CN113531503A - 一种led灯具散热结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯具散热结构，由至少两种不同导热系数的材质分区设置，所述LED灯具的散热结构为无缝结合的一体成型的整体结构，不同材质之间的结合处设置有凹凸结构并辅以粘接剂，采用注塑或模压将两种材质一体成型，对于所述散热结构有针对性地进行分区，各个区域分别侧重不同的功能，具有散热性能更佳且成本更低，生产效率更高的有益效果。

Description

一种LED灯具散热结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及LED灯具领域，具体涉及一种LED灯具散热结构及其制造方法。
背景技术
现有照明灯具的散热一直以来都是一个亟待解决的问题，灯具的工作温度与其使用寿命密不可分，LED照明光源工作将电能转换为光能的同时，也有相当一部分电能转化为热能，这一部分热量如果不及时散发出去将会导致灯具整体温度升高，对灯具造成伤害。
目前对于LED照明灯具的散热研究主要集中在LED的封装和灯具的散热结构上，现有技术中LED灯具的散热部位整体采用同种材料，如使用铝材，在整灯设计中，兼顾散热性能与结构强度导致传统灯具的铝材散热结构成本高，为了同时满足散热与结构强度及成本要求，铝材散热片与塑料灯壳相组装的方式应运而生。如授权公告号为CN 204629164 U一种 LED 塑料灯具的散热装置中公开的一种塑料灯壳的散热装置，采用了铝材结构与塑料结构相组合的技术方案，通过设置于散热片上的通孔与塑料灯壳中的固定柱相结合的方式，形成结构紧凑，外形美观的灯具，但是由于散热片直接设置于灯壳腔体内，灯壳腔体是密闭空间，散热片表面无法形成足够的对流，削弱了散热片的散热性能，同时造成了材质的浪费；而且生产组装程序增多，生产效率较低，散热片与塑料灯壳之间的空隙也不利于保证户外灯具的防水性能。
发明内容
本发明所要解决的是传统塑料灯壳灯具散热性能不佳无法适用于散热需求高的灯具，传统塑料灯壳与铝散热片之间采用通孔与固定柱组装的形式无法保证灯具的防水性能，且生产组装工序增加导致生产效率低的技术问题。
为解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种LED灯具的散热结构，所述LED灯具的散热结构由至少两种不同导热系数的材质分区设置，所述LED灯具的散热结构为无缝结合的一体成型的整体结构。
优选地，所述LED灯具的散热结构由金属部和塑料部组成。
优选地，所述金属部和塑料部通过模压或者注塑的方式融合成为一个整体。
优选地，所述不同导热系数的材质的线性膨胀系数相差不大于10E-6/℃，用于保证在各种环境温度下，不同材质热胀冷缩，减小对结合处的融合度的破坏。
优选地，所述不同导热系数的材质之间具有粘接剂，用于增强不同材质之间的粘接度。
优选地，所述LED灯具的散热结构包括散热区和结构区，所述散热区设置于LED光源板正对区域和/或电源正对区域，所述结构区设置于除所述散热区的LED灯具的其他区域，所述散热区的材质的导热系数高于所述结构区，所述结构区具有散热兼外观造型的功能及电气隔离的功能。
优选地，所述散热区的材质为金属，所述结构区的材质为塑料。
优选地，所述散热区与所述结构区的融合接触面处具有凹凸结构，用于增大接触面积。
优选地，所述散热区的材质为铝，所述结构区的材质为结晶型塑料。
优选地，所述散热区的材质为1016铝材、1050铝材、1070铝材、6063铝材、ADC12中的一种；所述结构区的材质为SMC、BMC、HMC、XMC、TMC、ZMC、PBT、PA、EMC中的一种，或者以上述材料为主材料，增加添加剂形成的改性复合材质，所述添加剂为硬化剂、改质剂、粘合剂或者其他添加剂。
一种LED灯具的散热结构的制造方法，包括以下步骤：
(1) 根据灯具不同区域对于散热需求的不同进行分区设计，散热性能需求高的区域采用导热系数高的材质做成的部件，其他区域采用导热系数低的材质做成的部件，所述导热系数高的材质部件为金属部件，所述金属部件采用铝挤或者压铸成型，所述导热系数低的材质部件为塑料部件；
(2) 将金属部件进行外表面清洗去除杂质后浸入粘接物质中；
(3) 将所述金属部件进行预加热；
(4) 将所述金属部件放进灯壳或者散热结构模具相应的位置，即为需要散热性能佳的区域，并固定；
(5)将熔融状态的塑料部件的液体在模具内和金属相结合；
(6) 成型脱模冷却；
(7) 成型后，放入高温环境内烘烤，进行二次固化，加大材料的固化率。
