CN116066769A - 一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置 - Google Patents

Abstract

一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，包括热膜组件、LED、光学反射器、金属框架，本发明通过更集中地分组LED管芯产生的准点光源能够以更高的效率传递光能，通过光学反射器来有效地聚焦来自上述准点光源的光能，并且通过热膜组件将大量废热从LED管芯引导至散热结构，从而能够经济有效地为高强度应用产生足够的照明水平。

Description

一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置

技术领域

本发明涉及高强度固态光源技术领域，具体涉及一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置。

背景技术

高强度光源广泛用于投影系统、电视背光、汽车前照灯和其他需要相对紧凑、高输出光源的设备。某些应用场合需要具有有限光通量或立体角光输出的高强度光源。对于这些应用场合，发光源本身优选应尽可能小以实现最高效率。

通常，高强度放电(HID)灯因其高输出和高功率转换效率而被使用。然而，这些设备的缺点是工作寿命相对较短，光输出与时间性能的关系不稳定，会出现灾难性故障，会干扰自动或依赖于人命的操作，以及高水平的辐射和对流废热，并且对照明对象产生负面影响。

随着电子产品变得越来越紧凑并且在许多情况下更加便携，对紧凑、可靠、固态照明源的需求已经出现。这些光源通常基于发光二极管(LED)技术，可提供更长的工作寿命、更可预测的光输出与时间性能、更可预测和可管理的故障模式以及可调谐的光谱输出。此外，废热几乎仅作为传导能量耗散。通过适当的设计，传导的废热可以消散，对照明物体影响很小或没有影响。当前LED技术的主要缺点是无法经济有效地为高强度应用产生足够的照明水平。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，通过更集中地分组LED管芯产生的准点光源能够以更高的效率传递光能，通过光学反射器来有效地聚焦来自上述准点光源的光能，并且通过热膜组件将大量废热从LED管芯引导至散热结构，从而能够经济有效地为高强度应用产生足够的照明水平。

本发明是这样实现的，本发明一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置所采用的技术方案是：一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，包括：

热膜组件，所述热膜组件具有相对的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面构成所述热膜组件的表面，所述表面的纵向热导率显著大于所述表面的横向热导率；所述热膜组件包括各向异性退火热解图形材料片，所述各向异性退火热解图形材料片限定开口并且还包括装配在所述开口中的金属热通孔；

LED，所述LED安装于每个所述第一平面和所述第二平面的表面上，所述LED安装到所述通孔的相对侧；

光学反射器，所述光学反射器用于接收由所述LED发出的光并将所述光反射到所需的照明角度；

金属框架，所述金属框架围绕并支撑所述各向异性退火热解图形材料片。

进一步地，所述各向异性退火热解图形材料片、所述通孔和所述金属框架整体电镀有一层电镀金属层，所述电镀金属层是铜层以及电镀在所述铜层上的镍层。

进一步地，LED阵列安装在与每个所述第一平面和所述第二平面的表面相对的位置处，每个所述LED阵列包括四个所述LED，所述LED阵列包括顶部安装的阳极和阴极终端焊盘。

进一步地，每个所述LED阵列中的所述LED彼此紧密间隔，以便在操作期间产生准点光源。

进一步地，所述照明装置还包括安装到每个所述第一平面和所述第二平面的表面上的电路板，以能够提供电流来操作所述LED。

进一步地，所述光反射器具有跨越所述热膜组件并包围所述LED以聚焦所述LED的光子输出的整体结构，所述光学反射器由两个镜像旋转局部表面组成，所述旋转局部表面彼此隔开等于所述热膜组件的厚度的距离并且与直纹表面连接在一起，所述旋转局部表面的特征是由长椭圆的象限组成的横截面曲线。

进一步地，所述照明装置还包括一对固定到所述热膜组件的散热结构，所述散热结构用于在所述LED工作期间消散由所述LED产生的废热，所述散热结构是由一系列连续的波纹状金属片翅片结构和基础结构组成的折叠翅片结构，所述金属片翅片固定于所述基础结构中的多个凹槽中，所述散热结构使用具有高导热性和结构粘合度的粘合剂粘合到所述热膜组件上，所述散热结构是利用导热聚合物化合物注射成型。

进一步地，所述光学反射器具有两件式设计，包括两个相同的反射结构，每个反射结构围绕椭圆体的长轴相对于彼此旋转，然后被放在一起并固定在一起。

进一步地，所述光学反射器具有由透明材料构成的整体、实心结构，利用全内反射的光学原理来聚焦所述LED的光子输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，用于从管状器官内部取出镍钛合金支架，包括具有至少一个可膨胀气囊和提取装置的多腔管；多腔管具有多个端口，用于向管状器官和可膨胀气囊内注射液体，并插入提取装置；取出装置经皮插入管状器官的内腔内，将液体注射到可膨胀气囊和管状器官的内腔中，该液体将镍钛合金支架从膨胀状态转换成折叠状态，然后借助于提取装置去除处于折叠状态的镍钛合金支架；本发明结构简单，操作方便，使得镍钛合金支架能够通过微创手术经皮移除，不仅对患者造成的创伤更小，使得患者康复更快，而且可以在门诊环境中进行，节省了医疗资源、减轻了患者经济负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置的透视图。

