專(zhuān)利名稱(chēng)：一種浸沒(méi)透鏡led聚光燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED聚光燈泡，屬于照明光源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED由于光效高，已廣泛應(yīng)用在節(jié)能照明領(lǐng)域?，F(xiàn)有白光LED光源通常采用芯片發(fā)出的藍(lán)光照射到發(fā)黃光的熒光粉上，部分透過(guò)的藍(lán)光與突光粉發(fā)出的黃光混合后形成白光。突光粉發(fā)光通常表現(xiàn)為類(lèi)似郎伯福射體，即空間強(qiáng)度分布不均勻，法線(xiàn)方向光強(qiáng)最大，對(duì)于LED發(fā)光體其光強(qiáng)空間分布中，光強(qiáng)下降到最強(qiáng)光強(qiáng)的一半所在方向之間的夾角可達(dá)120°至140°。這樣大的發(fā)散度在普通照明中可以直接使用，但是在要求更小的光束時(shí)就需聚光，例如在各類(lèi)投射燈中所遇到的問(wèn)題。另外，輸入LED芯片中的電能部分用于發(fā)光器件，其余主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。由于LED芯片的集成度很高，因此芯片溫度會(huì)隨輸入功率而升高。高的工作溫度會(huì)降低發(fā)光效率，因而功率型LED必須考慮到對(duì)芯片采取有效降溫。圖2給出了光效為197 lm/w的LED各環(huán)節(jié)能量損失分布,可以預(yù)計(jì)當(dāng)光效低于此值時(shí)熱能所占的比例會(huì)更高，在LED工作時(shí)的熱損失會(huì)占到總輸入能量的一半以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種散熱性能良好的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，以克服現(xiàn)有技術(shù)在解決LED光源光束發(fā)散度的控制與散熱一體化設(shè)計(jì)上的不足。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:` 一種浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，包括LED、引線(xiàn)和電極，LED (I)固定在熱沉(2)頂部，熱沉(2 )上半部分置于玻殼(3 )內(nèi)部,玻殼(3 )內(nèi)充滿(mǎn)散熱光學(xué)液體(4 ),散熱光學(xué)液體(4 )與LED (I)直接接觸，熱沉(2)上設(shè)置有散熱光學(xué)液體(4)膨脹通道(8)。所述的散熱光學(xué)液體(4)要具備良好的透明度、適當(dāng)?shù)恼凵渎?、高?dǎo)熱率、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和光化學(xué)穩(wěn)定性、流動(dòng)性好、沸點(diǎn)高、凝固點(diǎn)低、不易揮發(fā)、易除氣等，最優(yōu)選的為娃油，如選自甲基娃油、乙基娃油、苯基娃油、甲基含氫娃油、甲基苯基娃油、甲基氯苯基娃油、甲基乙氧基娃油、甲基二氣丙基娃油、甲基乙稀基娃油、甲基輕基娃油、乙基含氣娃油、輕基含氫娃油、含氰娃油。本發(fā)明填充在玻殼(3)內(nèi)的散熱光學(xué)液體(4)與玻殼(3)曲面共同構(gòu)成透鏡。本發(fā)明玻殼(3)與熱沉(2)通過(guò)金屬環(huán)固定連接，固定連接方式選用玻璃和匹配金屬燒結(jié)，或采用粘接方式；熱沉(2)下半部分與散熱器(7)固定連接；玻殼(3)下部套有橡皮墊圈(9)，散熱器(7)上端通過(guò)金屬壓環(huán)(10)和橡皮墊圈(9)與玻殼(3)密封。本發(fā)明將LED發(fā)光體及熱沉都浸在散熱光學(xué)液體中，能夠?qū)a(chǎn)生的熱量通過(guò)傳導(dǎo)及對(duì)流有效傳到較冷的部位。散熱光學(xué)液體所處的空間應(yīng)密封良好，在光源壽命期間散熱光學(xué)液體不應(yīng)逸出?？紤]到液體被加熱后引起的膨脹，應(yīng)給散熱光學(xué)液體留有可伸縮的空間，本發(fā)明在膨脹通道(8 )內(nèi)設(shè)置有可上下移動(dòng)的活塞(6 )。
