固態(tài)照明散熱器與固態(tài)照明燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是針對(duì)大口徑(大于100mm)的固態(tài)照明燈，以降低結(jié)構(gòu)件成本、提高散熱性能為目的，提出一種固態(tài)照明散熱器和照明燈。a.利用結(jié)構(gòu)(殼體)作為散熱片——散熱金屬殼(包括有金屬前殼(4)和金屬后殼(7)以及金屬側(cè)壁(9))，采用金屬板材(鋁板)經(jīng)有沖壓加工制成，降低了加工成本和材料成本；b.金屬側(cè)壁(9)從金屬后殼(7)的金屬板材拉伸而成，金屬后殼(7)開有百頁(yè)窗式或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(8)，通透率大于0.20，保證自然對(duì)流空氣流動(dòng)暢通，顯著提高了對(duì)流散熱；c.配有燈杯(401)，并且從固態(tài)光源(6)發(fā)出的光大部分是從燈杯反射出照明燈，解決眩光問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】固態(tài)照明散熱器與固態(tài)照明燈【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固態(tài)光源散熱及照明【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到照明用的，采用自然對(duì)流散熱的，利用外殼結(jié)構(gòu)件作為散熱片的固態(tài)照明散熱器和照明燈。
技術(shù)背景
[0002]LED (固態(tài)光源)由于節(jié)能環(huán)保，被認(rèn)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(tǒng)照明燈的關(guān)鍵障礙是=LED照明燈的造價(jià)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(lái)自散熱器。目前結(jié)構(gòu)件的成本已占LED照明燈的總成本的三分之一之多，LED光源的成本為當(dāng)前的主要成本，但有成倍的下降空間，因而降低結(jié)構(gòu)件(散熱器)成本將成為實(shí)現(xiàn)LED普及的重點(diǎn)。
[0003]造成當(dāng)前的LED照明燈結(jié)構(gòu)件成本高的原因是:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和散熱技術(shù)問(wèn)題，關(guān)鍵的問(wèn)題是缺乏正確的《傳熱學(xué)》原理和傳熱技術(shù)，突出表現(xiàn)在:1、不清楚提高對(duì)流散熱是關(guān)鍵；2、不了解對(duì)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(xiàn)為空氣溫度升高)流動(dòng)離開散熱片，空氣流經(jīng)散熱片的量流越大，帶走的熱量也越大，因而保證空氣流經(jīng)散熱片時(shí)，流動(dòng)暢通是對(duì)流散熱的基本要求。
[0004]自然對(duì)流散熱是LED照明燈最佳選擇。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員普遍不知道:驅(qū)動(dòng)空氣自然對(duì)流流動(dòng)的動(dòng)力是:空氣受熱升溫，比重下降而產(chǎn)生的浮力，浮力是垂直向上的，并且非常弱，因而保證空氣流動(dòng)暢通，特別是自下而上的對(duì)流暢通，在自然對(duì)流散熱中最關(guān)鍵。
[0005]當(dāng)前LED照明燈具有利用殼體結(jié)構(gòu)件作為散熱片，但由于上述問(wèn)題，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有注意或特別注意保 證空氣流動(dòng)暢通問(wèn)題，比如:在殼罩上沒(méi)有開對(duì)流通氣窗口，既使開有對(duì)流通氣窗口，但開口不夠充分；沒(méi)有考慮到燈具的軸線安裝角度不同時(shí)，會(huì)影響自然對(duì)流向上流動(dòng)暢通的問(wèn)題。因而燈具的散熱性能差，燈具殼體的表面沒(méi)有充分利用為散熱面，需另外多增加散熱片，導(dǎo)致燈具的結(jié)構(gòu)材料的成本不低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明是以降低結(jié)構(gòu)件的成本、提高散熱性能為目的，針對(duì)出光口直徑較大，大于IOOmm的固態(tài)照明燈，提出一種固態(tài)光源(LED照明燈)的散熱器。充分利用燈具結(jié)構(gòu)(殼體)作為散熱片，可采用薄壁鋁板制造，節(jié)省了材料成本；利用沖壓工藝制造殼體，效率高，降低了加工成本；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮到保證自然對(duì)流空氣流動(dòng)暢通，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。本發(fā)明還提出了降低眩光的照明燈，結(jié)合本發(fā)明的散熱器，設(shè)計(jì)出的LED燈不僅眩光得到有效降低，整體成本也低。