优选地，所述金属部件在与所述塑料部件接触的位置，设置有三角形凸出部或者鳍片凸出部，用于增大接触面积和提高整体强度。
优选地，所述金属部件预加热采用单独预加热或者将所述金属部件置入模具腔内利用所述模具的热量进行预加热。
与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：
本发明公开的LED灯具散热结构，采用注塑或者模压的方式，将散热区与结构区形成无缝结合的一体成型的整体结构，散热区直接与外界空气接触，解决了传统两种材质组装灯具散热性能不佳，防水性能不好不适用于户外照明灯具，生产效率低的技术问题；本发明公开的LED灯具散热结构的制造方法，对于LED灯具的散热区和结构区进行分区设计，选用不同导热系数的材质对应所述散热区和结构区，且不同导热系数的材质的线性膨胀系数相差不大于10E-6/℃，用于保证LED的结构可靠性，不受热胀冷缩的影响而导致不同材质的接触面的防水性能失效；不同材质的接触面之间设置如三角形齿状或者鳍片状的结构用于增大两种材质的接触面积，同时在接触面之间辅以粘接剂用于保证两种材质的无缝结合一体成型；制造过程中，通过金属部件预热的方式，减少金属部件与塑料部件进行融合时的温差，从而保证在生产过程中得到无缝结合一体成型的散热结构。
本发明公开的LED灯具散热结构，具有LED灯具散热结构无缝一体成型，散热性能佳，防水性能好，生产工序简单，使用寿命长可靠性好的有益效果；散热区与结构区的分区设置使散热结构同时具备了散热、美观造型与电气隔离的功能，在不同区域对于散热性能的优劣有所区分，对于LED光源板正对的位置采用导热系数高的材质（如优质铝）所制作的散热片，使得散热区具备足够的散热性能，对于其他散热需求较低的区域采用导热系数低的材质（如结晶型塑料），使得结构区具备外观造型与电气隔离的功能兼具散热的功能，所述LED灯具散热结构有针对性进行设计分区，各个区域分别侧重不同的功能，散热性能需求高的区域采用的材质比传统灯具材质具有更高的导热系数，散热性能需求较低的区域采用成本低，密度低，重量轻的材质，再将两种不同材质无缝结合一体成型，所述散热结构具有散热性能更佳且整体成本更低，生产效率更高的有益效果。
附图说明
图1为本发明LED灯具散热结构实施例1 LED灯具装配爆炸图。
图2为本发明LED灯具散热结构实施例1散热区与结构区结合示意图一。
图3为本发明LED灯具散热结构实施例1散热区与结构区结合示意图二。
图4为本发明LED灯具散热结构实施例2 LED灯具装配爆炸图。
图5为本发明LED灯具散热结构实施例2 LED灯具背面示意图。
图6为本发明LED灯具散热结构实施例2散热片结构示意图。
图7为本发明LED灯具散热结构实施例3LED灯具的侧视图。
附图标记：1、灯壳；11、散热区；12、结构区；13、散热片；2、光源板；21、LED光源；3、面盖；4、卡扣结构；5、凹凸结构。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：
请参阅附图1至3，一种LED灯具散热结构，设置于LED灯具上，所述LED灯具包括灯壳1，光源板2，面盖3，所述面盖3通过卡扣结构4与所述灯壳1进行组装，所述灯壳1包括散热区11与结构区12，所述散热区11为金属部，具体的材质为铝材，其线性膨胀系数为23.21E-6/℃，所述散热区11位于所述光源板2的正背面，所述散热区11与外界空气直接接触，所述散热区11的功能为将所述光源板2产生的热量及时交换至空气中，用于保证所述光源板2上的LED光源的寿命，所述结构区12为塑料部，具体的材质为结晶型塑料，其线性膨胀系数为27E-6/℃，所述结构区12位于所述灯壳1除去所述散热区11外的其余区域，所述结构区12的主要功能为灯具外观造型及提供结构强度，兼具电气隔离的功能及散热功能，所述散热区11为所述灯壳1的散热片13，所述结构区12为所述灯壳1除散热片13之外的其余部分。
进一步地，所述散热区11与结构区12的接触面之间设置有凹凸结构5，所述凹凸结构5设置于所述散热区11端部，所述凹凸结构5为三角形齿状结构或者鳍片状结构。
进一步地，所述散热区11的铝部件采用铝挤方式或者压铸成型。
进一步地，所述灯壳1采用注塑或者模压形式，将所述散热区11与所述结构区12形成无缝结合的一体成型的整体结构。
进一步地，所述散热区11在与所述结构区12进行结合之前，将所述散热区11的铝部件进行清洗后并浸入粘接剂中，使得所述散热区11与所述结构区12实现无缝结合。
