CN202158505U - 一种固态照明灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种LED照明灯，特别适合于LED球泡灯、PAR灯等。散热片(4)采用太阳花式结构，散热片(4)的外周圈套有护网(7)，可起着保护、固定，承受外力的作用，并不影响空气流通性。在散热片(4)的肋片上开有与沟槽(8)，解决了当散热片轴线水平横置时，空气流通性差，散热性能严重恶化的问题。本实用新型还提出有优化结构尺寸，可实现更低的造价，更高的散热效果。

Description

一种固态照明灯

技术领域

本实用新型属于LED照明技术领域，特别涉及采用太阳花式散热片的LED照明灯。

技术背景

由于节能和环保的优势，LED被认为是人类下一代照明技术。但由于昂贵的造价，以及可靠性性低，阻碍着LED照明普及应用。价高和不可靠的主要原因是LED芯片散热问题所致。

现有一种LED球泡灯，被认为是现白炽灯的替代产品，其上的散热片普遍采用太阳花式结构，由于散热片直接裸露，散热片的额外要求带不利的散热及成本结果：散热肋片不能太薄，必须有一定的强度，外观及加工要求高等。另外，对于LED散热，散热过程最终是空气对流将热量带走，空气流动非常重要，但对该基本原理并不被LED照明行业重视。

发明内容

本实用新型就是针对以上问题，提出一种改进，通过增加散热片护网，完善散热片结构，以及灯的整体结构，使得LED灯的造价显著降低，散热效果明显增长。

本实用新型的技术方案，主要部件包括有：LED灯芯、灯头、散热片和护网，LED灯芯包括有LED芯片和基板，基板的外侧面为平面，是LED灯芯向外的传热面，散热片采用了肋片从导热柱侧面伸出的太阳花式结构，LED灯芯设置在散热片导热柱的前端(LED灯芯照射方向定义为前方)，灯头采用了螺扣式结构、卡扣式结构。本实用新型的特征在于：护网套在散热片的外周圈，护网采用了栅栏式结构、或网状结构；灯头与和护网为一体的结构件固定连接、或护网采用了和灯头部分结构件为一体结构。

太阳花式散热片，可采用铝挤出工艺，制造出太阳花型材，再裁切成所需的散热片，生产效率高，造价低，又太阳花式结构，肋化效率高(省材料)，则是LED散热的优先选择对象。

在散热片的外周圈设置护网，散热片被护网拦在里面，则散热片的肋片强度，形状以及外观要求降低，因而散热片就可以按照更符合提高散热性能，更低造价来设计。灯头与和护网为一体的结构固定连接、或护网采用了和灯头部分结构件为一体的结构，这样的结构设计，将灯头和护网连接成一体结构，护网可成为承重和承受外力的结构件，散热片以及其他部件，就可以靠护网固定，比如采用卡扣以及紧配合结构，就可省去许多螺钉，产品组装效率高，外观整洁。

附图说明

下面结合附图和具体实施方案对本实用新型作进一步说明。

图1、2、3分别为三种太阳花式散热片横截面特征视图，图中e为肋片之间的间隙。

图4为一种本实用新型的LED球泡灯的立体特征剖面视图。

图5为一种本实用新型的LED球泡灯的立体特征剖面视图。

图6为百叶窗式结构特征剖面示意图。

图7为叉列式结构特征剖面示意图。

图8、9、10分别为三种灯杯上的俯视图，表示通气口切口线的特征。

图11为一种本实用新型的LED PAR灯的特征结构剖面示意图，H-散热片高，h-短肋高，a-沟槽宽。

图中：1、肋片，2、导热柱，3、灯头，4、散热片，5、LED灯芯，6、灯罩，7、护网，8、沟槽，9、短肋，10、灯杯，11、通气孔，12、切口线，13、驱动电源板，14、透镜。

具体实施方案

图1、2、3示出了三种外形不同的太阳花式散热片，肋片1从导热柱2伸出，图中所示的导热柱2为实心，也可以是空心。采用铝挤出方法，就可制造出其型材，经裁切就可制成太阳花式散热片，制造成本低，再由于肋化效率高(省材)，内导热热阻低，则为LED散热首选。

