專利名稱：3d散熱模塊式大功率led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種半導(dǎo)體照明裝置，特別是一種三維(3D)散熱的模塊式大功 率LED照明裝置。用于家庭、辦公室、商場、道路、隧道、舞臺等照明。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有大功率(也稱功率型)LED單管都不能單獨(dú)使用，必須附加有散熱裝置和有良 好的散熱條件，以保證LED工作于正常工作溫度。一個(gè)大功率LED照明燈具，通常會有幾個(gè) 乃至幾百個(gè)大功率LED單管，每個(gè)大功率LED單管有一個(gè)或多個(gè)LED芯片，各LED單管的熱 沉經(jīng)導(dǎo)熱膠或焊接劑與散熱器熱連接，把LED工作時(shí)產(chǎn)生的大量熱量經(jīng)散熱器散發(fā)掉。LED 作為一種半導(dǎo)體器件、對溫度十分敏感，高溫對LED的發(fā)光效率、使用壽命、可靠性和失效 率的傷害極大，在高溫下，LED不僅發(fā)光效率將顯著下降，而且很容易損壞失效。因此，散熱 裝置的設(shè)計(jì)是大功率LED照明裝置的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?，F(xiàn)有LED燈散熱器需要用大量鋁，一般需要約100_150g/W的鋁，笨重、成本高。用 熱管的散熱器雖然重量輕，但目前熱管的壽命僅1-2年，難于和LED的長壽命相配比?，F(xiàn)有技術(shù)的大功率LED單管的出光面大都為平面和球面，其出射光在2 Ji立體角 內(nèi)基本上均勻分布。對于道路、隧道等方向性照明、需要二次聚光系統(tǒng)；例如聚光反射鏡，如 LED手電筒；或利用全反射的聚光透鏡，目前PAR型LED射燈和LED路燈大多用這種透鏡。 二者都有良好的聚光性能，但它們的聚光效率較低，一般為70-75%，為了提高聚光效率，反 射鏡和全反射聚光透鏡都需要較大的體積，因而增加了燈具的體積；同時(shí)反射鏡的鏡面和 全反射面都容易被污染、降低反射效率。為了得到不同的光輸出分布、不同的配光曲線，各 LED及其聚光系統(tǒng)需要安裝在不同方向的平面上，致使散熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大。中國專利200910155139. 20，201010118280. 8提供三維散熱大功率LED照明裝置， 散熱效果好、體積小、重量輕、金屬用量少、發(fā)光效率高、聚光效率高、壽命長、可用于制造各 種大小功率的家庭、辦公室、商場、道路、隧道、舞臺等LED照明燈具。但由于其照明裝置由 一個(gè)連接裝置連接，構(gòu)成整體的結(jié)構(gòu)，在照明裝置組裝好之后，不能任意改變，若有LED損 壞需要更換、裝卸和維修麻煩；雖然連接裝置把各散熱器被相互分立并懸空固定在3D散熱 的環(huán)境中工作，但中間散熱器因燈體垂直方向沒有空氣流通通道、仍然存在散熱效果欠佳 的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在中國專利200910155139. 20,201010118280. 8基礎(chǔ)上的改進(jìn)，目的在
于克服上述之不足，提供一種根據(jù)不同場合的照明要求，燈的功率大小可任意組裝、模塊裝 卸維修方便、燈體垂直方向有足夠的空氣流通通道、散熱效果更好、體積小、重量輕、金屬用 量少、發(fā)光效率高、聚光效率高、壽命長的3D散熱的模塊式大功率LED照明裝置。本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，包括有至少一個(gè)可裝卸的大功率 LED模塊，至少一個(gè)LED的驅(qū)動器，一個(gè)固定裝置，一個(gè)電連接裝置和機(jī)械連接裝置，相互連接成一個(gè)照明裝置。