[0007]本發(fā)明的固態(tài)照明散熱器技術(shù)方案是:固態(tài)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后殼以及金屬側(cè)壁，可裝配數(shù)個(gè)固態(tài)光源(3至7個(gè)為合適),固態(tài)光源一般配有導(dǎo)熱板或?qū)嵝?，每個(gè)固態(tài)光源的導(dǎo)熱板或?qū)嵝驹O(shè)置有與金屬前殼和金屬后殼直接或間接接觸的接觸傳熱面，部分或全部由固態(tài)光源產(chǎn)生的熱量通過(guò)該接觸傳熱面?zhèn)鞯缴峤饘贇さ谋砻嫔⒊?。本發(fā)明的特征有:金屬前殼和金屬后殼采用金屬板材經(jīng)有沖壓加工制成，金屬側(cè)壁是從金屬后殼的金屬板材拉伸而成的；金屬后殼開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口，該窗口的切口線采用了以每個(gè)與固態(tài)光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)；金屬前殼采用了向后拉伸結(jié)構(gòu)；金屬后殼的通透率大于
0.2 ;至少要在散熱金屬殼的側(cè)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(shí)，在散熱金屬殼的側(cè)壁至少前半段也開要有通氣窗口。
[0008]本發(fā)明所述的接觸傳熱面是指特意為確保導(dǎo)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(guò)盈緊配合、加入導(dǎo)熱膠或焊接等措施。
[0009]本發(fā)明提出的散熱器中，固態(tài)光源產(chǎn)生的熱量通過(guò)直接或間接的接觸傳熱，傳到整個(gè)散熱金屬殼，結(jié)構(gòu)件的殼體直接被利用為散熱片，結(jié)構(gòu)件的材料得充分利用，降低了材料成本。散熱金屬殼采用金屬板材(最好是鋁材)采用沖壓加工工藝制成，原料為帶材，采用多步連續(xù)模具，一個(gè)沖程就可以生產(chǎn)出一個(gè)完整的部件，效率非常之高，加工成本遠(yuǎn)低于熱壓鑄，鋁擠出等工藝。采用沖壓加工工藝，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于0.5_就困難了，因而本發(fā)明特別提出的采用沖壓工藝，材料成本又進(jìn)一步降低。金屬側(cè)壁從金屬后殼的金屬板拉伸而成的，即金屬側(cè)壁與金屬后殼一體結(jié)構(gòu)，制造效率高，成本低，又能保證熱量順利傳導(dǎo)到金屬側(cè)壁。
[0010]在金屬后殼上開通氣窗口，并且通氣窗口的通透率要足夠大，盡可能使自然對(duì)流空氣流動(dòng)暢通，本發(fā)明提出的足夠大的后殼通透率為大于0.2，后殼通透率定義為金屬后殼上的所有通氣窗口的有效通氣面積除以金屬后殼在軸向方的投影面積(也稱為后殼理想通氣面積)，本文以后將有詳細(xì)的定義。
[0011]金屬后殼開有足夠大的通氣窗口，并且在散熱金屬殼的側(cè)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(cè)壁以及金屬前殼開有足夠大的通氣窗口，自然對(duì)流向上流動(dòng)的空氣能從散熱金屬殼內(nèi)穿過(guò)，非常有利于對(duì)流散熱。足夠大的側(cè)壁通氣窗口應(yīng)是側(cè)壁通透率大于0.2，足夠大的金屬前殼通氣窗口應(yīng)是金屬前殼上的有效通氣面積與后殼理想面積之比大于0.2。
[0012]通氣窗口采用百頁(yè)窗式或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)通氣窗口加工無(wú)廢料，材料利用率高，散熱面積也就高，還能提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；金屬后殼上的通氣窗口的切口線采用以每個(gè)與固態(tài)光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)，是為了使熱量在金屬后殼內(nèi)的導(dǎo)熱距離盡可能短，有利于降低導(dǎo)熱熱阻。
[0013]利用上述的散熱金屬殼，本發(fā)明提出了一種固態(tài)照明燈，包括有散熱金屬殼和導(dǎo)熱芯，以及固態(tài)光源，金屬前后殼與導(dǎo)熱芯的之間的直接和間接的接觸傳熱面采用了拉伸成的翻邊結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
[0015]圖1是一種錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的特征剖面示意圖，其中b為分切口 3的寬，c為頁(yè)片Ib的寬，e為頁(yè)片Ia的寬。
[0016]圖2是一種百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口的特征剖面的示意圖，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分別是兩種本發(fā)明固態(tài)照明燈的特征剖面示意圖，示出了本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)特征:金屬側(cè)壁9是從金屬后殼7的金屬板材拉伸而成的，金屬后殼7開有通氣窗口 8，h表示散熱金屬殼的側(cè)壁的高，h/2表示散熱金屬殼的側(cè)壁的前半段，金屬前殼拉伸出多個(gè)燈杯(401) ο
[0018]圖5、是一種金屬后殼上的通氣窗口的分切口線，呈輻射形結(jié)構(gòu)的分切口的特征示意圖。如果切口線13不在同一平面上，則圖5應(yīng)理解為投影或俯視示意圖。
[0019]圖6、是一種金屬側(cè)壁開有百頁(yè)窗結(jié)構(gòu)通氣窗口處的橫截面特征不意圖。
[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排列布置特征。
[0021]圖10是一種本發(fā)明固態(tài)照明燈的特征剖面示意圖。
[0022]圖11、圖12分別是兩種呈輻射形結(jié)構(gòu)的分切口的特征示意圖。。
[0023]圖13是一種本發(fā)明固態(tài)照明燈的特征剖面示意圖。
