Led燈的制作方法
【專利摘要】一種LED陣列，熱連接于一散熱片和一散熱器。所述散熱器具有一基座以及從所述基座延伸的多個翼片。各個翼片包括：一下部，其從所述基座向后且從所述散熱片向下延伸；以及一上部，其從所述基座向上延伸并相對于所述下部偏移，以形成一接頭。一開孔可穿設(shè)于各個所述接頭，以允許空氣通過所述開孔。所述散熱片也可具有多個翼片。
【專利說明】LED燈
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求于2011年4月11日遞交的、申請?zhí)枮?1/474，077的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，該臨時申請通過援引整體合并于本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，更具體地涉及一種供發(fā)光二極管使用的燈具。
【背景技術(shù)】
[0004]燈具設(shè)計者通常使用一常規(guī)熟知的光源，且精力集中于整形所發(fā)出的光，以在總的光輸出(效率)和發(fā)出的光的期望覆蓋范圍之間達(dá)到期望的折衷方案。如熱傳管理(thermal management,熱管理)之類的問題是次要的。然而,針對發(fā)光二極管(LED),如光的輸出量隨時間的推移而變化的問題、對轉(zhuǎn)換為直流電的潛在需要、以及仔細(xì)的熱傳管理的需要變得更加重要。LED技術(shù)不斷迅速發(fā)展使情況變得更為復(fù)雜，這使得難以設(shè)計出直接將多個LED集成到一個燈具中的燈具。
[0005]關(guān)于LED的一個公知的問題是關(guān)鍵要保持LED的溫度足夠低，從而可以保持LED的潛在壽命。除此而外，熱量會造成LED的光輸出量迅速降低，并且會在LED停止正常工作之前的很長時間，LED將不再提供額定的光輸出。因此，盡管LED的熱輸出量不是非常高，但是LED對熱的相對靈敏度使得熱傳管理成為一個比較重要的問題?，F(xiàn)有設(shè)計可能未完全考慮到所產(chǎn)生的熱，而是傾向于提供比較有限的流明輸出或傾向于采用高成本的熱傳管理解決方案，從而使得LED替代燈泡的設(shè)計成本非常高。因此，人們將會賞識在LED燈模塊上能夠針對熱傳管理問題提供一種具成本效益的解決方案的進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種燈具，包括一發(fā)光二極管(LED),所述LED安裝在一基座上且熱連接于一散熱片(heat spreader)，所述散熱片繼而熱連接于一散熱器。所述散熱器具有一基座以及從所述基座延伸的多個翼片。所述散熱片由所述基座支撐且有助于將來自所述LED的熱傳遞至所述散熱器。在一實(shí)施例中，各個翼片包括:一下部，其從所述基座向外延伸；以及一上部，其從所述基座向上延伸且相對所述下部偏移。一開孔可穿設(shè)于各所述上部，以允許空氣通過。在另一實(shí)施例中，所述散熱片包括多個翼片和所述散熱器。所述散熱片可向前延伸得比所述散熱器更遠(yuǎn)，以協(xié)助提供熱傳管理。在各個實(shí)施例中，所述燈具在輸出量允許大于500流明的同時其高度可小于90mm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]通過參考下面結(jié)合附圖的說明，可以最好地理解本申請在結(jié)構(gòu)和運(yùn)作上的組成和方式以及其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，并且在附圖中:
[0008]圖1是一燈具的一實(shí)施例的一俯視立體圖；[0009]圖2是圖1的燈具的多個構(gòu)件的一分解立體圖；
[0010]圖3是在圖1的燈具中采用的一散熱器的一立體圖；
[0011]圖4是圖3的散熱器的一仰視圖；
[0012]圖5是圖3的散熱器的一俯視圖；
[0013]圖6是圖3的散熱器的一側(cè)視立體圖；
[0014]圖7是沿圖5的線7-7截得的散熱器的一剖視圖；
[0015]圖8是圖1的燈具中采用的一散熱片的一仰視圖；
[0016]圖9是具有連接于其上的一導(dǎo)熱墊的圖8的散熱片的一仰視圖；
[0017]圖10是圖3至圖9的散熱器、散熱片、以及導(dǎo)熱墊的一仰視圖；
[0018]圖11是圖1的燈具中采用的一 LED組件的一分解立體圖；
[0019]圖12是圖1的燈具中采用的一殼體的一俯視立體圖；
[0020]圖13是圖1的燈具中采用的一替代的散熱片的一俯視圖；
[0021]圖14是一燈具的另一實(shí)施例的一俯視立體圖；
[0022]圖15是圖14的燈具的一仰視立體圖；
[0023]圖16是圖14的燈具的一側(cè)視圖；
[0024]圖17是圖14的燈具的多個構(gòu)件的一分解立體圖；
[0025]圖18是圖14的燈具的多個構(gòu)件的另一分解立體圖，其示出處于已組裝狀態(tài)的一些構(gòu)件；
[0026]圖19是圖14的燈具中采用的一散熱器的一立體圖；
[0027]圖20是圖14的燈具中采用的一散熱片的一立體圖；
[0028]圖21是沿圖16的線21-21截得的燈具的一剖視圖；
[0029]圖22是圖14的燈具的一剖視立體圖；
[0030]圖23是一燈具的一實(shí)施例的多個構(gòu)件的一分解立體圖；以及
[0031]圖24是可用于一燈具的一替代的散熱器的一俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]盡管本申請易于實(shí)現(xiàn)為多種不同形式的實(shí)施例，但在附圖中示出且本文將詳細(xì)說明的僅僅是其中幾個具體實(shí)施例，同時應(yīng)該理解的是，本說明書應(yīng)視為示例性的，而非旨在將本申請限制于本文所闡示和所說明的內(nèi)容。因此，若非另有說明，本文所公開的特征可以組合在一起形成出于簡明目的而未示出的多個另外組合。盡管術(shù)語“上”、“下”等的使用是為了便于說明所公開的多個實(shí)施例，但應(yīng)理解的是，這些術(shù)語不代表為所公開的多個模塊使用的所要求的方向。
