d中所示的上端面和下端面。

首先对传热块的第二端面的结构进行描述。第二端面包括第一区域121和相对于第一区域凹陷以限定出具有开口的容纳腔的第二区域122。可结合图2-5理解，第一区域121设置成用于与散热器70接合，并且由第二区域122所限定的容纳腔设置成用于容纳驱动器50的至少一部分。优选地，由第二区域122所限定的容纳腔设置成用于容纳驱动器的至少容纳驱动器50的驱动电路板。

特别地，第二区域122为第二端面的中央部分并且第一区域121为第二端面的周边区域。第一区域121中形成有用于固定散热器的紧固结构。优选地，紧固结构是多个螺纹孔123。尤其可结合图5所较好地示出的，传热块10通过这些螺纹孔123与散热器固定连接。

下面，对传热块的第一端面的结构进行描述。第一端面设置成用于与LED发光组件20接合（如图2-5所示）。第一端面包括第三区域112和第四区域111。优选地，第四区域111相对于第三区域112突出，从而如图5所示地，第三区域112可以适于与驱动器50的尺寸相配合，而第四区域可以适于与LED发光组件20的相对较小的尺寸相配合。

传热块10还包括贯穿第一端面和第二端面设置的销孔13。销孔13在第一端面的开口位于第三区域112中并且第二端面的开口位于第二区域122中。销孔123用于通过压配合销103（参见图3和5）将壳体100、传热块10以及驱动器50固定连接。

优选地，传热块10由导热性能好且易于加工的材料制成。更优选地，传热块由金属制成。进一步优选地，传热块10由铝制成，因为铝的具有高导热性且具有一定结构强度，从而在对LED发光装置1000的结构起到支撑作用的同时实现良好的散热效果。

优选地，传热块10由单片金属板利用金属锻造工艺形成。也就是说，传热块10中的容纳腔可以通过锻造形成，从而相对于现有技术中必须要采用车削和铣削加工才能够实现的传热块来说能够大大地简化了工艺、降低了加工复杂度，并且避免了被车削和铣削所去除的材料，节省了制造成本。如上所述，在传热块10由铝制成的情况下，因为铝具有良好的加工灵活性，所以可以通过锻造容易地形成本发明的传热块10。而且铝相比于其它金属材料价格低，可以进一步降低制造成本。

下面，参照图2-5更加详细地描述根据本发明具体实施例的LED发光装置1000的结构。

LED发光装置1000包括固定地连接在一起的LED发光组件20、驱动器50、散热器70、以及传热块10。

尤其参照如图5所示的组装后的LED发光装置1000，LED组件20位于传热块10的上方。优选地，LED组件20与传热块10之间通过导热胶30结合在一起，从而更好地实现传热块10与LED组件20之间的良好的导热效果及附接效果。

进一步地，驱动电路板50被容纳于传热块10的容纳腔中。驱动器50与传热块10之间设置有绝缘层40。优选地，绝缘层40具有良好的导热性，从而可以使得驱动器50所产生的热量通过传热块10传导到散热器70。从而，位于容纳腔中的驱动器50与传热块10形成热耦接，这种热耦拉的面积相对于已知的穿孔方案（在这种已知方案中，驱动器与传热块仅仅通过形成于驱动器中的孔的孔侧壁接触）的接触面积来说大大地增加，从而传热块10兼具了促进对驱动器50的散热的作用。

另外，将驱动电路板50被容纳于传热块10的容纳腔中避免了已知方案中对驱动器进行开孔，从而避免了由于开孔所带来的对驱动器上的电器元件的布局以及EMI电磁干扰/EMC电磁兼容的设计的不便。

散热器70位于传热块10的下方，并且散热器70与传热块10的第二端面的第一区域121固定地热耦接在一起。优选地，散热器70设置有与传热块10的位于第二端面的第一区域121中的螺纹孔123相配合的螺纹结构，从而散热器70与传热块10通过紧固件连接，实现了传热块10与散热器70的简便连接。传热块10与散热器70之间也设置有导热胶60，从而更好地实现传热块10与散热器70之间的良好的导热效果及附接效果。优选地，导热胶60仅布置在传热块10的第二端面的第一区域121所占据的区域中。

优选地，散热器70为板状。从而，板状的散热器的散热面积大，散热效率高，可以更好地实现散热功能。另外，板状的散热器方便设置螺纹结构，从而便于实现与传热块的连接。更进一步地，板状的散热器70的尺寸能够与容纳驱动器50（其通常为印刷电路板）的容纳的尺寸相匹配，从而板状的散热器与传热块的容纳腔配合形成一密闭空间并将驱动器容纳在该密闭空间内，防止了位于密闭空间内部的驱动器与位于密闭空间外部的其它电气元件之间的电磁干扰。

更进一步地，LED发光装置还包括壳体100，壳体100与LED发光组件20、传热块10以及驱动器50之间通过压配合销101、103固定在一起，从而将发光组件20、传热块10以及驱动器50包围在内部，在提供对它们的保护的同时还实现了它们之间的简便、稳固连接。

