一種固態照明散熱器與固態照明燈的製作方法

2023-09-22 06:18:55

一種固態照明散熱器與固態照明燈的製作方法
【專利摘要】本實用新型是針對大口徑(大於100mm)的固態照明燈，以降低結構件成本、提高散熱性能為目的，提出一種固態照明散熱器和照明燈。a、利用結構(殼體)作為散熱片——散熱金屬殼(包括有金屬前殼(4)和金屬後殼(7)以及金屬側壁(9))，採用金屬板材(鋁板)經有衝壓加工製成，降低了加工成本和材料成本；b、金屬側壁(9)從金屬後殼(7)的金屬板材拉伸而成，金屬後殼(7)開有百頁窗式或錯列式結構的通氣窗口(8)，通透率大於0.20，保證自然對流空氣流動暢通，顯著提高了對流散熱；c、配有燈杯(401)，並且從固態光源(6)發出的光大部分是從燈杯反射出照明燈，解決眩光問題。
【專利說明】—種固態照明散熱器與固態照明燈
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於固態光源散熱及照明【技術領域】，特別涉及到採用自然對流散熱的，利用外殼結構件作為散熱片的固態照明散熱器和照明燈。
技術背景
[0002]LED (固態光源)由於節能環保，被認為是人類下一代照明用光源，但阻礙LED照明燈普及，取代傳統照明燈的關鍵障礙是=LED照明燈的造價太高。LED照明燈的成本可分成三部分:LED光源、電源和結構件，結構件包括有散熱器，並且結構件的成本主要來自散熱器。目前結構件的成本已佔LED照明燈的總成本的三分之一之多，LED光源的成本為當前的主要成本，但有成倍的下降空間，因而降低結構件(散熱器)成本將成為實現LED普及的重點。
[0003]造成當前的LED照明燈結構件成本高的原因是:結構設計和散熱技術問題，關鍵的問題是缺乏正確的《傳熱學》原理和傳熱技術，突出表現在:1、不清楚提高對流散熱是關鍵；2、不了解對流散熱的基本原理是:散熱片表面將熱量傳給附近的空氣(將空氣加熱)，空氣攜帶著熱量(表現為空氣溫度升高)流動離開散熱片，空氣流經散熱片的量流越大，帶走的熱量也越大，因而保證空氣流經散熱片時，流動暢通是對流散熱的基本要求。
[0004]自然對流散熱是LED照明燈最佳選擇。但本領域的技術人員普遍不知道:驅動空氣自然對流流動的動力是:空氣受熱升溫，比重下降而產生的浮力，浮力是垂直向上的，並且非常弱，因而保證空氣流動暢通，特別是自下而上的對流暢通，在自然對流散熱中最關鍵。
[0005]當前LED照明燈具有利用殼體結構件作為散熱片，但由於上述問題，產品設計時，沒有注意或特別注意保證空氣流動暢通問題，比如:在殼罩上沒有開對流通氣窗口，既使開有對流通氣窗口，但開口不夠充分；沒有考慮到燈具的軸線安裝角度不同時，會影響自然對流向上流動暢通的問題。因而燈具的散熱性能差，燈具殼體的表面沒有充分利用為散熱面，需另外多增加散熱片，導致燈具的結構材料的成本不低。

【發明內容】

[0006]本實用新型是以降低結構件的成本、提高散熱性能為目的，針對出光口直徑較大，大於IOOmm的固態照明燈，提出一種固態光源(LED照明燈)的散熱器。充分利用燈具結構(殼體)作為散熱片，可採用薄壁鋁板製造，節省了材料成本；利用衝壓工藝製造殼體，效率高，降低了加工成本；結構設計上充分考慮到保證自然對流空氣流動暢通，不僅顯著提高了散熱性能，燈具結構件的成本還得到顯著下降。本實用新型還提出了降低眩光的照明燈，結合本實用新型的散熱器，設計出的LED燈不僅眩光得到有效降低，整體成本也低。
