CN106322182A - 具有高效散热结构的发光二极管灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高效散热结构的发光二极管灯，包括由导热金属板冲压成型的灯罩，该灯罩由顶端至底端呈渐扩构形，其底端设有一开口，顶端呈一组装平板，内侧面呈一反射面；发光二极管板的底侧面布设有多个发光二极管，其顶侧面能平贴在该组装平板的内侧面；散热器(heat sink)是由铝挤型制成，其导热系数小于该导热金属板的导热系数，其底侧面能平贴在该组装平板的外侧面，其外凸设有多个散热鳍片。如此，该灯罩除能反射发光二极管的光亮外，也因具有较佳的导热能力，且因该组装平板能分别平贴至发光二极管板及散热器，而具备高效且绝佳的散热能力。

Description

具有高效散热结构的发光二极管灯

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)灯，尤指一种至少50瓦以上的高功率发光二极管灯，该高功率发光二极管灯的灯罩除能反射其上发光二极管所发出的光亮外，还因该灯罩的导热能力较其上的散热器(heat sink)为佳，且因该灯罩顶部的一组装平板的内外侧面能分别平贴至该散热器及其上的发光二极管板，令该灯罩能与周遭的冷空气进行热交换，以有效降低该发光二极管板上发光二极管所产生的的高温，进而有效降低该发光二极管的光衰，并有效延长其使用寿命。

背景技术

近年来，随着各式高亮度发光二极管不断地被开发出来，且其制造成本日趋便宜的情况下，许多灯具制造厂商已开始利用发光二极管作为发光元件，生产兼具环保及节能诉求的高功率发光二极管灯，然而，由于该高功率发光二极管灯一般均至少在50瓦以上，其上的多个发光二极管(若每个发光二极管为1瓦，即需50个以上)在发光过程中会产生难以忽略的高热量，因此，一旦发光二极管灯无法将这些发光二极管所产生的高热量顺利排出，势必将导致该等发光二极管本身的温度居高不下，且在长时间持续高温的使用状况下，会迅速导致这些发光二极管发生严重的材质老化及光衰现象，因此，而大幅缩短其使用寿命。据此，为提高这些高功率发光二极管灯的散热效果，以延长其使用寿命，业界于是发展出各种高功率发光二极管灯的散热结构，如图1所示，针对现有发光二极管灯中最普遍使用且最简单的散热结构，说明如下：

(1)图1及图2是一现有高功率发光二极管灯，该高功率发光二极管灯包括一灯罩10、一发光二极管板20、一散热器30及一驱动电路40；其中，该灯罩10是由金属材料或塑化材料制成，该灯罩10内设有一容置空间11，该灯罩10的底端设有一下开口12，该灯罩10的顶端则设有一上开口13，该下开口12及上开口13分别与该容置空间11相连通，该灯罩10对应于该容置空间11的内侧表面涂布有一反射层18(图中未示)，此外，因该容置空间11由顶端至底端呈渐扩构形，故，该下开口12的直径远大于该上开口13的直径；该发光二极管板20的底侧面21布设有多个发光二极管22，该发光二极管板20的顶侧面23呈平面状；该散热器30由铝挤型制成，其导热系数远大于该金属材料或塑化材料的导热系数，该散热器30的底侧面31呈平面状，使得该发光二极管板20的顶侧面23能平贴在该散热器30的底侧面31，该灯罩10顶端的孔缘14能被锁固至该散热器30的底侧面31，该发光二极管板20位于该上开口13内，且该等发光二极管22面向该下开口12，该散热器30的其余部分则向外凸设有多片间隔排列的散热鳍片32；该驱动电路40安装且暴露在该散热器30的顶侧，其一端与一供电端(图中未示)相连接，其另一端则通过一导线41，与该发光二极管板20相连接，以提供这些发光二极管22发光所需的电能。

(2)如此，当该驱动电路40驱动这些发光二极管22发出光亮时，由于这些发光二极管22所产生的热能会经由该发光二极管板20的顶侧面23，直接传导至该散热器30的底侧面31，以透过该散热器30及其上的散热鳍片32，散发至周围空气中，因此，该散热器30即能降低这些发光二极管22的工作温度，进而使该这些光二极管22发射出理想的色光。

(3)由于，该灯罩10仅通过其顶端孔缘14的极小面积，被锁固至该散热器30的底侧面31，且其所使用的金属材料或塑化材料的导热系数远小于该散热器30的导热系数，故，该灯罩10仅能通过其内侧表面涂布的该反射层18，发挥其对这些发光二极管22发光的反射作用，却完全无法通过内外侧表面与周围冷空气的大范围接触面积，发挥其对这些发光二极管22热能的散热作用，实殊为可惜。

