專利名稱：一種led燈芯及其led照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于LED照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到采用太陽花散熱片的LED照明燈。技術(shù)背景 LED照明，因其節(jié)能，長壽命而受到全球關(guān)注，被認為是下一代照明技術(shù)。但其散熱
問題是當今LED照明技術(shù)發(fā)展中的一大障礙，并且占LED照明燈相當部分成本，而制約LED
照明普及應(yīng)用就是整個燈的成本價高。當前的LED照明燈的散熱裝置，就其結(jié)構(gòu)就種類繁
多，普遍的問題是結(jié)構(gòu)形式不合理，不易更換，不能形成通用標準，造價高，散熱效果也不理術(shù)巨

發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出的LED照明燈是針對散熱問題，部件通用標準化，提出一種方案有效提高散熱量，減小散熱用鋁重量，制造工藝簡單，便于整個燈裝配，實現(xiàn)LED照明燈中的部件通用標準化。 本實用新型的技術(shù)方案是LED照明燈主要部件包括有太陽花式結(jié)構(gòu)散熱片和LED燈芯，LED燈芯包括有LED芯和導(dǎo)熱芯，LED芯設(shè)置在導(dǎo)熱芯上，用于LED照明燈中時，導(dǎo)熱芯被植入太陽花式結(jié)構(gòu)散熱片中。本實用新型的特征是導(dǎo)熱芯采用了圓錐形結(jié)構(gòu)，或螺紋柱結(jié)構(gòu)。 太陽花式結(jié)構(gòu)散熱片，由于可采用鋁擠壓工藝生產(chǎn)太陽花型材，其制造成本低，因而廣泛地被用于計算機CPU散熱器中，也有不少LED照明燈采用這種散熱片。[0006] 太陽花式散熱片結(jié)構(gòu)中心是導(dǎo)熱柱，肋片圍著導(dǎo)熱柱伸出，熱量就是通過肋片表面，由對流(通常采用自然對流)過程傳到空氣中散出，對流傳熱系數(shù)小(特別是自然對流)，因而要盡可能增加肋片散熱面積，而太陽花結(jié)構(gòu)則能在一定空間內(nèi)有效的設(shè)置最多肋片。LED芯(也就是發(fā)熱源)設(shè)置在導(dǎo)熱柱的斷面上，發(fā)熱源到肋片根部的距離短，則導(dǎo)熱熱阻低，有利于散熱。以上說明太陽花式散熱片對于LED芯散熱是最為合理的結(jié)構(gòu)。[0007] LED芯設(shè)置在導(dǎo)熱芯上，導(dǎo)熱芯植入散熱片中，導(dǎo)熱芯為導(dǎo)熱柱中的一部分，LED芯產(chǎn)生的熱量經(jīng)導(dǎo)熱芯再傳導(dǎo)到散熱片上，LED芯和導(dǎo)熱芯就可構(gòu)成單獨部件——LED燈芯。采用這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)點有一、便于LED芯和導(dǎo)熱芯的封裝與裝配，便于解決其內(nèi)的導(dǎo)熱問題；二、便于整個LED照明燈的裝配；三、便于LED燈芯的維修和更換；四、更重要的是便于實現(xiàn)標準化。 為解決導(dǎo)熱芯與散熱片(導(dǎo)熱柱)之間的接觸熱阻問題。本實用新型提出導(dǎo)熱芯采用了圓錐形結(jié)構(gòu)，或螺紋柱結(jié)構(gòu)。導(dǎo)熱芯采用錐形植入散熱片中的結(jié)構(gòu)，只要小的推擠力，就可得到被放大數(shù)十倍的導(dǎo)熱芯柱面與散熱片之間的接觸壓力，因而接觸熱阻就被減小。圓錐孔和圓錐柱面容易加工成型，配合精度容易保證，因而選圓錐形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱芯。導(dǎo)熱芯采用螺紋植入散熱片中的結(jié)構(gòu)，由于螺紋柱面的表面積被放大，接觸傳熱面積就被放大，接觸熱阻就減小，比如采用普通的60°三角牙螺紋，其表面積為圓柱的兩倍。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是一種外邊緣為矩形的太陽花式散熱片特征示意圖。