[0007]本實用新型的固態照明散熱器技術方案是:固態照明散熱器包括有散熱金屬殼，散熱金屬殼包括有金屬前殼和金屬後殼以及金屬側壁，可裝配數個固態光源(3至7個為合適)，固態光源一般配有導熱板或導熱芯，每個固態光源的導熱板或導熱芯設置有與金屬前殼和金屬後殼直接或間接接觸的接觸傳熱面，部分或全部由固態光源產生的熱量通過該接觸傳熱面傳到散熱金屬殼的表面散出。本實用新型的特徵有:金屬前殼和金屬後殼採用金屬板材經有衝壓加工製成，金屬側壁是從金屬後殼的金屬板材拉伸而成的；金屬後殼開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口，該窗口的切口線採用了以每個與固態光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構；金屬前殼採用了向後拉伸結構；金屬後殼的通透率大於0.2 ;至少要在散熱金屬殼的側壁前半段開有通氣窗口、或金屬前殼開有通氣窗口、或金屬前殼開有通氣窗口同時，在散熱金屬殼的側壁至少前半段也開要有通氣窗口。
[0008]本實用新型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，比如採用壓緊、過盈緊配合、加入導熱膠或焊接等措施。
[0009]本實用新型提出的散熱器中，固態光源產生的熱量通過直接或間接的接觸傳熱，傳到整個散熱金屬殼，結構件的殼體直接被利用為散熱片，結構件的材料得充分利用，降低了材料成本。散熱金屬殼採用金屬板材(最好是鋁材)採用衝壓加工工藝製成，原料為帶材，採用多步連續模具，一個衝程就可以生產出一個完整的部件，效率非常之高，加工成本遠低於熱壓鑄，鋁擠出等工藝。採用衝壓加工工藝，散熱金屬殼的壁厚可降到0.3mm以下，而熱壓鑄工藝的壁厚要2_之多，鋁擠出工藝的壁厚小於0.5_就困難了，因而本實用新型特別提出的採用衝壓工藝，材料成本又進一步降低。金屬側壁從金屬後殼的金屬板拉伸而成的，即金屬側壁與金屬後殼一體結構，製造效率高，成本低，又能保證熱量順利傳導到金屬側壁。
[0010]在金屬後殼上開通氣窗口，並且通氣窗口的通透率要足夠大，儘可能使自然對流空氣流動暢通，本實用新型提出的足夠大的後殼通透率為大於0.2，後殼通透率定義為金屬後殼上的所有通氣窗口的有效通氣面積除以金屬後殼在軸向方的投影面積(也稱為後殼理想通氣面積)，本文以後將有詳細的定義。
[0011]金屬後殼開有足夠大的通氣窗口，並且在散熱金屬殼的側壁上開有足夠大的通氣窗口、或在金屬前殼開有足夠大的通氣窗口、或在散熱金屬殼的側壁以及金屬前殼開有足夠大的通氣窗口，自然對流向上流動的空氣能從散熱金屬殼內穿過，非常有利於對流散熱。足夠大的側壁通氣窗口應是側壁通透率大於0.2，足夠大的金屬前殼通氣窗口應是金屬前殼上的有效通氣面積與後殼理想面積之比大於0.2。
[0012]通氣窗口採用百頁窗式或錯列式結構，可實現通氣窗口加工無廢料，材料利用率高，散熱面積也就高，還能提高結構強度；金屬後殼上的通氣窗口的切口線採用以每個與固態光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構，是為了使熱量在金屬後殼內的導熱距離儘可能短，有利於降低導熱熱阻。
[0013]利用上述的散熱金屬殼，本實用新型提出了一種固態照明燈，包括有散熱金屬殼和導熱芯，以及固態光源，金屬前後殼與導熱芯的之間的直接和間接的接觸傳熱面採用了拉伸成的翻邊結構。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]以下結合附圖以及具體實施方案對本實用新型進一步說明:
[0015]圖1是一種錯列式結構通氣窗口的特徵剖面示意圖，其中b為分切口 3的寬，c為頁片Ib的寬，e為頁片Ia的寬。[0016]圖2是一種百頁窗式結構通氣窗口的特徵剖面的示意圖，其中f為兩分切口線之間的間距，b為分切口 3的寬。
[0017]圖3、圖4分別是兩種本實用新型固態照明燈的特徵剖面示意圖，示出了本實用新型的基本結構特徵:金屬側壁9是從金屬後殼7的金屬板材拉伸而成的，金屬後殼7開有通氣窗口 8,h表不散熱金屬殼的側壁的高，h/2表不散熱金屬殼的側壁的前半段,金屬前殼拉伸出多個燈杯(401)。
[0018]圖5是一種金屬後殼上的通氣窗口的分切口線，呈輻射形結構的分切口的特徵示意圖。如果切口線13不在同一平面上，則圖5應理解為投影或俯視示意圖。
[0019]圖6是一種金屬側壁開有百頁窗結構通氣窗口處的橫截面特徵不意圖。