[0033]一燈具20、220 (其如圖所示地為一拋物面反射型燈具)包括:一 LED組件22、222 ；以及一散熱器組件24、224，用以將LED組件22、222產(chǎn)生的熱散出。散熱器組件24、224包括一散熱器26、226以及一散熱片28、228。一導(dǎo)熱墊30可位于散熱器26、226與散熱片28、228之間。圖1至圖12示出一散熱器組件24的一實(shí)施例，圖14至圖22示出散熱器組件224的另一實(shí)施例。
[0034]現(xiàn)在請關(guān)注圖1至圖12所示的散熱器組件24的實(shí)施例。如圖3至圖7最佳所示，散熱器26包括:柱形的一基座32，具有一中心通道34，穿過該中心通道限定一中心線36。多個間隔開的、細(xì)長的翼片38從基座32延伸。各個翼片38具有:一下部39，其從基座32向外延伸；以及一上部62，其從基座32向上延伸。
[0035]如圖7最佳所示，各個翼片38的下部39具有:一下段40，其呈平直狀并從基座32徑向向外延伸；以及一上段42,其從基座32徑向向外延伸。各個下段40的一外邊緣44(圖6)沿一同心圓下降。雖然這些下段40被示出為平直及輻射狀，但是可按照需要采用其它形狀(例如，下段40可以是波浪形和/或相對于基座32成一角度延伸)。各個翼片38的上段42與各自的下段40豎向?qū)R。各個上段42從下段40向上延伸且具有一外邊緣46,夕卜邊緣46相對于相應(yīng)的下段40向外彎曲。結(jié)果，在相鄰的下段40/上段42之間形成多個豎向通道48 (圖4)，以允許空氣從基座32的一底端50至基座32的一頂端52流通。
[0036]如圖5最佳所示，基座32的頂端52加厚，以形成一內(nèi)環(huán)54。在等距離間隔的位置處，多個填塞區(qū)域56從內(nèi)環(huán)54起在多個上段42之間向外延伸，以提供位于其內(nèi)的帶有穿孔58的一錨定點(diǎn)，所述錨定點(diǎn)用以將散熱片28和導(dǎo)熱墊30 (如果設(shè)有的話)連接于散熱器26。如所示出的，一弧形件60設(shè)置在相鄰的、處于與基座32間隔開的多個位置處的上段42之間，從而由所述多個弧形件60和所述多個上段42形成一環(huán)。該環(huán)在基座32的頂端52將各個豎向通道48分成一內(nèi)段48a以及一外段48b。
[0037]各個翼片38的上部62從上段42向上延伸且與基座32間隔開。如圖6最佳所示，各個上部62包括:一下段64，其相對于上段42成一角度延伸；以及一上段66，其從下段64向上延伸。上段66和上段42相互平行但又相互偏移。各個上部62的外表面和上段42的外表面使上段42的曲面延續(xù)。下段64和上段66的內(nèi)表面65平行于中心線36延伸且沿一同心圓下降。各個上段66的上端67是平坦的且大體垂直于內(nèi)表面65。
[0038]一開孔68穿設(shè)于下段64，開孔68形成從豎向通道48至形成于相鄰上段66之間的一通道70 (參見圖6)的一流路。如需要，且如附圖所示，開孔68可從下段64向上延伸到上段66中，以提供更大的空氣流路。參見圖5及圖6，一外環(huán)72設(shè)置在上段66的上外端69，以將所述多個上段66連接在一起。
[0039]由于散熱器26的這種結(jié)構(gòu)，通過所述多個翼片38形成多個通道48、70，以允許空氣從基座32的底端50至所述多個翼片38的上端69流通。所述多個開孔68有助于沿散熱器26提供高效熱傳遞，且由此提供橫跨所述多個翼片38整個范圍的一更均勻的溫度，同時使散熱器26的重量最小化。此外，隨著空氣穿過散熱器26流通，所述多個開孔68促使空氣中產(chǎn)生湍流，這有助于通過散熱器26散熱。
[0040]如需要，且如附圖所示，可設(shè)置一第二下段74以將各個翼片38的上段66連接于相鄰翼片38的上段42。第二下段74相對于下段64且相對于上段42均傾斜。如果設(shè)置這樣的第二下段74，那么第二下段74可穿設(shè)一開孔76，以形成從豎向通道48至形成在相鄰上段66之間的通道70的另一流路，且在所述下段64、74、所述上段66、以及環(huán)72之間形成一單獨(dú)的通道78 (圖4)。因此，如果設(shè)置所述第二下段74，如圖6所示，則通過一個翼片38的上段42、下段64及上段66和相鄰翼片38的第二下段74及上段66總體上形成一 Y形。雖然所述Y形被示出為帶有一尖角部，但應(yīng)理解的是，這個角部可以是圓角，從而形成一 U型，或者下段66、74可呈水平狀，從而形成一 T型。
[0041]如圖8所示，散熱片28包括一板88，板88具有圓形的一外緣90，外緣90與各個上段42的內(nèi)表面43下降所沿的公共圓的形狀一致。散熱片28包括:一第一排開孔92，其同中心地對齊且沿徑向間隔于散熱片28的一中心線94;一第二排開孔96，其等距離相互間隔、同中心地對齊且沿徑向間隔于散熱片28的中心線94 ;以及一第三排開孔98，其等距離相互間隔、同中心地對齊且沿徑向間隔于散熱片28的中心線94。第一排開孔92最接近于中心線94，第二排開孔96位于第一排開孔92徑向向外的位置，而第三排開孔98位于第二排開孔96徑向向外的位置。第三排開孔98靠近但間隔于邊緣90。第一排開孔92分成三組。在各個組中，多個開孔92等距離相互間隔。在第一排開孔92的各組之間，一通孔100穿置于板88，一緊固件穿入通孔100，以用以將LED組件22連接于散熱器26。如所示出的，開孔92、96、98的尺寸從第一組到第二組且從第二組到第三組增加。多個通孔102在第一組開孔92向內(nèi)的位置穿設(shè)于板88，以用以將LED組件22連接于散熱片28。散熱片28較薄且具導(dǎo)熱性，而且可由例如銅或鋁或其它任何高熱導(dǎo)率的材料形成，從而散熱片28可有助于提供在LED組件22與散熱器26的一外邊緣之間的低熱阻率,在一實(shí)施例中,熱阻率可低于兩(2)攝氏度每瓦(C/W)。