进一步地，所述散热区11与所述结构区12的不同材质的线性膨胀系数相差不大于10 E-6/℃，保证在各种环境温度下，即使存在不同材质热胀冷缩，对结合处融合度的破坏较低，从而保证了LED灯具的使用寿命。
实施例2：
请参阅附图2至6，一种LED灯具散热结构，设置于LED灯具上，所述LED灯具包括灯壳1，光源板2，面盖3，所述面盖3通过卡扣结构4与所述灯壳1进行组装，所述灯壳1包括散热区11与结构区12，所述散热区11为金属部，具体的材质为铝材，其线性膨胀系数为23.21E-6/℃，所述散热区11位于所述光源板2的正背面，所述散热区11的功能为将所述光源板2产生的热量及时交换至空气中，用于保证所述光源板2上的LED光源的寿命，所述结构区12为塑料部，材质为结晶型塑料，具体为尼龙PA，其线性膨胀系数为27E-6/℃，所述结构区12位于所述灯壳1除去所述散热区11外的其余区域，所述结构区12的主要功能为灯具外观造型及提供结构强度，兼具电气隔离的功能及散热功能，所述散热区11为所述灯壳1与所述光源板2正对的区域的散热片部分，所述结构区12为所述散热区11之外的其余部分，所述灯壳1的散热片13由金属部和塑料部无缝接合而成。
进一步地，所述散热区11与结构区12的接触面之间设置有凹凸结构5，所述散热片13的金属部与塑料部的接触面之间设置有凹凸结构5，所述凹凸结构5设置于所述散热区11端部，所述凹凸结构为三角形齿状结构或者鳍片状结构。
进一步地，所述散热区11的铝部件采用铝挤方式或者压铸成型。
进一步地，所述灯壳1采用注塑或者模压形式，将所述散热区11与所述结构区12形成无缝结合的一体成型的整体结构。
进一步地，所述散热区11在与所述结构区12进行结合之前，将所述散热区11的铝部件进行清洗后并浸入粘接剂中，使得所述散热区11与所述结构区12实现无缝结合。
进一步地，所述散热区11与所述结构区12的不同材质的线性膨胀系数相差不大于10 E-6/℃，保证在各种环境温度下，即使存在不同材质热胀冷缩，对结合处融合度的破坏较低，从而保证了LED灯具的使用寿命。
实施例3：
请参阅附图1及附图7，一种LED灯具散热结构，设置于LED灯具上，所述LED灯具包括灯壳1，光源板2，面盖3，所述面盖3通过卡扣结构4与所述灯壳1进行组装，所述光源板2上设置有LED光源21，所述灯壳1包括散热区11与结构区12，所述散热区11为金属部，具体的材质为铝材，其线性膨胀系数为23.21E-6/℃，所述散热区11位于所述光源板2上的LED光源21的正背面，所述散热区11为鳍片状结构的散热片13，所述散热区11的功能为将所述LED光源21产生的热量及时交换至空气中，用于保证所述光源板2上的LED光源21的寿命；所述结构区12为塑料部，材质为结晶型塑料，具体为尼龙PA，其线性膨胀系数为27E-6/℃，所述结构区12位于所述灯壳1除去所述散热区11外的其余区域，所述散热片13之间通过塑料部的结构区12连接，所述散热片13设置于所述LED光源21正对的背面位置，可以为正对所述LED光源21单排的位置，此时所述散热片13为单片状结构，可以为正对所述LED光源21单颗的位置，此时所述散热片13为单条状结构，所述结构区12的主要功能为灯具外观造型及提供结构强度，兼具电气隔离的功能及散热功能。
进一步地，所述散热区11与结构区12的接触面之间设置有凹凸结构5，所述散热片13的金属部与塑料部的接触面之间设置有凹凸结构5，所述凹凸结构5设置于所述散热区11端部，所述凹凸结构为三角形齿状结构或者鳍片状结构。
进一步地，所述散热区11的铝部件采用铝挤方式或者压铸成型。
进一步地，所述灯壳1采用注塑或者模压形式，将所述散热区11与所述结构区12形成无缝结合的一体成型的整体结构。
进一步地，所述散热区11在与所述结构区12进行结合之前，将所述散热区11的铝部件进行清洗后并浸入粘接剂中，使得所述散热区11与所述结构区12实现无缝结合。
进一步地，所述散热区11与所述结构区12的不同材质的线性膨胀系数相差不大于10 E-6/℃，保证在各种环境温度下，即使存在不同材质热胀冷缩，对结合处融合度的破坏较低，从而保证了LED灯具的使用寿命。
一种LED灯具的散热结构的制造方法，包括以下步骤：
(1) 根据灯具不同区域对于散热需求的不同进行分区设计，散热性能需求高的区域采用导热系数高的材质做成的部件，所述散热性能需求高的区域具体为LED光源板或者电源所正对的区域，灯具其他区域采用导热系数低的材质做成的部件，所述导热系数高的材质部件为金属部件，所述金属部件采用铝挤或者压铸成型，所述导热系数低的材质部件为塑料部件；
(2) 将金属部件进行外表面清洗除杂质后浸入粘接物质中；
