專利名稱：發(fā)光二極管燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種發(fā)光二極管燈具，特別是涉及一種結(jié)合有散熱結(jié)構(gòu)的 發(fā)光二極管燈具。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及人們節(jié)能意識(shí)的不斷提高，發(fā)光二極管
(light emitting diode， LED )由于具有體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸被廣泛應(yīng) 用于照明領(lǐng)域中。
目前，發(fā)光二極管燈具受限于其發(fā)光特性，當(dāng)其工作溫度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 色變、光衰的現(xiàn)象，且其壽命大幅縮減，因此，如何將發(fā)光二極管燈具的工 作溫度保持在一定范圍內(nèi)以避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，是人們目前急需解決的問(wèn) 題?，F(xiàn)有的發(fā)光二極管燈具一般采用傳統(tǒng)的鋁制散熱器進(jìn)行散熱，此種散熱 方式僅適用于小功率的發(fā)光二極管燈具散熱；在發(fā)光二極管燈具的功率較大 的情形下， 一般采用普通熱管(heatpipe)、回路熱管(loop heat pipe)、均熱板 (vapor chamber)等傳熱元件，以自身自然冷卻或搭配散熱器的方式對(duì)發(fā)光二 極管燈具進(jìn)行散熱，但這些傳熱元件單位面積的熱通量(heatflux)較小，在熱 傳量過(guò)大時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)干涸(dry out)的現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)光二極管燈具的散熱 效果不甚理想，且一般回路熱管、均熱板的制造成本也過(guò)高，量產(chǎn)性不易， 因此需加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種散熱效果較佳且成本亦較低廉的發(fā)光二極管 燈具。
一種發(fā)光二極管燈具，包括基板、發(fā)光二極管燈泡、散熱器及脈動(dòng)式熱 管，所述發(fā)光二極管燈泡電連接至基板上，該脈動(dòng)式熱管同時(shí)與該發(fā)光二極 管燈泡及散熱器熱連接，使發(fā)光二極管燈泡產(chǎn)生的熱量能夠經(jīng)由該脈動(dòng)式熱 管傳遞至散熱器進(jìn)行散發(fā)。
一種發(fā)光二極管燈具，包括散熱器、脈動(dòng)式熱管及至少一發(fā)光二極管燈泡，該脈動(dòng)式熱管連續(xù)彎折形成為多重u型管體的組合，該脈動(dòng)式熱管的其
中一部分區(qū)域形成為蒸發(fā)區(qū)，另一部分區(qū)域形成為冷凝區(qū)，所述發(fā)光二極管 燈泡連接至該脈動(dòng)式熱管的蒸發(fā)區(qū)，所述散熱器連接于該脈動(dòng)式熱管的冷凝 區(qū)，使所述發(fā)光二極管燈泡產(chǎn)生的熱量經(jīng)由該脈動(dòng)式熱管傳遞至散熱器進(jìn)行散發(fā)。
與現(xiàn)有的發(fā)光二極管燈具相比，上述發(fā)光二極管燈具中的脈動(dòng)式熱管的 熱阻小，使其單位面積熱通量較大，且當(dāng)熱傳量越大時(shí)熱阻越小，可降低熱 管干涸現(xiàn)象的發(fā)生，有利于提高發(fā)光二極管燈具的散熱效果，且脈動(dòng)式熱管 的制造成本較低、易量產(chǎn)。
附困說(shuō)明


圖1A為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第 一較佳實(shí)施例的剖面示意圖。
圖1B為圖1A所示發(fā)光二極管燈具中基板與脈動(dòng)式熱管結(jié)合的平面視圖。
圖1C '為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第二較佳實(shí)施例的剖面示意圖。
圖1D為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第三較佳實(shí)施例的剖面示意圖。
圖2為圖1B所示發(fā)光二極管燈具中的脈動(dòng)式熱管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2所示脈動(dòng)式熱管中圈III部分的放大示意圖。
圖4為圖2所示脈動(dòng)式熱管沿IV-IV線的剖^f見圖。