[0020]圖7、圖8、圖9分別為三種金屬前殼的前視示意圖，表示燈杯401排列布置特徵。
[0021]圖10是一種本實用新型固態照明燈的特徵剖面示意圖。
[0022]圖11、圖12分別是兩種呈輻射形結構的分切口的特徵示意圖。。
[0023]圖13是一種本實用新型固態照明燈的特徵剖面示意圖。
[0024]圖14至18分別是五種本實用新型固態照明燈特徵剖面示意圖，該五種照明燈採用了降低眩光的技術方案。
[0025]圖19、圖20是用於確定散熱金屬殼的側壁和金屬後殼以及金屬前殼分界點的不意圖。
[0026]圖中:1、la、Ib-頁片，2-氣流線，3-分切口，4-金屬前殼，401-燈杯，5-導熱板，6-固態光源，7-金屬後殼，8-通氣窗口，9-金屬側壁，10-通氣窗口，11a、lib、Ilc-翻片，12-導熱芯，13-切口線，14-通氣窗口，15-肋片，16-通氣窗口，19-側壁延伸段，20-前殼延伸段，21-電源引線或接插頭，22-內加強環，23-通氣窗口，24-透光燈罩，25-配光透鏡，27-表示光線的虛線，28-外緣翻邊，29-燈芯反光器，30-面板，31-通氣窗口，32-燈芯罩，33-後加強板,35-光源燈珠,36-聚光杯,37-外加強環,38-外緣拉伸壁,39-後外殼,40-通氣窗口，41-通氣窗口。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出了錯列式結構通氣窗口的特徵結構，長為L的連續的金屬板面被分切衝壓成一段段的頁片Ia和頁片lb，頁片Ia與頁片Ib錯列排列，被衝切出的頁片Ib的兩端還應與原金屬板相連，不得被切斷，圖中的氣流線2示出空氣通過分切口 3從一面橫穿到另一面。
[0028]圖2示出了百頁窗式結構通氣窗口的特徵結構，長為L的連續金屬板被衝切成間距為f的5段頁片1，頁片I的兩端還應與原金屬板相連，不得被切斷，氣流線2表示出空氣通過分切口 3從一面貫穿到另一面。
[0029]圖3所示的本實用新型固態照明燈中，金屬側壁9和金屬後殼7為一體結構(同一金屬板製造)；金屬前殼4採用向後(本實用新型定義固態光源照射的方向為前方，反之為後方)拉伸結構，可構成固態光源6的數個燈杯，不僅有散熱作用，還可用於保護固態光源6以及配光等作用；每個導熱板7設置有與金屬前殼4直接接觸的接觸傳熱面，金屬後殼7與固態光源6之間的傳熱則為間接接觸傳熱，固態光源6產生的全部熱量傳到金屬前殼4和金屬後殼7以及金屬側壁9 (即散熱金屬殼)表面散出；金屬後殼7上開有百頁窗式結構通氣窗口 8 ;散熱金屬殼的側壁上開有通氣窗口 10。
[0030]圖4所示的本實用新型固態照明燈，金屬後殼7開有錯列式結構通氣窗口 8，金屬側壁9開有百頁窗式結構通氣窗口 10。圖中固態光源6設置在導熱芯12的前端面上，金屬前殼4米用向後拉伸結構,構成數個燈杯401,中間開有通氣窗口 16,金屬前殼4和金屬後殼7中部米用了翻邊結構,金屬前殼4的翻邊Ilb和金屬後殼7的翻邊Ila套在導熱芯12的柱面上，翻邊IlaUlb與導熱芯12之間的接觸面就是接觸傳熱面。
[0031]圖3和4中，通氣窗口 10設置在散熱金屬殼的側壁的前半段，圖3中的通氣窗口 10是金屬側壁9與金屬前殼4之間的間隙構成的，圖4中的通氣窗口 10開在金屬側壁9上，位於前半段。至少要在散熱金屬殼的側壁的前半段開有通氣窗10，使得當照明燈上下豎立時，自然對流散熱空氣能從側壁的前半段通氣窗口 10進入殼內，再向上從金屬後殼7上的通氣窗口 8排出，如圖中的氣流線2所示，散熱空氣對流暢通，能夠有效流經整個散熱金屬殼的內外表面，有利於對流散熱。圖4中所不,在金屬前殼4的中部開通氣窗口 16,有利於散熱空氣流經散熱金屬殼中部的散熱表面。