圖2是一種外邊緣為六邊形的太陽花式散熱片特征示意圖。 圖3是一種外邊緣為圓形，并且肋片為弧形的太陽花式散熱片特征示意圖。 圖4是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，LED燈芯的導(dǎo)熱芯為圓
錐形植入散熱片中。 圖5是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，LED燈芯的導(dǎo)熱芯為螺 紋植入散熱片中，LED芯設(shè)有燈芯罩。 圖6是一種本實用新型的LED燈芯的特征結(jié)構(gòu)示意圖，導(dǎo)熱芯為圓錐螺紋結(jié)構(gòu)，并 帶燈芯罩。 圖7是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，散熱片的上方設(shè)有對流 罩，導(dǎo)熱芯為圓錐螺紋結(jié)構(gòu)。 圖8是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，散熱片的上方設(shè)有對流 罩，LED芯在散熱片的上側(cè)，導(dǎo)熱芯為圓錐形植入散熱片中。 圖9是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，LED芯在散熱片的上側(cè)， 對流罩內(nèi)設(shè)有反射鏡，可以向四周水平照射。
圖10是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，對流罩內(nèi)設(shè)有反射鏡， 可單方向水平照射，對流罩側(cè)壁上端開有排氣窗。
圖11是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，對流罩可伸縮，LED芯 設(shè)有燈芯罩。
圖12是一種本實用新型的LED照明燈采用的散熱片的特征結(jié)構(gòu)示意圖，是由數(shù)個 空心太陽花散熱片拼合成的，為蜂窩形結(jié)構(gòu)。
圖13是一種本實用新型的LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)示意圖，散熱片采用了蜂窩形的 拼合結(jié)構(gòu)，可用于道路照明。 圖中，1.LED芯 2.導(dǎo)熱柱 3.肋片 4.導(dǎo)熱芯 5.螺桿 6.燈芯罩 7.前 透鏡8.對流罩9.對流腔10.表示光線的箭頭11.螺釘12.反射鏡13.排氣窗 14.驅(qū)動電器15.螺母16.電極
實施例
圖1、2、3分別示出了三種太陽花式散熱片的特征示意圖。它們結(jié)構(gòu)特征(也就是 太陽花結(jié)構(gòu)特征)，中心是導(dǎo)熱柱2 (有實心和空心之分，圖中為實心)，肋片3從導(dǎo)熱柱2 的柱面伸出，導(dǎo)熱柱的作用就是將LED芯的熱量由導(dǎo)熱柱的端面(也可稱橫截面)以導(dǎo)熱 的方式，傳到柱面上的肋片上。太陽花結(jié)構(gòu)的優(yōu)點導(dǎo)熱部分(即導(dǎo)熱柱)體積小，導(dǎo)熱路 徑短，肋片的散熱面積大。 圖4、5示出兩種典型的本實用新型LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱柱中有導(dǎo)熱芯4， LED芯1設(shè)置在導(dǎo)熱芯4上，導(dǎo)熱芯4植入散熱片中，導(dǎo)熱芯為導(dǎo)熱柱中的一部分，LED芯1 產(chǎn)生的熱量經(jīng)導(dǎo)熱芯4再傳導(dǎo)到散熱片上，LED芯1和導(dǎo)熱芯4就構(gòu)成單獨部件——LED燈心。 圖4中，導(dǎo)熱芯4為圓錐形，螺桿5設(shè)置在中心軸，固定在散熱片上，通過旋轉(zhuǎn)導(dǎo)熱 芯使導(dǎo)熱芯緊固植入散熱片中。 圖5示出導(dǎo)熱芯4采用螺紋柱結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱芯采用螺紋植入散熱片中的結(jié)構(gòu)還有一 優(yōu)點便于安裝，可以無需工具就可以將導(dǎo)熱芯植入散熱片中，也就是將LED燈芯裝入由散 熱片等構(gòu)成的燈具中。 圖5中的LED芯1加設(shè)有燈芯罩6，燈芯罩6內(nèi)表面可作為反光鏡，LED芯1前還