圖5為圖2所示脈動(dòng)式熱管另一實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6A為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第四較佳實(shí)施例的剖面示意圖。
圖6B為圖6A所示發(fā)光二極管燈具中基板與脈動(dòng)式熱管結(jié)合的平面視圖。
圖7A為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第五較佳實(shí)施例的正面示意圖。
圖7B為圖7A所示發(fā)光二極管燈具的俯視圖。
圖8A為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第六較佳實(shí)施例的正面示意圖。
圖8B為圖8A所示發(fā)光二極管燈具的俯視圖。
圖9A為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具第七較佳實(shí)施例的正面示意圖。
圖9B為圖9A所示發(fā)光二極管燈具結(jié)合散熱鰭片后的俯視圖。
圖9C為圖9B所示發(fā)光二極管燈具移去基板后的俯視圖。
圖9D為圖9B所示發(fā)光二極管燈具移去基板后的另一實(shí)施例的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1A至圖1B所示為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具10的第一較佳實(shí)施例，該發(fā) 光二極管燈具10包括一基板(substrate)ll、電連接至該基板11上的若干發(fā)光 二極管燈泡13、用于傳熱的一脈動(dòng)式熱管15、 一燈罩17及一散熱器19。
該散熱器19的作用是將脈動(dòng)式熱管15從發(fā)光二極管燈泡13傳遞的熱量 進(jìn)行及時(shí)的散發(fā)，本發(fā)明中對(duì)該散熱器19的形狀及結(jié)構(gòu)不作任何限制。本實(shí) 施例中，該散熱器19包括一平板型的基座192及由該基座192向上伸出的若 干散熱鰭片191。
該基板11為由導(dǎo)熱性良好的材料制成的電路基板，并可內(nèi)設(shè)金屬材料 (metal based)以增加導(dǎo)熱性能，比如采用金屬芯印制板(metal core printed circuit board, MCPCB)等。
該脈動(dòng)式熱管15設(shè)于基板11與散熱器19的基座192之間，以將基板11 與脈動(dòng)式熱管15及散熱器19三者熱連接，該燈罩17可采用與散熱器19的基 座192—體成型的方式，該燈罩17也可由導(dǎo)熱性能良好的材料制成，并可在 燈罩17的表面上直接設(shè)置散熱鰭片等散熱結(jié)構(gòu)以代替散熱器19或者作為對(duì)散 熱器19的進(jìn)一步增強(qiáng)散熱。該燈罩17大致呈杯狀，其中間形成收容基板ll 與發(fā)光二極管燈泡13的一收容空間173，該燈罩17的內(nèi)壁具有反光與聚光作 用，其上設(shè)有一開口 172，該發(fā)光二極管燈泡13發(fā)出的光經(jīng)燈罩17反射并聚 光后由該開口 172射出。本發(fā)明對(duì)燈罩17的形狀及設(shè)置位置不作限制，如圖 1C所示之第二較佳實(shí)施例中，燈罩17可設(shè)于基板11、發(fā)光二極管燈泡13、 脈動(dòng)式熱管15及散熱器19組成的系統(tǒng)的外圍，如圖1D所示之第三較佳實(shí)施 例中，該燈罩17上也可對(duì)應(yīng)散熱器19的散熱鰭片191設(shè)穿孔(圖未示)，以 使該散熱器19的散熱鰭片191通過(guò)所述穿孔穿設(shè)于燈罩17之外。
圖2至圖4為圖1B所示脈動(dòng)式熱管15的示意圖，該脈動(dòng)式熱管15為平 板型以與散熱器19的基座192相匹配，其包括一連續(xù)彎折的細(xì)長(zhǎng)毛細(xì)管151、 一可撓性編織脈管152以及適量可冷凝的工作流體153 (如圖3所示)，該脈 管152置于該毛細(xì)管151內(nèi)，該工作流體153填充于該毛細(xì)管151與脈管152 內(nèi)。該毛細(xì)管151的內(nèi)壁為平滑表面，其通過(guò)連續(xù)彎折而形成為多重U型管 體組合。
在本實(shí)施例中，該毛細(xì)管151形成封閉的回路型(close lo叩)，其具有若 干直線形的吸熱段154及于兩端彎折形成的若干U型的放熱段155,這些吸熱
段154與放熱段155間隔設(shè)置，所述吸熱段154設(shè)于圖中虛線所示的吸熱區(qū)H 并與發(fā)光二極管燈泡13的基板11相對(duì)應(yīng)，所述j改熱段155設(shè)于圖中虛線所示 的兩個(gè)放熱區(qū)C并與散熱器19的基座192熱連接，如圖1B與圖2所示，本 實(shí)施例中的脈動(dòng)式熱管15的吸熱區(qū)H位于中間，而其放熱區(qū)C則位于兩端。 該毛細(xì)管151相互連通形成一封閉式的回路型通道，以供該工作流體153于其 中流動(dòng)。該毛細(xì)管151的兩端也可間隔開并各自密封，以形成如圖5所示的一 開路型通道(open loop )。
