液冷配光中空式led燈的製作方法

2023-05-09 12:54:11

專利名稱：液冷配光中空式led燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED燈，具體是涉及一種用液體進行散熱與配光的一體式 LED燈。
背景技術：
隨著大功率LED技術的發展與成熟，照明用LED的性能指標日益大幅度提 高。目前產業化的白光LED的光效已經達到(70-90) lm/W，遠遠超過普通白熾 燈的光效水平，大功率LED將在照明領域得到越來越廣泛的應用，人們把它譽 為21世紀代替螢光燈和白熾燈的第四代照明光源。
但是由於LED要在80攝氏度以下，才能獲得很高的光效和很長的壽命，因 此對LED燈的熱設計要求很高。散熱不暢會引起LED光衰，降低發光效率和使 用壽命。為了獲得很好的散熱效果，同時又能替代現行的商業標準燈泡，專利(CN 1605790A LED燈設備及其方法)提出了一種新的LED照明裝置(圖l)。
此照明裝置的構造包括提供所需輸出電壓的電源變換器和具有高導熱性基 底的光學引擎，機械地連接到該基底上的多個LED半導體裝置，固定在該基底 上並且環繞該LED裝置的至少一部分的外圍堤，以及設置在多個LED裝置上並
由外圍堤限制的基本上透明的聚合體密封劑。
此照明器具散熱體為具有適當高導熱性和適當剛度的固體材料，來消散來自
LED照明裝置的其他元件的熱量。例如，鋁合金、銅合金黃銅、鎂合金、碳聚 合體、碳合成物的各種金屬和/或陶瓷。散熱體構造為多個稽狀物，由此增加散 熱體表面積消散大量的熱。這樣的散熱體重量重、金屬用量多、製造複雜、成本 高。
為了解決上述問題，中國專利CN2735548公開了一種高功率LED散熱結構， 它包含殼體基座21、散熱箱24、電路基板22以及至少一高功率LED23，所述 的散熱箱內封存有導熱液體25。由於散熱箱內封的導熱液體具有良好的導熱性能，比固態的金屬的熱阻更小，目的是為了減小發熱體與散熱面之間的熱阻。因 此可以採用更小的散熱面積，獲得大面積的散熱效果。因而，該技術方案可以在 很大程度上解決了這一問題。但是，由於導熱液體佔用了較多的內部空間，同時 也增加了產品的重量和安裝難度，降低了產品的安全性，如圖2所示。
此外，由於金屬在高溫下容易與冷卻液中的電解質發生電化學反應，因而給 冷卻液的選擇帶來難度，同散熱箱的密封問題也變得非常苛刻。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種液冷配光的中空式LED燈技術。
本發明解決現有發明的技術問題所採用的技術方案是
液冷配光中空式LED燈，包括電連接器、LED驅動器、燈座、LED光源、 燈罩和中空散熱體，所述的燈罩採用基本透明的材料，其特徵在於所述的中空散 熱體的外表面與燈罩之間的空腔內局部或全部充有導熱液體，所述的電連接器和 LED驅動器設置在中空散熱體的內置中空室內，所述的LED光源直接或通過 LED基板設置在所述的中空散熱體上。
所述的中空散熱體作為LED光源的安裝和散熱基板與導熱液體接觸，從而 將LED光源發出的熱量通過導熱液體傳導出去，達到良好的散熱效果。LED光 源的連接線被密封在LED光源的底部並連接到中空散熱體的內置中空室內，因 而，LED光源的連接線不同散熱液體接觸。
本發明所述的中空散熱體可以由輕質材料製作而成，這樣散熱體重量輕、環 保耐用、製造簡單、成本低。更為重要的是，由於本發明的導熱液體直接充注在 中空散熱體的外表面與燈罩之間的空腔內，因而在提高散熱效果的同時又不會增 加產品的體積，並且在基本不影響散熱效果的條件下大大減輕了原有發明中散熱 液體的重量。
根據本發明，所述的導熱液體具有配光功能，通過該導熱液的折射可以大幅 提高LED的有效光通量。
