專利名稱：一種設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED發(fā)光照明設(shè)備，更具體地說，涉及發(fā)光二極管照明設(shè)備中散熱機構(gòu)的改進。
背景技術(shù)：
眾所周知，發(fā)光二極管是當(dāng)前各類照明器具中最節(jié)能和環(huán)保的，是低碳經(jīng)濟背景下最有發(fā)展前途的照明器具，已得到我國政府和相關(guān)部門的高度重視，列入了發(fā)展規(guī)劃之中。但發(fā)光二極管存在的不足是工作過程中會產(chǎn)生很大熱量，這些熱量會使發(fā)光二極管溫度升高，而其工作溫度每升高10°c，使用壽命會降低I倍，嚴(yán)重影響使用發(fā)光二極管的經(jīng)濟性。當(dāng)前尚沒有十分有效的散熱方法來解決發(fā)光二極管的散熱問題，因此發(fā)光二極管散熱問題被認為是發(fā)光二極管發(fā)展的瓶頸。對發(fā)光二極管散熱問題的研究早已普遍展開，我國這方面的專利有近200余項，涉及到的基本散熱方法主要有三種:一是傳導(dǎo)散熱法，即借助溫度差為傳熱推動力，通過不同結(jié)構(gòu)的散熱片將熱量散發(fā)出去。這是最基本的散熱方法，但熱傳導(dǎo)的速度是有限的，散熱效果并不理想。第二是熱管散熱，熱管內(nèi)裝有低沸點的液體，在熱管的吸熱端液體氣化吸熱，而在散熱端借助散熱片散熱，使蒸汽冷凝后返回吸熱端。但由于熱管結(jié)構(gòu)的限制，吸熱端與二極管的接觸面積有限，往往還要依賴于傳導(dǎo)散熱，因此傳熱效果也不理想。第三是利用空氣對流散熱，這種方法一般不能作為獨立的方法，都是作為傳導(dǎo)散熱或熱管散熱的輔助方法。因此尋找更有效的散熱方法是當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本發(fā)明將熱傳導(dǎo)、液體對流和氣體對流傳熱統(tǒng)一起來,形成三位一體的散熱系統(tǒng)，提高發(fā)光二極管的散熱效果。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，包括用導(dǎo)電性膠粘結(jié)在呈一定圖案的電路金屬片底面上的LED芯片。其中，電路金屬片是按電路配置要求沖切出的結(jié)構(gòu)。所述電路金屬片的上表面用導(dǎo)熱膠粘接于一個絕緣陶瓷板底面上，所述絕緣陶瓷板頂面用導(dǎo)熱膠粘結(jié)在散熱器底面中部位置。優(yōu)選方式下，散熱器下部為吸熱端，吸熱端底壁為圓形凹槽，所述絕緣陶瓷板粘接在凹槽中。所述散熱器包括內(nèi)外兩層且為環(huán)形的腔體，所述兩層腔體分別通過上部通孔和下部通孔相互連通，并且所述腔體內(nèi)裝有低粘度液體。內(nèi)層腔體中的低粘度液體可吸收所述絕緣陶瓷板的上表面通過散熱器吸熱端底壁傳導(dǎo)過來的熱量。此外，所述環(huán)形腔體的散熱器，中部環(huán)孔穿設(shè)有導(dǎo)線。所述導(dǎo)線穿過所述絕緣陶瓷板上設(shè)置的中心孔，連接兩端的電路金屬片和配置有燈具接口的電源組件。優(yōu)選方式下，所述散熱器外緣的內(nèi)外層腔體均向下延展成燈體外殼結(jié)構(gòu)，不但形成燈體，而且增大了散熱面積，以及延展了腔內(nèi)液體流通的路徑。而位于所述芯片的下方所述燈體外殼結(jié)構(gòu)上固定有透明燈罩。此外，優(yōu)選方式下，所述電源組件置于所述散熱器頂壁上方；所述電源組件的下部支架的四周設(shè)有通氣孔，而所述透明燈罩上開設(shè)有透孔；從而，自所述透孔起，依次經(jīng)過所述絕緣陶瓷板的中心孔、所述散熱器的環(huán)孔、所述通氣孔形成空氣流通的流道。優(yōu)選方式下，本發(fā)明散熱器中的液體選用水等低粘度的流體作為工作介質(zhì)。優(yōu)選方式下，所述散熱器的外部以間隔方式設(shè)置有散熱片。最優(yōu)方式下，所述散熱片選用置于散熱器上方的錐筒形散熱翅片。本發(fā)明將傳導(dǎo)散熱、液體和空氣對流散熱三合一，形成高效率的發(fā)光二極管散熱系統(tǒng)。