該毛細(xì)管151于一端的放熱區(qū)C設(shè)有一填充管158,當(dāng)該毛細(xì)管151內(nèi)被 抽至真空后，適量的工作流體153由填充管158填充至該毛細(xì)管151內(nèi)，由于 該毛細(xì)管151的管徑足夠小，該工作流體153在毛細(xì)管151的毛細(xì)作用力下， 于毛細(xì)管151內(nèi)形成間隔分布的若干液柱156，同時(shí)，每相鄰的兩液柱156之 間形成汽柱(汽泡)157，即液柱156與汽柱157間隔分布，使該工作流體153 受熱后在毛細(xì)管151內(nèi)作往復(fù)的振蕩運(yùn)動(dòng)。
另，在回路型的脈動(dòng)式熱管15中，還可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)小型的壓敏單向 閥159 (如圖2所示)，以使該工作流體153在毛細(xì)管151內(nèi)沿一特定的方向 循環(huán)，當(dāng)設(shè)置多個(gè)單向閥159時(shí)，工作流體153的循環(huán)將變得強(qiáng)烈而又迅速。
該脈管152為一細(xì)長(zhǎng)管，其貼附于該毛細(xì)管151的內(nèi)壁，并沿其長(zhǎng)度方向 設(shè)于整個(gè)毛細(xì)管151內(nèi)(如圖2所示)，該脈管152也可分為若干小段，并分 布于毛細(xì)管151的部分區(qū)域(如圖5所示)。該脈管152由若千可撓性細(xì)線160 編織而成，該細(xì)線160可為纖維、纖維束、銅絲或不銹鋼絲等。如圖4所示， 該脈管152為中空狀，其具有一環(huán)形的橫截面，以于脈管152內(nèi)部形成一中空 通道161，同時(shí)，該脈管152的外徑小于該毛細(xì)管151的內(nèi)徑，使該脈管152 的外壁與毛細(xì)管151的內(nèi)壁之間形成供汽柱157與液柱156流動(dòng)的間隙162, 該中空通道161與間隙162可供工作流體153的儲(chǔ)存與輸送。該脈管152的編 織管壁形成毛細(xì)結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生毛細(xì)力以促^f吏工作流體153在毛細(xì)管151內(nèi)流動(dòng)。
上述發(fā)光二極管燈具10中，發(fā)光二極管燈泡13產(chǎn)生的熱量通過(guò)基板11 傳至脈動(dòng)式熱管15的吸熱區(qū)H的各吸熱段154，位于吸熱段154內(nèi)的液柱156 吸熱蒸發(fā)，導(dǎo)致汽柱157膨脹，同時(shí)產(chǎn)生蒸氣壓力推動(dòng)液柱156經(jīng)毛細(xì)管151 內(nèi)的間隙162以及脈管152內(nèi)的中空通道161向放熱區(qū)C的各放熱段155流 動(dòng)，在這些放熱段155處釋放熱量冷凝為液體，使放熱區(qū)C處的汽柱157的 體積縮小，產(chǎn)生負(fù)向壓力，即吸引力，蒸氣壓力與吸引力共同作用形成作用于 液柱156的推動(dòng)力。由于毛細(xì)管151為連續(xù)彎折狀且其內(nèi)的液柱156與汽柱
157交錯(cuò)分布，因而使汽、液柱157、 156在毛細(xì)管151內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的往復(fù)振 蕩運(yùn)動(dòng)，若通過(guò)設(shè)置單向閥165，則可使該往復(fù)振蕩形成單向運(yùn)動(dòng)，在振蕩運(yùn) 動(dòng)過(guò)程中，該工作流體153從吸熱段154吸收熱量到放熱段155釋放熱量，釋 放的熱量傳至散熱器19上，并散發(fā)到周圍的空氣中。通過(guò)這種方式，工作流 體153在脈動(dòng)式熱管15內(nèi)反復(fù)蒸發(fā)、冷凝，不斷地吸熱、放熱，從而通過(guò)工 作流體153的相變化作用而達(dá)到良好的熱交換的目的。
與現(xiàn)有的發(fā)光二極管燈具相比，上述發(fā)光二極管燈具10中的脈動(dòng)式熱管 15的熱阻小，使其單位面積的熱通量較大，且當(dāng)熱傳量越大時(shí)熱阻越小，可 降低熱管干涸(dry out)現(xiàn)象的發(fā)生，有利于提高發(fā)光二極管燈具10的散熱效 果，且脈動(dòng)式熱管15采用平滑毛細(xì)管，制造成本較低、易量產(chǎn)，另，上述脈 動(dòng)式熱管15豎直放置時(shí)，其脈管152的管壁產(chǎn)生的毛細(xì)力可驅(qū)使工作流體153 在毛細(xì)管151內(nèi)流動(dòng)，以使該脈動(dòng)式熱管15的抗重能力較強(qiáng)，可搭配不同的 應(yīng)用條件，解決抗重力的問(wèn)題，從而進(jìn)一步提高發(fā)光二極管燈具IO的散熱效 果及運(yùn)用范圍。