[0042]散熱片28可具有大于0.5mm的厚度(從頂面(其抵接LED組件22)到底面(其靠近散熱器26))。對于大多數(shù)應(yīng)用，已確定的是，當(dāng)高熱導(dǎo)率材料(例如具有大于100W/m-K的熱導(dǎo)率的材料)被用于散熱片28時，從重量的角度來看，散熱片28具有小于1.5mm厚度將會是有益的，并且當(dāng)散熱片28大于約1.2mm時其帶來的益處減小。應(yīng)注意的是，對于某些較高瓦數(shù)的應(yīng)用(例如大于12瓦)，更厚的散熱片28可能依然能夠提供一些優(yōu)點(diǎn)。
[0043]如圖9所示，一導(dǎo)熱墊30 (其不是必須的，但卻是優(yōu)選的)安裝于散熱片28的一側(cè)且設(shè)置在散熱器26與散熱片28之間。導(dǎo)熱墊30可以是一導(dǎo)熱膠墊片，例如3M的導(dǎo)熱膠帶8810，且可由原材料切割成所需形狀并以常規(guī)方式應(yīng)用。如所示出的，導(dǎo)熱墊30是一環(huán)形體104，環(huán)形體104限定穿過其中的一中心通道106。導(dǎo)熱墊30包括:第一排開孔108，其與穿設(shè)于散熱片28的第一排開孔92對齊且在形狀上相一致；一第二排開孔110，其與穿設(shè)于散熱片28的第二排開孔96對齊且在形狀上相一致；以及一第三排開孔112，其與穿設(shè)于散熱片28的第三排開孔98對齊且在形狀上相一致。散熱片28上的所述多個通孔102位于鄰近導(dǎo)熱墊30的中心通道106。導(dǎo)熱墊30具有一厚度，如期望有一個有效的系統(tǒng)，那么盡可能減小該厚度是較為理想的，因?yàn)閷?dǎo)熱墊30的熱導(dǎo)率比散熱片28的熱導(dǎo)率低一個量級。在一實(shí)施例中，導(dǎo)熱墊30的厚度可以約為或小于1.0mm ;而在其它實(shí)施例中，導(dǎo)熱墊30的厚度可以小于0.5mm。
[0044]散熱片28/導(dǎo)熱墊30安置在內(nèi)環(huán)54、所述多個填塞區(qū)域56、所述多個上段42、以及所述多個弧形件60上。第一排開孔92/108和第二排開孔96/110對齊于散熱器26的所述多個通道48a。第三排開孔98/112對齊于散熱器26的所述多個通道48b。所述多個通孔100與所述多個填塞區(qū)域56中的穿孔58對齊，且多個緊固件穿設(shè)于這些孔中，以將散熱片28/導(dǎo)熱墊30固定連接于散熱器26，所述多個緊固件可以為常規(guī)螺釘或頂針連接器或其它緊固件。導(dǎo)熱墊30的中心通道106尺寸為形狀上與穿過散熱器26的基座32的中心通道34—致。因此，散熱片28和散熱器26具有一顯著重疊區(qū)域。當(dāng)然，在同等條件下，使該區(qū)域增加將有助于減小散熱片28和散熱器26之間的熱阻率。因?yàn)閷?dǎo)熱墊30薄且具有相對高的熱導(dǎo)率，所以即使所述重疊區(qū)域僅是LED組件22中的所述LED尺寸的3倍或5倍，也可以提供LED組件22的所述LED和散熱器26之間的足夠低的熱阻率。
[0045]如圖2和圖11所示，LED組件22包括:一 LED模塊114 ;一陽極116及一陰極118，其連接于LED模塊114且連接于一系列板120(其每一個可由常規(guī)印刷電路板形成，或其可為設(shè)置在絕緣層上的多條跡線)；以及一基座組件122。
[0046]如圖11最佳所示，LED模塊114包括:一絕緣的基座124 LED，安置在基座124上；及一 LED罩126，安置在基座124且遮蓋所述LED。所述LED可以為一單個LED或者一個陣列。基座124容納電子器件。多個開孔穿設(shè)于基座124。陽極116和陰極118連接于所述LED且延伸穿過基座124并連接于最上面的板120。一導(dǎo)熱盤或一相變墊可設(shè)置在基座124的下側(cè)。所述導(dǎo)熱盤/相變墊可為集成于且通過導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂連接于LED模塊114的一導(dǎo)熱組件。在一替代性實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱盤/相變墊可以為一分布式的導(dǎo)熱材料，例如(但不限于)一導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂或焊料。
[0047]LED模塊114安置于散熱片28的上表面上,從而所述導(dǎo)熱盤/相變墊(如果設(shè)有的話)接觸在散熱片28上。由此，散熱片28位于LED模塊114的下側(cè)與散熱器26之間。散熱片28抵接LED模塊114的所述下側(cè)(或所述導(dǎo)熱盤，如果設(shè)有的話)，從而所述LED熱連接于散熱片28。陽極116和陰極118延伸穿過散熱片28上的二個開孔102且穿過導(dǎo)熱墊30的中心通道106，以連接于所述最上的板120。
[0048]所述多個板120 (在圖中示出為3個)位于LED模塊114的基座124下方并與LED模塊114的基座124間隔開。所述多個板120容納電子器件且電連接于基座組件122并電連接于陽極116和陰極118。所述多個板120上的電子器件可以為LED模塊114提供從交流電到直流電的轉(zhuǎn)換。所述多個板120通常包封或灌封在灌封材料(未示出)且安置于散熱器26的基座32的中心通道34內(nèi)。