設(shè)有前透鏡7，燈芯罩6和前透鏡7保護著這LED芯1。對于室外用的LED照明燈，要注意
防止雨水長期流經(jīng)前透鏡，減少前透鏡表面生成水垢，燈芯罩應(yīng)該設(shè)計成其下邊緣或下邊
緣凸起應(yīng)低于前透鏡。圖5中的前透鏡7成凹形，使得燈芯罩6的下邊緣低于前透鏡7。這
樣的結(jié)構(gòu)使得下雨時，水都從燈芯罩的下邊緣流下，沒有雨水流經(jīng)前透鏡。 圖6示出了一種本實用新型的LED燈芯，帶有燈芯罩6，導(dǎo)熱芯4采用了圓錐螺紋
結(jié)構(gòu)，因而具有圓錐結(jié)構(gòu)和螺紋結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點之和接觸壓力大，接觸面積大，便于安裝。 散熱片的外形可以是矩形，多邊形，圓形等，散熱片的外形尺寸用當量外徑來表
示，當量外徑定義為散熱片外形周長除以n (n= 3.14)，如果散熱片外形為圓形時，其當 量外徑就等于其外形圓的直徑。同樣，導(dǎo)熱柱的當量外徑定義為導(dǎo)熱柱橫截面外形周長除
以TI。散熱片的高，如圖4、5所示肋片3豎立方向的尺寸，也可以稱為散熱片厚。散熱片的
外形尺寸(當量外徑)、導(dǎo)熱柱的大小、散熱片高、以及肋片的厚度和肋片之間的間隙，確定
這些代表散熱片結(jié)構(gòu)的尺寸時要考慮多種因素導(dǎo)熱柱過大，所占空間大，鋁材用量也大，
內(nèi)部導(dǎo)熱距離也可能加長，導(dǎo)熱柱的當量外徑應(yīng)不大于35mm，導(dǎo)熱柱應(yīng)盡可能小，但不能太 小，要考慮LED燈芯的固定以及之間的接觸熱阻，導(dǎo)熱柱當量外徑不應(yīng)小于10mm;散熱片的 外徑若太大，將導(dǎo)致增加導(dǎo)熱柱的外徑和肋片的長度，肋片長度過長(大于35mm時)，擠出 成形困難，散熱片的當量外徑不應(yīng)大于lOOmm;從傳熱原理來說，肋片之間的間隙要小(小 于lmm)，但考慮到擠出成型難度以及長時間塵埃的污染問題，肋片之間的平均間隙(由于 間隙不均勻，因而取平均間隙)不小于1. 0mm，間隙如果太大，則空間利用率低，肋片之間的 平均間隙不應(yīng)大于3. 5mm ;肋片的厚度應(yīng)盡可能薄，但擠出成型困難，取平均厚度為0. 6mm 左右較合適。散熱片的高度不應(yīng)超過35mm，是因為散熱片高度代表空氣流經(jīng)肋片的距離，過 高的散熱片，則空氣流動阻力大，導(dǎo)熱柱內(nèi)的導(dǎo)熱距離也長，但散熱片高度太小，散熱面積 就小，不應(yīng)小于6mm。 圖7、8示出兩種本實用新型LED照明燈的特征結(jié)構(gòu)。圖7中的LED芯1朝下，設(shè) 置在散熱片的下側(cè)，圖8中的LED芯1朝上，設(shè)在散熱片的上側(cè)，但它們共同的特點是在散 熱片的上方設(shè)置有對流罩8，在散熱片的上方形成空腔，成為對流腔9。 自然對流傳熱過程空氣受熱后，比重下降，產(chǎn)生升力，向上流動的對流傳熱過程， 無機械運動機構(gòu)，因而可靠性高，成本也低。在散熱片的上方設(shè)置對流罩，利用煙囪抽吸原 理，提高空氣流經(jīng)散熱片的流量，得到散熱量的提高。對流罩的抽吸強度與對流罩內(nèi)的有效 容積成正比，外觀尺寸表現(xiàn)出與對流罩的高度(也就是指對流腔9的高度)成正比。對流 罩要達到散熱片高度兩倍以上，才有明顯的散熱提高效果。根據(jù)實驗，當對流罩高為散熱片 高的6倍時，其散熱量可提高50%。對流罩內(nèi)是一個空腔，外殼可以利用塑料制成，并且對