[0024]圖14至18分別是五種本發(fā)明固態(tài)照明燈特征剖面示意圖，該四種照明燈采用了降低眩光的技術(shù)方案。
[0025]圖19、圖20是用于確定散熱金屬殼的側(cè)壁和金屬后殼以及金屬前殼分界點(diǎn)的不意圖。
[0026]圖中:1、la、Ib-頁(yè)片，2-氣流線，3-分切口，4-金屬前殼，401-燈杯，5-導(dǎo)熱板，6-固態(tài)光源，7-金屬后殼，8-通氣窗口，9-金屬側(cè)壁，10-通氣窗口，11a、lib、Ilc-翻片，12-導(dǎo)熱芯，13-切口線，14-通氣窗口，15-肋片，16-通氣窗口，19-側(cè)壁延伸段，20-前殼延伸段，21-電源引線或接插頭，22-內(nèi)加強(qiáng)環(huán)，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-后加強(qiáng)板,35-光源燈珠,36-聚光杯,37-外加強(qiáng)環(huán),38-外緣拉伸壁,39-后外殼,40-通氣窗口，41-通氣窗口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1示出了錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的特征結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)為L(zhǎng)的連續(xù)的金屬板面被分切沖壓成一段段的頁(yè)片Ia和頁(yè)片lb，頁(yè)片Ia與頁(yè)片Ib錯(cuò)列排列，被沖切出的頁(yè)片Ib的兩端還應(yīng)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(guò)分切口 3從一面橫穿到另一面。
[0028]圖2示出了百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口的特征結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)為L(zhǎng)的連續(xù)金屬板被沖切成間距為f的5段頁(yè)片1，頁(yè)片I的兩端還應(yīng)與原金屬板相連，不得被切斷，氣流線2表示出空氣通過(guò)分切口 3從一面貫穿到另一面。
[0029]圖3所不的本發(fā)明固態(tài)照明燈中，金屬側(cè)壁9和金屬后殼7為一體結(jié)構(gòu)(同一金屬板制造)；金屬前殼4采用向后(本發(fā)明定義固態(tài)光源照射的方向?yàn)榍胺?，反之為后?拉伸結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成固態(tài)光源6的數(shù)個(gè)燈杯，不僅有散熱作用，還可用于保護(hù)固態(tài)光源6以及配光等作用；每個(gè)導(dǎo)熱板7設(shè)置有與金屬前殼4直接接觸的接觸傳熱面，金屬后殼7與固態(tài)光源6之間的傳熱則為間接接觸傳熱，固態(tài)光源6產(chǎn)生的全部熱量傳到金屬前殼4和金屬后殼7以及金屬側(cè)壁9 (即散熱金屬殼)表面散出；金屬后殼7上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口 8 ;散熱金屬殼的側(cè)壁上開有通氣窗口 10。[0030]圖4所示的本發(fā)明固態(tài)照明燈，金屬后殼7開有錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)通氣窗口 8，金屬側(cè)壁9開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口 10。圖中固態(tài)光源6設(shè)置在導(dǎo)熱芯12的前端面上，金屬前殼4米用向后拉伸結(jié)構(gòu),構(gòu)成數(shù)個(gè)燈杯401,中間開有通氣窗口 16,金屬前殼4和金屬后殼7中部米用了翻邊結(jié)構(gòu)，金屬前殼4的翻邊Ilb和金屬后殼7的翻邊Ila套在導(dǎo)熱芯12的柱面上，翻邊IlaUlb與導(dǎo)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(shè)置在散熱金屬殼的側(cè)壁的前半段，圖3中的通氣窗口 10是金屬側(cè)壁9與金屬前殼4之間的間隙構(gòu)成的，圖4中的通氣窗口 10開在金屬側(cè)壁9上，位于前半段。至少要在散熱金屬殼的側(cè)壁的前半段開有通氣窗10，使得當(dāng)照明燈上下豎立時(shí)，自然對(duì)流散熱空氣能從側(cè)壁的前半段通氣窗口 10進(jìn)入殼內(nèi)，再向上從金屬后殼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(duì)流暢通，能夠有效流經(jīng)整個(gè)散熱金屬殼的內(nèi)外表面，有利于對(duì)流散熱。圖4中所不,在金屬前殼4的中部開通氣窗口 16,有利于散熱空氣流經(jīng)散熱金屬殼中部的散熱表面。
[0032]為了有利于開有百頁(yè)窗式或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的金屬后殼內(nèi)的導(dǎo)熱傳熱，構(gòu)成百頁(yè)窗式和錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的切口線應(yīng)采用以每個(gè)與固態(tài)光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)，如圖5所示，有4個(gè)固態(tài)光源，則有4處與固態(tài)光源接觸傳熱，切口線13以每個(gè)傳熱處為中心呈輻射形狀，共有4個(gè)輻射形狀，圖中的切口線為直線，也可為弧線。