图2是本发明实施例提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置的主视图。

图3是本发明实施例提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置的分解图。

图4是本发明实施例提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置的热膜组件的分解图。

图5是本发明实施例提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置的两侧LED阵列和基板组件的透视图。

图6是本发明实施例提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置的两侧LED阵列和基板组件的分解图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合附图与具体实施例，对本发明的技术方案做详细的说明。

本发明提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，包括：

热膜组件，所述热膜组件具有相对的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面构成所述热膜组件的表面，所述表面的纵向热导率显著大于所述表面的横向热导率；所述热膜组件包括各向异性退火热解图形材料片，所述各向异性退火热解图形材料片限定开口并且还包括装配在所述开口中的金属热通孔；

LED，所述LED安装于每个所述第一平面和所述第二平面的表面上，所述LED安装到所述通孔的相对侧；

光学反射器，所述光学反射器用于接收由所述LED发出的光并将所述光反射到所需的照明角度；

金属框架，所述金属框架围绕并支撑所述各向异性退火热解图形材料片。

上述提供的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，包括热膜组件、LED、光学反射器、金属框架，本发明通过更集中地分组LED管芯产生的准点光源能够以更高的效率传递光能，通过光学反射器来有效地聚焦来自上述准点光源的光能，并且通过热膜组件将大量废热从LED管芯引导至散热结构，从而能够经济有效地为高强度应用产生足够的照明水平。

作为本发明的一种实施方式，所述各向异性退火热解图形材料片、所述通孔和所述金属框架整体电镀有一层电镀金属层，所述电镀金属层是铜层以及电镀在所述铜层上的镍层。

作为本发明的一种实施方式，LED阵列安装在与每个所述第一平面和所述第二平面的表面相对的位置处，每个所述LED阵列包括四个所述LED，所述LED阵列包括顶部安装的阳极和阴极终端焊盘。

作为本发明的一种实施方式，每个所述LED阵列中的所述LED彼此紧密间隔，以便在操作期间产生准点光源。

作为本发明的一种实施方式，所述照明装置还包括安装到每个所述第一平面和所述第二平面的表面上的电路板，以能够提供电流来操作所述LED。

具体地，所述光反射器具有跨越所述热膜组件并包围所述LED以聚焦所述LED的光子输出的整体结构，所述光学反射器由两个镜像旋转局部表面组成，所述旋转局部表面彼此隔开等于所述热膜组件的厚度的距离并且与直纹表面连接在一起，所述旋转局部表面的特征是由长椭圆的象限组成的横截面曲线。

具体地，所述照明装置还包括一对固定到所述热膜组件的散热结构，所述散热结构用于在所述LED工作期间消散由所述LED产生的废热，所述散热结构是由一系列连续的波纹状金属片翅片结构和基础结构组成的折叠翅片结构，所述金属片翅片固定于所述基础结构中的多个凹槽中，所述散热结构使用具有高导热性和结构粘合度的粘合剂粘合到所述热膜组件上，所述散热结构是利用导热聚合物化合物注射成型。

优选地，所述光学反射器具有两件式设计，包括两个相同的反射结构，每个反射结构围绕椭圆体的长轴相对于彼此旋转，然后被放在一起并固定在一起。

具体地，所述光学反射器具有由透明材料构成的整体、实心结构，利用全内反射的光学原理来聚焦所述LED的光子输出。

参照图1至图6，为本发明的一个优选实施例：

图1-3示出了根据本发明的一个或多个实施例的照明装置10，包括热膜组件12、两个单独的LED阵列38，每个LED阵列38组装到热膜组件12的相对侧，基板组件20、光学反射器30，以及散热结构18和19；两个电路板34，每个电路板34组装到热膜组件12的相对侧；每个电路板34通过基于液体或胶带的粘合剂系统附接到热膜组件12。每个电路板34被适当地构造成提供用于正负导线的单独端接的焊盘，由外部电源装置供电。每个电路板34也被适当地构造以提供适合于与LED阵列38之间的引线接合连接的终端焊盘。