根據本發明，所述的燈罩表面可以根據需要進行配光設計。如拋光、反光 罩、透光稜鏡、反光塗層，反光玻璃等有利於增強配光效果的工藝或特殊結構。
根據本發明，所述的中空散熱體為一體式的中空球體也可以是底端開啟的罩式結構。如採用底端開啟的罩式結構其開啟端的邊緣與所述燈罩的底部粘結構成 閉合結構。所述的中空散熱體具有頂部，可以通過膠水與特殊定位物體與LED 燈座底部連接。
根據本發明，所述的導熱液體可以是具有不結凍、無腐蝕性、無可燃性、無 毒性的任何溶液，如水、導熱油、鹽水、乙二醇溶液或二甲烷飽和溶液其中的任 何一種。導熱液體可以是絕緣或非絕緣液體。
根據本發明，中空散熱腔體採用塑料、玻璃、金屬、合金或高分子材料，優 選為輕型材料。
根據本發明，所述的燈罩外表面呈連續的光滑過渡的表面，如平滑的表面、 波紋面等。也可以是經過磨砂處理的具有配光功能的特殊材料。
根據本發明，所述的燈罩外表面還可以呈斷續的表面，如稽狀物。
根據本發明，所述的燈罩外表面還可以呈長條狀、扇形、圓形、方形、巨型 或具有藝術表現形式的非規則形狀。
根據本發明，所述的配光燈罩採用玻璃、PMMA、石英、亞克力等具有較好 透光性的透明材料。
根據本發明，LED的驅動器可以是隔離的驅動器，也可以是非隔離的驅動器。
根據本發明，該LED燈可以進行模塊化設計與拼裝。適用於廣告箱體、路 燈、照明燈、景觀燈、隧道燈、射燈等需要高品質光源的場合。
根據本發明，傳熱配光液體可為導電液體或非導電液體，也可以是由高分子 及納米材料製作出的顆粒狀液體膠體及透明固體。
根據本發明，所述的LED驅動器可以內置，也可以外置。
根據本發明，所述的LED光源可以是無需外接驅動的交流LED也可以是由 直流電壓直接驅動的LED。當所述的LED光源採用交流LED光源時無需驅動器。
根據本發明，所述的液冷配光中空式LED燈。LED燈的燈罩及中空散熱體 可以根據藝術及美學的需要進行特殊的結構及外觀設計處理。
根據本發明，所述的液冷配光中空式LED燈。所述的LED光源可以通過真 空鍍膜的方式使LED與散熱液體進行隔離。限於此。

圖1為現有技術的一種L E D照明裝置的等比例示意圖 圖2為現有技術的一種液冷L E D照明裝置示意圖 圖3為本發明第一實施例中空式液冷LED示意圖。 圖4為本發明第二實施例中空式液冷LED示意圖。 圖5為本發明第三實施例中空式液冷LED示意圖。 圖6為本發明第四實施例中空式液冷LED示意圖。 圖7為本發明第五實施例中空式液冷LED示意圖。 圖8為本發明第六實施例中空式液冷LED示意圖。 圖9為本發明第七實施例中空式液冷LED示意圖。 圖IO為本發明第八實施例中空式液冷LED示意圖。 圖11為本發明第九實施例中空式液冷LED示意圖。 圖12為本發明第十實施例中空式液冷LED示意圖。具體實施方案本發明的第一實施例如圖3所示。本發明實施例提供液冷配光中空式LED 燈，包括電連接器l、 LED驅動器2、燈座4、中空散熱體6、 LED光源8、配 光燈罩9、 LED連接線12。所述的電連接器1設置於LED燈燈頭的內部連接巿 電，其與LED驅動器2的輸入連接，所述的中空散熱體6與配光燈罩之間的空 腔11內充有高性能導熱配光液體5，所述的LED驅動器2設置於中空散熱體6 形成的內置中空室10內，所述的LED光源8設置於中空散熱體6之上。LED 光源8的連接線12與底部的中空室10中的LED驅動器2相連，該方案可以有 效地避開LED連接線與配光散熱液體的接觸，使配光散熱液體的選擇更為經濟 與高效。本發明實施例所述的燈座4為插針式或螺旋式。本發明實施例所述的中空散熱體6為底部開口形狀，通過密封墊圈或膠水與 配光燈罩9連接。中空散熱體6由金屬、合金、塑料、玻璃、石英或其他輕型環 保材料製作而成。其表面可以根據配光需要進行配光設計，如拋光、反光罩、透光稜鏡、反光塗層，反光玻璃等有利於增強配光效果的工藝或特殊結構。中空 散熱燈罩可具有與商業標準燈泡相似的形狀。