[0033]圖6不出了一種本發(fā)明的金屬側(cè)壁上通氣窗口處的橫截面視圖,通氣窗口 10米用百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)。
[0034]圖7示出金屬前殼4上有三個(gè)燈杯401，即可裝配三個(gè)固態(tài)光源。圖8示出金屬前殼4有5個(gè)燈杯401，即可裝配5個(gè)固態(tài)光源。圖9示有7個(gè)燈杯401，即可裝配7個(gè)固態(tài)光源。圖7至圖9中的燈杯401排列(也是固態(tài)光源的排列)成圍著一中心周圈排列，該中心處沒(méi)有設(shè)置燈杯(固態(tài)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(shè)置有固態(tài)光源，則該處的固態(tài)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(shù)(固態(tài)光源數(shù)量)減到2個(gè)，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(tài)光源)的數(shù)量，空白處就進(jìn)一步加大，這就是為什么本發(fā)明提出固態(tài)光源的數(shù)為3至7之間，更合理的設(shè)計(jì)是取4-5個(gè)固態(tài)光源。圖8、9所示的金屬前殼4的中心處還開有通氣窗Π 16。
[0036]圖10所不的本發(fā)明固態(tài)照明燈中，金屬側(cè)壁9上所開的百頁(yè)窗式通氣窗口 9的長(zhǎng)度幾乎是金屬側(cè)壁9的整個(gè)高度(與圖4所示不同)，表示散熱金屬殼的側(cè)壁前半段和后半段都開有通氣窗口，金屬后殼7采用了向前拉伸結(jié)構(gòu)，并在拉伸壁上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)通氣窗口 14，當(dāng)照明燈水平橫置時(shí)，自然對(duì)流散熱空氣也能貫穿散熱金屬殼，整個(gè)散熱金屬殼的內(nèi)外表面被充分利用于散熱。要保證水平橫置時(shí)，對(duì)流暢通，側(cè)壁的通透率應(yīng)大于0.2。在散熱金屬殼內(nèi)設(shè)有散熱片，肋片15采用疊片式結(jié)構(gòu)。疊片式散熱片的特征是: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(yīng)開有類似于金屬后殼上的通氣窗口，通氣窗口采用百頁(yè)窗式或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)，構(gòu)成百頁(yè)窗式和錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)通氣窗口的切口線應(yīng)采用呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)。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所示的本發(fā)明固態(tài)照明燈中，金屬后殼7采用了向前拉伸結(jié)構(gòu)，并拉伸壁上開有通氣窗口 14,金屬前殼4向后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(yè)窗式結(jié)構(gòu)，也可采用錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)。通氣窗口 14和16的切口線應(yīng)采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(jié)構(gòu)，目的是為了導(dǎo)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(wú)論水平橫置，還是上下豎立，自然對(duì)流向上流動(dòng)的空氣都能順利地穿過(guò)散熱金屬殼，這有利于對(duì)流散熱。
[0038]圖13中還示出在散熱金屬殼內(nèi)設(shè)置有散熱片，該散熱片采用的是套片結(jié)構(gòu)，所謂套片結(jié)構(gòu)就是肋片根采用翻邊結(jié)構(gòu)，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(yīng)采用與上述疊片式散熱片肋片15 —樣的通氣窗口結(jié)構(gòu)。
[0039]為了提高散熱金屬殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，金屬側(cè)壁的邊緣或側(cè)壁延伸段分別與金屬前殼的邊緣或前殼延伸段之間應(yīng)采用緊固連接結(jié)構(gòu)，該緊固連接可采用焊接、或粘貼、或咬扣連接、或過(guò)盈緊配連接、或外設(shè)附件壓緊或夾緊連接，該緊固連接不僅起著提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作用，還應(yīng)有熱傳導(dǎo)作用，使熱量能有效地從金屬前殼傳導(dǎo)到金屬側(cè)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(cè)壁9的邊緣與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接采用過(guò)盈緊配的結(jié)構(gòu)，如圖中局部A所示。所謂過(guò)盈緊配連接就金屬前殼4的邊緣外徑稍大于金屬側(cè)壁9的邊緣內(nèi)徑，強(qiáng)行將金屬側(cè)壁9套在金屬前殼4上。圖13所示的金屬側(cè)壁9與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接采用咬扣連接結(jié)構(gòu)。