[0049]在LED模塊114中可使用一個或多個LED，以提供一LED陣列，且所述多個LED可設(shè)計為由交流電或直流電供電。采用交流LED的優(yōu)點(diǎn)是無需將常規(guī)交流線電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。當(dāng)成本是一重要驅(qū)動因素時，這樣能夠帶來優(yōu)勢，因?yàn)殡娫崔D(zhuǎn)換電路要么太昂貴、要么不太可能像LED本身可持續(xù)的壽命那樣長。因此，為了從一 LED燈具獲得所期望的30，000到70，000小時壽命，采用交流LED可能是有益的。然而，對于存在外部交流電到直流電轉(zhuǎn)換的應(yīng)用(例如對于不希望具有線電壓的應(yīng)用)，直流LED可提供優(yōu)勢，因?yàn)楝F(xiàn)有直流LED趨于具有高的性能。應(yīng)注意的是，如果一 LED陣列被設(shè)置以使一散熱片或散熱器接合的一對接接口之間具有低熱阻，那么所述系統(tǒng)將更有效。諸如購自Bridgelux的一 LED陣列將會是合適的(在一實(shí)施例中，例如，所述LED陣列與所述散熱片之間的熱阻率可以低于一個半(1.5)攝氏度每瓦；而在一實(shí)施例中，可低于一(I)攝氏度每瓦，如果采用高熱效率的LED陣列的話)。此外，如果需要多個控制器以提高調(diào)光能力或以減少容易在電源線上產(chǎn)生的噪聲，那么采用直流LED可提供在成本上與采用交流LED的系統(tǒng)相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。
[0050]基座組件122電連接于最下面的板120?；M件122包括:一愛迪生基座128 ；以及一絕緣環(huán)130，其將愛迪生基座128與散熱器26電絕緣。LED組件22還包括:絕緣性的一殼體132 ;—反射裝置134，安裝在殼體132內(nèi)；以及一透鏡蓋135，安裝在反射裝置134的一上端。
[0051]如圖12最佳所示，殼體132由一內(nèi)環(huán)136形成，內(nèi)環(huán)326通過多個L形支架140連接于一外環(huán)138。內(nèi)環(huán)136的高度大于外環(huán)138的高度。內(nèi)環(huán)136和外環(huán)138均具有落在同一平面上的頂面。內(nèi)環(huán)136的下端具有從其底端向上延伸的多個等距離間隔的凹口 142。各個支架140具有:一第一腿部144,其從內(nèi)環(huán)136的所述下端徑向向外延伸；以及一第二腿部146，其垂直于第一腿部144向上延伸至外環(huán)138。多個扣合臂148 (在其自由端具有一倒鉤150)從外環(huán)138向下延伸，用以與在散熱器26的所述多個上段66中的預(yù)定個數(shù)的上段66中形成的一肩部接合。在使用時，殼體132安置在散熱片28的頂部且安置于散熱器26內(nèi)。如果需要，殼體132可與散熱器26 —體形成，即當(dāng)散熱器26通過兩次射出成型形成時，殼體132是在散熱器26的非電鍍的第一次射出成型時形成。
[0052]參見圖11，反射裝置134是由一端開口的壁形成，所述壁具有一下開孔以及一上開孔。所述下開孔成形為類似于LED罩126。所述壁包括傾斜的一內(nèi)表面且在其上端具有最大直徑并向內(nèi)漸縮。通過適當(dāng)?shù)姆绞?，反射裝置134安裝在LED模塊114的基座124上，從而LED罩126位于反射裝置134的所述下開孔內(nèi)。所述壁的所述上端提供一照明面。反射裝置134可以是導(dǎo)熱性的(例如可設(shè)置有一導(dǎo)熱電鍍層)。透鏡135固定在所述上開孔內(nèi)。殼體132包圍住反射裝置134。殼體132內(nèi)的所述多個凹口 142允許熱從反射裝置134和LED模塊114中向外輻射。
[0053]當(dāng)LED模塊114中的所述LED被驅(qū)動時，流經(jīng)所述LED的電流產(chǎn)生熱，所述熱傳遞至所述導(dǎo)熱盤(如果設(shè)有的話)，然后所述導(dǎo)熱盤將熱傳遞至散熱片28。熱然后傳遞至散熱器26且所述熱向外擴(kuò)散至所述多個翼片38。所述多個開孔68、92/108、96/110、98/112、以及所述多個通道48、70 (以及所述多個開孔76及所述多個通道78，如果設(shè)有的話)提供有效的熱傳遞通道以便傳熱，從而熱可在所述多個翼片38的長度上被散出。因此，當(dāng)一電鍍塑料被用于散熱器26時，熱可以有效地在整個散熱器26上散出。
[0054]所述導(dǎo)熱盤(如果采用的話)和散熱片28可設(shè)置成具有足夠高的熱導(dǎo)率，以基本不受燈具20的熱阻率的影響。例如，所述導(dǎo)熱盤可焊接于散熱片28，且當(dāng)焊料將具有大于15ff/mK的熱導(dǎo)率且相對薄時，焊料將不是使熱傳遞離開LED的一重要因素。此外，當(dāng)所述導(dǎo)熱盤(如果采用的話)和散熱片28由高熱導(dǎo)率(一般大于50W/mK)的材料制成時，在所述導(dǎo)熱盤與散熱片28的外邊緣之間存在的熱阻將非常小。應(yīng)注意的是，散熱片28暴露于透鏡135下，因此散熱片28的任一暴露面為反射性的將能夠帶來好處。在一實(shí)施例中，散熱片28可具有附著于所述暴露面的一反射層。在另一實(shí)施例中，散熱片28的所述暴露面可被涂覆，以提供所需的反射率。
[0055]如圖13所示，散熱片28可以被修改為將第二排開孔96和第三排開孔98替換為多個凹口 152。所述多個凹口 152形成輪輻狀的多個指狀部154。所述多個指狀部154大體與所述多個翼片38的上段42的位于所述多個翼片38的上部62內(nèi)的上表面形狀相一致。
[0056]現(xiàn)在請關(guān)注圖14至圖22所示的散熱器組件224的實(shí)施例。如圖19最佳所示，一散熱器226包括:圓柱形的一基座232，具有一中心通道234，穿過該中心通道限定一中心線236。多個間隔開的、細(xì)長的翼片238從基座232延伸。各個翼片238具有:一下部239，其從基座232向外延伸；以及一上部262，其從基座232的一安裝面232a向上延伸。由此，如從圖21可認(rèn)識到的，所述多個翼片238的上部262沿一第一方向A向上延伸，且一散熱片228的多個翼片291也沿第一方向A延伸，但散熱片228的所述多個翼片291沿第一方向A比所述散熱器延伸得更遠(yuǎn)。另外，與一板288的位置相比，散熱器226的一些翼片238沿與第一方向A相對的一第二方向B延伸。