5流罩可以與燈具合為一體，因而成本沒有增加，整個燈的體積增加也有限。這說明加設(shè)對流罩有效的提高了散熱片的散熱量，從另一角度來說，降低了散熱所占的成本。[0033] 當散熱片平放，對流罩豎立設(shè)置時，對流罩的抽吸作用最有效，但LED芯只朝上或朝下。圖9、10所示的本實用新型LED照明燈，就解決了燈光平射問題，LED芯1設(shè)置在散熱片的上側(cè)，LED芯1朝上，對流罩8內(nèi)設(shè)置有反射鏡12，對流罩8的側(cè)壁采用了透明材料制成，從LED芯1發(fā)出的朝上光線，經(jīng)反射鏡12反射成平射，如果對流罩8內(nèi)的反射鏡12的角度可調(diào)動，則就可調(diào)動照明燈的平射角(偏上或者偏下)。
圖10所示的LED照明燈是單側(cè)平射，而圖9所示的為兩側(cè)，或四周平射。
圖10中，對流罩8上加有蓋，在側(cè)壁上端開有排氣窗13. 圖8、9、10導(dǎo)熱芯4采用圓錐結(jié)構(gòu)，靠旋轉(zhuǎn)螺釘11，將導(dǎo)熱芯4緊固植入散熱片中，螺釘設(shè)置在中心軸線上，當然也可以采用在導(dǎo)熱芯旁邊設(shè)置多顆螺釘緊固植入結(jié)構(gòu)。[0035]
圖11所示的本實用新型的一種LED照明燈中，將LED芯1的驅(qū)動電器14設(shè)置在對流罩8內(nèi)，這樣的設(shè)計雖然驅(qū)動電器14減小了對流腔9內(nèi)的容積，但驅(qū)動電器14的發(fā)熱器件將提高對流腔9內(nèi)的空氣溫度，有利于對流罩增加抽吸作用。
圖11中的對流罩8設(shè)計成兩段，上段可縮到下段內(nèi)，即對流罩的高度可調(diào)動。這樣的設(shè)計，有利于燈的安裝，盡可能地增加對流罩，比如，先將對流罩收縮，使LED照明燈的燈頭露出，插入燈座固定后，再伸展對流罩，這就有效利用燈頭和燈座周圍的空間，加大對流罩，提高抽吸作用，即提高散熱量。也可以將伸縮的對流罩設(shè)置固定在燈座上。
圖11中所示的燈芯罩6的下邊緣凸起低于前透鏡；導(dǎo)熱芯4采用圓錐結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱芯4的頂部有段螺紋扣，螺母15固定在散熱片上，通過旋轉(zhuǎn)LED燈芯使導(dǎo)熱芯緊固植入散熱片中，螺母15也可以與導(dǎo)熱柱為一體結(jié)構(gòu)。圖4、8、9、10、11所示的三種圓錐形導(dǎo)熱芯緊固植入散熱片的結(jié)構(gòu)都是靠旋轉(zhuǎn)螺紋扣，產(chǎn)生推擠力，因而通稱為螺紋扣緊固植入散熱片結(jié)構(gòu)。 LED燈芯與燈具中的電的連接可采用電纜線引出連接方式，即LED燈芯有兩根引出電纜線。還可采用類似于圖ll所示的，LED燈芯的導(dǎo)熱芯4伸出的頂頭有兩電極16，驅(qū)動電器14也有相對應(yīng)電極，通過兩相對應(yīng)電極接觸實現(xiàn)電的連接，兩相對應(yīng)的電極中的一個應(yīng)該采用彈性電極，即兩相對應(yīng)的電極是彈性接觸。 單個太陽花散熱片的散熱量有限，對應(yīng)的單個LED芯的功率(即光照度)也就有限，對于像路燈這類大功率照明燈，可以采用類似
圖12所示的方案。采用數(shù)多太陽花式散熱片通過連接裝置或互連機構(gòu)拼合成一體，每個太陽花散熱片帶有LED芯，這就可以根據(jù)需要拼合成多種光照度(功率)的照明燈。
圖12所示的單個太陽花式散熱片為等六邊形外形，整個散熱片拼合結(jié)構(gòu)為蜂窩型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、便于拼合，便于各個散熱片之間互相連接。