引线键合是本领域公知的电互连技术，用于在LED阵列38内创建导电电路以及提供到电路板34和从电路板34的电连接。

LED阵列38由彼此相邻放置的四个单独的LED管芯组成，放置呈方形阵列。在管芯放置和管芯附接工艺的限制内，LED管芯优选地尽可能彼此靠近地布置；然而，它们放置的距离不会太近，以免导致相邻管芯之间发生电气短路。热膜组件12电镀有金属材料，。

热膜组件12由三个单独的部分组成，如图4所示，包括金属框架13、各向异性退火热解图形材料片15和铜盘或通孔17；在本实施例中，各向异性退火热解图形材料片15为退火热解石墨片元件15。

为了构造如当前实施例中所提供的热膜组件12，以下列方式将各个部件放在一起并初步固定到彼此；将铜盘或通孔17带入退火热解石墨片元件15的主体内的开口中，该开口与铜盘或通孔17的外周形成紧密配合。铜盘居中，在Z方向(如图1所示)，在退火热解石墨元件15的主体内，使得铜盘或通孔17的暴露平坦表面与退火热解石墨的平面，即XY平面，如图1所示，随后通过在铜盘或通孔17与退火热解石墨片元件15之间的表面接合处的几个点处施加导电粘合剂，将铜盘或通孔17固定到退火热解石墨片元件15。将这些部件粘合在一起只是为了固定目的，也就是说，直到这些部件使用电解电镀工艺永久连接在一起。在优选实施例中提供的导电粘合剂由铜颗粒和漆的混合物组成。由铜盘或通孔17和退火热解石墨片元件15组成的所得组件随后以与铜盘或通孔17和退火热解石墨片元件15类似的方式固定到金属框架13。

金属框架13、退火的热解石墨片元件15和铜盘或通孔17随后通过在整个组合件中电解电镀铜而永久地连接在一起。镀层用于增加组件的机械刚度并确保组成部件之间的高度导热。这是通过将铜分子沉积到组成部分之间的物理空间中来实现的。然后将镀铜组件进一步镀上镍或其他合适的金属，以获得用于LED管芯连接的正确表面特性，并产生光子反射表面，从而提高照明设备的效率。

金属框架13、退火热解石墨片元件15和铜盘或通孔17来构造热膜组件12，这是由于热膜组件12的各向异性热特性。退火热解石墨片元件15具有在片平面(如图1所示的XY平面)具有高导热性的特性，最小导热率为1500瓦/米-℃，同时在横向(如图1所示的Z方向)表现出低得多的热导率，大约10-25瓦特/米-℃。因此，各向同性的导热铜盘或通孔17将从LED阵列38发出的废热传送到退火热解石墨片元件15的平面中，其中LED阵列38附接到热膜组件12的表面。将废热高效地从其传导至金属框架13。由于退火热解石墨片元件15的差的机械性能，金属框架13增加了组件的刚度。金属框架13还在热膜组件12的外端增加了更大的热各向同性材料的截面积，以改善废热到散热结构18和19的热扩散。

光学反射器30(如图1-3和图6所示)包括反射镜片14、镜片盖16和垫圈36。

安装在相对薄的热膜组件12的相对侧上的两个LED阵列38导致LED管芯的三维阵列。三维LED阵列实现了单面阵列LED芯片放置密度的两倍，同时在LED阵列运行期间产生近乎球形的光输出图案，从而产生高强度、准点光源的照明。

反射镜片14是利用复合形状的第一表面反射器，该复合形状由两个物理分离的长椭球表面和连接它们的直纹表面组成。椭球表面被分开，使得椭球表面的反射焦点与焦点被分配到并与之共同作用的特定LED阵列38的中心重合。虽然本实施例的光学设计用于将从LED阵列38发出的光聚焦到距反射镜片14末端短距离的点，但可以使用利用抛物面形反射器的不同设计准直从LED阵列38发出的光，以便照亮远离反射镜片14末端的物体。

在本发明的优选实施例中，反射镜片14由单个部件组成，该部件可以利用本领域公知的多种制造工艺制造。例如，工程塑料的注射成型可以采用额外的金属化工艺，各种金属的机械加工可以采用额外的抛光工艺，各种金属的电铸可以用于生产成品。根据需要，适当的金属化工艺包括使用铝的真空金属化和使用各种金属的电镀。

在本发明的另一个实施例中，反射镜片14可以通过两个单独的部件半部的配合形成，使得部件沿着XY平面配合，如图1所示，这种设计方法的优势在于能够形成原本不可能形成的组件几何形状。

在本发明的优选实施例中，镜片盖16(如图6所示)由透明塑料材料组成，该塑料材料可以根据需要由多种材料模制或形成，并且可以制造使用本领域公知的多种方法。在其他实施例中，视需要而定，镜片盖16可由玻璃或熔融石英材料模制或形成。通过使用一对光学器件保持支架23(如图1-3所示)，镜片盖16固定在反射镜片14上方的适当位置。下面描述将光学件保持支架23紧固到散热结构18和19。