[0057]如圖21最佳所示，各個翼片238的下部239從基座232徑向向外延伸。各個下部239具有:一外邊緣246，其從基座232向外彎曲。結(jié)果，一豎向通道248 (圖19)形成在相鄰的下部239之間且在安裝面232a下方延伸。如所示出的，一弧形件260設(shè)置于相鄰的下部239之間且位于與基座232隔開的位置處，從而由多個弧形件260及所述多個下部239形成具有一外周邊243的一圓環(huán)。該環(huán)在基座232的頂端252處將各個豎向通道248分割成一內(nèi)段248a及一外段248b。
[0058]基座232的頂端252加厚，以形成一內(nèi)環(huán)254 (圖19)。在等距尚間隔的位直處，多個填塞區(qū)域256從內(nèi)環(huán)254向外延伸，以利用其內(nèi)的穿孔258提供一錨定點(diǎn)，用以將散熱片228和一導(dǎo)熱墊(如果設(shè)有的話)連接于散熱器226。一對圓槽253a、253b從基座232的頂端252向下延伸一預(yù)定距離。
[0059]各個翼片238的上部262從下部239向上延伸且與基座232隔開。各個上部262包括:一下段264，其相對于下部239成一角度延伸；及一上段266，其從下段264向上延伸。上段266和下部239相互平行但相互偏移。各個上部262的外表面延續(xù)了下部239的曲面。下段264及上段266的內(nèi)表面265相對于基座232的中心線236向上及向外彎曲。一通道270形成在相鄰的上段266之間。一外環(huán)272設(shè)置在所述多個上段266的上外端269處，以將所述多個上段266連接在一起。由于散熱器226的所述結(jié)構(gòu)，使得由所述多個翼片238形成多個通道248、270，以允許空氣從基座232的底端250至所述多個翼片238的上端269流通。
[0060]如果需要，且如附圖所示，可設(shè)置一第二下段274以將各個翼片238的上段266連接于相鄰翼片238的下部239。第二下段274相對于下段264且相對于上段242均傾斜。因此，如果設(shè)置所述多個第二下段274，如圖16所示，則由一個翼片238的下部239、下段264及上段266和相鄰翼片238的第二下段274及上段266總體上形成一 Y形。盡管所述Y形被示出為帶有一尖角部，但應(yīng)理解的是，這個角部可為圓角，從而形成一 U形；或者下段266、274可為水平，從而形成一 T形。
[0061]如圖20所示，散熱片228包括:一薄板288，其具有圓形的一外邊緣290，外邊緣290大體與所述環(huán)的外周邊243的形狀一致。圓形的一壁289從板288的外邊緣290圍繞其周邊向上延伸。多個間隔的翼片291從壁289延伸。各個翼片291具有:一第一部291a，沿壁289的高度延伸；以及一第二部291b，其從壁289的上端向上且向外延伸。各個翼片291的第二部291b的內(nèi)表面及外表面彎曲。一上環(huán)293將所述多個第二部291b的上端連接在一起。由于這種結(jié)構(gòu)，使得在壁289的上端、相鄰的翼片291的上部291b與上環(huán)293之間形成多個開孔292。
[0062]一對凸緣295 (只示出其中一個)從壁289的外側(cè)向外延伸且具有穿設(shè)于其中的通孔，緊固件安置到所述通孔中，以將散熱片228連接于散熱器226。一對通孔302穿設(shè)于板288，用以將LED組件222連接于散熱片228。
[0063]散熱片228是導(dǎo)熱性的，且可以由諸如銅或鋁或其它具有高熱導(dǎo)率的材料形成，所述材料可以按所期望的方式成形，且可以有助于提供LED組件222與散熱器226之間的低熱阻率，所述熱阻率在一實(shí)施例中可小于兩(2)攝氏度每瓦(C/W)，而在一實(shí)施例中可以小于1.5攝氏度。散熱片228的板288可具有大于0.5mm的厚度(從頂面288a(其抵接LED組件222)到底面(其靠近散熱器226))。對于大多數(shù)應(yīng)用，已確定的是，當(dāng)高熱導(dǎo)率材料(例如具有大于100W/m-K的熱導(dǎo)率的材料)被用于散熱片228時，從重量的角度來看，散熱片228的厚度小于1.5mm將會是有益的，并且當(dāng)散熱片228大于約1.2mm時其帶來的益處減小。應(yīng)注意的是，針對某些較高瓦數(shù)的應(yīng)用(例如大于10瓦)，更厚的板288可能依然能夠提供一些優(yōu)點(diǎn)。如可進(jìn)一步認(rèn)識到的，散熱片228在板288的前面延伸、且由此能在有助于在該燈具安裝于一凹腔內(nèi)的情況(例如向下照射應(yīng)用)下提供提高的熱傳管理是有益的)，因?yàn)樯崞?28有助于將熱能從所述凹腔朝向一出口引導(dǎo)。
[0064]像圖1至圖12的實(shí)施例所設(shè)置的那種導(dǎo)熱墊(未示出)可安裝于散熱片228的一側(cè)且設(shè)置在散熱器226與散熱片228的板288之間。板288/所述導(dǎo)熱墊可以安置在基座232的頂端252和所述多個弧形件260上。所述多個翼片291靠近所述多個上部262，但與所述多個上部262隔開，從而在多個相鄰的翼片291、圓形的壁289與所述多個上部262之間形成多個通道297 (參見圖21和圖22)。散熱片228的外環(huán)293安置在散熱器226的外環(huán)272上，以便至少部分地咬合外環(huán)272，且外環(huán)293優(yōu)選具有一凹部301，外環(huán)272安置在該凹部301中。如果需要，也可沿外環(huán)272與外環(huán)293之間的接口設(shè)置一熱傳墊圈，以有助于在兩者之間提供良好的熱連接。