圖13示出了一種采用本實用新型的路燈，散熱片為10個等六邊形太陽花式散熱片，采用蜂窩型結(jié)構(gòu)拼合成。導(dǎo)熱芯4采用了圓錐螺紋結(jié)構(gòu)，每個LED芯1帶有燈芯罩6和前透鏡7，前透鏡7成凹形，燈的后外殼凸起，構(gòu)成了對流罩8，內(nèi)空腔就是對流腔9，頂蓋開有由數(shù)多小孔組成的排氣窗13。 特別說明本實用新型中的LED芯包括了 OLED芯。
權(quán)利要求一種用于照明的LED燈芯，包括有LED芯(1)和導(dǎo)熱芯(4)、LED芯(1)設(shè)置在導(dǎo)熱芯(4)上，用于LED照明燈中時，導(dǎo)熱芯(4)被植入太陽花式結(jié)構(gòu)散熱片中，其特征在于導(dǎo)熱芯(4)采用了圓錐形結(jié)構(gòu)，或螺紋柱結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈芯，其特征在于導(dǎo)熱芯(4)采用了圓錐螺紋結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈芯，其特征在于LED芯(1)設(shè)置有燈芯罩(6)，燈芯 罩(6)下邊緣或下邊緣凸出低LED芯的前透鏡(7)。
4. 一種采用了根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3所述的LED燈芯的LED照明燈，包括有LED 燈芯和散熱片，散熱片采用了太陽花式結(jié)構(gòu)，其特征在于散熱片的高度不超過35mm，散熱 片的當量外徑不大于100mm，導(dǎo)熱柱(2)的當量外徑不大于35mm，肋片之間的平均間隙不少 于1. 0線不大于3. 5mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明燈，其特征在于圓錐形的導(dǎo)熱芯(4)采用了螺紋 扣緊固植入散熱片結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明燈，其特征在于LED照明燈采用了數(shù)多個帶LED燈 芯的太陽花式散熱片，它們通過連接裝置或互連結(jié)構(gòu)拼合成一體結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED照明燈，其特征在于散熱片拼合采用了蜂窩形結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明燈，其特征在于在散熱片的上方設(shè)置有對流罩 (8)，對流罩(8)的高度是散熱片高度的兩倍以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED照明燈，其特征在于LED芯(1)設(shè)置在散熱片的上側(cè)， LED芯(1)朝上，對流罩(8)側(cè)壁采用了透明材料制成，對流罩(8)內(nèi)設(shè)置有反射鏡(12)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED照明燈，其特征在于對流罩(8)的高度采用了高度可 調(diào)結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型針對LED散熱問題，提出了一種LED燈芯及其LED照明燈。采用太陽花式散熱片，將導(dǎo)熱芯(4)和LED(1)設(shè)計成獨立的部件-LED燈芯，便于燈芯內(nèi)封裝和整個燈裝配，便于實現(xiàn)LED照明燈部件的標準通用化。通過采用圓錐和螺紋植入散熱片結(jié)構(gòu)，解決導(dǎo)熱芯(4)與散熱片之間的接觸熱阻問題，又便于LED燈的維護。通過增設(shè)對流罩(8)，利用煙囪抽吸原理，提高散熱量，并有效降低成本。
文檔編號F21Y101/02GK201539718SQ20092013403
公開日2010年8月4日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者秦彪 申請人:秦彪