通過集束光纖導(dǎo)光散熱的led燈具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，包括LED芯片、保護(hù)外殼和塑料散熱器，所述塑料散熱器頂部設(shè)置有金屬線路層，外側(cè)沿圓周方向均勻設(shè)置有若干片散熱翅片，所述LED芯片焊接在金屬線路層上，所述保護(hù)外殼為采用集束光纖制成的結(jié)構(gòu)，密封地扣裝在塑料散熱器上端以實(shí)現(xiàn)對LED芯片的封裝。本實(shí)用新型通過由集束光纖制成的保護(hù)外殼對LED芯片進(jìn)行封裝，與環(huán)氧樹脂相比有更高的散熱系數(shù)，具有透光性高、不易老化、抗紫外線效果好等特點(diǎn)，提高了燈具的外量子效率，從而提高光效，達(dá)到更好的散熱效果和更穩(wěn)定的器件可靠性；此外，集束光纖具有定向?qū)Ч饽芰?，簡化了LED燈具的二次配光，達(dá)到定向光輸出的效果。
【專利說明】通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種LED燈具，尤其是一種通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，屬于LED散熱【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為一種新型的節(jié)能型照明體，因體積小、驅(qū)動(dòng)電壓低、反應(yīng)速度快、耐震特性佳、使用壽命長及對環(huán)境危害低等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。LED燈具一般需要兩次配光設(shè)計(jì)，一次配光設(shè)計(jì)在芯片封裝時(shí)完成，而二次配光設(shè)計(jì)為達(dá)到照明效果，需要進(jìn)行光學(xué)模擬并添加燈杯、反光罩等器材，過程復(fù)雜、徒增成本。此外，LED燈具工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如果熱量不能及時(shí)散去，將會(huì)導(dǎo)致結(jié)溫過高，使LED出現(xiàn)壽命變短、光衰加劇、波長漂移等問題。因此，配光技術(shù)和散熱技術(shù)是LED燈具推廣的關(guān)鍵技術(shù)突破口。
[0003]當(dāng)前，傳統(tǒng)的LED為了維護(hù)本身的氣密性，排除外界濕度的影響，需使用環(huán)氧樹脂對其進(jìn)行密封處理。環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)較高，灌膠后與芯片接觸緊密，在較高溫度下產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力容易損傷芯片。而且目前LED封裝用的主要是雙酚A型透明環(huán)氧樹脂，在可見光區(qū)透光性不如光纖，導(dǎo)致LED外量子效率降低，從而降低光效，升高芯片溫度。而且環(huán)氧樹脂耐紫外線老化的能力較弱，長時(shí)間在紫外環(huán)境下將發(fā)生黃變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響透光率。更重要的是，環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，一般只有0.2W / (πι.Κ)，芯片通過環(huán)氧樹脂散發(fā)出的熱量與通過芯片底部散熱片散發(fā)出的熱量相比，可以忽略不計(jì)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，有更好的導(dǎo)光和散熱效果的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0006]通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，包括LED芯片、保護(hù)外殼和塑料散熱器，其特征在于:所述塑料散熱器頂部設(shè)置有金屬線路層，外側(cè)沿圓周方向均勻設(shè)置有若干片散熱翅片，所述LED芯片焊接在金屬線路層上，所述保護(hù)外殼為采用集束光纖制成的結(jié)構(gòu)，密封地扣裝在塑料散熱器上端以實(shí)現(xiàn)對LED芯片的封裝。
[0007]作為一種實(shí)施方案，所述保護(hù)外殼設(shè)置有穹形空心結(jié)構(gòu)，所述LED芯片位于該穹形空心結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0008]作為一種實(shí)施方案，所述LED芯片與穹形空心結(jié)構(gòu)圍成的空腔內(nèi)填充有氣體層。