[0065]LED組件222(圖17)包括:一 LED模塊314 ;—陽極316及一陰極318，其設(shè)置在一基板315上，基板315支撐LED晶粒(die)且可包括一板320 ;以及一基座組件322。LED模塊314包括:絕緣的一基座；一 LED，安置在所述基座上；以及一 LED罩326，安置在所述基座上且遮蓋所述LED。所述LED可能是一單個LED或者一個陣列?；M件322可將電子器件(諸如從交流電轉(zhuǎn)換到直流電的電源轉(zhuǎn)換電路及處理調(diào)光的控制器)容納在塊體322a中，且塊體322a可以為通過灌封支撐在導(dǎo)熱但電絕緣的材料內(nèi)的各種所需的控制器和轉(zhuǎn)換電路。陽極316及陰極318連接于所述LED且穿過所述基座延伸并連接于板320。板320也可支撐電子器件且電連接于基座組件322并連接于陽極316及陰極318。板320上的電子器件可為LED模塊314提供從交流電到直流電的轉(zhuǎn)換。
[0066]如圖21所示，LED模塊314安置在散熱片228的板288的上表面。由此，散熱片228位于LED模塊314的下側(cè)與散熱器226之間。散熱片228抵接LED模塊314的所述下偵牝從而將所述LED熱連接于散熱片228。
[0067]在LED模塊314中可使用一個或多個LED，以提供一 LED陣列，且所述LED可設(shè)計成由直流電或交流電供電。采用交流LED的優(yōu)點(diǎn)在于無需將常規(guī)交流線電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓。當(dāng)成本是一重要驅(qū)動因素時，這能夠帶來優(yōu)勢，因?yàn)殡娫崔D(zhuǎn)換電路要么趨于昂貴、要么不太可能像LED本身可持續(xù)的壽命那樣長。因此，為了從一 LED燈具獲得所期望的30，000到70，000小時壽命，采用交流LED可能是有益的。然而，對于存在外部交流電到直流電的轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中(例如不希望具有線電壓的應(yīng)用)，或者對于驅(qū)動被設(shè)置為持續(xù)很長時間的情況，由于現(xiàn)有的直流LED趨于具有高的性能，直流LED可提供優(yōu)勢。另外，如果需要調(diào)光，那么可能需要一控制電路，而且在這種情況下采用直流LED可能更符合成本效益。應(yīng)注意的是，如果一 LED陣列被設(shè)置以使一散熱片或一散熱器接合的一對接接口之間具有低熱阻，那么所述系統(tǒng)將更有效。諸如購自Bridgelux之類的一 LED陣列可以是合適的(例如，在一實(shí)施例中，所述LED陣列與散熱片之間的熱阻率可以小于兩(2)攝氏度每瓦，而在一實(shí)施例中，如果采用一高熱效率的LED陣列，那么所述LED陣列與散熱片之間的熱阻率可以小于一(I)攝氏度每瓦。
[0068]LED組件222還包括:絕緣的一殼體332 ;—反射裝置334，安裝在殼體332內(nèi)；以及一透鏡蓋335，安裝在反射裝置334的上端。如圖17最佳所示，殼體332由圓形的一外壁338及一頂壁339形成，頂壁339從外壁338的上端向內(nèi)延伸。外壁338的下端具有連接裝置(諸如扣合臂339)，用以使殼體332位于且連接于散熱片228上的合適的開孔341中。如果散熱器226由包括一塑料及如下所述的一熱覆蓋層的一復(fù)合結(jié)構(gòu)形成，那么殼體332可與散熱器226 —體形成，同時當(dāng)散熱器226通過兩次射出成型形成時，殼體132在散熱器226的非電鍍的第一次射出成型中形成。
[0069]反射裝置334由具有開口端的一壁形成，所述壁具有一下開孔及一上開孔。所述下開孔被成形為如同LED的罩326。所述壁包括一內(nèi)表面，所述內(nèi)表面傾斜且在其上端具有最大直徑并向內(nèi)漸縮。反射裝置334通過合適的方式安裝在LED模塊314的所述基座上，從而LED罩326位于反射裝置334的所述下開孔內(nèi)。所述壁的上端提供一照明面。反射裝置334可以具有導(dǎo)熱性(例如可設(shè)置有一導(dǎo)熱電鍍層)。透鏡335固定在所述上開孔內(nèi)。殼體332包圍反射裝置334。
[0070]基座組件322電連接于板320，而在一實(shí)施例中(如上文所指出的)，基座組件322包括處于塊體322a中的電路。基座組件322包括:一愛迪生基座328 ;以及一絕緣環(huán)330，其將愛迪生基座328與散熱器226電絕緣。絕緣環(huán)330可以由能夠通過一合適的連接結(jié)構(gòu)(例如一卡套連接結(jié)構(gòu))可拆裝地連接在一起的兩個構(gòu)件形成。應(yīng)注意的是，盡管塊體322a(其可為任何適于設(shè)置在基座組件322中的形狀)被示出為交疊的，但是實(shí)際上其可被設(shè)置或定位成提供更多的線對線配合，該配合適于在解決所需公差同時允許令人滿意地組裝所述燈具。
[0071 ] 當(dāng)LED模塊314中的所述LED被驅(qū)動時，流經(jīng)所述LED的電流產(chǎn)生熱，所述熱傳遞至散熱片228。然后所述熱傳遞至散熱器226且熱向外擴(kuò)散至所述多個翼片238。所述多個開孔292及所述多個通道248/270/297提供有效熱傳遞通道以導(dǎo)熱，從而熱可在所述多個翼片238的長度上散出。結(jié)果，當(dāng)一電鍍塑料被用于散熱器226時，熱有效地在整個散熱器226散出。盡管下段264及第二下段274未示出穿過其中的開孔，但應(yīng)理解的是，多個開孔(像散熱器組件26的開孔68、76)可穿設(shè)于這些段264、274之一或二者。
[0072]圖23示出結(jié)合于LED模塊314中的一導(dǎo)熱盤或一相變墊400。導(dǎo)熱盤/相變墊400設(shè)置在LED模塊314的所述基座的下側(cè)，且可為集成于且通過一導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂連接于LED模塊314中的一導(dǎo)熱組件。在一替代性實(shí)施例中，導(dǎo)熱盤/相變墊400可以是一分散的導(dǎo)熱材料，諸如(但不限于)一導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂或焊料。LED模塊314安置在散熱片228的板288的上表面，從而導(dǎo)熱盤/相變墊400接觸板28且所述LED熱連接于散熱片228。
