背景技術：

led的效率和光輸出隨著運行過程中裝置的發(fā)熱而下降。通常，led安裝在層壓印刷電路板上。有些led安裝在特殊的金屬基或陶瓷的印刷電路板上，從而試圖將熱量從led傳導出去。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明大體涉及一種照明裝置，其中至少一個led安裝在散熱器的頂表面上，散熱器被保持在導熱和導電的外殼內，該led具有第一導電構件和第二導電構件，第一導電構件在不使用印刷電路板的情況下被直接熱連接且電連接到散熱器，第二導電構件通過保持在散熱器內的電絕緣材料與散熱器電隔離。

led的第二導電構件可以釬焊到保持在電絕緣材料內的端子上，而led的第一導電構件也可以釬焊到散熱器上，并且所得到的散熱器組件可以壓配合到管體或筒體(例如，鋁制手電筒筒體)內或插入管體或筒體內，然后通過機械裝置(例如擰到管體或筒體上的螺母)可拆卸地保持?？商娲?，散熱器可以與管體或筒體一體形成。

因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種通過將led直接安裝在散熱器上而具有提高的效率的照明裝置。

結合附圖以及下面給出的本發(fā)明的詳細描述，上述及另外的目的以及優(yōu)點對于本領域的技術人員而言將是顯而易見的。

附圖說明

下文將通過簡要參照附圖以及之后對附圖中標識的用數(shù)字表示的元件的描述來描述附圖。

圖1a至圖1d示出了安裝在金屬管體或手電筒筒體中的散熱器和絕緣芯，其中具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

圖1b是圖1d中分解示出的內容的剖視圖，而圖1a和圖1c各自是往里觀察圖1b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖2a至圖2d示出了散熱器和絕緣芯安裝在金屬管體或手電筒筒體中的圖1a至圖1d的變型，其中具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

圖2b是圖2d中分解示出的內容的剖視圖，而圖2a和圖2c各自是往里觀察圖2b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖3a至圖3d示出了與圖2a至圖2d中所示的散熱器類似的單體式散熱器，其中具有下述標出的元件：

1.一體式的管體或筒體與散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

圖3b是圖3d中分解示出的內容的剖視圖，而圖3a和圖3c各自是往里觀察圖3b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖4a至圖4d示出了圖1a至圖1d中散熱器和絕緣芯的變型。在這個示例中，在led與組件的另一端部之間存在印刷電路板，其中具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

8.印刷電路板

9.絕緣體

10.觸頭

圖4b是圖4d中分解示出的內容的剖視圖，而圖4a和圖4c各自是往里觀察圖4b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖5a至圖5d示出了圖4a至圖4d所示的組件的變型，其中具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

8.印刷電路板

9.絕緣體

10.觸頭

圖5b是圖5d中分解示出的內容的剖視圖，而圖5a和圖5c各自是往里觀察圖5b中以示出所示的裝置的頂視圖和底視圖。

圖6a至圖6d示出了與圖3a至圖3d類似但是包含印刷電路板的散熱器，其中具有下述標出的元件：

1.一體式的管體或筒體與散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

8.印刷電路板

9.絕緣體

10.觸頭

圖6b是圖6d中分解示出的內容的剖視圖，而圖6a和圖6c各自是往里觀察圖6b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖7a至圖7d示出了安裝在常見的散熱器上的led的圓形陣列。在此示出了4個led，但是可以存在任何數(shù)量的led。圖7a至圖7d具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

圖7b是圖7d中分解示出的內容的剖視圖，而圖7a和圖7c各自是往里觀察圖7b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖8a至圖8d示出了安裝在常見的散熱器上的led的圓形陣列，其中印刷電路板在絕緣構件中。在此示出4個led，但可以存在任何數(shù)量的led。圖8a至圖8d具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

8.印刷電路板

9.絕緣體

10.觸頭

圖8b是圖8d中分解示出的內容的剖視圖，而圖8a和圖8c各自是往里觀察圖8b中以剖面所示的裝置的頂視圖和底視圖。

圖9a至圖9c示出了在常見散熱器上的led的線性陣列。在此示出4個led，但是可以存在任何數(shù)量的led。圖9a至圖9c具有下述標出的元件：

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

圖9b是單個led的剖視圖，圖9a和圖9c各自是4個led的線性陣列的頂視圖和底視圖。

圖10a至圖10c示出了與圖9a和圖9c類似但是包含印刷電路板的led的線性陣列。在此示出4個led，但是可以存在任何數(shù)量的led。圖10a至圖10c具有下述標出的元件：

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

8.印刷電路板

9.絕緣體

10.觸頭

圖10b是單個led的剖視圖，圖10a和圖10c各自是4個led的線性陣列的頂視圖和底視圖。

圖11是來自圖1b的放大的剖視圖，其示出了沒有放置led的散熱器5的頂部，其中具有下述標出的元件：

6.led與散熱器之間的熱接合部和第一電連接部

7.第二電連接部

圖12a至圖12e示出了典型的現(xiàn)有技術的led組件，示出了釬焊到pc板上的led以及將熱量傳導到環(huán)境空氣中所需的多個熱接合部，其中具有下述標出的元件：