每個(gè)可裝卸的大功率LED模塊包括有至少一個(gè)大功率LED單管、至少 一個(gè)LED散熱器、一個(gè)電連接器、一個(gè)固定基板和散熱器固定裝置組成，各LED單管的熱沉 經(jīng)導(dǎo)熱膠或焊接劑固定在散熱器上或經(jīng)金屬基電路板連接到散熱器；所述各LED模塊由模 塊固定裝置相互固定，模塊固定裝置有一鎖定裝置，用于把各大功率LED模塊相互固定，松 開鎖定裝置即可更換大功率LED模塊；各模塊的各散熱器之間的燈體上有空氣可自由流通 的通孔，各LED散熱器相互分立固定在3D散熱的環(huán)境中工作，每一個(gè)散熱器的四周都是可 自由流通的空氣；各大功率LED模塊的LED的電連接線經(jīng)電連接器與LED的驅(qū)動器的輸出 相連，驅(qū)動器的輸入經(jīng)電線與外電源相連，接通外電源即可點(diǎn)亮各LED。本發(fā)明所述模塊固定裝置的燈體基板二側(cè)有至少一個(gè)卡口，以方便各模塊拼接和 固定，鎖定裝置可為一鎖扣，用于把各模塊相互固定，松開鎖扣即可更換LED模塊，。本發(fā)明各LED模塊的LED單管或一組單管可并聯(lián)有一個(gè)保護(hù)元件、例如穩(wěn)壓二極 管，當(dāng)某一 LED失效時(shí)，電流可經(jīng)過此保護(hù)元件、使其它LED仍能正常工作。本發(fā)明所述散熱器帶有一系列與散熱器軸平行的散熱片，各散熱器被相互分立安 裝，各散熱器可分別制造、也可鑄造在同一個(gè)模塊的燈體基板上。散熱器和燈體基板可被制 成一體，燈體基板可按需要制成不同形狀；所述散熱器和燈體基板可分開制造也可被制成 一體。本發(fā)明所述各散熱器之間的燈體上的通孔可在各模塊之間，也可在模塊內(nèi)，或二 者都有；通孔的形狀可為圓孔、方孔、長條形孔或其它形狀的孔。散熱器的散葉片可有部分 位于通氣孔的上方，以利散熱器更好散熱。使各散熱器在3D散熱環(huán)境中工作，可有效地把 各LED產(chǎn)生的熱散發(fā)掉，散熱效率高。本發(fā)明所述LED模塊的可裝卸的大功率LED模塊配有至少一個(gè)光反射環(huán)、至少一 個(gè)配光透鏡，所述配光透鏡按照明裝置的輸出光的分布的需要設(shè)計(jì)，用不同的配光透鏡可 得到不同的輸出光分布。例如用于道路照明或隧道照明的燈具，沿道路方向、透鏡的二邊為 聚光的凹凸透鏡、中央為散光的凹透鏡，垂直道路方向?yàn)榫酃獾陌纪雇哥R。本發(fā)明對于不需要聚光的燈具，可不用配光透鏡和光反射環(huán)；模塊的光出射面可 有一透光板或曲面透光罩。本發(fā)明對于室外用燈具、所述各LED模塊分別各自防雨水密封；各模塊的電連接 器與驅(qū)動器的輸出的接觸處有橡膠或硅橡膠密封襯墊，各模塊插入、固定裝置的鎖扣扣緊 后整燈構(gòu)成防雨水密封。本發(fā)明所述驅(qū)動器為把輸入的交流或直流電壓轉(zhuǎn)變成適合于LED工作的電壓的 變換器；所述驅(qū)動器為調(diào)光或不調(diào)光驅(qū)動器，還可包含有遙控、光控電路或編程自動控制電路。本發(fā)明用不同的電連接裝置和機(jī)械連接裝置可以制成路燈、隧道燈、庭院燈和其 他用途的照明裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用模塊結(jié)構(gòu)，燈的功率大小可任意組裝，維修和 拆卸方便；由于各散熱器之間的燈體有可讓空氣自由流通的通氣通道，使各散熱器散熱 效果更好；LED模塊的配光透鏡和光反射環(huán)按照明裝置的輸出光的分布的需要設(shè)計(jì)，光利 用率高。本發(fā)明具有散熱效率高、散熱器用材料少、燈具小而輕、現(xiàn)有技術(shù)的散熱器重約 100-150g/W，本發(fā)明可降低到30g/W以下。模塊裝卸方便、設(shè)計(jì)靈活、發(fā)光效率高、壽命長等
4優(yōu)點(diǎn)，用于制造家庭、辦公室、商場、道路、隧道、舞臺等LED照明燈具。


