CN104654248A - 用于led灯的散热器及其生产方法以及led灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于LED灯的散热器，该LED灯散热器的生产方法以及LED灯。本发明的用于LED灯的散热器具有生产方便成本低的优势，并且其在温度大幅变化时不易产生裂纹。

Description

用于LED灯的散热器及其生产方法以及LED灯

技术领域

本发明涉及LED照明领域，具体而言，本发明涉及用于LED灯的散热器，该LED灯散热器的生产方法以及LED灯。

背景技术

LED灯已在日常生活中广泛使用。相比普通白炽灯，LED灯芯片的散热至关重要，如果LED灯芯片温度过高，则会使LED灯效率降低并影响LED灯的寿命。对于LED灯泡而言，灯杯形散热器用于将LED芯片产生的热量快速散除。目前，大多LED灯的散热器由具有高热传导率的铝制成。然而，由于铝为导电导热金属，直接使用铝散热器存在安全隐患，因此，需要额外的绝缘部件以便通过4000V高压测试。近年来，行业中趋于使用如塑料和陶瓷等材料来代替铝，其中，陶瓷比较重并且难以加工，所以并未被广泛使用。塑料可通过注塑容易地生产，相比铝基材料更容易加工成型，并且它还具有低密度和高隔热性等优点。然而，与铝和氧化铝陶瓷相比，塑料的热传导率较差。为了改善热传导率，高热传导率的填料被混入塑料树脂中。这样的混合物的热传导率比普通塑料高10倍，但与铝相比还是相去甚远。一个提高塑料热传导率的方法是在注塑期间在塑料散热器中嵌入铝基材料的嵌件。实践证明该方法非常有效，并且许多厂家都在使用。然而，问题在于该带有铝基嵌件的塑料散热器在温度大幅反复变化时容易产生裂纹。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于LED灯的散热器，该散热器使用塑料壳体和铝基嵌件，其具有生产方便成本低的优势，并且其在温度反复大幅变化时不易产生裂纹，本发明还旨在提供了一种该散热器的生产方法和一种装设该散热器的LED灯。

根据本发明的一方面，提供了一种用于LED灯的散热器，所述散热器包括：

壳体，所述壳体由具有第一热传导率的材料制成；以及

嵌件，所述嵌件由具有第二热传导率的材料制成，并且所述嵌件被嵌入所述壳体中，所述嵌件与用于安装LED芯片的基板接合以将所述LED芯片发出的热量散除，其中所述第二热传导率大于所述第一热传导率；

其中，所述嵌件的侧壁上包括有能够在温度变化时释放部分应力的应力释放区。

可选地，所述应力释放区包括设在所述嵌件的侧壁上的至少一条竖直延伸的狭槽。

可选地，所述应力释放区包括设在所述嵌件的侧壁上沿圆周均布的四条竖直延伸的狭槽。

可选地，所述竖直延伸的狭槽沿所述侧壁延伸至所述嵌件的顶面上。

可选地，所述应力释放区包括设在所述嵌件的侧壁上的多个孔口。

可选地，所述多个孔口遍布所述嵌件的侧壁。

可选地，所述应力释放区包括设在所述嵌件的侧壁上沿圆周均布的四排竖直排列的孔口。

可选地，所述壳体由混入填料的树脂制成，其中所述填料的重量百分比大于50%。

可选地，所述嵌件由铝基材料制成。

根据本发明的另一方面，提供了一种LED灯，该LED灯包括以上任一种散热器。

根据本发明的再一方面，提供了一种生产用于LED灯的散热器的方法，其中，该方法包括使所述散热器的嵌件的侧壁形成应力释放区。

可选地，所述使所述散热器的嵌件的侧壁形成应力释放区的步骤包括在所述嵌件的侧壁上开设竖直延伸的狭槽。

可选地，所述使所述散热器的嵌件的侧壁形成应力释放区的步骤包括在所述嵌件的侧壁上开设孔口。

本发明的有益效果在于，通过在嵌件上设置狭槽或孔口等应力释放区，使嵌件可更好地适应壳体在温度大幅变化时的膨胀和收缩，减小壳体所受的应力，从而减小由于嵌件与壳体热膨胀系数不同引起裂纹的可能性。本发明的另一优点在于提供了壳体材料更多的选择，可选用热传导率更高的壳体材料，例如，填料的重量百分比大于50%，优选大于70%的树脂。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的散热器1的立体图。