在本发明的另一个实施例中，室温硫化(RTV)密封剂或其他类型的密封剂或粘合剂系统可用于替换垫圈36，同时提供等效功能。

在本发明的优选实施例中，废热从热膜组件12传导到散热结构18和19(如图1-3所示)。散热结构18和19被独特地设计为作为主动强制对流冷却系统的一部分运行，以便流体介质，在本例中为空气，可以被迫通过散热结构18和19，流动方向如箭头65(图1所示)，从而将上述废热对流传递到大气中。

散热结构18和19优选地利用铝挤压工艺由铝制成，铝挤压工艺是本领域公知的工艺。散热结构18和19采用多个径向定向的散热翅片结构。翅片结构专门设计用于大体径向取向，由此多个辅助翅片从每个相关联的基翅片伸出。

随着散热结构18和19机械地固定到LED阵列38和基板组件20，使机械紧固件25穿过位于光学件保持支架23(如图3所示)两侧的间隙孔并进入散热结构18和19中的螺纹孔特征，从而机械地固定光学件保持支架23。在本发明的另一个实施例中，散热结构18和19可以用本领域公知的各种结构性导热粘合剂粘合到LED阵列和基板组件20。

在本发明的其他实施例中，可以利用多种强制对流散热结构。本领域公知的其他强制对流散热结构包括结合翅片结构，其中多个片状散热翅片被粘合或焊接到多个凹槽中，迄今为止切割成基底结构。替代的强制对流散热结构的另一个例子是折叠翅片结构，其中薄的、连续的金属板条以褶皱或波纹管状的方式反复折叠以形成一系列连续的波纹翅片结构。当波纹结构与单独的基底结构粘合时，折叠翅片散热结构就完成了。替代强制对流散热结构的又一示例是注塑成型塑料结构，其中将导热聚合物复合物(例如金属颗粒和热塑性聚合物的复合物)注塑以产生多个翅片结构和整体基础结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，包括：

热膜组件，所述热膜组件具有相对的第一平面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面构成所述热膜组件的表面，所述表面的纵向热导率显著大于所述表面的横向热导率；所述热膜组件包括各向异性退火热解图形材料片，所述各向异性退火热解图形材料片限定开口并且还包括装配在所述开口中的金属热通孔；

LED，所述LED安装于每个所述第一平面和所述第二平面的表面上，所述LED安装到所述通孔的相对侧；

光学反射器，所述光学反射器用于接收由所述LED发出的光并将所述光反射到所需的照明角度；

金属框架，所述金属框架围绕并支撑所述各向异性退火热解图形材料片。

2.根据权利要求1所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，所述各向异性退火热解图形材料片、所述通孔和所述金属框架整体电镀有一层电镀金属层，所述电镀金属层是铜层以及电镀在所述铜层上的镍层。

3.根据权利要求2所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，LED阵列安装在与每个所述第一平面和所述第二平面的表面相对的位置处，每个所述LED阵列包括四个所述LED，所述LED阵列包括顶部安装的阳极和阴极终端焊盘。

4.根据权利要求3所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，每个所述LED阵列中的所述LED彼此紧密间隔，以便在操作期间产生准点光源。

5.根据权利要求4所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括安装到每个所述第一平面和所述第二平面的表面上的电路板，以能够提供电流来操作所述LED。

6.根据权利要求1所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，所述光反射器具有跨越所述热膜组件并包围所述LED以聚焦所述LED的光子输出的整体结构，所述光学反射器由两个镜像旋转局部表面组成，所述旋转局部表面彼此隔开等于所述热膜组件的厚度的距离并且与直纹表面连接在一起，所述旋转局部表面的特征是由长椭圆的象限组成的横截面曲线。

7.根据权利要求1所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括一对固定到所述热膜组件的散热结构，所述散热结构用于在所述LED工作期间消散由所述LED产生的废热，所述散热结构是由一系列连续的波纹状金属片翅片结构和基础结构组成的折叠翅片结构，所述金属片翅片固定于所述基础结构中的多个凹槽中，所述散热结构使用具有高导热性和结构粘合度的粘合剂粘合到所述热膜组件上，所述散热结构是利用导热聚合物化合物注射成型。

8.根据权利要求6所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，所述光学反射器具有两件式设计，包括两个相同的反射结构，每个反射结构围绕椭圆体的长轴相对于彼此旋转，然后被放在一起并固定在一起。

9.根据权利要求8所述的一种基于铜镍导热膜的高强度照明装置，其特征在于，所述光学反射器具有由透明材料构成的整体、实心结构，利用全内反射的光学原理来聚焦所述LED的光子输出。

Images