CN201386938Y - 采用二级散热的led照明灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种LED灯，其包括具有多个斜面的一级散热体和与该一级散热体相连接的二级散热体，在所述一级散热体顶部安装有多个LED芯片，所述LED芯片外部设置有反光灯杯。该LED灯所采用二级散热技术可极大地提高散热效率。所述LED灯的反光灯杯采用透明或者不透明材料制成，有效地增大光线反射范围并提高光照亮度。

Description

采用二级散热的LED照明灯

技术领域

本实用新型一般地涉及LED照明灯具，更具体地，本实用新型涉及一种具有高散热效率、大照射角度和均匀光照强度的LED照明灯。

背景技术

随着发光二极管(LED)技术的发展，越来越多的大功率LED灯被设计用于照明，例如居家照明。相对于现有的白炽灯等照明光源，LED灯具有亮度充足、节能、可靠性高、寿命长等诸多优点，这使其在照明领域具有更广阔的应用前景。

对于大功率LED，散热效果的好坏成为决定其性能的重要因素。现有技术的LED灯是将至少一个封装好的LED芯片设置在基体上以形成单独的或阵列式的光源，同时紧贴着基体连接散热体以促进热量的散发。如中国专利号为“200720141005.1”的LED灯泡改良结构专利中，在灯外部设有一灯头，内部设有光源的发光二极管，在基座底部贴合有一面积大于基座面积的加大散热片。中国发明专利申请CN101349415A则公开了一种大功率LED灯对流散热装置，其采用的技术方案是在散热板体的一侧设置有一组LED灯，在散热板体的另一侧设置一组散热凸起，并在散热板体安装槽的两侧设置带有辅助散热凸起及空气对流孔的辅助散热板。这些直接接触式的散热结构虽然减少了基座与散热片之间的热阻，但在短时间内产生较多热量的情况下，仍然存在热量聚集的问题。

另外，这些LED灯虽然可以满足普通的照明需求，但由于其LED发光体均位于同一平面内，因此所发射的光指向性强而照射范围较小。针对照射角度较小的问题，中国发明专利申请CN101182916A公开了一种LED灯具，其包括若干LED和LED承载体，所述LED承载体具有呈平面状的第一LED承载面和等角度分布在一圆周上的倾斜的第二LED承载面。这种结构能够扩大出光范围，但由于其倾斜面不连续且倾斜面上的LED仅位于一个球面上，因此其光照强度的分布并不均匀。

承上所述，需要提供一种散热效率高、照射角度大且光照强度均匀易加工生产的LED照明灯，以解决现有技术所存在的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种新型LED照明灯，此种LED灯能够提高散热效率，增大照射角度，同时很好地保障光照的平均强度，达到良好的照明效果，且易于生产及安装。

根据本实用新型的一个方面，提供一种LED灯，其包括一级散热体和二级散热体，该一级散热体具有一个或多个斜面，每个所述一级散热体顶部设置有至少一个LED芯片，所述LED芯片外部设置有反光灯杯。

优选地，所述一级散热体通过正负极串联形成相互连接的多个斜面。

优选地，所述一级散热体和二级散热体至少部分连接或接触。

优选地，所述一级散热体沿着二级散热体中心轴呈放射状周期性分布，且相邻斜面具有不同的倾斜角。

优选地，所述斜面包括具有一定高度的LED芯片支座，所述LED芯片坐落于所述支座上。

优选地，斜面的倾斜角范围为10°至80°。

优选地，所述一级散热体为由金属材料加工而成的支架。

优选地，二级散热体为浇铸成形的金属材料块。

优选地，二级散热体的外部具有翅状的散热片。

优选地，通过两级散热结构，使一级散热体的温度保持在80℃-120℃，二级散热体的温度保持在90℃以下。

优选地，LED芯片外部设置的灯杯是由诸如透明物料或不透明物料制成的。

优选地，所述灯杯为碗形、半球形、抛物面形或圆锥面形等。

为实现上述及相关目标，本实用新型包含在下文充分描述并在权利要求书中特别指出的特征。以下说明及附图详细描述了本实用新型的某些示例性实施例。然而，这些实施例是示例性的，本实用新型的原理可以具有一些与这里公开的等同的实施方式。