圖1為本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置的一個(gè)模塊的實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 示意圖。圖3為本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置的模塊一個(gè)實(shí)施例的局部結(jié) 構(gòu)剖面示意圖。圖4為本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置的模塊又一個(gè)實(shí)施例的局部 結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖5為本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置的又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中1、大功率LED模塊；2、驅(qū)動器；3、驅(qū)動器外殼；4、模塊固定裝置；5、電連接 裝置；6、機(jī)械固定裝置；7、路燈；8、散熱器；9、燈體基板；10、電連接器；11、鎖扣；12、通氣 孔；13、3D自由流通空氣；14、模塊側(cè)面通空氣流槽；15、卡口 ；16、LED ;17、導(dǎo)熱膠；18、散熱 片；19、空氣流；20、散熱器用的固定裝置；21、密封圈；22、光反射環(huán)；23、配光透鏡；24、電 路板；25、連接線；26、保護(hù)元件；27、密封板；28、密封膠或圈；29、卡口或螺絲；30、金屬基 電路板；31、長條形通氣孔。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)介紹。圖1為本發(fā)明的3D散熱模塊式大功率LED 照明裝置一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。它包括有至少一個(gè)可裝卸的大功率LED模塊1，至少一 個(gè)LED的驅(qū)動器2及驅(qū)動器外殼3，一個(gè)模塊固定裝置4，一個(gè)電連接裝置5和機(jī)械固定裝 置6，相互連接成一個(gè)照明裝置7，圖1所示為一路燈的例子。所述LED模塊1如圖2所示，它包括有至少一個(gè)散熱器8，一個(gè)燈體基板9，一個(gè)電 連接器10，LED模塊的具體結(jié)構(gòu)見圖3和4所示。若干個(gè)LED模塊1相互拼接成一個(gè)照明裝置，圖1所示為由4個(gè)模塊1組成的例 子；各模塊由模塊固定裝置4相互固定，所述固定裝置有一鎖定裝置、例如鎖扣11、用于把 各模塊相互固定，松開鎖扣11即可更換模塊1。各模塊1的LED的電連接線經(jīng)電連接器10 與LED的驅(qū)動器2的輸出相連，驅(qū)動器的輸入經(jīng)電線5與外電源相連；接通外電源即可點(diǎn)亮 各模塊的LED。各散熱器8之間有可讓空氣自由流通的通氣孔12或條形通道，使各散熱器在3D 散熱環(huán)境中工作，如圖1中13所示，可有效地把各LED產(chǎn)生的熱散發(fā)掉，散熱效率高；所述 各散熱器之間的燈體上的通孔12可在各模塊之間，也可在模塊內(nèi)，或二者都有；通孔的形 狀可為圓孔、方孔、長條形孔或其它形狀的孔。對于如圖1所示的室外用燈具、所述各LED模塊1分別各自防雨水密封；各模塊的 電連接器10與驅(qū)動器2的輸出的接觸處有橡膠或硅橡膠密封襯墊14，各模塊的電連接器 10連接后和固定裝置4的鎖扣11扣緊后形成整燈防雨水密封。