[0040]從LED燈珠發(fā)出的光，光通量密度非常高，產(chǎn)生有眩光問(wèn)題。本發(fā)明提出了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燈具光效高，能有效解決眩光問(wèn)題的技術(shù)方案:每個(gè)固態(tài)光源都配有燈杯，從固態(tài)光源發(fā)出的光有一半以上照射到燈杯的反光面上，再?gòu)臒舯瓷涑稣彰鳠?。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(wèn)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(tài)光源6是單顆燈珠,前方設(shè)置有配光透鏡25,從固態(tài)光源6射出的光經(jīng)配光透鏡25后，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向后拉伸構(gòu)成。
[0042]方案二、如圖15所不,在固態(tài)光源6前方設(shè)置有燈芯反光器29,該燈芯反光器29將一半以上來(lái)自固態(tài)光源6發(fā)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(tài)光源6前設(shè)置有燈芯罩32和燈芯反光器29，燈芯罩32設(shè)置有面向燈杯401的側(cè)壁，該側(cè)壁采用了散光結(jié)構(gòu)或散光材料，照射到燈芯罩32的側(cè)壁上的光，無(wú)論是直接來(lái)自固態(tài)光源6，還是經(jīng)燈芯反光器29反射來(lái)的，經(jīng)過(guò)燈芯罩側(cè)壁上的散光結(jié)構(gòu)或散光材料后，產(chǎn)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所示的本發(fā)明固態(tài)照明燈中所采用的降低眩光的技術(shù)與方案二(圖15) —致，不同有:在固態(tài)光源前設(shè)置有燈芯罩32，燈芯罩32的作用有保護(hù)燈芯罩32內(nèi)的固態(tài)光源，燈芯反光器29等器件，比如防止塵埃，濕氣等有害氣體的損傷。
[0045]圖18所示的本發(fā)明固態(tài)照明燈中，設(shè)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的照射范圍角，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,有利于降低眩光強(qiáng)度。
[0046]圖14中，散熱金屬殼內(nèi)設(shè)置有套片式肋片15，肋片15的翻邊直接套在導(dǎo)熱芯12上，肋片15邊上開有百頁(yè)窗式通氣窗口 23 ;金屬前殼4與金屬側(cè)壁9之間的緊固連接采用咬扣連接結(jié)構(gòu)，如圖中局部D所示，金屬側(cè)壁邊緣包裹著金屬前殼的邊緣，并且還設(shè)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，本發(fā)明適用于DG大于IOOmm的燈具，如果燈具的出光口不是圓形，則以面積相等的當(dāng)量直徑為準(zhǔn)。
[0047]圖15中，散熱金屬殼內(nèi)的肋片15的外緣周圈采用了翻邊結(jié)構(gòu)，構(gòu)成的外緣翻邊28不僅提高了肋片15的機(jī)械強(qiáng)度，與金屬側(cè)壁9的內(nèi)壁相接觸，又加強(qiáng)了金屬側(cè)壁9的機(jī)械強(qiáng)度。圖中示出，金屬側(cè)壁9上與外緣翻邊28相接觸處沒(méi)有開設(shè)通氣窗口，外緣翻邊28與金屬側(cè)壁9之間接觸面就可成為接觸傳熱面，這樣的結(jié)構(gòu)，有利于提高散熱性能，經(jīng)計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)，外緣翻邊結(jié)構(gòu)同樣適用于疊片結(jié)構(gòu)肋片。圖中還示出設(shè)置有面板30，一般為裝飾作用，如現(xiàn)在筒燈上的面板，金屬側(cè)壁9的邊緣與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接采用外設(shè)附件壓緊連接結(jié)構(gòu)，夕卜設(shè)附件就在面板30上，如圖中局部E所示。
[0048]圖16所示的本發(fā)明固態(tài)照明燈中，金屬前殼4向后拉伸，構(gòu)成以凹腔，配有燈杯401的固態(tài)光源6就可設(shè)置在該凹腔中，可使整個(gè)光源引擎緊湊整潔。圖中的燈杯401采用了翻邊結(jié)構(gòu)，構(gòu)成有燈杯401與導(dǎo)熱芯12之間的接觸傳熱面，燈杯401又被利用于散熱，燈杯401應(yīng)米用金屬材料,最好米用招板制成。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(yīng)采用百頁(yè)窗式或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)，窗口的切口線應(yīng)采用了以與導(dǎo)熱芯12接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)(類似于圖5所示)。