附图说明

通过下面对本实用新型的详细说明并结合以下附图，本实用新型的其它目标、优点和新特征将变得明显，附图中相同的附图标记指代相同的部分，其中：

图1是根据本实用新型优选实施例的LED灯的侧视图；

图2是根据本实用新型优选实施例的LED芯片与芯片支架的局部连接示意图及3D示意图；

图3是根据本实用新型优选实施例的电路连接示意图。

图4是根据本实用新型优选实施例的LED灯的俯视图；

图5是根据本实用新型优选实施例的LED芯片与接线柱的局部放大示意图；

具体实施方式

本实用新型提供一种新型的LED照明灯，其包括具有一级散热体与二级散热体及反光灯杯，且每个一级散热体顶部设置至少一个LED芯片。该LED灯采用二级散热技术，使一级散热体的温度保持在80℃-120℃，二级散热体的温度保持在90℃以下，从而可极大地提高散热效率。

下面将参考附图对本发明的LED照明灯进行详细描述。

现在参考图1，其为根据本实用新型优选实施例的LED灯的侧视图。该实施例的LED灯主要包括LED芯片1、灯杯3、灯头12、一级散热体2和二级散热体8以及虚线部分所示的内部直流供电电子板13，其中灯头或灯座12用于连接220V交流电源以便为LED灯供电，其与普通照明灯泡的相应灯头具有相同的规格，从而该LED灯可以方便地替换当前所用的日光灯。

一级散热体2是由导热性能良好且具有一定机械强度的金属制成的，其用作支撑LED芯片或发光体的支架，该支架可通过常用机械加工工艺(如切割)制成，例如利用切削、切割工艺等工艺形成如图1所示的多个斜面15和15’，这些斜面围绕LED灯的中心轴呈大致放射状周期性分布或大致对称分布，并相对于中心平面向下倾斜(具体可参见图4)。可以通过例如电镀等镀膜工艺使这些斜面具有非常好的光源反射性，从而提高光利用率。这些斜面相对于中心平面可以具有相同的或不同的倾斜角，例如可以对这些斜面进行设置，以使相邻斜面相对于水平面具有不同的倾斜角。例如从图1可以看出，斜面15的倾斜角大于斜面15’的倾斜角。作为替代，当斜面数量足够多时，可以使间隔一个或一个以上斜面的两斜面具有相同的倾斜角，也就是斜面的倾斜角可以周期性地变化，从而使LED发光体在整个圆周方向上的照射也周期性变化，以提高各个方向上光照的均匀度。为了实现最佳的照明效果，优选将所有一级散热体2的斜面的倾斜角限定在10°至80°的范围内，如10°、15°、20°、30°、45°、60°、70°、75°或80°等。

在每个斜面上设置至少一个容纳在灯杯3中的LED芯片作为发光源。灯杯3的形状优选为图1中所示的碗形或半球形，当然也可采用其他的形状，例如抛物面形、圆锥面形等。灯杯3可以采用透明或非透明的材料例如PC材料(即聚碳酸酯)或其他聚合物制成。根据光效的需要，也可以采用磨砂玻璃或半透明的其他塑料材料制作各种不同形状的灯杯3，以增加光线的柔和度及LED灯的美观度。采用电镀等工艺对灯杯的表面进行加工，从而增加发光亮度。且灯杯内可以放置透明物质如凝胶等以进一步固定LED芯片的安装及其引线连接。图2A通过局部放大示意图详细显示了LED芯片的设置方式，其中LED芯片1被设置在相对于灯杯3的底部凸出一定高度的LED芯片支座(即一级散热体2的顶部)上。从图2A可以看出，在灯杯3下方还设置有绝缘体5，用于固定电源线接口4和一级散热体2，且该电源线接口4和一级散热体2进一步向前延伸进入灯杯3中，以便进行LED芯片1的安装和引线连接。该绝缘体可以是柔性绝缘材料，也可以是具有一定硬度的绝缘材料。从图2A可以看出一级散热体2的支架的正负极可以进行串联组成多个斜面，如图2B的3D示意图所示为多个串联的斜面，采用这种串联方式可以减少生产成本，易于生产。

如图1所示，多个一级散热体2通过一固定体33被压置于二级散热体8上，并且用紧固件例如螺丝31与二级散热体8组装在一起，以便于导电线的连接，从图4中也可以看出这种组装连接方式。一级散热体2可以由金属或合金材料加工制成，其下部可以如图2A和图2B所示进行加宽，从而加大一级散热体与二级散热体之间的接触面积，更有利于热量的传导和散发。二级散热体8可以是浇铸成形的金属或合金块，且其外部优选具有相当数量的、可最大限度增加与空气接触面积的高效散热翅状结构。通过这种二级散热结构，LED芯片在通电时所散发的热量首先被LED芯片支座(即一级散热体的顶端)和一级散热体2快速带走并传递给二级散热体8，然后经由二级散热体8外部的翅状结构与空气的热交换实现较好的散热效果。通过这种两级散热机构，可以使一级散热体2的温度一般保持在80℃-120℃，二级散热体8的温度则一般保持在90℃以下。与现有技术中LED芯片的支撑体与散热体紧密结合的结构相比，这种二级散热结构不仅增大了散热面积，而且通过两个散热体的不同温度实现从一级散热体2到二级散热体8的快速热传递，避免热量在一级散热体2中积累而影响LED芯片的性能，同时两个散热体周围的空气也会由于被加热到不同温度而形成空气流动，从而更进一步提高散热效率。