图4所示的本实用新型，是一款LED球泡灯，灯头3为螺扣式，散热片4的导热柱2为实心结构，灯芯5的基板直接贴在导热柱的前端；散热片4被护网7固定，可采用紧配方式、或卡扣式。图中护网7为栅栏式结构，并且灯头与和护网为一体结构件固定连接，螺扣式灯头的主体(外壳)为导电金属，因而此时护网7必须采用绝缘材料，塑料是首选材料，可采用注塑成型的塑料部件。LED灯芯5前设置有灯罩6，呈球面，可通过钩扣、焊接或粘结与护网7固定连接，这样的结构简洁，装配生产效率高。

图5所示的本实用新型，与图4所示大体类似，但有显著区别：图5中的散热片，开有与轴线呈垂直的周圈贯通的沟槽8，沟槽8将散热肋片裁切成数段(图中为4段)短肋9，沟槽8可以采用车床切削成型，也可采用散热片型材转动，高速旋转切刀切削方法，这样加工方法，自然地使气流沟槽与散热片轴线垂直，并且周圈贯通；图5中的导热柱为空心。

以上所述的沟槽对散热片散热性能有着非常重大意义：当散热片轴线竖立时，自然对流的流动散热空气可以从肋片之间的间隙，直接穿过散热器，流通性好，空气流动阻力小，整散热片的散热表面(肋片表面)得到发挥，因而散热性能最佳。但当散热片轴线水平横置，散热空气要大尺寸地绕流，空气流动阻力大，整个散热片表面得不到散热空气有效冲刷，存在许多空气流动死区，空气流通性恶化，因而散热性能显著降低，如果在散热片上开有图5所示的沟槽8，散热空气就可以经沟槽穿过散热片，绕流距离减短，空气流动阻力改善，空气流动死区减少，自然地散热性能将得到明显的改善。

图中5示出，设置有灯杯10，灯杯杯底贴在导热柱2的端面(前端面)，LED灯芯5贴在杯底的另一面，采用该结构，灯杯10应采用金属材料，铝材应是最佳选材，利用灯杯表面来增加散热面积，提高散热量。灯杯的其他作用还有：1、可采用来作反光杯，如聚光作用；2、LED灯芯前设置灯罩的固定架作用；3、装饰作用。

当散热片轴线竖立的，为了使散热片空气流动畅通，散热空气直接进入散热肋片中，肋片的前方应留有气流通道，图4所示的本发明，肋片前向敞开，LED灯芯5外径只比导热柱2大一点点，自然就是一无遮挡的气流通道，散热空气容易直接流入肋片1中。图5所示的本发明，在肋片前方与灯杯10之间留有空间，就构成气流通道，灯杯10的杯底尺寸比较大，散热片前端靠导热柱处的肋片被遮挡，散热空气不易直接流进被遮挡的肋片中，会形成气流死区，对散热产生不利影响。设计产品时，应注意到，散热片前端靠导热柱处的肋片被遮挡部分的当量直径(按面积计算的当量直径)不得大于肋根处半径与肋尖处半径之和。散热片不是圆形时，半径应取当量半径，比如散热片外形为40×40mm矩形，面积当量直径就可计算为

图5中所示的灯杯10，开有通气口，起作用有：当散热片轴线竖立时，自然对流向上流动的散热空气可以通过该通气口，更直接地进入散热肋片中，流动阻力小，并且可消除灯杯10前面的空气流动死区，有利于灯杯的散热作用提高。图5中的灯杯上所开的通气口采用了百叶窗式结构，图6示出了百叶窗式结构的特征剖面图，还可以采用叉列式结构，如图7所示。采用百叶窗式或叉列式结构的通气口，可以采用冲床冲切成型，既能有效得到足够的通气口的流通面积，又不减小灯杯的散热面积。灯杯上的通气口的切口线12应采用呈辐射形结构，如图8、9、10所示，这样有利于灯杯内的导热传热。图5中的灯罩6也开有通气孔(11)，其目的也是完善空气流动的流通性，有利于散热，通气孔也可采用百叶窗式、叉列式结构、以及小孔的网状结构。

图11所示的本实用新型，是一种称为PAR灯的LED照明灯，没有图4、5那么大的灯罩，灯杯变成面板，全露出来了，结构与图5中的灯杯类似，面板的中心底面贴在散热片4的导热柱2前端面，LED灯芯则贴在面板中心底面的另一面，并且也开有通气口(百叶窗式结构)。这样的灯，一般是聚光型灯，照射角小，可通过LED灯芯前的透镜14来实现。

