固態(tài)光源散熱金屬殼及其制造方法和模具的制作方法
【專利摘要】固態(tài)光源散熱金屬殼及其制造方法和模具。本發(fā)明以降低結(jié)構(gòu)件成本、提高固態(tài)光源散熱性能為目的，提出一種金屬側(cè)壁(2)上開有的通氣窗口(3)的散熱金屬殼(1)，以及制造方法和模具。該通氣窗口(3)采用了成形凸齒軸向推擠成形的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)，所有的成形凸齒在凹模內(nèi)固定不動，凸模上有對應的成形溝槽，成形凸齒軸向運動，推擠金屬殼壁向內(nèi)變形，構(gòu)成通氣口(23)，因而所用的模具結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)多工位連續(xù)模沖壓成形，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】固態(tài)光源散熱金屬殼及其制造方法和模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固態(tài)光源散熱【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到采用自然對流散熱，利用外殼結(jié)構(gòu)件作為散熱片的固態(tài)光源散熱器及其制造方法和模具。
技術(shù)背景
[0002]LED(固態(tài)光源)由于節(jié)能環(huán)保，被認為是人類下一代照明用光源，但阻礙LED照明燈普及的關(guān)鍵障礙是:造價太高。LED照明燈的成本可分成三部分:LED光源、電源和結(jié)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)件包括有散熱器，并且結(jié)構(gòu)件的成本主要來自散熱器。隨著LED光源價格步步下降，結(jié)構(gòu)件的成本將是LED照明燈的主要成本，因而降低結(jié)構(gòu)件(散熱器)成本將成為實現(xiàn)LED普及的重點。
[0003]中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?201310086769.5)公開的技術(shù)，利用燈具殼體作為散熱片，采用薄壁鋁板制造，節(jié)省了材料成本；采用沖壓工藝，降低了加工成本；在燈具殼體的側(cè)壁上開有(百頁窗式結(jié)構(gòu)或錯列式)通氣窗口、不僅顯著提高了散熱性能，燈具結(jié)構(gòu)件的成本還得到顯著下降。
[0004]以上公開的技術(shù)，沒有揭示燈具殼體側(cè)壁上的(百頁窗式和錯列式)通氣窗口加工成形方法。圖1、圖2是通常的百頁窗式和錯列式結(jié)構(gòu)的加工成形方法，有上模101和下模102，上模101上有凸齒103，凸齒103相對于金屬板104的運動為垂直(或接近垂直)，如箭頭105所示。由燈具殼體側(cè)壁一般為桶形，如果采用以上方法用于側(cè)壁上開通氣窗口，生產(chǎn)效率低，如果要實現(xiàn)采用沖壓工藝一次成形，凸齒103的運動方向與沖床機頭運動方向(也是殼體的軸線方向)不一致，而且還應是垂直，每個凸齒103必須分別相對運動，不能是如圖1、2所示的一個整體部件，這樣的模具結(jié)構(gòu)非常復雜，有可能無法制造出實用可靠的模具。以上公開的技術(shù)中的圖16、17所示的金屬側(cè)壁上的通氣窗口，清楚地明確示出這樣的百頁窗結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種所用的模具結(jié)構(gòu)簡單，成形容易，側(cè)壁上開有百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口的散熱金屬殼，以及制造方法和模具，可實現(xiàn)多工位連續(xù)模沖壓成形,生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)成本低。