應當理解，在本發明範圍中，幾乎 可模擬或基本上模擬任何燈泡的形狀，並且中空散熱體6可構造為任何形狀並仍 落在本發明的範圍之內。例如，根據本發明的不同實施例，中空散熱體6和配光燈罩可構造成便於熱 能消散的各種形狀和尺寸，如通過增大中空散熱體6與配光燈罩9的表面積。本發明實施例所述的導熱配光液體5為具有適當高導熱性、強流動性、發揮 緩慢和適當穩定性的液體材料，消散來自LED照明裝置的其他元件的熱量。例 如，水、導熱油、鹽水、乙二醇溶液、高分子二甲烷飽和溶液等。選擇導熱液體時，下列因素必須加以考慮導熱液體的熱傳遞能力；導熱液體的冰點和粘度； 導熱液體沸點和分解溫度；導熱液體腐蝕性；導熱液體的可燃性、毒性、費用等。 導熱液體可為導電液體或非導電液體。本發明實施例所述的LED光源8通過導熱絕緣膠片與導熱絕緣膠布與中空 散熱體6頂部的外表面緊密連接，中空散熱體6底部周邊與配光燈罩底部緊密連 接，中空散熱體6的外表面與導熱液體5接觸，通過傳導和對流實現傳導熱量。本發明實施例所述的LED光源同時置於配光燈罩9內，所述的配光燈罩9 可以是一端開口的中空半球狀體或其他形狀，其尺寸與中空散熱體6尺寸及液冷 配光中空式LED燈燈頭所設計的尺寸相適應即可。配光燈罩9採用透明的材質 製作而成，如玻璃或PMMA等，表面再加以噴沙、噴粉、透鏡等處理，根據需 要達到不同的發光效果。還可以通過調整燈罩的表面曲率來實現不同的光線強度 和光照面積的需求。本發明實施例所述的LED燈驅動器2為開關電源，其可接市電使用也可以 直接連接直流電源。本發明的第二實施例如圖4所示。本發明實施例提供一種液冷配光中空式 LED燈，包括電連接器l、 LED驅動器2、燈座4、中空散熱體6、散熱基板7、 LED光源8、配光燈罩9、 LED連接線12。本發明的所述的電連接器1設置於 LED燈燈頭的內部連接市電，其與LED驅動器2的輸入連接，所述的中空散熱 體6與配光燈罩9是由一體式的透明材料組成，如亞克力、玻璃、石英、透明 的高分子納米材料。LED光源8與其散熱鋁基板7被封閉在由燈罩9與中空散熱體6組成的一體式的散熱燈罩內。該結構可以有效解決散熱配光液體的密封難 題，同時一體化的結構可以使LED的結構設計較為簡單。所述的燈座4為插針 式或螺旋式。本實施例是在第一實施例的基礎上，增加了一個LED散熱基板7，並且，該 LED鋁基板7的形狀與所述中空散熱體6的形狀基本相同，也可以是條狀的結 構且覆蓋在中空散熱體6的外表面，其餘結構與前述的第一實例相同。本發明的第三實施例如圖5所示，所述的液冷配光中空式LED燈包括電連 接器l、 LED驅動器2、燈座4、中空散熱體6、 LED散熱基板7、 LED光源8、 配光燈罩9和LED連接線12。該設計的LED鋁基板7具有與所述中空散熱體6 的形狀基本相同主體部分和頂板13，所述的主體部分覆蓋在中空散熱體6的外 表面；所述的LED鋁基板7、中空散熱體6與燈罩9圍的成密閉的空腔11內裝 有高性能散熱液體5，該散熱液體可以把LED基板上的熱通過傳導與對流的方 式把熱傳導出去。而由頂板13與燈罩9頂部之間形成的空腔14內不充注散熱液 體，因而LED光源8不浸泡在散熱液體中，因此可以有效的避免電化學反應的 風險。所述的LED光源8設置於中空散熱體6之上。散熱液體可以為透明或不 透明的液體也可以為顆粒狀的納米及高分子材料。LED散熱基板的頂部的封閉 腔體也可以為非金屬透明材料。LED光源可以為單顆或多顆LED組成。本發明實施例所述的中空式液冷LED照明燈的其餘結構與前述的第二實例 相同。本發明的第四實施例如圖6所示，本發明實施例提供液冷配光中空式LED 燈，包括螺旋式電連接器l、燈座4、中空散熱體6、交流LED光源8、配光燈 罩9。該方案的LED光源為交流LED，因此無需驅動器。所述的LED光源8設 置於中空散熱體6之上，所述的中空散熱體6是與交流LED光源8封裝為一體 的散熱基板。