所述驅(qū)動器2為把輸入的交流或直流電壓轉(zhuǎn)變成適合于大功率LED工作的電壓的 變換器；所述驅(qū)動器2還可包括有編程自動控制燈亮度電路，以節(jié)約用電。所述電和機(jī)械連接裝置可按需要制成不同形式、以制成路燈、隧道燈、庭院燈和其 他用途的照明裝置。圖2為LED模塊1的外形示意圖，其燈體基板9可按需要設(shè)計(jì)成不同的形狀，圖2 所示為燈體基板9 二側(cè)有一系列可讓空氣自由流通的半園槽14的例子，復(fù)數(shù)個(gè)模塊拼接后 即可形成一系列可讓空氣自由流通的通氣孔12 ；所述半園槽14也可設(shè)計(jì)成其它形狀；燈體 基板的二側(cè)可有至少一個(gè)卡口 15、以方便各模塊拼接和固定。實(shí)施例2圖3為本發(fā)明的LED模塊的一個(gè)實(shí)施例的局部剖面(圖2的A_A)結(jié)構(gòu)示意圖。圖 中16為至少一個(gè)大功率LED單管，8為散熱器，LED的熱沉經(jīng)導(dǎo)熱材料17直接固定在散熱 器上；所述散熱器8有一系列與散熱器軸平行的散熱片18 ；9為燈體基板，12為燈體基板9 側(cè)面的通氣孔，19表示從通氣孔流通的空氣流；散熱器用的固定裝置20固定在燈體基板9 上，21為密封膠圈；LED 16的四周有光反射器22，用于把LED向側(cè)面發(fā)射的光反射向前方； LED的正面有配光透鏡23。所述散熱器的散葉片18可有部分位于通氣孔12的上方，以利散熱器更好散熱。所述大功率LED單管有至少一個(gè)LED芯片。所述LED模塊的配光透鏡23按照明裝置的輸出光的分布的需要設(shè)計(jì)，用不同的配 光透鏡可得到不同的輸出光分布。例如用于道路照明或隧道照明的燈具，沿道路方向、透鏡 的二邊為聚光的凹凸透鏡、中央為散光的凹透鏡，垂直道路方向?yàn)榫酃獾陌纪雇哥R(如圖4 所示)。圖3中24為電路板，用于連接各LED的電極引出線25 ；各LED單管或一組單管16 可并聯(lián)有一個(gè)保護(hù)元件26、例如穩(wěn)壓二極管，當(dāng)某一 LED失效時(shí)，電流可經(jīng)過此保護(hù)元件、 使其它LED仍能正常工作。圖3中的27為模塊出光面上的密封板，它和配光透鏡23、通氣孔12之間均有密 封膠或膠圈密封28、構(gòu)成一個(gè)整體密封模塊。密封板可用卡口或螺絲29固定，以保證可靠性。實(shí)施例3圖4為本發(fā)明的LED模塊的又一實(shí)施例的局部剖面(圖2的A-A)結(jié)構(gòu)示意圖。其 特征在于散熱器8和燈體基板9被制成一體；LED被安裝在金屬基電路板30上，金屬基電 路板30經(jīng)導(dǎo)熱材料與散熱器8連接；配光透鏡23為聚光的凹凸透鏡。對于不需要聚光的燈具，可不用配光透鏡23和光反射環(huán)22 ；模塊1的光出射面可 有一透光板或曲面透光罩以替代密封板27。圖4中其它數(shù)字所代表的意義與圖3中的相 同。實(shí)施例4圖5為本發(fā)明的LED模塊的又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其特征在于各模塊1和個(gè) 散熱器8之間的流通空氣的通孔為長條形通孔31 ；所述通孔也可設(shè)計(jì)成其它形狀。圖5中 其它數(shù)字所代表的意義與圖1中的相同。
權(quán)利要求
一種3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，包括有至少一個(gè)可裝卸的大功率LED模塊，至少一個(gè)LED的驅(qū)動器，一個(gè)模塊固定裝置，一個(gè)電連接器和機(jī)械連接器，相互連接成一個(gè)照明裝置；其特征在于每個(gè)可裝卸的大功率LED模塊包括有至少一個(gè)大功率LED單管、至少一個(gè)LED散熱器、一個(gè)電連接器、一個(gè)散熱器固定裝置組成，各LED單管的熱沉經(jīng)導(dǎo)熱膠或焊接劑固定在散熱器上或經(jīng)金屬基電路板連接到散熱器；所述各LED模塊由模塊固定裝置相互固定，模塊固定裝置有一鎖定裝置，用于把各大功率LED模塊相互固定，松開鎖定裝置即可更換大功率LED模塊；各模塊的各散熱器之間的燈體上有空氣可自由流通的通孔，各LED散熱器相互分立固定在3D散熱的環(huán)境中工作，每一個(gè)散熱器的四周都是可自由流通的空氣；各大功率LED模塊的LED的電連接線經(jīng)電連接器與LED的驅(qū)動器的輸出相連，驅(qū)動器的輸入經(jīng)電線與外電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于可裝卸的 