[0006]本發(fā)明的固態(tài)光源散熱金屬殼技術(shù)方案是:散熱金屬殼包括有金屬側(cè)壁和金屬前殼、或金屬側(cè)壁和金屬后殼、或金屬側(cè)壁和金屬前殼以及金屬后殼，固態(tài)光源一般配有導熱板或?qū)嵝荆峤饘贇ぴO(shè)置有直接或間接與固態(tài)光源的導熱板或?qū)嵝窘佑|的接觸傳熱面，部分或全部由固態(tài)光源產(chǎn)生的熱量通過該接觸傳熱面?zhèn)鞯缴峤饘贇さ谋砻嫔⒊?，散熱金屬殼采用金屬板材?jīng)有沖壓加工制成，金屬側(cè)壁是從金屬后殼、或金屬前殼、或金屬后殼與金屬前殼的金屬板材拉伸而成的，金屬側(cè)壁上開有百頁窗式結(jié)構(gòu)或錯列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口。本發(fā)明的特征有:金屬側(cè)壁上的通氣窗口采用了成形凸齒軸向推擠成形的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具體的特征有:在金屬側(cè)壁上、或金屬側(cè)壁與金屬前殼或金屬后殼交界處附近的外緣端面上有齒口，齒口的邊緣由端面裁切線和端面內(nèi)折角組成；端面裁切線與側(cè)壁裁切線相連；開有通氣口之前的金屬殼壁(全部或部分)被成形凸齒向內(nèi)推擠，構(gòu)成內(nèi)折肋片，內(nèi)折肋片與外緣端面的交界處為折角(也就是端面內(nèi)折角)，內(nèi)折肋片的另一端連著的是下端連片，兩者彎折連接，之間的折角稱為下端內(nèi)折角。
[0007]本發(fā)明提出的散熱金屬殼的制造方法，主要特征是:金屬側(cè)壁上的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的成形方法為，成形凸齒軸向運動，推擠金屬殼壁向內(nèi)變形(有彎曲變形，有拉直變形等)，構(gòu)成內(nèi)折肋片，形成通氣口(百頁窗或錯列式結(jié)構(gòu))。
[0008]實現(xiàn)以上方法的模具的基本特征有:金屬側(cè)壁上的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的成形模具包括有凹模和凸模，凹模內(nèi)有成形凸齒，所有的成形凸齒與凹模固定為整體(即成形凸齒與凹模主體固定或為一整體件，不可相對運動)，凸模上有與成形凸齒對應的成形溝槽，成形溝槽一直延伸到凸模上端，形成開口，成形凸齒可軸向插入成形溝槽。凸模上有端面裁切線的端面刃口，凸模的側(cè)壁上有側(cè)裁切線的側(cè)壁刃口，端面刃口與側(cè)壁刃口相連。
[0009]從以上模具特征結(jié)構(gòu)來分析，本發(fā)明的模具簡單易制造，所有的成形凸齒可與凹模合為一整體部件，(強度)可靠，采用沖壓工藝，設(shè)計成多工位連續(xù)模，帶料送料，可實現(xiàn)高效的自動化生產(chǎn)，有效降低加工成本。
[0010]本發(fā)明所述的接觸傳熱面是指特意為確保導熱傳熱的接觸面，因而該接觸面要足夠大，接觸要緊密，比如采用壓緊、過盈緊配合、加入導熱膠或焊接等措施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]以下結(jié)合附圖以及具體實施方案對本發(fā)明進一步說明:
[0012]圖1是一種錯列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的通常加工方法的模具的特征剖面示意圖。
[0013]圖2是一種百頁窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口的通常加工方法的模具的特征剖面示意圖。
[0014]圖3-7分別是五種采用散熱金屬殼的固態(tài)光源引擎的特征剖面示意圖，示出了散熱金屬殼I的結(jié)構(gòu)特征有:金屬側(cè)壁2是從金屬前殼4、或金屬后殼9、或金屬前殼4以及金屬后殼9的金屬板材拉伸而成的,并開有通氣窗口 3。
[0015]圖8是一種本發(fā)明散熱金屬殼立體視圖，示出了金屬側(cè)壁2上的本發(fā)明的百頁窗式通氣窗口的結(jié)構(gòu)特征。
[0016]圖9是圖8中F局部的局部放大視圖。
[0017]圖10是一種本發(fā)明的金屬側(cè)壁上開百頁窗式通氣窗口的加工模具的特征結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0018]圖11是表示本發(fā)明中的側(cè)壁上的內(nèi)折肋片成形特征示意圖。
[0019]圖12是一種本發(fā)明散熱金屬殼立體視圖。
[0020]圖13是圖12中G局部的局部放大視圖。
[0021]圖14是一種本發(fā)明散熱金屬后殼立體視圖。
[0022]圖15、圖16是用于確定本發(fā)明散熱金屬殼的側(cè)壁和金屬后殼以及金屬前殼分界點的示意圖。