(4)由于，这些发光二极管22的唯一散热路径是透过该散热器30，因此，当这些高功率发光二极管灯的设计功率越来越高时，如：100、200、300…瓦，甚至500瓦以上时，该散热器30及其上的散热鳍片32的尺寸亦将越来越大，导致这些高功率发光二极管灯的总重量常达数十公斤，不仅重的离谱，也令人员不易对其进行安装施工；另，由于，相邻的散热鳍片32的两对应侧面彼此间隔，且以90度角垂直地连接在该散热器30的外侧表面，导致相邻的散热鳍片32间形成空气对流死角(特别是在散热鳍片32的尺寸越来越大时)，对流死角内的空气会因接受热量，而使其温度逐渐上升，并蓄积在散热鳍片32周围，除使散热鳍片32产生极高温度外，也导致散热鳍片32与其周围空气间的温差逐渐缩小，进而令散热鳍片32间空气的对流效率不好，而无法有效发散发光二极管22所产生的高热能，造成发光二极管22的工作温度始终居高不下，而易发生材质老化及光衰现像，大幅缩短了其使用寿命。

(5)最后，外露在该散热器30顶侧的该驱动电路40也极易因经常性的尘垢玷污及曝晒雨淋，而导致其外侧表面的绝缘保护层快速发生老化，进而因老化而龟裂破损，大幅降低了其使用寿命。

有鉴于此，如何利用该灯罩10的内外侧表面与周围冷空气的大范围接触面积，而有效发挥其对发光二极管22热能的散热作用，使得高功率发光二极管灯的设计功率越来越高时，无需特别增加该散热器30及其上散热鳍片32的尺寸，令高功率发光二极管灯维持在便于安装施工的最佳重量状态下，仍能发挥高效的散热功能，即成为本发明在此欲探讨的一重要课题。

发明内容

有鉴于前述问题与缺点，发明人根据多年实务经验及研究实验，终于开发设计出本发明的一种具高效散热结构的发光二极管灯，能有效改善前述散热效率不好、材质易老化及整体重量过大的问题。

本发明的目的，在于提供一种具有高效散热结构的发光二极管灯，该发光二极管灯包括一第一灯罩、一发光二极管板、一散热器及一驱动电路，其中，该第一灯罩由一导热金属板经冲压成型制成，其内设有一第一容置空间，该第一灯罩的底端设有一第一开口，该第一开口与该第一容置空间相连通，该第一灯罩的顶端呈一第一组装平板，且该第一容置空间由顶端至底端呈渐扩构形，该第一灯罩对应于该第一容置空间的内侧表面呈一反射面；该发光二极管板的底侧面布设有多个发光二极管，该发光二极管板的顶侧面则能平贴在该第一组装平板的内侧面；该散热器由铝挤型制成，其导热系数小于该导热金属板的导热系数，该散热器的底侧面能平贴在该第一组装平板的外侧面，该散热器的其余部分则向外凸设有多片间隔排列的散热鳍片；该驱动电路的一端与一供电端相连接，其另一端与该发光二极管板相连接，以提供发光二极管发光所需的电能。如此，该第一灯罩除能通过其内侧表面的该反射面，反射该发光二极管所发出的光亮外，还因该第一灯罩的导热能力比该散热器好，且因该第一灯罩顶端的该第一组装平板的内外侧面能分别平贴至该散热器及该发光二极管板，令该第一灯罩能有效利用其内外侧表面与周围冷空气间的大范围接触面积，而充分发挥其对等发光二极管热能的高效散热作用，且在该等发光二极管灯的功率被设计成也来越高的情况下，完全无需特别增加该散热器及其上的该散热鳍片的尺寸，仍能发挥其与周围冷空气的高效热交换功能，有效降低该发光二极管所产生的高温，进而有效降低该发光二极管的光衰，并大幅延长其使用寿命。

本发明的另一目的，该发光二极管灯还包括至少一第二灯罩，该第二灯罩也由该导热金属板经冲压成型制成，该第二灯罩内设有一第二容置空间，该第二灯罩的底端设有一第二开口，该第二开口与该第二容置空间相连通，该第二灯罩的顶端呈一第二组装平板，该第二组装平板的底侧面能平贴在该第一组装平板的外侧面，且该散热器的底侧面能平贴在该第二组装平板的外侧面，进而使该第二灯罩与该第一灯罩间形成的空隙由顶端至底端呈渐扩状。如此，在该等发光二极管灯的功率被设计成越来越高的情况下，仅需通过增设该第二灯罩，即能在不致大幅增加该发光二极管灯重量的情形下，充分利用其内外侧表面与周围冷空气间的大范围接触面积，而充分发挥其对该等发光二极管热能的高效散热作用。