在熱傳導(dǎo)方面，盡量降低芯片和散熱器間的熱阻，擴大散熱面積；在液體對流散熱方面，合理設(shè)計散熱器結(jié)構(gòu)，盡量增大散熱器吸熱端與散熱體的接觸面積，增大散熱端的散熱面積；在氣體對流散熱方面，形成燈內(nèi)上下通道，利用煙囪效應(yīng)使燈具內(nèi)直接向外界散熱。通過這種“三合一”的設(shè)計，可有效地解決發(fā)光二極管的散熱問題。具體說，有益效果如下:(I)將低熱阻熱傳導(dǎo)、高效率液體對流傳熱及空氣的煙囪效應(yīng)的對流傳熱三為一體，組成發(fā)光二極管的散熱系統(tǒng)。(2)低熱阻熱傳導(dǎo)，是將鋁和銅等金屬薄片通過導(dǎo)熱膠直接粘接在導(dǎo)熱性良好的絕緣陶瓷板上，用以代替電路板，使芯片與散熱器間具有盡量低的熱阻。(3)高效率液體對流傳熱，是使散熱器的吸熱端包住整個陶瓷板的端面和底面，獲得最大的吸熱面積。(4)散熱器吸熱端的上表面可以裝有散熱翅片。(5)散熱器由導(dǎo)熱性好的金屬、陶瓷、導(dǎo)熱塑料等制成，最好是金屬的，散熱器內(nèi)的液體是水等低粘度液體。(6)散熱器的散熱端兼做燈具的外殼，中空結(jié)構(gòu)，使液體能在兩層間循環(huán)。(7)散熱器散熱端的外表面可以帶有散熱翅片，獲得更大的散熱面積。(8)煙囪效應(yīng)由燈具的中間通道形成，包括燈罩四周的多個透孔、散熱器吸熱端和絕緣陶瓷板的中心孔、電源組件延長段的開孔，以及散熱器上面的筒形散熱翅片與電源組件之間的間隙，構(gòu)成燈具內(nèi)的上下通道。

圖1是本發(fā)明照明設(shè)備中散熱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是本發(fā)明散熱器吸熱端與燈具外殼裝配的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了散熱器內(nèi)液體對流的過程；圖3是本發(fā)明散熱機構(gòu)形成煙囪效應(yīng)的空氣流動示意圖；圖4是圖1中A處的局部放大示意圖。I一燈具接口 2—電源組件3—錐筒形散熱翅片4一通氣孔5—絕緣陶瓷板6—散熱器吸熱端7—散熱器散熱端內(nèi)層8—散熱器散熱端外層9一透孔10—透明燈罩11 一芯片12—電路金屬片13，14，15—通孔16—導(dǎo)線17—散熱器吸熱端底壁18—導(dǎo)熱膠粘劑19 一低粘度流體。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，將一個或多個芯片11用導(dǎo)電性膠粘劑粘結(jié)在銅或鋁等金屬薄片沖切成的電路金屬片12上。再用導(dǎo)熱性好的膠將粘有芯片11的電路金屬片12粘結(jié)在絕緣陶瓷板5上。將粘有芯片11和電路金屬片12的陶瓷板5用導(dǎo)熱膠粘劑18 (如圖4所示)鑲在鋁制金屬散熱器吸熱端6的凹槽中。從而絕緣陶瓷板5上部與上方的散熱器形成密閉腔體，由此盡量增大散熱體與散熱器的接觸面積，并使芯片與散熱器間的熱阻降為最低。如圖1和圖2所示，散熱器包括內(nèi)外兩層腔體，所述兩層腔體分別通過上部通孔15和下部通孔13相互連通。圖中，散熱器分成了上部的吸熱端6和下部的散熱端，吸熱端6和散熱端之間通過通孔14連通。散熱器的腔體內(nèi)裝有水等低粘度液體。而且吸熱端6的內(nèi)層腔體7中低粘度液體接受所述絕緣陶瓷板5的上表面通過散熱器底壁傳導(dǎo)的熱量，達到有效散熱的目的。工作時，如圖2所示，液體吸收芯片發(fā)出的熱量使其密度降低，產(chǎn)生向上的浮力，由散熱器吸熱端的上方開孔15進入帶有夾層的散熱端的外層空間8，液體散熱后逐漸下降，經(jīng)由散熱端下方開孔13進入內(nèi)層空間7，并借助液體的循環(huán)力，經(jīng)由散熱端和吸熱端的中間開孔14返回散熱器的吸熱端6。此外，圖1中，散熱器外緣的內(nèi)外層腔體均向下延展成燈體外殼結(jié)構(gòu)，從而延展了散熱器的散熱面積；位于芯片的下方，外殼結(jié)構(gòu)上固定有透明燈罩10。圖1中，絕緣陶瓷板5的中間部分設(shè)有中心孔，導(dǎo)線16通過中心孔以及散熱器的中部環(huán)形孔將電路金屬片12與電源組件2相連，電源組件2通過燈具的接口 I與電源相連，實現(xiàn)對芯片的供電。