[0073]導(dǎo)熱盤400和散熱片228可以設(shè)置成具有足夠高的熱導(dǎo)率，以基本不受與燈具220的熱阻率的影響。例如，導(dǎo)熱盤400可以焊接于散熱片228，且當(dāng)所述焊料具有一大于15W/mK的熱導(dǎo)率且相對薄時，所述焊料將不是使熱傳遞離開所述LED的一個重要因素。此外，當(dāng)導(dǎo)熱盤400和散熱片228由具有高熱導(dǎo)率(通常大于50W/mK)的材料制成時，導(dǎo)熱盤400和散熱片228之間的熱阻將非常小。
[0074]在各個實(shí)施例，散熱器26、226可以由一電鍍塑料形成。散熱器26、226上的電鍍層可能是通常采用電鍍塑料的常規(guī)電鍍層，且散熱器26、226可經(jīng)由兩次射出成型工藝形成。還可設(shè)想的是，散熱器26、226可以形成為一鋁件。鋁的益處是熱可以快速在整個散熱器26,226上傳導(dǎo)，由此使得將熱傳導(dǎo)離開熱源變得相對簡單。盡管鋁因其可接受的熱傳遞性能而可用作一優(yōu)良的散熱器，但鋁更難以形成復(fù)雜的形狀，且因此采用鋁可進(jìn)行的設(shè)計稍受限制。此外，鋁作為一種導(dǎo)體且因此需要另外的電絕緣。電鍍塑料可用于導(dǎo)熱，并且電鍍層被用以將熱沿著表面?zhèn)鬟f離開熱源。當(dāng)采用電鍍塑料時，如果需要達(dá)到所期望的性能水平，因?yàn)殡婂儗邮怯糜跓醾鬟f的主要路徑，故而使熱傳導(dǎo)離開熱源變得更復(fù)雜。因此，已確定的是，為了有效使用電鍍塑料，一簡單散熱器設(shè)計(諸如對于一鋁散熱器會是合適的)可能不適合提供所期望的性能。所示出的設(shè)計提供位于與散熱片對接的散熱器的內(nèi)表面與外表面之間的多個豎向通道48、248，且所述多個豎向通道與散熱器的一個或多個槽(如所示出的圓槽253a、253b)結(jié)合來提供多個熱通道，所述多個熱通道可以按需要成形且允許熱能快速地傳遞至復(fù)合電鍍塑料結(jié)構(gòu)的散熱器的外表面。此外，采用電鍍塑料設(shè)計，散熱器26、226可以提供對LED組件22、22a的支撐及散熱。散熱器及熱擴(kuò)散器的其它選擇包括采用可以如玻璃那樣在模具內(nèi)成型的金屬材料，然而這些材料會較重，且由此將需要將易制造性與重量考慮相平衡。
[0075]因此，如可以認(rèn)識到的，依賴于熱負(fù)荷及其它設(shè)計的考慮，其它材料也可被用于散熱器26、226。例如，某些應(yīng)用中可使用熱導(dǎo)率大于5W/mK的絕緣材料，而熱導(dǎo)率大于20W/mK的高性能絕緣材料將有益于更廣范圍的應(yīng)用。然而，具有這種熱導(dǎo)率的絕緣材料至今比較貴，且由此可能不會證明在商業(yè)上是令人滿意的，即使它們功能上是令人滿意的。然而，由于燈具20、220的所述結(jié)構(gòu)，在允許輸出量大于500流明且提供在LED陣列與散熱器外表面之間的溫度升高低于2C/W (在一實(shí)施例中可低于1.5C/W)的同時，燈具20、220的高度可以小于90mm。因?yàn)椴豢赡芷谕崞鞯臏囟韧耆鶆颍士稍谄骄幕A(chǔ)上確定溫升。在一實(shí)施例中，在輸出量可大于650流明同時要求功率低于15瓦、并且使LED陣列與散熱器的外表面之間的熱阻低于2C/W且優(yōu)選低于1.5C/W的同時，燈具的高度可以小于90mm。
[0076]如圖24所示，散熱器26可以被修改成取消所述多個弧形件60，從而將所述多個通道48a、48b合并(散熱器226的所述多個弧形件60同樣可以取消，以合并通道248a、248b)。在散熱器26的這一改型中，散熱片28的第一排開孔92、第二排開孔96、第三排開孔98將安置在相應(yīng)的合并的通道48a/48b上。
[0077]因此，如可認(rèn)識到的，散熱片228的第一表面288a支撐一 LED陣列。由此，所述LED陣列沿一第一方向A引導(dǎo)光。散熱片228還具有多個翼片291,所述多個翼片291從第一表面288a沿第一方向A延伸(由此允許熱能沿第一方向A被引導(dǎo))。散熱器226具有允許將熱能沿散熱器226的表面沿一第二方向B引導(dǎo)的熱通道。由此，所示出的設(shè)計提供雙向熱傳遞。如可認(rèn)識到的，當(dāng)所述燈具安裝在一燈座(如針對筒式照明而言是慣用的)，所述多個翼片291有助于提供與所述筒的開口更接近的表面區(qū)域，以改善離開所述燈具的熱傳遞。
[0078]應(yīng)注意的是，對于某些應(yīng)用，理想的是提供這樣一種散熱片或一散熱器:其包括一真空腔均熱板(Vapor chamber),從而可使熱量更有效地傳導(dǎo)離開所述LED。這些應(yīng)用包括高功率LED陣列。然而，對于其它應(yīng)用而言，具有高熱導(dǎo)率的材料可能就足夠了。供散熱器/散熱片使用的真空腔均熱板在本領(lǐng)域是公知的，例如在美國專利5，550，531及6，639，799給出的例子，所述美國專利公開的內(nèi)容通過援引整體合并于本文。
[0079]應(yīng)注意的是，一般而言，沿一路徑的熱阻可被認(rèn)為是各個構(gòu)件和接口與處于同一路徑上的其它構(gòu)件及接口串聯(lián)所形成的熱阻。因此，為了提供一期望的總熱阻，可對各個構(gòu)件分別進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)注意的是，由于所述串聯(lián)的性質(zhì)，選擇一個效能不高的構(gòu)件可能阻礙整個系統(tǒng)按預(yù)期工作。因此，針對預(yù)期的性能水平來確保各個構(gòu)件被優(yōu)化將是有益的。另外，如果需要，某些構(gòu)件可制成為一體，以免除一接口(因?yàn)楦鱾€接口都會增加熱阻)。例如，散熱片及LED模塊的基座可成為一體(例如，LED陣列可以安裝在一更大的基座上，所述更大的基座等同于散熱片)。