[0049]圖16還示出:面板30為前殼延伸段20構(gòu)成，側(cè)壁延伸段19延伸至面板30背后，構(gòu)成面板30的后加強(qiáng)板33，面板30也可設(shè)計(jì)成由側(cè)壁延伸段19構(gòu)成；圖中局部F示出了金屬前殼的邊緣與金屬側(cè)壁的邊緣之間的緊固連接結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬于咬扣連接結(jié)構(gòu)；圖中局部H示出，金屬側(cè)壁9上的環(huán)形加強(qiáng)筋采用了一種截面為凹形結(jié)構(gòu)，圖中是向外凸，也可反向向內(nèi)凹。圖18中，金屬側(cè)壁9的前段的尺寸(直徑)大于后段，在前段和后段過(guò)度處，構(gòu)成有截面為彎折的連續(xù)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，如圖局部C所示，這樣的結(jié)構(gòu)有提高金屬側(cè)壁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作用，因而稱為截面為彎折的環(huán)形加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。
[0050]圖17中，在金屬后殼7的后面設(shè)置有后外殼39,后外殼39應(yīng)米用金屬板材(最好選用鋁板)經(jīng)有沖壓加工制成；后外殼39的外緣拉伸壁38是從后外殼39的金屬板材拉伸制成的，還可以在外緣拉伸壁38開百頁(yè)窗式或錯(cuò)列式通氣窗口 ；后外殼39上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)(也可采用錯(cuò)列式結(jié)構(gòu))的通氣窗口 40，該窗口的切線應(yīng)采用，類似于圖5所示，以與導(dǎo)熱芯12接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)；后外殼中部采用了向前拉伸結(jié)構(gòu)，并在該拉伸壁上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)(也可采用錯(cuò)列式結(jié)構(gòu))的通氣窗口 41，該窗口的切口線應(yīng)順著拉伸方向；后外殼39采用翻邊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)熱芯12之間的接觸傳熱，圖中為直接接觸傳熱，也可設(shè)計(jì)成間接接觸傳熱。增設(shè)后外殼39的目的就是增加散熱面積，因而每個(gè)固態(tài)光源6都應(yīng)與后外殼39設(shè)置有直接或間接的接觸傳熱面。為保證空氣對(duì)流暢通，通氣窗40和41的通透率應(yīng)足夠大。
[0051]圖17中還示出，側(cè)壁延伸段19和前殼延伸段20之間的緊固連接采用了外設(shè)附件夾緊連接結(jié)構(gòu)，如圖中局部M所示，圖中的外加強(qiáng)環(huán)37就是該外設(shè)附件，外加強(qiáng)環(huán)37不僅起到將側(cè)壁延伸段19和前殼延伸段20夾緊實(shí)現(xiàn)緊固連接作用，還起到提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，故稱外加強(qiáng)環(huán)，由于金屬前后殼首選薄鋁板加工，強(qiáng)度低，因而應(yīng)選用這樣的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。圖18中，側(cè)壁延伸段19的外緣加工成截面為C形，為強(qiáng)化結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，設(shè)置有內(nèi)加強(qiáng)環(huán)22，如圖中局部N所示。
[0052]固態(tài)光源設(shè)置在導(dǎo)熱芯上，導(dǎo)熱芯采用圓柱結(jié)構(gòu)，散熱金屬殼(金屬前殼、金屬后殼)的中部采用套筒或翻邊結(jié)構(gòu)，該套筒或翻邊與導(dǎo)熱芯設(shè)置有直接或間接的接觸傳熱面，這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)有:通過(guò)采用導(dǎo)熱芯與翻邊孔之間的過(guò)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，并且制造簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化組裝，效率高。圖16至20中不出，金屬前殼4和金屬后殼9中部殼米用翻邊結(jié)構(gòu),翻邊直接套在導(dǎo)熱芯12上。圖16和圖18?20中示出，固態(tài)光源6的電源導(dǎo)線或接插頭21穿過(guò)導(dǎo)熱芯12，向后伸出，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)潔。
[0053]本發(fā)明中百頁(yè)窗通氣窗口的有效通風(fēng)面積定義為:參考圖2，單個(gè)分切口的有效通風(fēng)面積等于分切口 3的寬b乘以分切口 3的長(zhǎng)度，所有的分切口的有效通風(fēng)面積之和就是整個(gè)百頁(yè)窗式通風(fēng)窗口的有效通風(fēng)面積。
[0054]本發(fā)明中錯(cuò)列式通氣窗口的有效通風(fēng)面積定義為:參考圖1，當(dāng)分切口 3的寬b小于或等于二分之一頁(yè)片Ib的寬c時(shí)，單個(gè)頁(yè)片Ib構(gòu)成的有效通風(fēng)面積等于2b乘以分切口 3的長(zhǎng)度，所有頁(yè)片Ib構(gòu)成的有效通風(fēng)面積之和就是整個(gè)錯(cuò)列式通風(fēng)窗口的有效通風(fēng)面積；當(dāng)分切口 3的寬b大于二分之一頁(yè)片Ib的寬c時(shí)，如果頁(yè)葉Ib寬c小于或等于頁(yè)葉Ia寬e，單個(gè)頁(yè)片Ib構(gòu)成的有效通風(fēng)面積等于c乘以分切口 3的長(zhǎng)度，所有頁(yè)片Ib構(gòu)成的有效通風(fēng)面積之和就是整個(gè)錯(cuò)列式通氣窗口的有效通風(fēng)面積；如果c大于e時(shí)，則按頁(yè)片Ia計(jì)算，單個(gè)頁(yè)片Ia的有效通風(fēng)面積等于e乘以分切口 3的長(zhǎng)度，所有頁(yè)片Ia的有效通風(fēng)面積之和就是整個(gè)錯(cuò)列式通氣窗口的有效通風(fēng)面積。依據(jù)以上定義，錯(cuò)列式通氣窗口的通透率最大理論值是0.5，本發(fā)明提出后殼通透率應(yīng)達(dá)到0.2，為最大理論值的40%，說(shuō)明已達(dá)到足夠大。