該中空散熱體6與配光燈罩9組成一體式散熱腔體。本發明實施例所述的電連接器l為螺旋式，其餘結構與前述的第一實例相同。 本發明的第五實施例如圖7所示，本發明實施例提供液冷配光中空式LED 燈，電連接器l、燈座4、中空散熱體6、 LED散熱基板7、交流LED光源8、 配光燈罩9。所述的交流LED光源8設置於中空散熱體6之上，所述的中空散 熱體6與配光燈罩9組成一體式散熱腔體。交流LED光源8與LED散熱基板7被封裝在一體式的散熱腔體內部，該設計可以有效的避開電化學反應及配光散熱 液體的密封問題。本發明實施例所述的中空式液冷LED照明燈的其餘結構與前述的第二實例 相同。本發明的第六實施例如圖8所示，本發明實施例提供液冷配光中空式LED 燈，電連接器l、 LED驅動器2、燈座4、中空散熱體6、 LED光源8、配光燈 罩9、 LED連接線12。該設計的中空散熱體6與配光燈罩9組成密閉的散熱腔 體內裝有高性能散熱液體5，該散熱液體5可以把LED基板7上的熱通過傳導 與對流的方式把熱傳導出去。LED光源8不浸泡在散熱液體中，因此可以有效 的避免電化學反應的風險。所述的LED光源8設置於中空散熱體6之上，所述 的中空散熱體6是與LED光源8封裝為一體的散熱基板。散熱液體可以為透明 或不透明的液體，也可以為顆粒狀的納米及高分子材料。LED散熱基板6的頂 板13也可以為非金屬透明材料。LED光源可以為單顆或多顆LED組成。本發明實施例所述的LED光源8固定在中空散熱體6上，中空散熱體6可 以為與LED光源封裝為一體的LED散熱基板，也可以為獨立的中空散熱體。中空散熱體6的頂板13與配光燈罩9組成封閉的腔體14，這樣可以避開LED 光源與散熱液體的直接接觸，從而有效的避開電化學反應。本發明實施例所述的LED驅動器2置於中空散熱體6的內置中空室10內， 通過LED連接線12與電連接器1相連。本發明實施例所述的中空式液冷LED照明燈的其餘結構與前述的第三實例 相同。參照圖9，本發明的第七實施例，是在圖4實施例的基礎上，將LED散熱基 板7設計成平片狀結構，並覆蓋在中空散熱體6的頂部外表面上。其餘結構與圖 4實施例相同。參照圖IO，本發明的第八實施例，是在圖7實施例的基礎上，將LED散熱 基板7設計成平片狀結構，並覆蓋在中空散熱體6的頂部外表面上。其餘結構與 圖7實施例相同。參照圖11，本發明的第九實施例，是將散熱燈罩9與中空散熱體6做成一個 封閉體。LED光源8固定在中空散熱腔體上。散熱燈罩通過螺紋及密封膠與中空散熱體組成封閉的結構。其餘結構與圖5實施例相同。參照圖12，本發明的第十實施例，是在圖3實施例的基礎上，將LED光源 8與中空散熱體6做成一個封閉球狀、柱狀或其他類型的結構。LED散熱基板7 可以為非規則狀結構並覆蓋在中空散熱體6的頂部外表面上。所述的LED光源 為發光二極體LED,大功率LED,發光LED陣列，所述的LED散熱基板可以為 陶瓷基板、鋁基板、FR4PCB或柔性PCB。其餘結構與圖3實施例相同。本發明實施例提供的液冷配光中空式LED燈頭部分的插頭、LED燈的中空 散熱體、LED燈罩、LED燈座的形狀根據不同應用情況及要求可以有很多選擇。 形式和細節上的各種各樣變化都落入本專利的保護範圍內。本發明主要用途用於家庭、辦公及公共場所的室內或室外各種功率等級的 LED燈，既適用於低功率的室內照明，也適用於室外高功率的LED照明場合， 如LED路燈、隧道燈、射燈、廣告燈等。既環保耐用，又整潔大方，給人以舒 適和美的感覺，其具有結構緊湊、布局合理、散熱性能好、成本低、重量輕的特 點。其造型精美，具有節能、高效、環保、健康等優點，主體用優質輕型塑料、 玻璃、石英、金屬、合金等製造。