[0080]雖然已經(jīng)描述和說明了一些較佳實(shí)施例，但顯而易見的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以在不脫離隨附權(quán)利要求范圍和精神的情形下對這些較佳實(shí)施例作出多種多樣的變更。
【權(quán)利要求】
1.一種燈具，包括: 一導(dǎo)熱性散熱片，具有一第一表面以及從所述第一表面沿一第一方向設(shè)置的多個翼片; 一發(fā)光二級管(LED)陣列，熱連接于所述第一表面；以及 一散熱器，包括具有一表面的一基座以及從所述基座向外延伸的多個翼片，所述多個翼片的一上部從所述基座沿所述第一方向延伸，所述多個翼片的一下部從所述基座沿一第二方向延伸，其中多個熱傳通道將所述基座的所述表面與所述多個翼片的下部連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中，所述散熱片的多個翼片被設(shè)置成沿所述第一方向比所述散熱器的多個翼片延伸得更遠(yuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燈具，其中，所述散熱器由一電鍍塑料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中，所述散熱片包括穿過所述散熱片的多個開孔以及位于所述散熱片中的多個凹口，各個所述凹口從所述散熱片的一邊緣延伸以形成多個指狀部，所述多個開孔及所述多個凹口與所述多個熱傳通道對齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，還包括:一電源轉(zhuǎn)換電路，灌封在所述散熱器的基座中，所述電源轉(zhuǎn)換電路被設(shè)置成將直流電提供給所述LED陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燈具，還包括:一愛迪生基座，連接于所述散熱器，所述愛迪生基座與所述散熱器電絕緣 且電連接于所述電源轉(zhuǎn)換電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中，所述散熱器的各個翼片的上部包括連接在一起的一第一段和一第二段，所述第一段和所述第二段互相傾斜且相對于所述下部傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈具，其中，所述第一段、所述第二段、以及所述下部總體上形成一 Y形連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燈具，還包括一開孔，所述開孔穿設(shè)于各個Y形連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燈具，還包括一反射裝置，所述反射裝置被設(shè)置成將所述LED陣列發(fā)射的光導(dǎo)向所述第一方向。
11.一種導(dǎo)熱性散熱片，包括: 一本體部，具有一板狀外形；以及 多個從所述本體部向上延伸的間隔開的翼片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的散熱片，其中，所述本體部包括一底壁以及從所述底壁向外延伸的一側(cè)壁；并且所述多個翼片均包括從所述側(cè)壁向外延伸的一第一部以及從所述側(cè)壁向上延伸的一第二部。
13.—種熱傳系統(tǒng),包括: 一散熱片，具有:一本體部，該本體部具有一板；以及一第一組翼片，所述翼片間隔開并且從所述板沿一第一方向延伸；以及 一散熱器，熱連接于所述散熱片，所述散熱器具有一第二組翼片，所述第二組翼片的第一部分沿所述第一方向延伸，而所述第二組翼片的第二部分沿與所述第一方向相反的一第二方向延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱傳系統(tǒng)，還包括:一發(fā)光二極管(LED)陣列，熱連接于所述板。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱傳系統(tǒng)，其中，所述第二組翼片的第二部分形成一圍繞部，且一電源轉(zhuǎn)換裝置設(shè)于所述圍繞部內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱傳系統(tǒng)，其中，所述第二組翼片的第二部分形成圓形的一圍繞部，且一愛迪生基座安裝在所述圍繞部內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱傳系統(tǒng)，還包括:一光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)置成對所述LED陣列發(fā)射的光進(jìn)行整形，所述光學(xué)系統(tǒng)沿所述第一方向從所述LED陣列向前方延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱傳系統(tǒng)，其中，所述散熱片沿所述第一方向比所述散熱器延伸得更遠(yuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱傳系統(tǒng)，其中，所述散熱片具有一第一外環(huán)，而所述散熱器具有一第二外環(huán)，且所述第一外環(huán)被設(shè)置成至少部分地咬合所述第二外環(huán)。
【文檔編號】F21V29/00GK103492802SQ201280018091
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月11日
【發(fā)明者】丹尼爾·G·阿查默, 丹尼爾·B·麥葛文, 維多·薩德杰 申請人:莫列斯公司