专利名称:一种led灯具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的LED灯具，包括发光元件及容纳所述发光元件的外罩，外罩包括环状的周壁及设于所述周壁一端的底壁；所述发光元件设置在底壁邻近周壁的一面；所述LED灯具进一步包括与所述底壁远离所述周壁的一面连接的上壳体，所述上壳体包括环状的散热壁、顶壁及连接部；该LED灯具进一步包括散热内壳，所述散热内壳设于所述底壁背离所述外罩的一面且容纳于所述上壳体内。本实用新型的LED灯具在使用时，借由周壁、散热壁及散热内壳进行快速地散热，使得其具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具。同时，由于省却了传统的鳍片散热器，降低了LED灯具的重量及生产制造成本，简化了装配工艺，且具有整体的美观性。
【专利说明】一种LED灯具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种照明设备，尤其涉及一种LED灯具。
【背景技术】
[0002]随着大功率LED光效的逐步提高，LED灯具已经被广泛应用于照明领域，其中采用LED作为光源的灯具有着节能、长寿命等技术特征。但是LED与传统的光源一样，其在工作期间也会产生热量，而产生热量的多少取决于LED整体的发光效率。具体地来说，LED元件工作寿命和工作温度成反比，因而良好的散热是LED灯具设计的重要环节。目前现有的LED灯具都采用将LED灯珠集中式固定的布局结构，再借助于专门用于散热的LED鳍片散热器将LED热量带走并通过鳍片向空气交换热量以达到散热的目的。这样设计的问题在于:由于LED灯珠是集中密集地固定在一个相对较小的面积上，大量的热量由于叠加效应推高了温度的同时也增加了向外传递热量的难度，特别在大功率应用时造成了散热通道不畅的瓶颈现象，同时，由于采用了体积大、重量重的鳍片散热器也提高了灯具成本，另外，为了配合鳍片散热器的安装、整体的美观感还需要设计复杂的结构和外壳将鳍片散热器固定和包裹。
实用新型内容
[0003]有鉴于此，本实用新型提供一种能解决上述问题的LED灯具。
[0004]为解决上述问题，本实用新型提供一种LED灯具，其包括发光元件及容纳所述发光元件的外罩，所述外罩包括环状的周壁及设于所述周壁一端的底壁；所述发光元件设置在所述底壁邻近所述周壁的一面；所述LED灯具进一步包括与所述底壁远离所述周壁的一面连接的上壳体，所述上壳体包括环状的散热壁、设于所述散热壁一端的顶壁及设于所述散热壁另一相对端的连接部；所述LED灯具进一步包括散热内壳，所述散热内壳设于所述底壁背离所述外罩的一面且容纳于所述上壳体内。
[0005]优选地，所述周壁的直径由邻近所述底壁的一端朝另一相对端逐渐增大。
[0006]优选地，所述散热壁的直径由设有所述顶壁的一端朝设有所述连接部的一端方向逐渐增大。
[0007]优选地，所述散热内壳包括环状结构的侧壁，且所述侧壁的一端与所述外罩底壁背离所述发光元件的一面连接固定。
[0008]优选地，所述散热内壳的直径自远离所述外罩底壁的一侧逐渐减小。
[0009]优选地，所述上壳体中的散热壁在邻近所述顶壁的位置处开设有多个散热孔。
[0010]优选地，所述散热内壳部分由所述上壳体顶壁伸出。
[0011]优选地，所述散热内壳的数量至少一个。
[0012]优选地，所述连接部由所述散热壁邻近所述外罩的底壁一端延伸形成，所述连接部与所述外罩的底壁远离所述周壁的一面贴合固定；
[0013]优选地，所述连接部通过过盈配合或者焊接的方式与所述外罩的底壁远离所述周壁的一面固定。
[0014]优选地，所述LED灯具还包括挂钩，所述挂钩固定于所述上壳体的顶壁或者散热内壳伸出上壳体的顶部。
[0015]优选地，所述外罩中的周壁为第一散热路径，所述上壳体中的散热壁为第二散热路径，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1:100到10:1。
[0016]优选地，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1:1。
[0017]本实用新型具有以下有益效果:
[0018]上述LED灯具，通过合理的结构设计及光源布局，使得发光元件所产生的热量由外罩底壁的传导，经由周壁、散热壁及散热内壳进行快速散热，从而使得LED灯具具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具。同时，由于省却了传统的鳍片散热器，降低了 LED灯具的重量及生产制造成本，简化了装配工艺，且能使该LED灯具具有整体的美观性。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型第一实施例中LED灯具的结构示意图，所述散热内壳设置在所述上壳体的内部，其中所述上壳体的连接部与所述外罩的底壁之间通过过盈配合或者点焊的方式连接固定。
[0020]图2为本实用新型第一实施例中LED灯具的结构示意图，所述散热内壳设置在所述上壳体的内部，其中所述上壳体的连接部与所述外罩的底壁之间通过钎焊的方式连接固定。
[0021]图3为本实用新型第一实施例中LED灯具的结构示意图，所述散热内壳设置在所述上壳体的内部，其中所述上壳体的连接部与所述外罩的底壁之间通过螺丝连接的方式连接固定。
[0022]图4为本实用新型第一实施例中LED灯具的结构示意图，所述散热内壳设置在所述上壳体的内部，其中所述上壳体的连接部与所述外罩的底壁之间通过铆接的方式连接固定。
[0023]图5为本实用新型第二实施例中LED灯具的结构示意图，其中所述散热内壳部分伸出所述上壳体。
[0024]图6为本实用新型第三实施例中LED灯具的结构示意图，所述上壳体上设置有两个散热内壳。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0026]请参阅图1，本实用新型的第一实施例提供了一种LED灯具100，包括发光元件20及容纳所述发光元件20的外罩10。
[0027]所述外罩10包括环状的周壁11及设于所述周壁11 一端的底壁12，可以理解，本实施例中，所述外罩10优选地为一桶状结构。所述周壁11的直径可以根据该LED灯具100的使用场合来具体设定，优选地，所述周壁11的直径由邻近所述底壁12的一端朝另一相对端逐渐增大，即，周壁11的横截面由设有所述底壁12的一端朝另一相对端逐渐增大。可以理解，所述周壁11的形状还可以为圆筒状。本实施例中，通过上述的结构设置，能获得较宽的光分布，从而能适合于大面积、工作面垂直或接近垂直的工作场所，这符合人们对LED灯具使用的需求。所述外罩10周壁11的内外表面均为光滑表面，从而能提高LED灯具100的美观度，且能降低制造成本。进一步地，为提高外罩10的散热能力，所述外罩10是由散热较好的材质制成，如铝合金，陶瓷等。在本实施例中，优选地，所述外罩10由铝合金制成。
[0028]所述发光元件20设置在所述底壁12邻近所述周壁11的一面。所述发光元件20即为该LED灯具100的光源，优选地，所述LED灯具100的光源为大功率光源，即，所述LED灯具光源的功率大于40W。所述发光元件20包括多颗灯珠，所述多颗灯珠呈环状排列设置在所述底壁12上，且所述底壁12被多颗灯珠包围的面积小于底壁12面积的二分之一，使得发光元件20分散地分布在底壁12上，以便外罩10的各部分能对发光元件20均匀散热。
[0029]所述LED灯具100进一步包括与所述底壁12远离所述周壁11的一面连接的上壳体30，所述上壳体30包括环状的散热壁31、设于所述散热壁31 —端的顶壁32及设于所述散热壁31另一相对端的连接部33，其中所述散热壁31的直径由设有所述顶壁32的一端朝设有所述连接部33的一端方向逐渐增大。本实施例中，优选地，所述连接部33的一端的直径与所述外罩20的底壁21的直径相等。