下面简要地描述根据本发明实施例的LED发光装置1000的组装。

首先，将传热块10与壳体100固定地连接在一起，例如通过压配合或者螺纹连接等方式固定在一起。

然后，将驱动器50通过压配合销103固定在传热块10的容纳腔中，其中驱动器50与传热块10之间设置有绝缘层40。

然后，将散热器70通过紧固件固定于传热块的第二端面的第一区域121上，其中，在散热器70与第一区域121之间设置有导热胶60。

最后，将LED发光组件20通过压配合销101固定于传热块的第一端面的第四区域111上，其中，在LED发光组件20与第四区域111之间设置有导热胶30。

经过上述步骤完成了LED发光装置1000的组装。当然，上述步骤仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据改变，例如，可以将散热器70的组装步骤和LED发光组件20的组装步骤的顺序互换。

图6示意性地示出了根据本发明实施例的用于LED发光装置的传热块的散热效果实验的立体图。下面参照图6来描述根据本发明实施例的传热块的散热效果。

为了进行实验，在传热块10的第二端面上附接散热器90。在环境温度为65度的开放空间中用加热功率为6W对传热块进行散热实验。实验中测得在传热器的第一端面的第四区域111处的平均温度约为96.1423度，在传热块的容纳腔所在的侧壁区域12处的平均温度约为92.3096度，在散热器的附接传热块10的第一端部91处的平均温度约为89.3131度，在散热器的与附接传热块10的第一端部91相对的第二端部92处的平均温度约为88.4665度。从实验的结果来看，从LED发光组件到散热器的热阻约为约1.3K/W，可以很好地满足散热需求。

本发明的传热块及LED发光装置可以用于各种LED灯具。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种用于LED发光装置的传热块（10），其中所述LED发光装置包括LED发光组件（20）、驱动器（50）以及散热器（70），其特征在于，所述传热块（10）具有第一端面和与所述第一端面相对的第二端面，所述第一端面设置成用于与所述LED发光组件（20）接合，所述第二端面包括第一区域（121）和相对于所述第一区域凹陷以限定出具有开口的容纳腔的第二区域（122），所述第一区域设置成用于与所述散热器（70）接合，并且所述容纳腔设置成用于至少容纳所述驱动器（50）的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的用于LED发光装置的传热块，其特征在于，

所述第一区域（121）中形成有用于固定所述散热器的紧固结构（123）。

3.根据权利要求2所述的用于LED发光装置的传热块，其特征在于，

所述紧固结构是多个螺纹孔（123）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于LED发光装置的传热块，其特征在于，所述第一端面包括第三区域（112）和相对于第三区域突出的第四区域（111），所述第四区域设置成用于与所述LED发光组件（20）接合。

5.根据权利要求4所述的用于LED发光装置的传热块，其特征在于，还包括贯穿所述第一端面和所述第二端面设置的销孔（13）。

6.根据权利要求5所述的用于LED发光装置的传热块，其特征在于，所述销孔（13）在第一端面的开口位于所述第三区域（112）中并且所述第二端面的开口位于所述第二区域（122）中。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于LED发光装置的传热块，

其特征在于，所述第二区域（122）为所述第二端面的中央部分并且所述第一区域（121）为所述第二端面的周边区域。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于LED发光装置的传热块，

其特征在于，所述容纳腔设置成容纳所述驱动器（50）的驱动电路板。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于LED发光装置的传热块，

其特征在于，所述传热块（10）由单片金属板利用金属锻造工艺形成。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的LED发光装置，其特征在于，

所述传热块（10）由铝制成。

11.一种LED发光装置，包括：LED发光组件（20）；驱动器（50）；散热器（70）；以及根据权利要求1-10中任一项所述的用于LED发光装置的传热块（10）。

12.根据权利要求11所述的LED发光装置，其特征在于，所述传热块（10）与所述散热器（70）通过与传热块上的紧固结构对应的紧固件连接。

13.根据权利要求12所述的LED发光装置，其特征在于，所述LED发光组件、所述驱动器的驱动电路板上分别开设有销孔，所述LED发光组件（20）、所述传热块（10）以及所述驱动器（50）之间通过压配合销（101、103）固定在一起。

14.根据权利要求13所述的LED发光装置，其特征在于，所述LED发光装置进一步包括壳体（100），所述壳体（100）与所述LED发光组件（20）、所述传热块（10）以及所述驱动器（50）之间通过压配合销（101、103）固定在一起。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的LED发光装置，其特征在于，所述散热器（70）为板状。

16.根据权利要求11-14中任一项所述的LED发光装置，其特征在于，所述传热块（10）与所述散热器（70）之间以及所述传热块（10）与所述LED组件（20）之间均设置有导热胶（30、60）。

17.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括根据权利要求11-16中任一项所述的LED发光装置。

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