自然对流散热，驱动空气对流的动力是空气受升温而产生的浮力，驱动力有限。通过加密肋片，增加散热面积，有提高散热量的因素，但还存在有负面因素：肋片密度增加，流动阻力增加，导致散热空气减小，为散热性能下降的因素。因而肋片密度不宜太密，存在一散热量最大的优化值，通过大量实验数据分析可得，设计产品时，取散热片的肋高与肋片之间的间隙之比为大于2，小于8，当散热片肋片间隙不均匀时，应取平均间隙，肋高不均匀时应取平均高度。应注意肋高取值应是轴线方向肋片的实际高度，以图11所示为例，肋高不应是H，而是H减去2个气流沟槽宽a，也就是三个短肋高h之和。

开有沟槽的散热片，当轴线水平横置时，流经肋片表面的散热空气，都集中从沟槽流出，因而沟槽宽要足够宽，本发明提出不小于2mm，但不大于8mm。沟槽的深度也要足够深，最深的沟槽深应大于肋片长的一半，以保证散热片轴线水平横置时，自然对流散热空气流动畅通性。在实际设计产品时，沟槽深度最深的最好应大于肋长的三分之二。肋长定义为肋片尖处的半径减去肋片根处的半径。为了保证横置时，散热空气能有效地流经整个肋片表面，被沟槽分割成短肋片高度不能太长，平均短肋高应小于5倍肋片的平均间隙，一般取4～8mm之间更为合适。

特别声明：本发明中所述的LED灯芯还包括OLED灯芯。

Claims (10)

1.一种固态照明灯，包括有：LED灯芯(5)、灯头(3)、散热片(4)和护网(7)，LED灯芯(5)包括有LED芯片和基板，该基板的外侧面是为平面，是LED灯芯(5)向外的传热面，散热片(4)采用了肋片(1)从导热柱(2)侧面伸出的太阳花式结构，LED灯芯(5)设置在散热片的导热柱(2)的前端，灯头(3)采用了螺扣式结构或卡扣式结构，其特征在于：护网(7)采用了栅栏式或网状结构，护网(7)套在散热片(4)的外周圈；灯头(3)与和护网(7)为一体的结构件固定连接、或护网(7)采用了和灯头(3)部分结构件为一体的结构。

2.根据权利要求1所述的固态照明灯，其特征在于：散热片(4)的平均肋高与肋片之间的平均间隙之比大于2，小于8。

3.根据权利要求1所述的固态照明灯，其特征在于：在散热片(4)上开有与轴线呈垂直的，并且周圈贯通的沟槽(8)，其中最深的沟槽深度大于二分之一的肋长。

4.根据权利要求1、或2、或3所述的固态照明灯，其特征在于：最深的气流沟槽深大于三分之二的肋长；短肋(9)的平均高在4～8mm之间；沟槽宽度不小于2mm，不大于8mm；肋片(1)前方留有气流通道，散热片前端靠导热柱处的肋片被遮挡的当量直径不得大于肋根处半径与肋尖处半径之和。

5.根据权利要求4所述的固态照明灯，其特征在于：散热片(4)被护网(7)所固定。

6.根据权利要求4所述的固态照明灯，其特征在于：设置有金属灯杯(10)，灯杯杯底贴在散热片(4)的导热柱(2)的端面，LED灯芯(5)贴在杯底的另一面；灯杯(10)开有百叶窗式结构、或叉列式结构的通气口，该通气口的切口线采用了呈辐射形结构。

7.根据权利要求4所述的固态照明灯，其特征在于：在LED灯芯(5)前方设置有灯罩(6)，灯罩(6)上开有通气孔(11)。

8.根据权利要求7所述的固态照明灯，其特征在于：灯罩(6)通过钩扣、或焊接、或粘结与护网(7)固定连接。

9.根据权利要求4所述的固态照明灯，其特征在于：护网(7)为注射成型的塑料件。

10.根据权利要求4所述的固态照明灯，其特征在于：护网(7)为采用金属板材，经冲孔拉伸成型的金属部件。

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