CN104728811A - Led灯壳装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED灯壳装置，属于LED灯散热技术领域。所述装置包括：所述LED灯壳装置包括：灯壳本体、导热底座和设置在所述灯壳本体外侧面上的多个散热翅片；所述导热底座的第一表面贴合安装在所述灯壳本体的内侧面上，且所述导热底座的相对于所述第一表面的第二表面与LED光源芯片直接贴合，所述导热底座的第二表面为经过机械加工的平整表面。本发明通过机械加工增加导热底座的导热效果，在灯壳本体上设置多个流线型散热翅片，并且在导热底座和外壳之间设置过渡结构，使得从导热底座传导的热尽可能均匀地传导至外壳的更大区域，从而将LED光源芯片产生的热量逐层释放，有效提高了大功率LED灯的散热效果，并且能够延长大功率LED灯的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED灯壳装置，属于LED灯散热技术领域。
背景技术
LED发光技术已经被广泛应用在各种需要照明的领域，现有技术中普遍采用LED芯片作为发光器件。与传统的半导体器件一样，LED芯片在工作期间会产生热量，其产生的热量取决于整体的发光效率。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取出效率等，普通LED芯片的光电转换效率约为54％，而实际的工作过程中只有15-25％的电能转化为光能，其余的能量主要以热量的方式散发出来，因此较好的散热效率就成为保证LED芯片发光效果及使用寿命的关键。
现有的LED灯散热技术主要采用独立蜂窝式模块散热并且在灯壳上下对开槽孔，内部加装分体的散热器，依靠空气对流来将LED灯产生的热散出去，或在LED光源芯片贴合的铝合金基板下面加装热管散热器进行散热。但是，由于LED芯片和散热底座的接触面之间会产生一层空气间隙，导致无法达到较好的散热效果。然而，近年来随着大功率LED灯的使用更为广泛，在LED灯体积不变的情况下，其产生的热量是普通LED灯的两倍以上，因此将现有的LED灯散热技术应用于大功率LED灯已无法满足要求。
发明内容
本发明为解决现有的大功率集成LED灯散热技术存在的LED光源芯片与散热底座之间的热传导率较低，导致无法满足大功率LED灯的散热要求的问题，进而提出了一种LED灯壳装置。
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种LED灯壳装置，所述装置包括：灯壳本体、导热底座和设置在所述灯壳本体外侧面上的多个散热翅片；所述导热底座的第一表面贴合安装在所述灯壳本体的内侧面上，且所述导热底座的相对于所述第一表面的第二表面与LED光源芯片直接贴合，所述导热底座的第二表面为经过机械加工的平整表面。
进一步地，所述导热底座与所述灯壳本体的内侧面之间具有过渡结构，用于将所述LED光源芯片产生的热量从所述导热底座均匀传导至所述灯壳本体的更大区域。
进一步地，所述多个散热翅片与所述灯壳本体为一体设计，且所述散热翅片为流线型结构。
进一步地，所述导热底座的第二表面为通过铣削或者磨削获得的容许值为0.04-0.08mm/m的平整表面。
进一步地，所述灯壳本体采用导热系数大于200W/m·K的压铸铝合金材料压铸制造。
进一步地，所述散热翅片的中间区域高度为36mm～40mm，向周边辐射的最高高度为23mm～27mm。
进一步地，所述散热翅片的基部厚度为4mm，顶部厚度为3mm。
进一步地，两相邻的散热翅片的中心间距为13mm～17mm。
为了达到上述目的，本发明实施例还通过一种LED灯壳装置，包括：灯壳本体、设置在该灯壳本体的外侧面上的多个散热翅片以及与多个LED光源芯片的数量相等的导热底座；每一所述LED芯片光源均贴合安装在对应的导热底座的经过机械加工的平整表面上，每一所述导热底座都设置在所述灯壳本体的内侧面上。
进一步地，在每一所述导热底座与所述灯壳本体的内侧面之间都具有过渡结构，用于将每一所述LED光源芯片产生的热量从每一所述导热底座均匀传导至所述灯壳本体的更大区域。
本发明通过机械加工增加导热底座的导热效果，在灯壳本体上设置多个流线型散热翅片，并且在导热底座和外壳之间设置过渡结构，使得从导热底座传导的热尽可能均匀地传导至外壳的更大区域，从而将LED光源芯片产生的热量逐层释放，有效提高了大功率LED灯的散热效果，并且能够延长大功率LED灯的使用寿命。
附图说明