本发明的又一目的，该第一灯罩的外侧表面或该第二灯罩的表面分别涂布有由类钻碳材料制成的一热辐射层。如此，即能增加该第一灯罩或该第二灯罩的热辐射效果，使该第一灯罩或该第二灯罩能透过其内外侧表面与周围冷空气间的大范围接触面积，更快速地将热能辐射至冷空气中。

本发明的又另一目的，该驱动电路设置在该散热器内，以确保该驱动电路不会遭尘垢玷污及曝晒雨淋，不仅能有效延长其外侧表面绝缘保护层的使用寿命，也能大幅增加该发光二极管灯在外观上的整体性及视觉美感。

附图说明

图1是现有高功率发光二极管灯的立体分解图。

图2是现有高功率发光二极管灯的横剖面示意图。

图3是本发明的第一较佳实施例的发光二极管灯的立体分解图。

图4是该第一较佳实施例的发光二极管灯的横剖面示意图。

图5是本发明的第二较佳实施例的发光二极管灯的横剖面示意图。

图6是本发明的第三较佳实施例中散热器的横剖面示意图。

现有元件附图标记说明：

灯罩 10

容置空间 11

下开口 12

上开口 13

灯罩顶端孔缘 14

反射层 18

发光二极管板 20

发光二极管板的底侧面 21

发光二极管 22

发光二极管板的顶侧面 23

散热器 30

散热器的底侧面 31

散热鳍片 32

驱动电路 40

导线 41

本发明主要元件附图标记说明：

灯罩 A10、B10

容置空间 A11、B11

下开口 A12、B12

组装平板 A15、B15

反射面 A16

发光二极管板 20

发光二极管板的底侧面 21

发光二极管 22

发光二极管板的顶侧面 23

散热器 A30、B30、C30

散热器的底侧面 A31、C31

散热鳍片 A32、B32、C32

凹槽 A33、B33

贯穿孔 C33

驱动电路 40

导线 41

顶盖 50

热辐射层 60

侧盖 C35

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供一种具有高效散热结构的发光二极管灯，在本发明的第一较佳实施例中，请参阅图3及图4所示，该发光二极管灯包括一第一灯罩A10、一发光二极管板20、一第一散热器A30及一驱动电路40，其中，该第一灯罩A10由一导热金属板经冲压成型制成，其内设有一第一容置空间A11，该第一灯罩A10的底端设有一下开口A12，该下开口A12与该第一容置空间A11相连通，该第一灯罩A10的顶端呈一第一组装平板A15，且该第一容置空间A11由顶端至底端呈渐扩构形，该第一灯罩A10对应于该第一容置空间A11的内侧表面透过真空电镀或阳极处理，形成一反射面A16 (请参阅第4图所示)；该发光二极管板20的底侧面21布设有多个发光二极管22，该发光二极管板20的顶侧面23则能平贴在该第一组装平板A15的内侧面；该第一散热器A30由铝挤型制成，其导热系数小于该第一灯罩A10的导热金属板的导热系数，该第一散热器A30额底侧面A31能平贴在该第一组装平板A15的外侧面，该第一散热器A30的其余部分则向外凸设有多片间隔排列额散热鳍片A32；该驱动电路40的一端与一供电端(图中未示)相连接，其另一端与该发光二极管板20相连接，以提供该发光二极管22发光所需的电能。

如此，如图4所示，当该驱动电路40驱动该等发光二极管22发出光亮时，该第一灯罩A10除能通过其内侧表面的该反射面A16，反射该等发光二极管22所发出的光亮外，还因该第一灯罩A10的该第一组装平板A15的内外侧面能分别平贴至该第一散热器A30及该发光二极管板20，且因该第一灯罩A10的导热金属板的导热能力比该第一散热器A30好，使得该第一灯罩A10能有效利用其内外侧表面与周围冷空气间的大范围接触面积，而充分发挥其对该等发光二极管22热能的高效散热作用。此外，在该发光二极管22的功率被设计成越来越高的情况下，完全无需特别增加该第一散热器A30及其上的该散热鳍片A32的尺寸，该第一灯罩A10即能发挥其与周围冷空气的高效热交换功能，有效降低发光二极管22所产生的高温，进而有效降低该发光二极管22的光衰，并大幅延长其使用寿命。