另外，該基板ll的位置也不是固定不變的，如圖6A至圖6B所示，為本 發(fā)明發(fā)光二極管燈具60的第四較佳實(shí)施例，該發(fā)光二極管燈具60與第一較佳 實(shí)施例中的發(fā)光二極管燈具10的不同之處在于該基板11設(shè)于脈動(dòng)式熱管 15的一端，在這種情形下，該脈動(dòng)式熱管15靠近該基板11的一端形成為吸 熱區(qū)M，其另一端則形成為放熱區(qū)N。
當(dāng)然，本發(fā)明發(fā)光二極管燈具也不僅僅局限于上述實(shí)施方式，其中散熱器、 燈罩及脈動(dòng)式熱管可根據(jù)空間等不同的需求，設(shè)計(jì)成不同的形狀以進(jìn)行合理的 4荅配，如以下實(shí)施例。
圖7A至圖7B為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具70的第五較佳實(shí)施例，該燈罩 77也呈杯狀，其具有一平板狀的接觸部772及一開口 771,該發(fā)光二極管燈泡 73設(shè)于該基板71上，該基板71與該燈罩77的接觸部772的內(nèi)表面接觸，該 發(fā)光二極管燈泡73發(fā)出的光經(jīng)燈罩77反射并聚光后由該開口 771射出，該散 熱器79的基座792呈U型，該燈罩77設(shè)于該U型基座792內(nèi)，即該燈罩77 的開口方向與該散熱器79的U型基座792的朝向方向相同。該U型基座792 的外表面向外長(zhǎng)出若干散熱鰭片791,其內(nèi)表面上貼設(shè)有脈動(dòng)式熱管75，該脈 動(dòng)式熱管75呈U型，其通過(guò)連續(xù)彎折而形成為多重U型管體組合，該脈動(dòng)式 熱管75的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理與圖2或者圖5所示的脈動(dòng)式熱管15相同，其 中間為吸熱段754,兩端為放熱段755，該燈罩77的接觸部772的外表面與吸熱段754緊密結(jié)合。上述發(fā)光二極管燈具70中，發(fā)光二極管燈泡73產(chǎn)生的熱 量由基板71傳至燈罩77上，使得一部分熱量通過(guò)燈罩77散發(fā)，而另一部分 熱量經(jīng)過(guò)燈罩77傳至該脈動(dòng)式熱管75的吸熱段754,并接著傳遞至該脈動(dòng)式 熱管75兩端放熱段755的散熱鰭片791上，通過(guò)散熱器79散發(fā)到周圍的空氣 中，從而可增加散熱面積，提高散熱效果。本實(shí)施例中，該燈罩77也可以省 去接觸部772,從而使裝設(shè)發(fā)光二極管燈泡73的基板71直接與該脈動(dòng)式熱管 75的吸熱段754緊密結(jié)合，從而降低熱阻。
圖7A至圖7B所示的發(fā)光二極管燈具70中的脈動(dòng)式熱管75、燈罩77及 散熱器79的位置關(guān)系也可變化，如圖8A至圖8B所示為本發(fā)明發(fā)光二極管燈 具80的第六較佳實(shí)施例，其中該脈動(dòng)式熱管85貼設(shè)于該散熱器89的U型基 座892的外表面，燈罩87則位于散熱器89的上方，并通過(guò)脈動(dòng)式熱管85與 散熱器89熱連接，即該燈罩77的開口方向與該散熱器89的U型基座892的 朝向正好相反。
圖9A至圖9D所示為本發(fā)明發(fā)光二極管燈具90的第七較佳實(shí)施例，其中 該脈動(dòng)式熱管95的輪廓呈杯狀，其俯視圖大致呈向外輻射的花瓣?duì)?如圖9C 至9D所示)，該脈動(dòng)式熱管95中心為吸熱區(qū)，周緣為放熱區(qū)，該脈動(dòng)式熱管 95貼設(shè)于該杯狀燈罩97的內(nèi)表面，該發(fā)光二極管燈泡93設(shè)于該基板91上， 該基板91與該脈動(dòng)式熱管95的吸熱區(qū)緊密結(jié)合，以將由發(fā)光二極管燈泡93 吸收的熱量傳至燈罩97的外殼上，然后散發(fā)到周圍的空氣中，即該燈罩97 除了充當(dāng)反光作用外，還充當(dāng)上述散熱器19、 79、 89的散熱角色，據(jù)此將散 熱器與燈罩集成一體，使整體結(jié)構(gòu)更加模組化。本實(shí)施例中，還可在燈罩97 的外表面設(shè)置散熱鰭片991(如圖9B所示)以增加燈罩97的整體散熱面積及散 熱效果。當(dāng)然，該脈動(dòng)式熱管95可為圖9C所示的封閉的回路型，也可為圖 9D所示的開路型。