图1以示意的方式示出了本发明一实施例中的LED灯壳装置的结构图。
图2以示意的方式示出了本发明一实施例中的LED灯壳装置的第二方向结构图。
图3以示意的方式示出了本发明一实施例中的LED灯壳装置的横切剖视图。
图4以示意的方式示出了本发明一实施例中的LED灯壳装置的纵切剖视图。
图5以示意的方式示出了本发明另一实施例中的LED灯壳装置的结构图。
图6以示意的方式示出了本发明另一实施例中的LED灯壳装置的纵向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实施例提出了一种LED灯壳装置，如图1和图2所示，包括：灯壳本体31、导热底座21和设置在所述灯壳本体31外侧面上的多个散热翅片41。所述导热底座21的第一表面贴合安装在所述灯壳本体31的内侧面上，且所述导热底座21的相对于所述第一表面的第二表面与LED光源芯片直接贴合，所述导热底座的第二表面为经过机械加工的平整表面。
如图2所示，所述多个散热翅片41与所述灯壳本体31可以设计为一体，且所述散热翅片为流线型结构。
本实施例提供的LED灯壳装置的制作过程包括：首先将LED光源芯片11用螺钉安装固定安装在导热底座21的下表面，由于在接触的两个平面之间会产生很微薄的一层空气间隙，使得热导率降低，因此本实施例中的导热底座21的下表面为经过机械加工的平整表面，最大限度的减少了空气间隙的面积，从而达到减少热阻的目的。LED光源芯片11开始发光后，产生的热量传导给导热底座21，导热底座21再通过多个设置在灯壳本体21上的散热翅片41将热量均匀的散发出去，从而实现对大功率LED灯的有效散热。
具体地，灯壳本体31可采用导热系数大于200的压铸铝合金材料制造。由于现有的灯壳采用压铸铝合金材料(常见的牌号为ADC12)或钢板冲压成型，由于这两种材料的热传导系数范围为：90-100(W/m.k)，所以导热性能较差，直接影响灯壳的散热。而本实施例采用的灯壳材料通过压铸铝合金AL1070压铸而成，该材料的热传导系数高，其热传导系数范围为:210-230(W/m.k)。从两种材料的热传导系数上来看，压铸铝合金AL1070远优于压铸铝合金ADC12，因此能够进一步提高导热效果。
在本实施例中，优选的，导热底座21的与LED光源芯片贴合的表面可通过铣削或者磨削获得的容许值为0.04-0.08mm/m的平整结构，能够进一步提高导热底座21与LED光源芯片11的贴合紧密程度。
本发明还提出了另一实施例，在图1所示的LED灯壳装置的基础上增加了过渡结构。如图3和图4所示，所述导热底座21与所述灯壳本体31的内侧面之间具有过渡结构51，用于将所述LED光源芯片产生的热量从所述导热底座21均匀传导至所述灯壳本体31的更大区域。过渡结构51是导热底座21与灯壳本体31相连接的过渡部分，如果没有过渡结构51，导热底座21与灯壳本体31之间是直角连接，很容易将产生的温度集中在导热底座21上，从而会产生温度的梯度，导致热量不会很快的传导灯壳本体31，达不到较好的散热效果。在本实施例中，过渡结构51为一圆角四边形的实体结构，其制作材质与所述导热底座和灯壳都相同，传导至导热底座21的热量可通过过渡结构51与更多数量的散热翅片41传导热量，使热量更均匀的散发出去，避免在散热过程中出现温度的梯度，从而提高散热效果。
进一步地，多个散热翅片41为流线型结构，流线型的贴合结构使周围的空气绕着散热翅片41流动，从而增加空气流动的效率，进一步增加散热效果。优选的，在本实施例中，散热翅片41的中间区域高度为36mm～40mm，向周边辐射的最高高度为23mm～27mm。通过Solidworks软件多次模拟实验，根据软件实际测试实验的结果，如上所述设置的散热翅片41在灯壳本体31的外侧面形成中间高，两侧低的结构，能够进一步增加空气流动的效率。进一步优选的，散热翅片41的基部厚度定为4mm，顶部的厚度为3mm。将散热翅片设置成梯形的结构，有利于热量从底部上升至顶部并散发出来，进一步提高散热效果。
优选的，两相邻的散热翅片41的中心间距为13mm～17mm。适当的中心间距既能够保证相邻的散热翅片41散发的热量不会相互干扰，又能在灯壳本体31上设置足够多的散热翅片41，从而达到更好的散热效果。