在该第一较佳实施例中，请参阅图3及图4，该第一散热器A30的顶侧凹设有一第一凹槽A33，该驱动电路40能被设置在该第一凹槽A33内，该发光二极管灯还包括一顶盖50，该顶盖50安装在该第一散热器A30的顶侧，用以遮蔽该第一凹槽A33。如此，即能确保该驱动电路40不致外露而受尘垢污染及曝晒雨淋，不仅能有效延长该驱动电路40外侧表面绝缘保护层的使用寿命，又能大幅增加该发光二极管灯在外观上的整体性及视觉美感。

在本发明的第二较佳实施例中，请参阅图5所示，该发光二极管灯还包括至少一第二灯罩B10，该第二灯罩B10也由该导热金属板经冲压成型制成，该第二灯罩B10内设有一第二容置空间B11，该第二灯罩B10的底端设有一下开口B12，该下开口B12与该第二容置空间B11相连通，该第二灯罩B10的顶端呈一第二组装平板B15，该第二组装平板B15的底侧面能平贴在该第一组装平板A15的外侧面，且该第一散热器A30的底侧面能平贴在该第二组装平板B15的外侧面，该第二容置空间B11也由顶端至底端呈渐扩构形，进而在该第二灯罩B10与该第一灯罩A10组装成一体时，该第二灯罩B10与该第一灯罩A10间形成的空隙由顶端至底端呈渐扩状。

如此，在发光二极管灯的功率被设计成越来越高的情况下，仅需通过增设该第二灯罩B10，即能在不致大幅增加该发光二极管灯重量的情形下，充分利用该第二灯罩B10的内外侧表面与周围冷空气间的大范围接触面积，而充分发挥其对该等发光二极管22热能的高效散热作用。

在该第二较佳实施例中，请参阅图5所示，该发光二极管灯还包括一第二散热器B30，该第二散热器B30由铝挤型制成，其导热系数小于该导热金属板的导热系数，该第二散热器B30的底侧凹设有一第二凹槽B33，该第二散热器B30的其余部份则向外凸设有多片间隔排列的散热鳍片B32，该第二散热器B30的底侧与该第一散热器A30的顶侧衔接成一体，以使该第二凹槽B33对应于该第一凹槽A33，共同形成一贯穿孔，以使该驱动电路40能被设置在该贯穿孔内，该发光二极管灯还包括二侧盖(图中未示)，该等侧盖分别安装在该第一散热器A30及该第二散热器B30的两侧，用以遮蔽该贯穿孔(即，该第一凹槽A33及该第二凹槽B33的两端)，以确保该驱动电路40不致外露在该发光二极管灯之外，有效避免该驱动电路40受尘垢污染及曝晒雨淋。

在本发明的第三较佳实施例中，请参阅图5及图6所示，也能将该第二较佳实施例中所示的该第一散热器A30及第二散热器B30整合成一第三散热器C30，该第三散热器C30由铝挤型制成，其导热系数小于该导热金属板的导热系数，该第三散热器C30的底侧面C31能平贴在该第一组装平板A15或该第二组装平板B15的外侧面，该第三散热器C30的其余部分则向外凸设有多片间隔排列的散热鳍片C32，该第三散热器C30的中央开设有一贯穿孔C33，以使该驱动电路40能被设置在该贯穿孔C33内，该发光二极管灯还包括两个侧盖C35，该两个侧盖C35分别安装在该第三散热器C30的两侧，用以遮蔽该贯穿孔C33，以确保该驱动电路40不致外露在该发光二极管灯之外，有效避免该驱动电路40受尘垢污染及曝晒雨淋。

在本发明的前述实施例的最佳实施态样中，该导热金属板为一铝板，该铝板以延压成型制成，而令其导热系数远比由铝挤型制成的该第一散热器A30、第二散热器B30或第三散热器C30的导热系数为高。此外，请参阅图4及图5所示，为能增加该第一灯罩A10及/或该第二灯罩B10本身的热辐射效果，该第一灯罩A10的外侧表面或该第二灯罩B10的内外侧表面还分别涂布有由类钻碳(Diamond Like Carbon)材料制成的一热辐射层60，由于，该类钻碳材料的组成包括钻石形态的sp3四面体结构与石墨形态的sp2平面结构，因此，该类钻碳材料可谓一种包含了部分钻石结构的碳材，拥有极佳的耐蚀性、优异的抗沾黏性及高导热效率等物理特性。据此，该第一灯罩A10或该第二灯罩B10不仅能通过该热辐射层60，具备极佳的耐蚀性及优异的抗沾黏性，还能透过该热辐射层60，与其内外侧表面大范围的周围冷空气接触，更快速地将发光二极管22的热能辐射至周围冷空气中。另，该第一散热器A30或第三散热器C30的底侧面A31或C31平行于该第一散热器A30或第三散热器C30的铝挤型方向，如此，增加该第一散热器A30或第三散热器C30沿铝挤型方向的长度，即能使复多个第一灯罩A10的第一组装平板A15及/或第二灯罩B10的第二组装平板B15的外侧面依序组装至同一该第一散热器A30或第三散热器C30的底侧面A31或C31。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种具高效散热结构的发光二极管灯，包括：