LED器件可以使用普通封裝產(chǎn)品，也可不用凝固的透明膠體材料封裝。本發(fā)明是直接將LED模塊浸在可流動(dòng)的散熱光學(xué)液體中，這樣散熱效果則更好。散熱光學(xué)液體起到控制光源發(fā)散角的光學(xué)作用以及導(dǎo)熱材料的作用。LED所發(fā)出的光線(xiàn)穿過(guò)散熱光學(xué)液體和玻璃外殼后光線(xiàn)發(fā)生折射，起到光學(xué)透鏡的作用，對(duì)充有散熱光學(xué)液體的玻璃外殼通光部位的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以達(dá)到控制光束發(fā)散角和空間光束強(qiáng)度空間分布的目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果:1、本發(fā)明將LED發(fā)光元件浸入特定形狀的散熱光學(xué)液體內(nèi)形成浸沒(méi)透鏡光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到控制光源的光學(xué)特性和散熱的目的，散熱光學(xué)液體既是光學(xué)介質(zhì)又是散熱介質(zhì)；2、填充的散熱光學(xué)液體可作為透鏡，在LED后期封裝過(guò)程不需要額外裝配聚光透鏡或反射型聚光器；3、可以根據(jù)不同照明目的設(shè)計(jì)不同的光束特性，可廣泛用于各類(lèi)照明，如家用照明光源、投影光源、射燈和各種汽車(chē)照明光源等。


圖1為浸沒(méi)透鏡聚光燈示意 圖2為L(zhǎng)ED197 lm/w能量損失分布 圖3為中等功率固定式連接聚光燈結(jié)構(gòu)參考方案；
圖4為大功率固定式聯(lián)連接聚光燈結(jié)構(gòu)參考方案；
圖5為利用橡皮墊圈實(shí)現(xiàn)玻璃與金屬可拆卸連接示意圖；· 圖6為玻璃與金屬可拆卸連接方案示意圖。上圖中附圖標(biāo)記代表:I一LED，2—熱沉，3—玻殼，4一散熱光學(xué)液體(硅油)，5—封接環(huán),6—活塞,7—散熱器，8—膨脹通道(注油管)，9一(可拆卸連接用)橡皮墊圈，10—(固定橡皮墊圈的)金屬壓環(huán)，11一電極線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明LED (I)固定在熱沉(2)頂部，熱沉(2)上半部分置于玻殼(3)內(nèi)部，玻殼(3)內(nèi)充滿(mǎn)散熱光學(xué)液體(4)，散熱光學(xué)液體(4)與LED (I)直接接觸。圖3為用于十瓦或稍大功率金屬與玻璃固定式連接的聚光燈結(jié)構(gòu)方案。LED (I)安裝在熱沉(2 )上，外浸散熱光學(xué)液體(4 )，玻殼(3 )通光部分(上頂面)形狀根據(jù)需要設(shè)計(jì)。內(nèi)熱沉與燈頭連接以加強(qiáng)散熱，這類(lèi)結(jié)構(gòu)可考慮用于投射燈等。具體設(shè)計(jì)時(shí)，本發(fā)明先根據(jù)光源發(fā)散度的要求設(shè)計(jì)玻璃外殼的形狀，如通光部分設(shè)計(jì)為橢球面。在玻殼下部適當(dāng)位置高溫熔封上具有內(nèi)螺紋的金屬環(huán)，如果玻殼材料為電真空DW308號(hào)，那么這金屬環(huán)可選用可伐材料以便與玻璃的熱脹系數(shù)一致達(dá)到匹配封接。內(nèi)熱沉可選用導(dǎo)熱性能良好的銅或鋁等，外部有適當(dāng)長(zhǎng)度的螺紋以便同玻璃殼上封接的金屬環(huán)固定時(shí)使用。將LED固定到內(nèi)熱沉頂部，一根電極線(xiàn)(11)是要同熱沉絕緣的，另一電極線(xiàn)(11)可接到熱沉(2 )上。將內(nèi)熱沉擰進(jìn)燈內(nèi)，使LED的位置滿(mǎn)足光學(xué)設(shè)計(jì)的需要。封裝時(shí)，將燈置于槽內(nèi)，玻殼向上，槽中盛放一種甲基硅油，放進(jìn)真空箱內(nèi)，等真空度達(dá)到I帕以上時(shí)停止抽氣，緩慢放氣，油注入燈中。