[0009]作為一種實(shí)施方案，所述空腔內(nèi)填充的氣體層為氦氣層或氮?dú)鈱印?br> [0010]作為一種實(shí)施方案，所述保護(hù)外殼為實(shí)心結(jié)構(gòu)，其朝向LED芯片的一面設(shè)置有與LED芯片形狀相匹配的、用于容納LED芯片的凹槽。
[0011]作為一種實(shí)施方案，所述集束光纖為可見光光纖，通過熔融、拉絲、冷卻等工藝制備，具有定向?qū)Ч庑阅堋?br> [0012]作為一種實(shí)施方案，所述塑料散熱器為采用高導(dǎo)熱工程塑料通過注塑成型制成的結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)熱工程塑料可以使用PVC、PE、PC等基材通過添加碳粉、金屬鋁粉末、MnO2粉末等改性工藝以提高其導(dǎo)熱系數(shù)，使其達(dá)到5-20W / (m-K)就能滿足一般民用LED燈具的散熱要求。
[0013]作為一種實(shí)施方案，所述金屬線路層采用的材料為銅，使用化學(xué)鍍可以大批量加工制作。
[0014]作為一種實(shí)施方案，所述保護(hù)外殼的形狀為半球形或半橢圓形。
[0015]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型的LED燈具的保護(hù)外殼采用集束光纖制成，通過該保護(hù)外殼對LED芯片進(jìn)行封裝，與傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂相比，具有透光性高、不易老化、抗紫外線效果好等特點(diǎn)，提聞了燈具的外量子效率，從而提聞光效。
[0017]2、本實(shí)用新型的LED燈具通過集束光纖的封裝方式，由于光纖的導(dǎo)熱系數(shù)為
1.1ff / (m.Κ)，是環(huán)氧樹脂的5倍有余，可以將LED芯片所產(chǎn)生的一部分熱量，通過集束光纖向外界環(huán)境中散發(fā)，能夠大大提高LED芯片向上散熱的能力，達(dá)到更好的散熱效果和更穩(wěn)定的器件可靠性。
[0018]3、本實(shí)用新型的LED燈具可以通過對集束光纖在熔融、拉絲等制造工藝中設(shè)計(jì)為不同的導(dǎo)光特性，得到需要的照明效果，例如使光線在光纖全反射條件下實(shí)現(xiàn)定向出光，無需附加其他器件進(jìn)行二次配光，降低成本。
[0019]4、本實(shí)用新型的LED燈具的塑料散熱器采用高導(dǎo)熱塑料通過注塑成型工藝制成，不僅表面粗糙度小，而且可以實(shí)現(xiàn)取代鋁質(zhì)散熱器，并兼具基板與外殼的功能，克服了觸電、漏電等安全隱患，具有重量輕、加工方便、設(shè)計(jì)自由度大、絕緣性能好、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的LED燈具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的LED燈具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3的LED燈具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例4的LED燈具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，1-LED芯片，2-保護(hù)外殼，3_塑料散熱器，4_金屬線路層，5_散熱翅片，6_穹形空心結(jié)構(gòu)，7-空腔。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1:
[0026]如圖1所示，本實(shí)施例的LED燈具包括LED芯片1、保護(hù)外殼2和塑料散熱器3，所述保護(hù)外殼2的形狀為半球形，所述塑料散熱器3頂部設(shè)置有金屬線路層4，外側(cè)沿圓周方向均勻設(shè)置有若干片散熱翅片5，所述金屬線路層4采用的材料為銅，所述散熱翅片5的間隔、片數(shù)、厚度可以通過理論公式計(jì)算得出，并且每片散熱翅片5的特征均相同；所述LED芯片I焊接在金屬線路層4上，所述保護(hù)外殼2密封地扣裝在塑料散熱器3上端以實(shí)現(xiàn)對LED芯片I的封裝；所述保護(hù)外殼2設(shè)置有穹形空心結(jié)構(gòu)6，所述LED芯片I位于該穹形空心結(jié)構(gòu)6內(nèi)，所述LED芯片I與穹形空心結(jié)構(gòu)6圍成的空腔7內(nèi)填充有氣體層，其中:
[0027]所述保護(hù)外殼2采用集束光纖制成，該集束光纖為可見光光纖，通過熔融拉絲工藝后，在UV固化過程中以模具使其成型，能夠接收LED芯片I發(fā)出的光，達(dá)到各種定向出光、散光等配光要求；