一第一灯罩，是由一导热金属板经冲压成型制成，该第一灯罩内设有一第一容置空间，该第一灯罩的底端设有一第一开口，该第一开口与该第一容置空间相连通，该第一灯罩的顶端呈一第一组装平板，且该第一容置空间由该第一灯罩的顶端至底端呈渐扩的构形，该第一灯罩对应于该第一容置空间的内侧表面呈一反射面；

一发光二极管板，其底侧面布设有多个发光二极管，其顶侧面能平贴在该第一组装平板的内侧面；

一第一散热器，由铝挤型制成，其导热系数小于该导热金属板的导热系数，该第一散热器的底侧面能平贴在该第一组装平板的外侧面，该第一散热器的其余部份则向外凸设有多片间隔排列的散热鳍片；及

一驱动电路，其一端与一供电端相连接，其另一端与该发光二极管板相连接，以提供该发光二极管发光所需的电能。

2.根据权利要求1所述的发光二极管灯，还包括至少一第二灯罩，该第二灯罩也由该导热金属板经冲压成型制成，该第二灯罩内设有一第二容置空间，该第二灯罩的底端设有一第二开口，该第二开口与该第二容置空间相连通，该第二灯罩的顶端呈一第二组装平板，该第二组装平板的底侧面能平贴在该第一组装平板的外侧面，且该散热器的底侧面能平贴在该第二组装平板的外侧面，进而使该第二灯罩与该第一灯罩间形成的空隙由顶端至底端呈渐扩状。

3.根据权利要求2所述的发光二极管灯，其中，该第二灯罩的表面涂布有由类钻碳材料制成的一热辐射层。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的发光二极管灯，其中，该第一灯罩的外侧表面涂布有由类钻碳材料制成的一热辐射层。

5.根据权利要求1或2所述的发光二极管灯，其中，该第一散热器的顶侧凹设有一第一凹槽，该驱动电路设置在该第一凹槽内。

6.根据权利要求5所述的发光二极管灯，还包括一顶盖，该顶盖安装在该第一散热器的顶侧，用以遮蔽该第一凹槽。

7.根据权利要求6所述的发光二极管灯，该导热金属板是一铝板，该铝板以延压成型制成。

8.根据权利要求7所述的发光二极管灯，该第一散热器的底侧面平行于该第一散热器的铝挤型方向。

9.根据权利要求5所述的发光二极管灯，还包括一第二散热器，该第二散热器由铝挤型制成，其导热系数小于该导热金属板的导热系数，该第二散热器的底侧凹设有一第二凹槽，该第二散热器的其余部分则向外凸设有多片序间隔排列的散热鳍片，该第二散热器的底侧与该第一散热器的顶侧衔接成一体面，以使该第二凹槽对应于该第一凹槽，共同形成一贯穿孔，该驱动电路设置在该贯穿孔内。

10.根据权利要求9所述的发光二极管灯，还包括两个侧盖，该两个侧盖分别安装在该等散热器的两侧，用以遮蔽该贯穿孔。

11.根据权利要求10所述的发光二极管灯，该导热金属板为一铝板，该铝板以延压成型制成。

12.根据权利要求11所述的发光二极管灯，该第一散热器的底侧面平行于该第一散热器的铝挤型方向。

13.根据权利要求1或2所述的发光二极管灯，其中，该散热器的中央设有一贯穿孔，该驱动电路设置在该贯穿孔内。

14.根据权利要求13所述的发光二极管灯，还包括两个侧盖，该两个侧盖分别安装在该散热器的两侧，用以遮蔽该贯穿孔。

15.根据权利要求14所述的发光二极管灯，该导热金属板为一铝板，该铝板以延压成型制成。

16.根据权利要求15所述的发光二极管灯，该散热器的底侧面平行于该散热器的铝挤型方向。