為了解決油的熱脹問(wèn)題，在上述過(guò)程完成后用一小段如3-4毫米長(zhǎng)的金屬小棒充當(dāng)活塞(6)堵塞油口密封，該小棒可在注油管內(nèi)活動(dòng)(注意:油管或膨脹通道管徑應(yīng)較小，注油完成后保證油不漏出)。裝上外散熱器即全部完成。玻璃與金屬連接方式也可采用可拆卸式機(jī)械連接方式。這種機(jī)械連接方案在真空技術(shù)中是很容易找到。如圖4-6所示，LED (I)仍然裝配到熱沉(2)上，不同的是這個(gè)與燈直接接觸的內(nèi)熱沉要安裝在散熱器(7)上，玻殼(3)通光部分(上頂面)的形狀根據(jù)需要設(shè)計(jì)，玻殼(3)下部套有橡皮墊圈(9)，散熱器(7)上端通過(guò)金屬壓環(huán)(10)和橡皮墊圈(9)與玻殼(3)密封。本發(fā)明采用了玻璃與匹配金屬燒結(jié)的封接技術(shù)，也可以采用玻殼和熱沉直接膠粘在一起的粘接連 接方式。
權(quán)利要求
1.一種浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，包括LED、引線(xiàn)和電極，其特征在于:LED (I)固定在熱沉(2)頂部,熱沉(2)上半部分置于玻殼(3)內(nèi)部,玻殼(3)內(nèi)充滿(mǎn)散熱光學(xué)液體(4),散熱光學(xué)液體(4)與LED (I)直接接觸，熱沉(2)上設(shè)置有散熱光學(xué)液體(4)膨脹通道(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:所述的散熱光學(xué)液體(4)為娃油。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:所述硅油選自甲基硅油、乙基娃油、苯基娃油、甲基含氣娃油、甲基苯基娃油、甲基氣苯基娃油、甲基乙氧基娃油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羥基硅油、乙基含氫硅油、羥基含氫硅油、含氰硅油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:填充在玻殼(3)內(nèi)的散熱光學(xué)液體(4)與玻殼(3)曲面共同構(gòu)成透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:玻殼(3)與熱沉(2)通過(guò)封接環(huán)(5)固定連接，固定連接方式選用玻璃和匹配金屬燒結(jié)，或采用粘接方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:熱沉(2)下半部分與散熱器(7)固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:玻殼(3)下部套有橡皮墊圈(9)，散熱器(7)上端通過(guò)金屬壓環(huán)(10)和橡皮墊圈(9)與玻殼(3)密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意 之一所述的浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其特征在于:膨脹通道(8)內(nèi)設(shè)置有可上下移動(dòng)的活塞(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種浸沒(méi)透鏡LED聚光燈泡，其LED固定在熱沉頂部，熱沉上半部分置于玻殼內(nèi)部，玻殼內(nèi)充滿(mǎn)散熱光學(xué)液體，散熱光學(xué)液體與LED直接接觸，熱沉上設(shè)置有散熱光學(xué)液體膨脹通道。本發(fā)明簡(jiǎn)化了聚光燈結(jié)構(gòu)，利用浸沒(méi)透鏡代替了專(zhuān)門(mén)的外部反射聚光系統(tǒng)，光源浸入液體中既起到封裝作用又加強(qiáng)了散熱效果，本發(fā)明可用于制造普通照明LED燈泡、汽車(chē)前大燈、射燈等。
文檔編號(hào)F21V29/00GK103244852SQ20131016326
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者陸鏑萊, 陸治國(guó), 沈韶瀛, 陸宏湜 申請(qǐng)人:西北大學(xué)