[0032]為了有利於開有百頁窗式或錯列式結構通氣窗口的金屬後殼內的導熱傳熱，構成百頁窗式和錯列式結構通氣窗口的切口線應採用以每個與固態光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構，如圖5所示，有4個固態光源，則有4處與固態光源接觸傳熱，切口線13以每個傳熱處為中心呈輻射形狀，共有4個輻射形狀，圖中的切口線為直線，也可為弧線。
[0033]圖6不出了一種本實用新型的金屬側壁上通氣窗口處的橫截面視圖,通氣窗口 10採用百頁窗式結構。
[0034]圖7示出金屬前殼4上有三個燈杯401，即可裝配三個固態光源。圖8示出金屬前殼4有5個燈杯401，即可裝配5個固態光源。圖9示有7個燈杯401，即可裝配7個固態光源。圖7至圖9中的燈杯401排列(也是固態光源的排列)成圍著一中心周圈排列，該中心處沒有設置燈杯(固態光源)，這樣的排列布置是從散熱均勻方面考慮，如果中心處設置有固態光源，則該處的固態光源散熱差。
[0035]圖7示出燈杯401之間有3處較大空白處，不易利用為燈杯，如果燈杯數(固態光源數量)減到2個，則空白處就更大；圖9中示出，中心處的空白非常大，如果增加燈杯(固態光源)的數量，空白處就進一步加大，這就是為什麼本實用新型提出固態光源的數為3至7之間，更合理的設計是取4-5個固態光源。圖8、9所示的金屬前殼4的中心處還開有通氣窗口 16。
[0036]圖10所示的本實用新型固態照明燈中，金屬側壁9上所開的百頁窗式通氣窗口 9的長度幾乎是金屬側壁9的整個高度(與圖4所示不同)，表示散熱金屬殼的側壁前半段和後半段都開有通氣窗口，金屬後殼7採用了向前拉伸結構，並在拉伸壁上開有百頁窗式結構通氣窗口 14，當照明燈水平橫置時，自然對流散熱空氣也能貫穿散熱金屬殼，整個散熱金屬殼的內外表面被充分利用於散熱。要保證水平橫置時，對流暢通，側壁的通透率應大於0.2。在散熱金屬殼內設有散熱片，肋片15採用疊片式結構。疊片式散熱片的特徵是:肋片15的中部(肋根處)緊疊在一起，之間的接觸面就是接觸傳熱面。肋片15上應開有類似於金屬後殼上的通氣窗口，通氣窗口採用百頁窗式或錯列式結構，構成百頁窗式和錯列式結構通氣窗口的切口線應採用呈輻射形狀的結構。圖11、12分別示出了兩種呈輻射形狀的切口線13，圖11中的切口線13為弧線，圖12中的切口線13為直線。
[0037]圖13所示的本實用新型固態照明燈中，金屬後殼7採用了向前拉伸結構，並拉伸壁上開有通氣窗口 14,金屬前殼4向後拉伸壁上也開有通氣窗口 16,圖中的通氣窗口 14和16為百頁窗式結構，也可採用錯列式結構。通氣窗口 14和16的切口線應採用順著拉伸壁的拉伸方向(也是散熱金屬殼的中軸線方向)結構，目的是為了導熱順利。散熱金屬殼的四周殼壁都開有通氣窗口，散熱金屬殼無論水平橫置，還是上下豎立，自然對流向上流動的空氣都能順利地穿過散熱金屬殼，這有利於對流散熱。
[0038]圖13中還示出在散熱金屬殼內設置有散熱片，該散熱片採用的是套片結構，所謂套片結構就是肋片根採用翻邊結構，如圖中所示，肋片15的翻邊Ilc套在金屬前殼的翻邊Ilb上，傳入肋片15的熱量就是從該翻邊Ilc傳入的。肋片15上應採用與上述疊片式散熱片肋片15 —樣的通氣窗口結構。
[0039]為了提高散熱金屬殼的結構強度，金屬側壁的邊緣或側壁延伸段分別與金屬前殼的邊緣或前殼延伸段之間應採用緊固連接結構，該緊固連接可採用焊接、或粘貼、或咬扣連接、或過盈緊配連接、或外設附件壓緊或夾緊連接，該緊固連接不僅起著提高結構強度作用，還應有熱傳導作用，使熱量能有效地從金屬前殼傳導到金屬側壁上，提高散熱作用，因而接觸面積要足夠大。圖10中示出，金屬側壁9的邊緣與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接採用過盈緊配的結構，如圖中局部A所示。所謂過盈緊配連接就金屬前殼4的邊緣外徑稍大於金屬側壁9的邊緣內徑，強行將金屬側壁9套在金屬前殼4上。圖13所示的金屬側壁9與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接採用咬扣連接結構。