[0055]本發(fā)明金屬后殼的后殼通透率定義為，金屬后殼上的所有通氣窗口的有效通氣面積除以金屬后殼在軸向方的投影面積(也稱為后殼理想通氣面積)。百頁(yè)窗式和錯(cuò)列式通氣窗口的有效通氣面積計(jì)算按上述[0053] [0054]所定義計(jì)算。后殼理想通氣面積(金屬后殼在軸向方的投影面積)計(jì)算定義:當(dāng)金屬側(cè)壁9與金屬后殼5為圓弧連接時(shí)，則以圓弧切線與軸線夾角為40°時(shí)的切點(diǎn)，如圖19中的P點(diǎn)，確定金屬側(cè)壁9和金屬后殼7的分界點(diǎn)，D為金屬后殼的外徑，后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(dǎo)熱芯或?qū)岚逅嫉拿娣e)計(jì)算；如果金屬側(cè)壁9和金屬后殼7是斜面連接時(shí)，如圖20所示，如果β角大于40°，后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(jì)算；如果β角小于或等于40°，后殼理想通氣面積側(cè)按直徑D2的面積在扣除所有直徑d的面積計(jì)算。
[0056]本發(fā)明側(cè)壁通透率定義為散熱金屬殼的側(cè)壁通氣窗口的有效通風(fēng)面積除以側(cè)壁的面積，百頁(yè)窗式和錯(cuò)列式通氣窗口的有效通風(fēng)面積計(jì)算按以上[0053] [0054]的定義計(jì)算；側(cè)壁的計(jì)算面積:圖19中，h內(nèi)的外表面積就是側(cè)壁的面積，圖中Q點(diǎn)表不側(cè)壁與金屬前殼4的結(jié)合點(diǎn)。圖20中，當(dāng)β大于40°時(shí),側(cè)壁的面積按hi內(nèi)的外表面積計(jì)算，當(dāng)β小于或等于40°時(shí)，側(cè)壁的面積按h2內(nèi)的外表面積計(jì)算。[0057]百頁(yè)窗式通氣窗口的通透率的理論極限為1.0，但由于考慮到導(dǎo)熱，壁厚，強(qiáng)度以及加工等因素，實(shí)際能實(shí)現(xiàn)的通透率很低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和理論分析，后殼通透率0.2與0.4之間的散熱性能的差別能達(dá)到50%，后殼通透率不到0.1與0.4之間的散熱性能的差別能達(dá)到一倍，后殼通透率0.2的散熱性能比后殼通透率為O (無(wú)通氣窗口)提高了近一倍。本發(fā)明提出后殼通透率大于0.2就是基于實(shí)驗(yàn)和理論分析。實(shí)際設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，后殼通透率最小應(yīng)達(dá)到0.3，因?yàn)閺募庸し矫鎭?lái)考慮，0.3的后殼通透率容易實(shí)現(xiàn)，散熱性能也很高。
[0058]后外殼上、套片式以及疊片式肋片上所開的通氣窗口同樣也應(yīng)足夠大，通透率至少也要達(dá)到0.2，以保證對(duì)流散熱空氣流動(dòng)暢通，實(shí)際設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，通透率應(yīng)達(dá)到0.3以上。同樣側(cè)壁通透率也應(yīng)足夠大，至少也要達(dá)到0.2，最好應(yīng)達(dá)到0.3以上。后外殼、套片式以及疊片式肋片的通透率的定義和計(jì)算與后殼通透率一致。
[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(yīng)是實(shí)際的厚度。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)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)和金屬后殼(7)以及金屬側(cè)壁(9)，可裝配數(shù)個(gè)固態(tài)光源(6)，每個(gè)固態(tài)光源(6)都與金屬前殼(4)和金屬后殼(7)設(shè)置有直接或間接接觸的接觸傳熱面，其特征在于:金屬前殼(4)和金屬后殼(7)采用金屬板材加工制成，金屬側(cè)壁(9)是從金屬后殼(7)的金屬板材拉伸而成的；金屬后殼(7)上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(8)，該窗口的切口線(13)采用了以與固態(tài)光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)；金屬前殼(4)采用了向后拉伸結(jié)構(gòu)； 