101.管體或筒體

102.散熱器

103.絕緣體

104.用于將電力施加給印刷電路板的觸頭

105.led

106.殼體

107.絕緣體

108.用于將印刷電路板111連接到pcb109的觸頭

109.多層印刷電路板

110.環(huán)形觸頭

111.印刷電路板

圖12b是圖12e中分解示出的內容的剖視圖，而圖12a和圖12c各自是往里觀察圖12b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖，并且圖12d是圖12b的放大的局部視圖。

圖13a至圖13d示出了廣泛使用的、現(xiàn)有技術的安裝有l(wèi)ed的星形、金屬和陶瓷底板的pc板以及將熱量傳導到環(huán)境空氣中所需的多個熱接合部，其中具有下述標出的元件：

101.管體或筒體

102.散熱器

105.led

106.第一電力連接部

107.第二電力連接部

108.星形pc板

圖13b是圖13d中分解示出的內容的剖視圖，而圖13a和圖13c各自是往里觀察圖13b中以剖面示出的裝置的頂視圖和底視圖。

圖14是具有正極性散熱器的、典型的安裝有散熱器的led的框圖。

圖15是具有負極性散熱器的、典型的安裝有散熱器的led的框圖。

圖16是具有正極性散熱器的、典型的安裝有散熱器的led的框圖，其包括具有l(wèi)ed驅動電子器件的pc板。

圖17是具有負極性散熱器的、典型的安裝有散熱器的led的框圖，其包括具有l(wèi)ed驅動電子器件的pc板。

圖18是4種不同的散熱方法或系統(tǒng)的性能的比較。圖2曲線用于本發(fā)明，并且證實了流明輸出隨時間推移下降最小的優(yōu)越性能。

1.標注為圖1的曲線是圖1a至圖1d的系統(tǒng)的流明輸出隨時間推移的圖形表示，其示出了當led發(fā)熱并且效率下降時性能的下降。

2.標注為圖2的曲線是圖2a至圖2d的系統(tǒng)的流明輸出隨時間推移的圖形表示，其示出了當led發(fā)熱并且效率下降時極小的性能下降。

3.標注為圖13的曲線是圖13a至圖13d的系統(tǒng)的流明輸出隨時間推移的圖形表示，其示出了當led發(fā)熱并且效率下降時性能的下降。

4.標注為圖12的曲線是圖12a至圖12e的系統(tǒng)的流明輸出隨時間推移的圖形表示，其示出了當led發(fā)熱并且效率下降時性能的下降。

圖19a至圖19b示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的散熱器組件的工序，其中焊料s1和s2用于將led5的墊釬焊到散熱器2的頂表面上，以形成散熱器組件200。圖19c至圖19d示出了將散熱組件200插入管體或筒體1中的壓配合步驟。

圖20a和圖20b示出了圖19c至圖19d的變型，其中散熱器和絕緣芯安裝在金屬管體或手電筒筒體中，其中具有下述標出的元件：

1.管體或筒體

1a.管體或筒體1的肩部

1at.肩部1a的頂表面

1b.螺母

2.散熱器

3.絕緣體

4.用于將電力連接到led的端子

5.led

具體實施方式

本發(fā)明利用導熱和導電的金屬外構件，即散熱器。散熱器的內部或芯是電絕緣材料，其定位和電隔離第二導電構件，該第二導電構件從與led相對的端部伸出以提供電連接點。該組件的頂表面提供led的安裝表面。通過釬焊或一些其他的導熱和導電的方法或材料將led的陽極側或陰極側并且在某些情況下將專用的導熱墊結合到散熱器的頂表面上。led組組的電相對側結合到隔離的第二構件上。來自合適的電路的電力被施加到散熱器和隔離的端子，以打開led。由led產生的熱量通過與散熱器的對接而傳導到環(huán)境空氣中。與安裝在印刷電路板上的那些的可能情況相比，led在所述系統(tǒng)中的運行更低溫且更有效。圖1a至圖11描繪了有關上述設計的變型。如所示，散熱器可以根據(jù)應用具有不同形狀。散熱器還可以支撐多個不同構造的led，圓形陣列和線性陣列只是多種可能性中的兩種。具有合適的互連方法的電子器件也可以懸在絕緣芯中。在所有情況下也可以提供定位和電隔離兩個導電構件的電絕緣材料，這兩個導電構件從與led相對的端部伸出以提供電連接點。在這些情況下，陰極和陽極led墊被結合到對應的隔離墊上，并且led導熱墊被結合到本發(fā)明的散熱器表面上。

圖1a至圖11描繪的改進的散熱方法不使用pc板來安裝led，相反，led直接安裝在散熱器的金屬表面上。與安裝led的pc板設計相比，這種方法產生大大改善的熱傳遞以及更低溫運行的更高流明的led。