[0040]從LED燈珠發出的光，光通量密度非常高，產生有眩光問題。本實用新型提出了結構簡單，燈具光效高，能有效解決眩光問題的技術方案:每個固態光源都配有燈杯，從固態光源發出的光有一半以上照射到燈杯的反光面上，再從燈杯反射出照明燈。燈杯的反光面要足夠大，則光通量密度就能有效降低，眩光問題也就得到解決。具體有三種方案:
[0041]方案一、如圖14所不，固態光源6是單顆燈珠,前方設置有配光透鏡25,從固態光源6射出的光經配光透鏡25後，有一半以上照射到燈杯401上，再朝照明燈(燈杯401)外反射，如圖中表示光線的虛線27所示。圖中的燈杯401是由金屬前殼4向後拉伸構成。
[0042]方案二、如圖15所不,在固態光源6前方設置有燈芯反光器29,該燈芯反光器29將一半以上來自固態光源6發出的光反射到燈杯401上，再朝照明燈(燈杯401)外反射，如圖中表示光線的虛線27所示。
[0043]方案三、如圖16所示，固態光源6前設置有燈芯罩32和燈芯反光器29，燈芯罩32設置有面向燈杯401的側壁，該側壁採用了散光結構或散光材料，照射到燈芯罩32的側壁上的光，無論是直接來自固態光源6，還是經燈芯反光器29反射來的，經過燈芯罩側壁上的散光結構或散光材料後，產生漫散射，照射到燈杯401上,再反射出燈杯401,如圖中表不光線的虛線27所示。
[0044]圖17所示的本實用新型固態照明燈中所採用的降低眩光的技術與方案二(圖15)一致，不同有:在固態光源前設置有燈芯罩32，燈芯罩32的作用有保護燈芯罩32內的固態光源，燈芯反光器29等器件，比如防止塵埃，溼氣等有害氣體的損傷。
[0045]圖18所示的本實用新型固態照明燈中，設置有燈芯罩32，以及光源燈珠35配有聚光杯36,聚光杯36的作用是減小光源燈珠35的照射範圍角，使光線集中向前,這樣就可以減小燈芯反光器29的尺寸,更多的光被燈芯反光器29反射到燈杯401上,有利於降低眩光強度。
[0046]圖14中，散熱金屬殼內設置有套片式肋片15，肋片15的翻邊直接套在導熱芯12上，肋片15邊上開有百頁窗式通氣窗口 23 ;金屬前殼4與金屬側壁9之間的緊固連接採用咬扣連接結構，如圖中局部D所示，金屬側壁邊緣包裹著金屬前殼的邊緣，並且還設有透光燈罩24。圖14中的口徑DG就是照明燈的出光口的直徑，本實用新型適用於DG大於IOOmm的燈具，如果燈具的出光口不是圓形，則以面積相等的當量直徑為準。
[0047]圖15中，散熱金屬殼內的肋片15的外緣周圈採用了翻邊結構，構成的外緣翻邊28不僅提高了肋片15的機械強度，與金屬側壁9的內壁相接觸，又加強了金屬側壁9的機械強度。圖中示出，金屬側壁9上與外緣翻邊28相接觸處沒有開設通氣窗口，外緣翻邊28與金屬側壁9之間接觸面就可成為接觸傳熱面，這樣的結構，有利於提高散熱性能，經計算機模擬分析可得能夠有10%之多的散熱提高。圖中所示的肋片13為套片結構，外緣翻邊結構同樣適用於疊片結構肋片。圖中還示出設置有面板30，一般為裝飾作用，如現在筒燈上的面板，金屬側壁9的邊緣與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接採用外設附件壓緊連接結構，夕卜設附件就在面板30上，如圖中局部E所示。
[0048]圖16所示的本實用新型固態照明燈中，金屬前殼4向後拉伸，構成凹腔，配有燈杯401的固態光源6就可設置在該凹腔中，可使整個照明燈緊湊整潔。圖中的燈杯401採用了翻邊結構，構成有燈杯401與導熱芯12之間的接觸傳熱面，燈杯401又被利用於散熱，燈杯401應米用金屬材料,最好米用招板製成。金屬前殼4不僅拉伸壁上開有通氣窗口 16,還開有通氣窗口 31，通氣窗口 31應採用百頁窗式或錯列式結構，窗口的切口線應採用了以每個與導熱芯12接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構(類似於圖5所示)。