散熱金屬殼的側(cè)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(cè)壁上和金屬前殼(4)都開有通氣窗口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)照明散熱器，其特征在于:裝配固態(tài)光源(6)的數(shù)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(méi)有裝配固態(tài)光源，金屬后殼的后殼通透率大于0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)照明散熱器，其特征在于:金屬側(cè)壁(9)上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(10)，該窗口的切口線采用了順著金屬側(cè)壁(9)的拉伸方向的結(jié)構(gòu)；金屬側(cè)壁(9)的邊緣或側(cè)壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間采用了緊固連接結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)照明散熱器，其特征在于:在金屬側(cè)壁(9)的邊緣或側(cè)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(shè)置有內(nèi)加強(qiáng)環(huán)(22)或外加強(qiáng)環(huán)(37)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3、或4所述的固態(tài)照明散熱器，其特征在于:設(shè)置有面板(30)，面板(30)采用了由前殼延伸段(20)或側(cè)壁延伸段(19)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3、或4所述的固態(tài)照明散熱器，其特征在于:金屬后殼(7)的后面設(shè)置有后外殼(39),后外殼(39)有外緣拉伸壁(38);后外殼(39)米用金屬板材加工制成，外緣拉伸壁(38)是從后外殼(39)的金屬板材拉伸制成；每個(gè)固態(tài)光源(6)都與后外殼(39)設(shè)置有直接或間接的接觸傳熱面；后外殼(39)開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(40)，該窗口的切口線(13)采用了以與固態(tài)光源接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3、或4所述的固態(tài)照明散熱器，其特征在于:散熱金屬殼內(nèi)設(shè)置有散熱片，散熱片采用了套片結(jié)構(gòu)、或疊片結(jié)構(gòu)；套片結(jié)構(gòu)和疊片式結(jié)構(gòu)的肋片(15)上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(23)，該窗口的切口線(13)采用了呈輻射形狀結(jié)構(gòu)。
8.一種照明用的固態(tài)照明燈，包括有散熱金屬殼、數(shù)個(gè)固態(tài)光源(6)和導(dǎo)熱芯(12)，固態(tài)光源(6)設(shè)置在導(dǎo)熱芯(12)上，散熱金屬殼包括有金屬前殼(4)和金屬后殼(7)以及金屬側(cè)壁(9)，每個(gè)導(dǎo)熱芯(12)設(shè)置有與金屬前殼⑷和金屬后殼(7)直接或間接接觸的接觸傳熱面，其特征在于:金屬前殼(4)和金屬后殼(7)采用金屬板材加工制成，金屬側(cè)壁(9)是從金屬后殼(7)的金屬板材拉伸而成的；金屬側(cè)壁(9)上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(10)，該窗口的切口線采用了順著金屬側(cè)壁(9)的拉伸方向的結(jié)構(gòu)；金屬后殼(7)上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(8)，該窗口的切口線(13)采用了以與導(dǎo)熱芯(12)接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀結(jié)構(gòu)；金屬前殼(4)采用了向后拉伸結(jié)構(gòu)；金屬后殼的后殼通透率大于0.2 ;金屬側(cè)壁(9)的邊緣或側(cè)壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間采用了緊固連接結(jié)構(gòu)；金屬前殼(4)和金屬后殼(7)采用了翻邊結(jié)構(gòu)，該翻邊(IlaUlb)與導(dǎo)熱芯(12)設(shè)置有直接或間接接觸的接觸傳熱面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固態(tài)光源引擎，其特征在于:每個(gè)固態(tài)光源(6)都配有燈杯(401)； 在固態(tài)光源(6)前設(shè)置有配光透鏡(25)，從固態(tài)光源(6)發(fā)出的光經(jīng)配光透鏡(25)后，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(tài)光源(6)前方設(shè)置有燈芯反光器(29)，該燈芯反光器(29)將一半以上來(lái)自固態(tài)光源(6)發(fā)出的光反射到燈杯(401)上，再朝光源引擎外反射、或 固態(tài)光源(6)前設(shè)置有燈芯罩(32)，燈芯罩(32)設(shè)置有面向燈杯(401)的側(cè)壁，該側(cè)壁采用了散光結(jié)構(gòu)或散光材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的固態(tài)光源引擎，其特征在于:金屬前殼(4)上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(31)，該窗口的切口線(13)采用了以與導(dǎo)熱芯(12)接觸傳熱面的位置為中心的，呈輻射形狀的結(jié)構(gòu)；金屬前殼(4)向后拉伸壁上開有百頁(yè)窗式結(jié)構(gòu)或錯(cuò)列式結(jié)構(gòu)的通氣窗口(16)，該窗口的切口線采用了順著拉伸方向結(jié)構(gòu)；在金屬前殼(4)向后 拉伸構(gòu)成的凹腔中設(shè)置有固態(tài)光源(6)的燈杯(401)。
【文檔編號(hào)】F21V29/00GK103672807SQ201310353499
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】秦彪 申請(qǐng)人:秦彪