图2为根据本发明的一个实施例的散热器1的纵截面图。

图3(a)为常规设计的嵌件，图3(b)-3(e)为根据本发明技术方案提出的嵌件的四个具体实施例。

图4为根据本发明的另一个实施例的散热器10的立体图。

图5示出了热冲击实验的实验条件。

具体实施方式：

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参考图1和图2，其分别示出了散热器1的立体图和纵截面图，其中还示出了安装在散热器1上的用于安装LED芯片的基板4(一般由铝材制成)。如图所示，散热器1包括壳体2，一般地，壳体2形成灯杯，所述壳体2由具有第一热传导率的材料制成，用于壳体2的材料例如为塑料，环氧树脂等，其中混有增强其热传导率的填料，填料可为氧化铝陶瓷等。壳体2与用于安装LED芯片的基板4接合以便使LED芯片发出的热量消散。散热器1还包括嵌入在壳体2中的嵌件3，所述嵌件3由具有第二热传导率的材料制成，用于嵌件3的材料一般为铝基材料。由于所述第二热传导率大于所述第一热传导率，嵌件3的存在进一步增加了散热器1的热传导效率。在以往设计中，嵌件3的使用可能导致壳体2在温度反复大幅度变化时产生裂纹或甚至断裂损坏，这主要是因为壳体2和嵌件3之间的热膨胀系数的差异较大，导致壳体2在温度变化时承受较大的应力。基于以上，本发明通过使嵌件3的侧壁形成应力释放区来解决或改善以上问题，换而言之，使嵌件3的表面存在应力释放区，例如，狭缝或孔口或折皱，以便使嵌件3适应壳体2的胀缩，从而在温度变化期间部分地释放应力。

现在参考图3(a)至图3(e)，其中示出了嵌件3的多个具体实施例。

图3(a)为常规嵌件3a的示意图，一般而言，嵌件3a为中空圆筒形，其具有侧壁和顶面，应理解嵌件的形状不限于圆筒形，其设计可根据LED的外形设计而改变，例如可为中空锥形，中空立方体等等。嵌件3a所限定的腔体一般用于布置LED灯的电气元件，例如驱动电源等。从图3a中可见，常规嵌件的表面连续延伸，不具有狭槽或孔口等应力释放区，在温度大幅度变化时(例如长期使用，开关灯等)，由于壳体2与嵌件3的材料的膨胀系数差异较大，壳体2将承受较大的应力并由此产生裂纹或甚至断裂失效。参考图3(b)，在本发明的第一实施例中，考虑在嵌件3b的侧壁上开设两条对置的狭槽5以便改善以上问题，狭槽5优选地沿竖直方向延伸整个嵌件3b的侧壁。参考图3(c)，在本发明的第二实施例中，考虑在嵌件3c上增设四条狭槽5，同样地，狭槽5可沿竖直方向延伸整个嵌件3c的侧壁。参考图3(d)，在本发明的第三实施例中，遍布嵌件3d的侧壁设置有较小孔口使得嵌件3d的侧壁形成筛网形状。参考图3(e)，在本发明的第四实施例中，嵌件3e的侧壁上设有四排竖直排列的孔口，孔口沿圆周均布。应当理解图3(b)-图3(e)仅示出了本发明的一些优选实施例，本发明的理念在于在嵌件的侧壁上设置孔口或狭槽或折皱等，来形成应力释放区，从而使嵌件3适应壳体2的膨胀和收缩，以免使壳体2承受较大的应力而导致壳体2上的裂纹或断裂，孔口或狭槽或折皱的排列图案可根据实际需要而改变，也可将孔口和狭槽和折皱中的两者或三者结合使用在同一嵌件上。