[0049]圖16還示出:面板30為前殼延伸段20構成，側壁延伸段19延伸至面板30背後，構成面板30的後加強板33，面板30也可設計成由側壁延伸段19構成；圖中局部F示出了金屬前殼的邊緣與金屬側壁的邊緣之間的緊固連接結構，應屬於咬扣連接結構；圖中局部H示出，金屬側壁9上的環形加強筋採用了一種截面為凹形結構，圖中是向外凸，也可反向向內凹。圖18中，金屬側壁9的前段的尺寸(直徑)大於後段，在前段和後段過度處，構成有截面為彎折的連續的環形結構，如圖局部C所示，這樣的結構有提高金屬側壁的結構強度作用，因而稱為截面為彎折的環形加強筋結構。
[0050]圖17中，在金屬後殼7的後面設置有後外殼39,後外殼39應米用金屬板材(最好選用鋁板)經有衝壓加工製成；後外殼39的外緣拉伸壁38是從後外殼39的金屬板材拉伸製成的，還可以在外緣拉伸壁38開百頁窗式或錯列式通氣窗口 ；後外殼39上開有百頁窗式結構(也可採用錯列式結構)的通氣窗口 40，該窗口的切線應採用，類似於圖5所示，以每個與導熱芯12接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構；後外殼採用了向前拉伸結構，並在該拉伸壁上開有百頁窗式結構(也可採用錯列式結構)的通氣窗口 41，該窗口的切口線應順著拉伸方向；後外殼39採用翻邊結構實現與導熱芯12之間的接觸傳熱，圖中為直接接觸傳熱，也可設計成間接接觸傳熱。增設後外殼39的目的就是增加散熱面積，因而每個固態光源6都應與後外殼39設置有直接或間接的接觸傳熱面。為保證空氣對流暢通，通氣窗40和41的通透率應足夠大。
[0051]圖17中還示出，側壁延伸段19和前殼延伸段20之間的緊固連接採用了外設附件夾緊連接結構，如圖中局部M所示，圖中的外加強環37就是該外設附件，外加強環37不僅起到將側壁延伸段19和前殼延伸段20夾緊實現緊固連接作用，還起到提高結構強度，故稱外加強環，由於金屬前後殼首選薄鋁板加工，強度低，因而應選用這樣的強化結構強度的結構。圖18中，側壁延伸段19的外緣加工成截面為C形，為強化結構強度，設置有內加強環22，如圖中局部N所示。
[0052]固態光源設置在導熱芯上，導熱芯採用圓柱結構，散熱金屬殼(金屬前殼、金屬後殼)的中部採用翻邊結構，該翻邊與導熱芯設置有直接或間接的接觸傳熱面，這樣的結構優點有:通過採用導熱芯與翻邊孔之間的過盈緊配合，容易保證接觸傳熱面緊密接觸，能有效控制接觸傳熱熱阻，並且製造簡單，容易實現機械自動化組裝，效率高。圖13至18中示出，金屬前殼4和金屬後殼9中部殼採用翻邊結構，翻邊直接套在導熱芯12上。圖15?18中示出，固態光源6的電源導線或接插頭21穿過導熱芯12，向後伸出，結構緊湊簡潔。
[0053]本實用新型中百頁窗通氣窗口的有效通風面積定義為:參考圖2，單個分切口的有效通風面積等於分切口 3的寬b乘以分切口 3的長度，所有的分切口的有效通風面積之和就是整個百頁窗式通風窗口的有效通風面積。
[0054]本實用新型中錯列式通氣窗口的有效通風面積定義為:參考圖1，當分切口 3的寬b小於或等於二分之一頁片Ib的寬c時，單個頁片Ib構成的有效通風面積等於2b乘以分切口 3的長度，所有頁片Ib構成的有效通風面積之和就是整個錯列式通風窗口的有效通風面積；當分切口 3的寬b大於二分之一頁片Ib的寬c時，如果頁葉Ib寬c小於或等於頁葉Ia寬e，單個頁片Ib構成的有效通風面積等於c乘以分切口 3的長度，所有頁片Ib構成的有效通風面積之和就是整個錯列式通氣窗口的有效通風面積；如果c大於e時，則按頁片Ia計算，單個頁片Ia的有效通風面積等於e乘以分切口 3的長度，所有頁片Ia的有效通風面積之和就是整個錯列式通氣窗口的有效通風面積。依據以上定義，錯列式通氣窗口的通透率最大理論值是0.5，本實用新型提出後殼通透率應達到0.2，為最大理論值的40%，說明已達到足夠大。