[0023]圖中:101-上模，102-下模，103-凸齒，104-金屬板，105-箭頭，1-散熱金屬殼，2-金屬側(cè)壁，3-通氣窗口，4-金屬前殼,5-通氣窗口，6-固態(tài)光源,7-導熱板,8-散熱片，9-金屬后殼，10-通氣窗口，11-光源罩，12-導熱柱，13-散熱片，14-通氣窗口，15導熱芯，16a、16b、16c_翻片，17-外緣端面，18-齒口，19-端面內(nèi)折角，20-端面裁切線，21-內(nèi)折裁切線，22-側(cè)壁裁切線，23-通氣口，24-內(nèi)折肋片，25-下端連片，26-下端內(nèi)折角，27-軸線，28-凹模,29-成形凸齒，30-箭頭，31-凸齒前端面，32-凸齒刃口，33-滑擦面，34-凸模，35-成形溝槽，36-側(cè)壁刃口，37-端面刃口，38-箭頭，39-箭頭，40-金屬殼壁，

【具體實施方式】
[0024]圖3所示的采用散熱金屬殼的固態(tài)光源引擎，散熱金屬殼I的金屬側(cè)壁2是和金屬前殼4為同一金屬板制造，內(nèi)設(shè)置有散熱片8。金屬側(cè)壁2開有錯列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口3，金屬前殼4上的通氣窗口 5采用百葉窗式結(jié)構(gòu)，固態(tài)光源6的導熱板7直接緊貼在金屬前殼4上，金屬前殼4與導熱板7之間的接觸面就是接觸傳熱面，此處為直接接觸傳熱面。
[0025]圖4所不的固態(tài)光源引擎中，散熱金屬殼I只有金屬側(cè)壁2和金屬后殼9,金屬側(cè)壁2和金屬后殼9為同一金屬板制造，金屬后殼9設(shè)置有與導熱板7直接接觸的接觸傳熱面。金屬后殼9上開有錯列式結(jié)構(gòu)通氣窗口 10,金屬側(cè)壁2開有百葉窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口 3。固態(tài)光源6配有光源罩11。
[0026]圖5所不的固態(tài)光源引擎,散熱金屬殼I包括有金屬前殼4和金屬后殼9,金屬側(cè)壁2為兩段，分別是從金屬前殼4以及金屬后殼9的金屬板材拉伸而成的。散熱金屬殼I內(nèi)設(shè)置有散熱片13從導熱柱12柱面伸出的太陽花式散熱片，導熱柱12兩端分別與金屬前殼4和金屬后殼9的中部緊貼，此接觸面為接觸傳熱面，傳入金屬后殼9的熱量是間接地通過導熱柱12，此為間接接觸傳熱。
[0027]圖6所示的固態(tài)光源引擎中，金屬側(cè)壁2由金屬后殼9的金屬板材拉伸而成；金屬后殼9中部向前(本發(fā)明定義固態(tài)光源照射的方向為前方，反之為后方)拉伸，并在拉伸壁上開有百葉窗式結(jié)構(gòu)的通氣窗口 14;金屬前殼4采用向后拉伸結(jié)構(gòu)。圖中還示出有散熱肋片13，傳入金屬后殼9的熱量也是間接接觸傳熱。
[0028]圖7所示的固態(tài)光源引擎中，金屬后殼9采用了向前拉伸結(jié)構(gòu)，拉伸壁上開有通氣窗口 14,金屬前殼4也米用了向后拉伸結(jié)構(gòu),拉伸壁上也開有通氣窗口 14。圖中固態(tài)光源6設(shè)置在導熱芯15的前端面上,金屬前殼4的翻邊16b和金屬后殼9的翻邊16a與導熱芯15之間的接觸面就是接觸傳熱面。在散熱金屬殼內(nèi)設(shè)置有散熱片13。
[0029]圖8所示本發(fā)明散熱金屬殼I中，金屬側(cè)壁2上的通氣窗口 3為百頁窗式結(jié)構(gòu)，金屬前殼4采用了向后拉伸結(jié)構(gòu)，構(gòu)成光源罩11，翻邊16b與圖7中的翻邊16b的功效相同。外緣端面17屬于金屬前殼4部分，為錐面，即與散熱金屬殼I的軸線27的夾角為銳角。外緣端面17有齒口 18(由成形凸齒軸向沖壓，加工百頁窗式結(jié)構(gòu)形成的，從圖9可更清楚看出)，齒口 18的邊緣由端面裁切線20和端面折角19組成，端面裁切線20與側(cè)壁裁切線22相連，內(nèi)折肋片24是原(還未加工有通氣口之前)金屬殼壁被成形凸齒向內(nèi)(殼內(nèi))推擠而成的，使得內(nèi)折裁切線21與側(cè)壁裁切線22分離，構(gòu)成通氣口 23，內(nèi)折肋片24與外緣端面17的交界處為折角，即端面內(nèi)折角19，內(nèi)折肋片24的另一端(圖中下端)連著的是下端連片25，兩者彎折連接，之間的折角稱為下端內(nèi)折角26。當金屬側(cè)壁2與軸線27平行或小夾角時，采用本發(fā)明的通氣窗口的成形方法，側(cè)壁裁切線22與軸線27應在同一平面上，從圖8可以看出。