(3) 将所述金属部件进行预加热，所述金属部件预加热采用单独预加热或者将所述金属部件置入模具腔内利用所述模具的热量进行预加热，用于减少金属部件与塑料部件结合时的温度差而导致的不良；
(4) 将所述金属部件放进灯壳或者散热结构模具相应的位置，即为需要散热性能佳的区域，并固定；
(5) 将熔融状态的塑料部件的液体在模具内和金属部件相结合；
(6)成型脱模冷却；
(7) 成型后，放入高温环境内烘烤，进行二次固化，加大塑料部件的固化率。
以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。

Claims (13)

1.一种LED灯具的散热结构，其特征在于，所述LED灯具的散热结构由至少两种不同导热系数的材质分区设置，所述LED灯具的散热结构为无缝结合的一体成型的整体结构。
2.如权利要求1所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述LED灯具的散热结构由金属部和塑料部组成。
3.如权利要求2所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述金属部和塑料部通过模压或者注塑的方式融合成为一个整体。
4.如权利要求1所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述不同导热系数的材质的线性膨胀系数相差不大于10E-6/℃，用于保证在各种环境温度下，不同材质热胀冷缩，减小对结合处的融合度的破坏。
5.如权利要求1所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述不同导热系数的材质之间具有粘接剂，用于增强不同材质之间的粘接度。
6.如权利要求1所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述LED灯具的散热结构包括散热区和结构区，所述散热区设置于LED光源板正对区域和/或电源正对区域，所述结构区设置于除所述散热区的LED灯具的其他区域，所述散热区的材质的导热系数高于所述结构区，所述结构区具有散热兼外观造型的功能及电气隔离的功能。
7.如权利要求6所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述散热区的材质为金属，所述结构区的材质为塑料。
8.如权利要求6所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述散热区与所述结构区的融合接触面处具有凹凸结构，用于增大接触面积。
9.如权利要求6所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述散热区的材质为铝，所述结构区的材质为结晶型塑料。
10.如权利要求6所述的LED灯具的散热结构，其特征在于，所述散热区的材质为1016铝材、1050铝材、1070铝材、6063铝材、ADC12中的一种；所述结构区的材质为SMC、BMC、HMC、XMC、TMC、ZMC、PBT、PA、EMC中的一种，或者以上述材料为主材料，增加添加剂形成的改性复合材质。
11.一种LED灯具的散热结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 根据灯具不同区域对于散热需求的不同进行分区设计，散热性能需求高的区域采用导热系数高的材质做成的部件，其他区域采用导热系数低的材质做成的部件，所述导热系数高的材质部件为金属部件，所述金属部件采用铝挤或者压铸成型，所述导热系数低的材质部件为塑料部件；
(2) 将金属部件进行外表面清洗去除杂质后浸入粘接物质中；
(3) 将所述金属部件进行预加热；
(4) 将所述金属部件放进灯壳或者散热结构模具相应的位置，即为需要散热性能佳的区域，并固定；
(5) 将熔融状态的塑料部件的液体在模具内和金属相结合；
(6) 成型脱模冷却；
(7) 成型后，放入高温环境内烘烤，进行二次固化，加大材料的固化率。
12.如权利要求11所述的一种LED灯具的散热结构的制造方法，其特征在于，所述金属部件在与所述塑料部件接触的位置设置有三角形凸出部或者鳍片凸出部，用于增大接触面积和提高整体强度。
13.如权利要求11所述的一种LED灯具的散热结构的制造方法，其特征在于，所述金属部件预加热采用单独预加热或者将所述金属部件置入模具腔内利用所述模具的热量进行预加热。
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