[0055]本實用新型金屬後殼的後殼通透率定義為，金屬後殼上的所有通氣窗口的有效通氣面積除以金屬後殼在軸向方的投影面積(也稱為後殼理想通氣面積)。百頁窗式和錯列式通氣窗口的有效通氣面積計算按上述[0053] [0054]所定義計算。後殼理想通氣面積(金屬後殼在軸向方的投影面積)計算定義:當金屬側壁9與金屬後殼5為圓弧連接時，則以圓弧切線與軸線夾角為40°時的切點，如圖19中的P點，確定金屬側壁9和金屬後殼7的分界點，D為金屬後殼的外徑，後殼理想通氣面積按直徑D的面積再扣除所有直徑d的面積(所有導熱芯或導熱板所佔的面積)計算；如果金屬側壁9和金屬後殼7是斜面連接時，如圖20所示，如果β角大於40°，後殼理想通氣面積則按直徑Dl的面積再扣除所有直徑d的面積計算；如果β角小於或等於40°，後殼理想通氣面積側按直徑D2的面積在扣除所有直徑d的面積計算。
[0056]本實用新型側壁通透率定義為散熱金屬殼的側壁通氣窗口的有效通風面積除以側壁的面積，百頁窗式和錯列式通氣窗口的有效通風面積計算按以上[0053] [0054]的定義計算；側壁的計算面積:圖19中，h內的外表面積就是側壁的面積，圖中Q點表示側壁與金屬前殼4的結合點。圖20中，當β大於40°時,側壁的面積按hi內的外表面積計算，當β小於或等於40°時，側壁的面積按h2內的外表面積計算。[0057]百頁窗式通氣窗口的通透率的理論極限為1.0，但由於考慮到導熱，壁厚，強度以及加工等因素，實際能實現的通透率很低。經實驗和理論分析，後殼通透率0.2與0.4之間的散熱性能的差別能達到50%，後殼通透率不到0.1與0.4之間的散熱性能的差別能達到一倍，後殼通透率0.2的散熱性能比後殼通透率為O (無通氣窗口)提高了近一倍。本實用新型提出後殼通透率大於0.2就是基於實驗和理論分析。實際設計產品時，後殼通透率最小應達到0.3，因為從加工方面來考慮，0.3的後殼通透率容易實現，散熱性能也很高。
[0058]後外殼上、套片式以及疊片式肋片上所開的通氣窗口同樣也應足夠大，通透率至少也要達到0.2，以保證對流散熱空氣流動暢通，實際設計產品時，通透率應達到0.3以上。同樣側壁通透率也應足夠大，至少也要達到0.2，最好應達到0.3以上。後外殼、套片式以及疊片式肋片的通透率的定義和計算與後殼通透率一致。
[0059]圖3、4、10、13至20為示意圖，圖中所示散熱金屬殼的壁厚以及肋片13的肋片厚不應是實際的厚度。
【權利要求】
1.一種固態照明散熱器，包括有散熱金屬殼，散熱金屬殼包括有金屬前殼(4)和金屬後殼(7)以及金屬側壁(9)，可裝配數個固態光源(6)，每個固態光源(6)都與金屬前殼(4)和金屬後殼(7)設置有直接或間接接觸的接觸傳熱面，出光口的當量直徑大於100_，其特徵在於:金屬前殼(4)和金屬後殼(7)採用金屬板材加工製成，金屬側壁(9)是從金屬後殼(X)的金屬板材拉伸而成的；金屬後殼(X)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(8)，該窗口的切口線(13)採用了以每個與固態光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構；金屬前殼(4)採用了向後拉伸結構； 散熱金屬殼的側壁開有通氣窗口(10)、或 金屬前殼(4)開有通氣窗口(16)、或 散熱金屬殼的側壁上和金屬前殼(4)都開有通氣窗口。
2.根據權利要求1所述的固態照明散熱器，其特徵在於:裝配固態光源(6)的數量為3至7之間，排列成圍著一中心呈周圈排列，該中心處沒有裝配固態光源，金屬後殼的後殼通透率大於0.2。
3.根據權利要求1所述的固態照明散熱器，其特徵在於:金屬側壁(9)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(10)，該窗口的切口線採用了順著金屬側壁(9)的拉伸方向的結構；金屬側壁(9)的邊緣或側壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間採用了緊固連接 結構。