本發(fā)明提供將熱量從led傳導到手電筒或任何其他照明裝置(例如，頭燈、掛燈或聚光燈)以及使用大功率led作為光源的所有類型的區(qū)域照明裝置外部的環(huán)境空氣中的直接有效的路徑。其他散熱方法產生被大量熱接合部中斷的導熱路徑，其中一些具有差的導熱性或高的熱阻?，F(xiàn)有技術的散熱方法的示例在圖12a至圖13d中示出。本發(fā)明的獨特之處在于能夠將端子和散熱器直接釬焊到led的導電和導熱墊上。不需要導熱膏或粘合劑。在其他設計中，等同的散熱和電接觸墊在pc板上，這產生更多不太有效的熱接合部以及到環(huán)境空氣的更長、截面更小的導熱路徑。在這些不太有效的設計中使用導熱膏和粘合劑在一定程度上有助于熱傳遞，但是沒有達到將led直接附接于散熱器的程度。能夠使用本發(fā)明大大改善的熱傳遞的結果是led運行起來更低溫并且因此更有效。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，能夠在不增加功率的情況下具有更高的流明。還可以將流明保持在與其他不太有效的系統(tǒng)相同的水平，但是消耗遠遠更少的功率。在電池供電的照明系統(tǒng)中這一點特別重要，因為在不降低流明的情況下延長了工作時間。通過向led施加恒定的4安培電流之后60秒的流明輸出證實了本發(fā)明的優(yōu)越性能。本發(fā)明與其他系統(tǒng)相比的優(yōu)點如下：

本發(fā)明(圖2a至圖2d)比圖13a至圖13d中的系統(tǒng)(典型的安裝有星形金屬底板的pc板的led)多產生19％的流明；并且

本發(fā)明(圖2a至圖2d)比圖12a至圖12d中的系統(tǒng)(具有額外的銅跡線和導通孔以試圖將熱量從led傳導出去的多層傳統(tǒng)pc板)多產生93％的流明。

值得注意的是，通過增加或最大化散熱器與導熱和導電外殼體之間的暴露表面積同時還將散熱器設計為在散熱器和外殼體之間具有有效地且高效地導熱的足夠物質，可以借助于本公開而增大或優(yōu)化本發(fā)明的效率。因此，例如，圖2a至圖2d的散熱器2將比圖1a至圖1d的散熱器2具有更好的效果，而圖3a至圖3d示出了散熱器與外殼體一體形成的實施方式，其應該比圖2a-2d的散熱器產生更好的效果。

還值得注意的是，在圖1至圖11中描繪的示例性實施方式中作為管體或筒體示出的外殼體不必在其整個外表面上導熱和導電，盡管在其整個外表面上導熱和導電的外殼體可以實現(xiàn)更好的效果。

還值得注意的是，通過更有效地冷卻一個或多個通過本發(fā)明得到的led得到的優(yōu)點可以用于產生使用增大流明的手電筒模式，或具有增加的工作時間的手電筒模式，或這樣的模式之間交替的一種或多種模式，或這樣的兩種模式的組合元件。

本發(fā)明本身適合于更有效、花費更少的、可以通過自動裝置經濟地制造的照明裝置。在圖19c至圖19d和圖20a至圖20b所示的說明性實施方式中，通過將led5的兩個導電構件釬焊到散熱器2的頂表面上產生散熱器組件200。商業(yè)上可獲得的led通常具有三個墊(例如參見圖11d，其中第二電連接部7具有一個矩形墊，而led5與散熱器2之間的熱接合部和第一點連接部具有兩個矩形墊)，這三個墊都可用于釬焊(圖19a中的焊料s1用于一個墊，而圖19a中的焊料s2用于兩個墊)。在產生散熱器組件200之后，其可以如圖19c和圖19d中所示壓配合到管體或筒體1內或者其可以可拆卸地插入管體或筒體1內然后通過可拆卸的保持機構保持到位，該保持機構的示例是圖20a和圖20b所示的螺母1b。在圖20a和圖20b所示的實施方式中，在特別優(yōu)選的實施方式中，管體或筒體1與散熱器2由鋁制成，散熱器2涂覆有有助于促進焊接工序的金屬鍍膜(例如，鎳)，并且表皮切口由鋁制成，在此處散熱器2與形成在管體或筒體1中的肩部1a的頂表面1at接觸(以促進更有效的熱傳遞)。

盡管體本文已經參照某些優(yōu)選的實施方式描述了本發(fā)明，但是這些實施方式僅僅是通過舉例的方式給出，并不用于限制本發(fā)明的范圍。對于本領域技術人員而言顯而易見的是本發(fā)明的另外的實施方式具有所述詳細說明的益處。

因此，對于本領域技術人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下仍然可以容易地對本文描述的實際構思作進一步的修改和變型。