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管燈具，包括基板、發(fā)光二極管燈泡及散熱器，所述發(fā)光二極管燈泡電連接至基板上，其特征在于該發(fā)光二極管燈具還包括脈動(dòng)式熱管，該脈動(dòng)式熱管同時(shí)與該發(fā)光二極管燈泡及散熱器熱連接，使發(fā)光二極管燈泡產(chǎn)生的熱量能夠經(jīng)由該脈動(dòng)式熱管傳遞至散熱器進(jìn)行散發(fā)。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于還包括燈罩，所 述發(fā)光二極管燈泡與基板一起收容于該燈罩內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該燈罩設(shè)于基板、 發(fā)光二極管燈泡、脈動(dòng)式熱管及散熱器組成的系統(tǒng)的外圍。
4. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該散熱器的其中 一部分收容于燈罩內(nèi)，另有一部分穿設(shè)于燈罩之外。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該散熱器包括基 座及連接于基座表面上的若干散熱鰭片。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于所述基座呈板狀， 該脈動(dòng)式熱管呈平板型并嵌設(shè)在所述基座內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于所述基座呈U型， 該脈動(dòng)式熱管呈U型并嵌"^殳在所述基座內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于還包括燈罩，所 述發(fā)光二極管燈泡與基板一起收容于該燈罩內(nèi)，該燈罩由導(dǎo)熱材料制成，所 述散熱器為該燈罩的外殼。
9. 如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該燈罩呈杯狀， 該脈動(dòng)式熱管呈杯狀并嵌^L在所述燈罩的外殼內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該脈動(dòng)式熱管通 過(guò)連續(xù)彎折而形成為多重U型管體組合。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該脈動(dòng)式熱管內(nèi) 設(shè)有脈管，該脈管內(nèi)設(shè)有中空通道。
12. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該脈管貼附于 脈動(dòng)式熱管的內(nèi)壁，且該脈管的外徑小于脈動(dòng)式熱管的管徑。
13. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該脈管由若干 可撓性細(xì)線編織而成，所述細(xì)線為纖維、纖維束、銅絲或不銹鋼絲中至少其 中一種。
14. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管燈具，其特征在于該脈動(dòng)式熱管形 成封閉回路或開路。
15. —種發(fā)光二極管燈具，包括散熱器及至少一發(fā)光二極管燈泡，其特征 在于該發(fā)光二極管燈具還包括脈動(dòng)式熱管，該脈動(dòng)式熱管連續(xù)彎折形成為 多重U型管體的組合，該脈動(dòng)式熱管的其中一部分區(qū)域形成為蒸發(fā)區(qū)，另一 部分區(qū)域形成為冷凝區(qū)，所述發(fā)光二極管燈泡連接至該脈動(dòng)式熱管的蒸發(fā)區(qū)， 所述散熱器連接于該脈動(dòng)式熱管的冷凝區(qū)，使所述發(fā)光二極管燈泡產(chǎn)生的熱 量經(jīng)由該脈動(dòng)式熱管傳遞至散熱器進(jìn)行散發(fā)。
全文摘要
一種發(fā)光二極管燈具，包括基板、發(fā)光二極管燈泡、散熱器及脈動(dòng)式熱管，所述發(fā)光二極管燈泡電連接至基板上，該脈動(dòng)式熱管同時(shí)與該發(fā)光二極管燈泡及散熱器熱連接，使發(fā)光二極管燈泡產(chǎn)生的熱量能夠經(jīng)由該脈動(dòng)式熱管傳遞至散熱器進(jìn)行散發(fā)，上述發(fā)光二極管燈具中的脈動(dòng)式熱管的熱阻小，散熱效果佳，且制造成本低，易量產(chǎn)。
文檔編號(hào)F21V29/00GK101191611SQ20061015691
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者劉睿凱, 張長(zhǎng)生, 王肇浩, 白先聲 申請(qǐng)人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司