4.根據權利要求3所述的固態照明散熱器，其特徵在於:在金屬側壁(9)的邊緣或側壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間的緊固連接處設置有內加強環(22)或外加強環(37)。
5.根據權利要求1、或2、或3、或4所述的固態照明散熱器，其特徵在於:設置有面板(30)，面板(30)採用了由前殼延伸段(20)構成的結構，側壁延伸段(19)延伸至面板(30)背後，構成面板(30)的後加強板(33)。
6.根據權利要求1、或2、或3、或4所述的固態照明散熱器，其特徵在於:金屬後殼(7)的後面設置有後外殼(39),後外殼(39)有外緣拉伸壁(38);後外殼(39)米用金屬板材加工製成，外緣拉伸壁(38)是從後外殼(39)的金屬板材拉伸製成；每個固態光源(6)都與後外殼(39)設置有直接或間接的接觸傳熱面；後外殼(39)開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(40)，該窗口的切口線(13)採用了以每個與固態光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結構。
7.根據權利要求1、或2、或3、或4所述的固態照明散熱器，其特徵在於:散熱金屬殼內設置有散熱片，散熱片採用了套片結構、或疊片結構；套片結構和疊片式結構的肋片(15)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(23)，該窗口的切口線(13)採用了呈輻射形狀結構。
8.根據權利要求7所述的固態照明散熱器，其特徵在於:肋片(15)的外緣採用了翻邊結構，外緣翻邊(28)與金屬側壁(9)的內壁相接觸。
9.一種照明用的固態照明燈，包括有散熱金屬殼、數個固態光源(6)和導熱芯(12)，固態光源(6)設置在導熱芯(12)上，散熱金屬殼包括有金屬前殼(4)和金屬後殼(7)以及金屬側壁(9)，每個導熱芯(12)設置有與金屬前殼⑷和金屬後殼(7)直接或間接接觸的接觸傳熱面，出光口的當量直徑大於100_，其特徵在於:金屬前殼⑷和金屬後殼(7)採用金屬板材加工製成，金屬側壁(9)是從金屬後殼(7)的金屬板材拉伸而成的；金屬側壁(9)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(10)，該窗口的切口線採用了順著金屬側壁(9)的拉伸方向的結構；金屬後殼(7)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(8)，該窗口的切口線(13)採用了以每個與導熱芯(12)接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀結構；金屬前殼(4)採用了向後拉伸結構；金屬後殼的後殼通透率大於0.2 ;金屬側壁(9)的邊緣或側壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間採用了緊固連接結構；金屬前殼(4)和金屬後殼(7)採用了翻邊結構，該翻邊(IlaUlb)與導熱芯(12)設置有直接或間接接觸的接觸傳熱面。
10.根據權利要求9所述的照明用的固態照明燈，其特徵在於:每個固態光源(6)都配有燈杯(401)； 在固態光源(6)前設置有配光透鏡(25)，從固態光源(6)發出的光經配光透鏡(25)後，有一半以上照射到燈杯(401)上，再朝光源引擎外反射、或 在固態光源(6)前方設 置有燈芯反光器(29)，該燈芯反光器(29)將一半以上來自固態光源(6)發出的光反射到燈杯(401)上，再朝光源引擎外反射、或 固態光源(6)前設置有燈芯罩(32)，燈芯罩(32)設置有面向燈杯(401)的側壁，該側壁採用了散光結構或散光材料。
【文檔編號】F21S2/00GK203454057SQ201320495831
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】秦彪 申請人:秦彪