[0028]所述塑料散熱器3采用高導(dǎo)熱塑料通過注塑成型工藝制成，高導(dǎo)熱工程塑料可以通過PC、PVC, ABS等基材加入炭粉、鋁粉、Mn02粉末等導(dǎo)熱顆粒增加其熱傳導(dǎo)性能，或者通過納米涂料、輻射散熱涂料等提高其熱對流或熱輻射效果；
[0029]所述空腔7內(nèi)填充的氣體層為氦氣層或氮?dú)鈱?，通過氦氣或氮?dú)獾淖饔茫梢栽黾由嵝Ч?br> [0030]本實(shí)施例的LED燈具可以將LED芯片I所產(chǎn)生的光通過集束光纖進(jìn)過設(shè)計(jì)的導(dǎo)光通道傳到空間中，達(dá)到所需的配光效果，同時(shí)將一部分熱量，向上通過氣體層及光錐光纖向外界環(huán)境中散發(fā)，另一部分通過塑料散熱器3向外界環(huán)境中散發(fā)，實(shí)現(xiàn)芯片上、下同時(shí)散熱，提高了燈具的散熱效果。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]如圖2所示,本實(shí)施例的LED燈具主要特點(diǎn)是:所述保護(hù)外殼2的形狀為半橢圓形。其余同實(shí)施例1。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]如圖3所示，本實(shí)施例的LED燈具主要特點(diǎn)是:所述保護(hù)外殼2為實(shí)心結(jié)構(gòu)，其朝向LED芯片I的一面設(shè)置有與LED芯片I形狀相匹配的、用于容納LED芯片I的凹槽，所述LED芯片I與保護(hù)外殼2緊密接觸，中間不填充氣體，直接把LED芯片I封裝于塑料散熱器3上，實(shí)現(xiàn)配光及散熱要求；其中，所述保護(hù)外殼2的形狀為半球形。
[0035]實(shí)施例4:
[0036]如圖4所示,本實(shí)施例的LED燈具主要特點(diǎn)是:所述保護(hù)外殼2的形狀為半橢圓形。其余同實(shí)施例2。
[0037]以上所述，僅為本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型所公開的范圍內(nèi)，如保護(hù)外殼根據(jù)需要制成半球形或半橢圓形外的其他形狀，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，包括LED芯片(I)、保護(hù)外殼(2)和塑料散熱器(3)，其特征在于:所述塑料散熱器(3)頂部設(shè)置有金屬線路層(4)，外側(cè)沿圓周方向均勻設(shè)置有若干片散熱翅片(5)，所述LED芯片(I)焊接在金屬線路層(4)上，所述保護(hù)外殼(2)為采用集束光纖制成的結(jié)構(gòu)，密封地扣裝在塑料散熱器(3)上端以實(shí)現(xiàn)對LED芯片(I)的封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述保護(hù)外殼(2)設(shè)置有穹形空心結(jié)構(gòu)(6)，所述LED芯片(I)位于該穹形空心結(jié)構(gòu)(6)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述LED芯片(I)與穹形空心結(jié)構(gòu)(6)圍成的空腔(7)內(nèi)填充有氣體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述空腔(7)內(nèi)填充的氣體層為氦氣層或氮?dú)鈱印?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述保護(hù)外殼(2)為實(shí)心結(jié)構(gòu)，其朝向LED芯片(I)的一面設(shè)置有與LED芯片(I)形狀相匹配的、用于容納LED芯片(I)的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述集束光纖為可見光光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述塑料散熱器(3)為采用高導(dǎo)熱工程塑料通過注塑成型制成的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述金屬線路層(4)采用的材料為銅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的通過集束光纖導(dǎo)光散熱的LED燈具，其特征在于:所述保護(hù)外殼(2)的形狀為半球形或半橢圓形。
【文檔編號】F21V29/00GK203641943SQ201320822116
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】文尚勝, 黃偉明, 陳穎聰 申請人:華南理工大學(xué)