现在参考图4和图5，其分别为根据本实用新型优选实施例的LED灯的俯视图和LED芯片与接线柱的局部放大示意图。从图中可以看出，仅通过一个固定体33和紧固件31即可实现多个一级散热体2与二级散热体8的紧固连接，从而提高LED灯的生产效率并降低成本。如图所示，LED芯片沿圆周方向呈大致周期性分布，且相邻LED芯片的主照射方向(即沿着斜面向上的方向)不同，从而增大LED灯的光照角度并提高平均光照强度。根据需要，在同一径向上可以通过多个斜面的电源线接口串联来设置更多个具有不同倾斜角的斜面层级以实现更好的照明效果。每个LED芯片通过两条键合线20连接到两个LED电源线接口4，该键合线20优选为本领域常用的金线。LED电源线接口4为小块的金属管柱，其嵌入在绝缘体5中而与一级散热体2形成电绝缘，并与下面的直流供电电子板13形成电连接，从而为LED芯片1供电。该LED灯的内部电路连接如图3所示。在该LED灯的内部空腔中安置有直流供电电子板13。该直流供电电子板13是PCB板，其包含将交流电转换为直流电的转换器，这种转换器可以使用本领域公知的器件，在此不详细描述。同时该直流供电电子板还包括控制每个LED发光体的电流的控制部分。转换器的输入端通过导线19连接到灯头12上，以便从灯头获得220V的交流电压，同时转换器的输出端通过直流电源线18连接到PCB板13的输入端上，并进一步经由PCB板13的输出端、LED电源线接口4和键合线20向LED芯片1提供转换得到的直流电源。

综上所述，在所设计的新型LED灯的结构中，两级散热机构的使用可以很好地实现LED芯片的快速散热，避免热量在一级散热体上积累而导致LED芯片性能退化。同时，一级散热体上设置LED芯片的斜面可以实现较大的光照角度，而同一层级上斜面的大致周期性变化或大致对称分布则保证了圆周光照的均匀性，因此整体上更显著地提高LED灯的光照角度和平均光照强度。

对于本领域技术人员来说，通过阅读前述说明，可以想到许多修改和改进。本实用新型希望覆盖权利要求书的内容及任何等价物。这里所用的具体实施例是为了帮助理解本实用新型，并不将其用于以比权利要求书及其等价物更窄的方式限制本实用新型的范围。另外，虽然在上面已通过优选实施例描述了本实用新型的具体特征，但某些具体特征可以变化而不偏离本实用新型的范围.

Claims (14)

1、一种LED灯，其特征在于：包括一级散热体和二级散热体，该一级散热体具有一个或多个斜面，每个所述一级散热体顶部设置有至少一个LED芯片，所述LED芯片外部设置有反光灯杯。

2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体通过正负极串联形成相互连接的多个斜面。

3.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体和二级散热体至少部分连接。

4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：还包括一固定体，所述固定体将多个一级散热体压置于二级散热体上，并且用紧固件与二级散热体组装在一起。

5、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体沿着二级散热体中心轴呈放射状周期性分布，且相邻斜面具有不同的倾斜角。

6、根据权利要求1-4中所述的LED灯，其特征在于：包括具有一定高度的LED芯片支座，所述LED芯片坐落于所述支座上。

7、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体的倾斜角范围为10°至80°。

8、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体由金属材料制成。

9、根据权利要求8所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体为由金属材料加工而成的支架。

10、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述二级散热体为浇铸成形的金属材料块。

11、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述二级散热体的外部具有翅状的散热片。

12、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述一级散热体的温度保持在80℃-120℃，所述二级散热体的温度保持在90℃以下。

13、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述反光灯杯用透明或非透明材料做成。

14、根据权利要求1-4所述的LED灯，其特征在于：所述反光灯杯的形状为碗形、半球形、抛物面形或圆锥面形。

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