[0030]圖10所示的模具示出了一種本發(fā)明的金屬側(cè)壁百頁窗式通氣窗口沖壓成形模具的基本結(jié)構(gòu)特征:凹模28為上模，推擠內(nèi)折肋片成形的成形凸齒29在凹模28內(nèi)腔，圖中示出所有的成形凸齒29與凹模28為一個整體式結(jié)構(gòu)，也可設(shè)計成鑲嵌固定成一體結(jié)構(gòu)，所有的成形凸齒29固定，之間不能相對移動。凸模34的外周圈上開有與成形凸齒29相對應的成形溝槽35，成形溝槽35 —直延伸到凸模34的上端，形成開口，成形凸齒29可軸向(圖中凸模34的中心軸的軸線27的方向，箭頭30所示)插入成形溝槽34。成形凸齒29的凸齒前端面31設(shè)計成與軸線27成銳角(斜角)，這樣的設(shè)計目的有:成形凸齒29向內(nèi)推擠金屬殼壁時，更順利，如圖11所示，凸齒前端面31軸向向下(箭頭38)運動，由于有斜角b(b<90° )，凸齒前端面31作用在金屬殼壁40上的力的方向為箭頭39，產(chǎn)生向內(nèi)變形的力，金屬殼壁40就各易被向內(nèi)推擠構(gòu)成內(nèi)折肋片24。從圖11中可以看出，內(nèi)折肋片24成形過程中的變形有兩次彎曲變形，再被拉直，在成形凸齒29上有與內(nèi)折肋片24相對滑動摩擦的面(即稱為滑擦面33)，凸齒前端面31也是一個滑動摩擦面。凸齒前端面31與軸線27的夾角選取范圍一般為20° -70°，最好選取40° -50°之間，同時設(shè)計外緣端面17與軸線的夾角a時，應a≥b，a應小于90°，取30° -70°之間。
[0031]圖10中示出凸齒前端面31有凸齒刃口 32，凸模34上有對應的端面刃口 37和側(cè)壁刃口 36，這說明圖10所示的模具可以實現(xiàn)，單個工位完成了散熱金屬殼I上的端面裁切線20與側(cè)壁裁切線22的裁切工序，和成形凸齒29軸向推擠金屬殼壁形成內(nèi)折肋片24的工序，即兩工序合在同一個模具工位上完成。當然也可分成兩(或更多)工序或模具工位。從圖10可以看出，側(cè)壁刃口 36與軸線27應在同一平面上(即側(cè)壁裁切線22與軸線27應在同一平面上)，才可實現(xiàn)成形凸齒29軸向推進。
[0032]圖12所不的本發(fā)明散熱金屬I中，有金屬前殼4和金屬后殼9,金屬側(cè)壁2與金屬后殼9為同一金屬板加工而成。金屬后殼9上開有百頁窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口 10,切口線為弧線。金屬側(cè)壁2分有直徑不一樣的兩段，兩段上都有錯列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口 3，并且有兩個外緣端面17。如圖13所示，外緣端面17上的齒口 18的邊緣由兩個端面裁切線20和一個端面內(nèi)折角19組成，每個端面裁切線20對應連有側(cè)壁裁切線22。內(nèi)折肋片24上端是端面內(nèi)折角19，下端是下端內(nèi)折角26。
[0033]圖14所不的本發(fā)明金屬后殼9與金屬側(cè)壁2,為方形截面(還可以是橢圓、多邊形、甚至三角形截面等)。圖中示出:金屬側(cè)壁2上的通氣窗口 3采用錯列式結(jié)構(gòu)，并且只有金屬壁2的下半段開有通氣窗口 3，上半段的尺寸小于下半段，構(gòu)成有臺階、外緣端面17就位于該臺階處，此時外緣端面17應屬金屬側(cè)壁2的部分。
[0034]圖6和7所不的本發(fā)明散熱金屬殼中的通氣窗口 14,開在金屬前殼4向后拉伸(或金屬后殼9向前拉伸)成的拉伸壁上，更應該采用成形凸齒29軸向推擠成形的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)，其具體的結(jié)構(gòu)特征和金屬側(cè)壁2上的通氣窗口 3采用成形凸齒29軸向推擠成形的一樣。
[0035]本發(fā)明金屬側(cè)壁和金屬后殼以及金屬前殼分界點的確定:(a)當金屬側(cè)壁2與金屬前殼4以及金屬后殼9為弧形連接時，則以弧形切線與軸線夾角為30°時的切點，并且過該切點與所在的金屬側(cè)壁2最大尺寸處E點的連線與軸線的垂線E-E的夾角e大于60°，如圖15中的點A和點B，確定金屬側(cè)壁2和金屬后殼9以及金屬前殼4的分界點。如果金屬側(cè)壁2和金屬前殼4以及金屬后殼9是斜面連接時,如圖16所不，E點為所在的金屬側(cè)壁最大尺寸處，E-E與軸線垂直，當斜面與軸線的夾角f小于30°，并且圖中夾角e大于60°時，圖中D2定為金屬后殼9的直徑(尺寸)，同理確定了金屬側(cè)壁2與金屬后殼9的交界點；當夾角f > 30 ° ,并且圖中夾角g大于60°時，圖中Dl定為金屬后殼9的直徑(尺寸)，也就確定了金屬側(cè)壁2與金屬后殼9的分界點，同理可以確定金屬前殼與金屬側(cè)壁的交界點。