大功率LED模塊配有至少一個(gè)光反射環(huán)、至少一個(gè)配光透鏡，所述配光透鏡按照明裝置的 輸出光的分布的需要設(shè)計(jì)，用不同的配光透鏡可得到不同的輸出光分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于可裝卸的 大功率LED模塊的光出射面有一透光板或曲面透光罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于所述各模 塊固定裝置的燈體基板二側(cè)有至少一個(gè)卡口，以方便各模塊拼接和固定，鎖定裝置為一鎖 扣，用于把各模塊相互固定，松開鎖扣即可更換LED模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于所述各散 熱器之間的燈體上的通孔可在各模塊之間，也可在模塊內(nèi)，或二者都有；通孔的形狀可為圓 孔、方孔、長條形孔或其它形狀的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于所述大功 率LED模塊的大功率LED單管并聯(lián)有一個(gè)保護(hù)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于所述用于 道路照明或隧道照明燈具的配光透鏡設(shè)計(jì)，沿道路方向，透鏡的二邊為聚光的凹凸透鏡，中 央為散光的凹透鏡，垂直道路方向?yàn)榫酃獾陌纪雇哥R。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于所述燈體 基板為金屬或塑料板，各LED及其散熱器用膠或螺絲固定在基板上，燈體基板上有用于連 接各LED電極的電路板；所述散熱器和燈體基板可分開制造也可被制成一體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于所述散熱 器的散葉片有部分位于通氣孔的上方，以利散熱器更好散熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，其特征在于LED模塊 分別各自防雨水密封，各模塊的電連接器與驅(qū)動器的輸出的接觸處有橡膠或硅橡膠密封襯 墊，各模塊插入、模塊固定裝置的鎖緊后整燈構(gòu)成防雨水密封。
全文摘要
一種3D散熱模塊式大功率LED照明裝置，包括有至少一個(gè)可裝卸的大功率LED模塊，至少一個(gè)LED的驅(qū)動器，一個(gè)模塊固定裝置，一個(gè)電連接器和機(jī)械連接器，相互連接成一個(gè)照明裝置；其特征在于每個(gè)可裝卸的大功率LED模塊包括有至少一個(gè)大功率LED單管、至少一個(gè)LED散熱器、一個(gè)電連接器、一個(gè)散熱器固定裝置組成，各LED模塊由模塊固定裝置相互連接和固定；各散熱器相互分立分布，各散熱器之間的燈體有空氣可自由流通的通氣孔，各散熱器在3D散熱環(huán)境工作，散熱效率高，散熱器輕而小，現(xiàn)有技術(shù)的散熱器重約100-150g/W，本發(fā)明可降低到30g/W以下，本發(fā)明的LED照明裝置具有功率大小可任意組裝、拆卸維修方便、散熱好、散熱器用材少、發(fā)光效率高、燈具小而輕、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。用于制造商場、道路、隧道、舞臺、家庭、辦公室等照明燈具。
文檔編號F21V31/00GK101852355SQ20101020295
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者劉化斌, 葛世潮, 葛鐵漢 申請人:浙江大學(xué);葛世潮