本发明在图1至图4所示的LED灯壳装置基础上还提出了一种LED灯壳装置，如图5和图6所示，包括：灯壳本体31`、设置在该灯壳本体31`的外侧面上的多个散热翅片41`以及与多个LED光源芯片11`的数量相等的导热底座21`。在图5和图6所示实施例中，LED光源芯片为两个，对应的导热底座也为两个；每一所述LED芯片光源11`均贴合安装在对应的导热底座21`的经过机械加工的平整表面上，每一所述导热底座21`都设置在所述灯壳本体31`的内侧面上。
具体的，以在灯壳本体31`上设置两个LED光源芯片11`为例，则导热底座21`的数量也为两个。由于每个LED光源芯片11均贴合设置于一个导热底座21，当两个LED光源芯片11都发光时，产生的热量分别通过一个导热底座21`传导给灯壳本体31`，灯壳本体31`上的热量再通过多个散热翅片41`均匀散发出去，从而实现对大功率LED灯的有效散热。当LED光源芯片11`的数量为三个或更多时，导热底座21`的数量也相应的增加，从而保证设置有多个LED光源芯片11`的大型LED灯具有较好的散热效果。
进一步地，如图6所示，在灯壳本体31`的内侧设置有与LED光源芯片11`数量相等的用于将导热底座21`的热量均匀地传导至该灯壳本体31的外侧面的过渡结构51`。
过渡结构51`的数量也与导热底座21`的数量相对应，每个导热底座21`上的热量均可通过过渡结构51`(一圆角四边形的实体结构)与更多数量的散热翅片41传导热量，使热量更均匀的散发出去，避免在散热过程中出现温度的梯度，从而进一步提高散热效果。
本发明通过机械加工增加导热底座的导热效果，在灯壳本体上设置多个流线型散热翅片，并且在导热底座和外壳之间设置过渡结构，使得从导热底座传导的热尽可能均匀地传导至外壳的更大区域，从而将LED光源芯片产生的热量逐层释放，有效提高了大功率LED灯的散热效果，并且能够延长大功率LED灯的使用寿命。
当然，本发明的上述实施例仅为便于理解而提出的，根据前述内容，本领域的技术人员在实际实施时完全可以根据具体情况针对其中的某项或多项特征进行变化或组合，因此，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
Claims (10)
1.一种LED灯壳装置，其特征在于，所述LED灯壳装置包括：灯壳本体(31)、导热底座(21)和设置在所述灯壳本体(31)外侧面上的多个散热翅片(41)；
所述导热底座(21)的第一表面贴合安装在所述灯壳本体(31)的内侧面上，且所述导热底座(21)的相对于所述第一表面的第二表面与LED光源芯片直接贴合，所述导热底座的第二表面为经过机械加工的平整表面。
2.如权利要求1所述的LED灯壳装置，其特征在于，所述导热底座(21)与所述灯壳本体(31)的内侧面之间具有过渡结构(51)，用于将所述LED光源芯片产生的热量从所述导热底座(21)均匀传导至所述灯壳本体(31)的更大区域。
3.如权利要求1所述的LED灯壳装置，其特征在于，所述多个散热翅片(41)与所述灯壳本体(31)为一体设计，且所述散热翅片为流线型结构。
4.如权利要求1所述的LED灯壳装置，其特征在于，所述导热底座(21)的第二表面为通过铣削或者磨削获得的容许值为0.04-0.08mm/m的平整表面。
5.如权利要求1所述的LED灯壳装置，其特征在于，所述灯壳本体(31)采用导热系数大于200W/m·K的压铸铝合金材料压铸制造。
6.如权利要求5所述的LED灯壳装置，其特征在于，所述散热翅片(41)的中间区域高度为36mm～40mm，向周边辐射的最高高度为23mm～27mm。
7.如权利要求5所述的LED灯壳装置，其特征在于，所述散热翅片(41)的基部厚度为4mm，顶部厚度为3mm。
8.如权利要求5所述的LED灯壳装置，其特征在于，两相邻的散热翅片(41)的中心间距为13mm～17mm。
9.一种LED灯壳装置，其特征在于，所述LED灯壳装置包括：灯壳本体(31’)、设置在该灯壳本体(31`)的外侧面上的多个散热翅片(41`)以及与多个LED光源芯片(11`)的数量相等的导热底座(21`)；
每一所述LED芯片光源(11`)均贴合安装在对应的导热底座(21`)的经过机械加工的平整表面上，每一所述导热底座(21`)都设置在所述灯壳本体(31`)的内侧面上。
10.如权利要求9所述的LED灯壳装置，其特征在于，在每一所述导热底座(21`)与所述灯壳本体(31`)的内侧面之间都具有过渡结构(51`)，用于将每一所述LED光源芯片产生的热量从每一所述导热底座(21`)均匀传导至所述灯壳本体(31`)的更大区域。
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