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)光源散熱金屬殼，包括有金屬側(cè)壁(2)和金屬前殼(4)、或金屬側(cè)壁(2)和金屬后殼(9)、或金屬側(cè)壁(2)和金屬前殼⑷以及金屬后殼(9)，散熱金屬殼⑴設(shè)置有與固態(tài)光源(6)直接或間接接觸的接觸傳熱面，部分或全部由半導體光源產(chǎn)生的熱量通過該接觸傳熱面?zhèn)鞯缴峤饘贇?I)的表面散出，散熱金屬殼(I)采用金屬板材制成，金屬側(cè)壁(2)是從金屬后殼(9)、或金屬前殼(4)、或金屬后殼(9)與金屬前殼(4)的金屬板材拉伸而成的，其特征在于: 金屬側(cè)壁(2)上開有通氣窗口(3)，該通氣窗口(3)采用了成形凸齒(29)軸向推擠成形的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征有: 在金屬側(cè)壁⑵上、或金屬側(cè)壁⑵與金屬前殼⑷或金屬后殼(9)交界處附近的外緣端面(17)上有齒口(18)，齒口(18)的邊緣由端面裁切線(20)和端面內(nèi)折角(19)組成； 端面裁切線(20)與側(cè)壁裁切線(22)相連； 內(nèi)折肋片(24)是由開有通氣口(3)之前的金屬殼壁被成形凸齒(29)向內(nèi)推擠而成，內(nèi)折肋片(24)與外緣端面(17)的交界處為折角，構(gòu)成端面內(nèi)折角(19)，內(nèi)折肋片(24)的另一端與下端連片(25)彎折連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)光源散熱金屬殼，其特征在于:散熱金屬殼(I)有金屬后殼(9)時，金屬后殼(9)采用了向前拉伸結(jié)構(gòu)，并在拉伸壁上開有通氣窗口(14)，該通氣窗口(14)采用了成形凸齒軸向推擠成形的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)光源散熱金屬殼，其特征在于:散熱金屬殼(I)有金屬前殼(4)時，金屬前殼(4)采用了向后拉伸結(jié)構(gòu)，并在拉伸壁上開有通氣窗口(14)，該通氣窗口(14)采用了成形凸齒軸向推擠成形的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3所述的固態(tài)光源散熱金屬殼，其特征在于:外緣端面(17)與軸線27的夾角a小于90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3所述的固態(tài)光源散熱金屬殼，其特征在于:外緣端面(17)與軸線的夾角a取30° -70°之間。
6.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)光源散熱金屬殼(I)的方法，其特征在于:金屬側(cè)壁(2)上的百頁窗式或錯列式結(jié)構(gòu)通氣窗口(3)的成形方法采用了，成形凸齒(29)軸向運動，推擠金屬殼壁(40)向內(nèi)變形，構(gòu)成內(nèi)折肋片(24)，形成通氣口(23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)光源散熱金屬殼(I)制造方法，其特征在于:端面裁切線(20)和側(cè)壁裁切線(22)的裁切工序，與成形凸齒(29)軸向推擠工序合在同一個模具工位。
8.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)光源散熱金屬殼(I)的模具，包括有凹模(28)和凸模(34)，其特征在于:凹模(28)內(nèi)有成形凸齒(29)，所有的成形凸齒(29)固定，不可相對運動；凸模(34)上有與成形凸齒(29)對應的成形溝槽(35)，成形溝槽(35) —直延伸到凸模(34)的上端，形成開口，成形凸齒(29)可軸向插入成形溝槽(35)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模具，其特征在于:成形凸齒(29)的凸齒前端面(31)與軸線(27)的夾角b為銳角，夾角b應小于或等于外緣端面(17)與軸線(27)的夾角a。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模具，其特征在于:成形凸齒(29)的凸齒前端面(31)與軸線(27)的夾角b選取范圍為20° -70°之間。
【文檔編號】F21V29/00GK104048277SQ201410066650
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】秦彪 申請人:秦彪