另外值得注意的是，本发明还提供一种生产用于LED灯的散热器的方法，该方法包括在所述散热器的嵌件的侧壁上形成应力释放区。具体而言，该方法可包括在所述嵌件的侧壁上开设竖直延伸的狭槽或孔口。本领域技术人员所熟知的是，嵌件3的加工制造可通过任何现有技术方便地实现，包括但不限于，冷锻，压铸，挤压成形，深冲等，使所述嵌件的侧壁形成应力释放区的步骤可在嵌件3成形过程中进行或可在后续加工中进行，然后，嵌件在壳体2的注塑成形过程中被嵌入壳体2中，由以上可见，整个加工过程简单易行。

参考图4，其示出了本发明的另一个实施例的散热器10。散热器10包括壳体20和嵌件30，其中嵌件30为中空圆筒形，其具有侧壁31和顶面32，在侧壁31上开设有沿圆周均布的四条狭槽50(图中示出两条)，其中狭槽50从侧壁31延伸至顶面32，这样的设计可使嵌件更自由地膨胀和收缩，以便适应壳体20的膨胀和收缩。

图5示出了模拟使用环境的热冲击实验。热冲击实验的实验条件如图5所示，即温度在-20℃和80℃之间周期性地线性变化。下表示出根据图5的热冲击实验的部分实验结果，其中在热冲击实验中没有狭槽的散热器在一天内即产生裂纹，具有一条狭槽的散热器可支撑五天，而具有两条以上狭槽的散热器在一个月的测试时间中仍未产生裂纹。

样品	热冲击实验中的寿命(天)
		无狭槽	1
1条纵向狭槽	5
		2条纵向狭槽	一个月未出现裂纹
4条纵向狭槽	一个月未出现裂纹

本发明的散热器大大降低壳体在温度变化期间所承受的应力，降低壳体产生裂纹的可能性，这样使壳体材料有更多选择空间，例如可选用脆性更大的材料，与嵌件热膨胀系数差异更大的材料，或具有更大填料重量百分比的填充树脂。

此外，本发明还旨在保护安装本发明的散热器的LED灯。

以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中将各个部件具体化而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改。故应当理解的是，本发明的范围不应由以上具体实施例限制，而仅由所附的权利要求书限制。

Claims (13)

1.一种用于LED灯的散热器，所述散热器包括：

壳体(2)，所述壳体(2)由具有第一热传导率的材料制成；以及

嵌件(3)，所述嵌件(3)由具有第二热传导率的材料制成，并且所述嵌件(3)被嵌入所述壳体(2)中，其中所述第二热传导率大于所述第一热传导率, 所述嵌件(3)与用于安装LED芯片的基板(4)接合以将所述LED芯片发出的热量散除；

其特征在于，所述嵌件(3)的侧壁包括有能够在温度变化时释放部分应力的应力释放区。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述应力释放区包括设在所述嵌件(3)的侧壁上的至少一条竖直延伸的狭槽。

3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述应力释放区包括设在所述嵌件(3)的侧壁上沿圆周均布的四条竖直延伸的狭槽。

4.根据权利要求2或3所述的散热器，其特征在于，所述竖直延伸的狭槽沿所述侧壁延伸至所述嵌件(3)的顶面上。

5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述应力释放区包括设在所述嵌件(3)的侧壁上的多个孔口。

6.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于，所述多个孔口遍布所述嵌件(3)的侧壁。

7.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述应力释放区包括设在所述嵌件(3)的侧壁上沿圆周均布的四排竖直排列的孔口。

8.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述壳体(2)由混入填料的树脂制成，其中所述填料的重量百分比大于50%。

9.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述嵌件(3)由铝基材料制成。

10.一种LED灯，其特征在于，所述LED灯包括如权利要求1-9中任一项所述的散热器。

11.一种生产用于LED灯的散热器的方法，其特征在于，所述方法包括在所述散热器的嵌件(3)的侧壁上形成应力释放区。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述散热器的嵌件(3)的侧壁上形成应力释放区的步骤包括在所述嵌件(3)的侧壁上开设竖直延伸的狭槽。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述散热器的嵌件(3)的侧壁上形成应力释放区的步骤包括在所述嵌件(3)的侧壁上开设孔口。