此外，圖中，金屬散熱器吸熱端6的上表面裝有錐筒形散熱翅片3。如圖3所示，燈具的下端的透明燈罩10，其周邊設(shè)有多個透孔9。電源組件2下方有一個四周具有通孔4的支架，與散熱器用膠連接。透孔9與金屬散熱器和絕緣陶瓷板的中心孔、電源組件下方支架的通孔4，以及金屬散熱器上錐筒形散熱翅片3與電源組件2之間的間隙構(gòu)成燈具內(nèi)的上下通道。由于燈內(nèi)外的空氣溫度差，環(huán)境中的冷空氣借助煙囪效應(yīng)，沿上下通道上升，形成熱空氣上升的煙 效應(yīng)，可進一步發(fā)揮金屬散熱器內(nèi)腔各表面及燈罩內(nèi)各表面的散熱作用，提高散熱效果。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，其特征在于，包括用導(dǎo)電性膠粘結(jié)在電路金屬片(12)底面上的LED芯片(11)，所述電路金屬片(12)的上表面用導(dǎo)熱膠粘接于一個絕緣陶瓷板(5)底面上，所述絕緣陶瓷板(5)上部用導(dǎo)熱膠(18)粘結(jié)在散熱器底面中部位置； 所述散熱器包括內(nèi)外兩層且為環(huán)形的腔體，所述兩層腔體分別通過上部通孔(15)和下部通孔(13)相互連通，并且所述腔體內(nèi)裝有低粘度液體(19)； 所述環(huán)形腔體的散熱器，中部環(huán)孔穿設(shè)有導(dǎo)線(16);所述導(dǎo)線(16)穿過所述絕緣陶瓷板(5)上設(shè)置的中心孔，并連接兩端的所述電路金屬片(12)以及配置有燈具接口(I)的電源組件⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，其特征在于，所述散熱器外緣的內(nèi)外層腔體均向下延展成燈體外殼結(jié)構(gòu)；位于所述芯片的下方所述燈體外殼結(jié)構(gòu)上固定有透明燈罩(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，其特征在于，所述電源組件(2)置于所述散熱器頂壁上方；所述電源組件(2)的下部支架的四周開設(shè)有通氣孔⑷; 所述透明燈罩(10)上開設(shè)有透孔(9);從而，自所述透孔(9)起，依次經(jīng)過所述絕緣陶瓷板的中心孔、所述散熱器的環(huán)孔、所述通氣孔(4)形成空氣流通的流道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，其特征在于，所述低粘度液體為水等流動性好的低粘度流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，其特征在于，所述散熱器的外部以間隔方式設(shè)置有散熱片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，其特征在于，所述散熱片為置于散熱器上方的錐筒形散熱翅片(3)。
專利摘要本實用新型公開了一種設(shè)有散熱機構(gòu)的發(fā)光二極管照明設(shè)備，LED芯片11粘結(jié)在電路金屬片12上后再粘接于絕緣陶瓷板5底面上，絕緣陶瓷板粘結(jié)在散熱器底壁的凹槽內(nèi)。散熱器包括內(nèi)外兩層腔體，兩層腔體分別通過上部通孔15和下部通孔13相互連通，并且腔體內(nèi)裝有低粘度液體。電路金屬片通過導(dǎo)線連接上部配置有燈具接口的的電源組件。本實用新型形成高效率的發(fā)光二極管散熱系統(tǒng)。在熱傳導(dǎo)方面，降低芯片和散熱器間的熱阻，擴大散熱面積；在散熱結(jié)構(gòu)上，合理設(shè)計散熱器形狀，增大其吸熱端與散熱體的接觸面積，增大散熱端的散熱面積；在對流散熱方面，形成燈內(nèi)上下通道，利用煙囪效應(yīng)使燈具內(nèi)直接向外散熱。
文檔編號F21Y101/02GK203068200SQ20122072824
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者李立, 鄒念育 申請人:大連工業(yè)大學(xué)