最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本發 明不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公 開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是發明的保護範圍。應該理解到的是上述實施例只是對本發明的說明，而不是對本發明的限制， 任何不超出本發明實質精神範圍內的發明創造，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、液冷配光中空式LED燈，包括電連接器(1)、LED驅動器(2)、燈座(4)、LED光源(8)、燈罩(9)和中空散熱體(6)，所述的燈罩(9)採用基本透明的材料，其特徵在於所述的中空散熱體(6)的外表面與燈罩(9)之間的空腔(11)內局部或全部充有導熱液體(5)，所述的電連接器(1)和LED驅動器(2)設置在中空散熱體(6)的內置中空室(10)內，所述的LED光源(8)直接或通過LED基板(7)設置在所述的中空散熱體(6)上。
2、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的中空散熱體(6)為底端開啟的罩式結構，其開啟端的邊緣(13)與所述燈罩(9)的底部 粘結構成閉合結構。
3、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的導熱液體(5) 具有配光功能。
4、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的導熱液體(5) 為水、導熱油、鹽水、乙二醇溶液或二甲烷飽和溶液等其中的任何一種。
5、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的燈罩(9)採 用玻璃、PC、 PMMA、石英或高分子及納米透明材料。
6、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的中空散熱體(6)由金屬、合金、塑料、玻璃或石英材料等製成。
7、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的中空散熱體 與燈罩組成的中空腔內局部或全部充有散熱配光液體。
8、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於LED光源的引線端 子通過其支架與中空散熱體所組成的密封結構與中空散熱體中的驅動器連接， LED的引出端子不與散熱液體直接接觸，可以避開與散熱液體的直接接觸。
9、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於所述的LED光源為 交流LED或直流LED，當光源為交流LED時，無需外接驅動器。
10、 如權利要求1所述的液冷配光中空式LED燈，其特徵在於LED光源通過真 空鍍膜的方式使LED與散熱液體進行隔離。
全文摘要
本發明公開了一種液冷配光中空式LED燈，包括電連接器、LED驅動器、燈座、LED光源、燈罩和中空散熱體，所述的燈罩採用基本透明的材料，其特徵在於所述的中空散熱體的外表面與燈罩之間的空腔內局部或全部充有導熱配光液體，所述的電連接器和LED驅動器設置在中空散熱體的內置中空室內，所述的LED光源直接或通過LED基板設置在所述的中空散熱體上，LED光源的連接線不同散熱液體接觸。本發明散熱效果好，重量輕、環保耐用、製造簡單、成本低。
文檔編號F21S2/00GK101649965SQ20091010164
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月20日 優先權日2009年8月20日
發明者華桂潮, 張從峰 申請人:艾迪光電(杭州)有限公司