[0030]所述连接部33由所述散热壁31邻近所述外罩10的端部延伸形成，所述连接部33与所述外罩10的底壁12远离所述周壁11的一面贴合固定。可以理解，所述外罩10的底壁12为一圆形板状结构，其上下表面均为光滑表面。所述连接部33抵靠或贴合于所述底壁12的外表面上，以将所述上壳体10固定于所述外罩10上。所述上壳体30通过其连接部33与所述外罩10的底壁12固定连接，使得上壳体30更方便被固定，即，方便了所述上壳体30在底壁上的装配。同时又能使所述外罩10底壁12与连接部33的接触面积最大，保证了最大的热传导面积，使得所述底壁12上的热量能够快速地传导给上壳体30并径向散热。优选地，为使所述底壁12与连接部33之间获得最大的接触面积，所述连接部33的结构与所述底壁12的结构对应，即，所述连接部33的表面紧紧贴合在所述底壁12的外表面。本实施例中，所述上壳体30的连接部33与所述周壁12间优选采用过盈配合或者焊接的方式进行固定，以获得最大的热接触面积，其中所述焊接方式为点焊(参见图1)、钎焊(参见图2)或者氩弧焊的方式进行固定。通过过盈配合或者焊接的方式将连接部33固定于底壁12上，减低了装配难度，且焊接可以让连接部33与底壁12间的热传导更好，相当于热界面材料，即，进一步促进了该LED灯具100对发光元件20的散热效率。本实用新型中的LED灯具在实际的应用中，优选过盈配合或者点焊工艺的连接方式。可以理解，在其它实施例中，根据不同的需要，所述上壳体30的连接部33与所述外罩10底壁12之间的连接方式可以采用螺丝连接(参阅图3)或者铆接(参阅图4)的方式进行连接固定。为了上壳体30具有良好的散热性能，所述连接部33与散热壁31 —体成型且由具有良好散热功能的材料制成。在本实施例中，所述连接部33与散热壁31可以由铝合金一体成型而制成。
[0031 ] 所述LED灯具100还包括散热内壳40，所述散热内壳40设于所述底壁12背离所述外罩10的一面且容纳于所述上壳体30内。所述散热内壳40包括环状结构的侧壁41，且所述侧壁41的一端与所述外罩10底壁12背离所述发光元件10的一面连接固定。所述散热内壳40的内外表面均为光滑表面。为了迎合人们正常使用该LED灯具的习惯，以及该LED灯具100整体的外在美观性，所述散热内壳40的直径自远离所述底壁12的一侧逐渐减小。可以理解，所述LED灯具100工作时，其发光元件20所产生的热量沿着底壁12的传导，从所述散热内壳40来进行快速地散热，从而使得LED灯具100具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具。
[0032]所述上壳体30中的散热壁31在邻近所述顶壁32的位置处开设有多个散热孔34，使得该LED灯具100进行内外的空气交换，并用其来进一步促进该LED灯具100进行工作时的散热效率。
[0033]可以理解，本实施例中LED灯具100在使用时，其外罩10周壁11、上壳体30的散热壁31及散热内壳40是相对于对该发光元件20进行散热的散热装置。具体地，定义所述外罩10中的周壁11为第一散热路径，所述上壳体30中的散热壁31为第二散热路径，所述散热内壳40为第三路径。其中所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1:100到10:1ο为了使得本实施例中LED灯具100具有均衡的散热能够，以便提高该LED灯具100整体的散热效率。优选地，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1:1。
[0034]为了达到本实施例中发光元件20进行正常的发光以及散热，所述LED灯具100还包括设置在所述发光元件20与所述外罩10底壁12之间的电路板50。进一步地，所述电路板50与所述底壁12之间设置有热界面材料(图中未示出)，填补电路板50与底壁12接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少传热接触热阻，提高电路板50和底壁12的散热性能，以便将发光元件20所散发的热量快速导给上壳体30，并用散热内壳40进行散热。本实施例在具体使用的过程中，电路板50可以采用导热胶这种热界面材料粘接在底壁12朝向周壁11的一侧。
[0035]所述LED灯具100还包括挂钩60，使得该LED灯具100在使用，通过挂钩60可以方便地把该LED灯具100进行悬挂起来，用于照射其外罩10周壁11所对应的场合中。可以理解，所述挂钩50设于所述上壳体30的顶壁32上。
[0036]可以理解，本实施例中LED灯具100在工作时，其发光元件20所产生的热量是由热界面材料传导至底壁12，经由所述底壁12传导至外罩10周壁11、上壳体30的散热壁31及散热内壳40并进行扩散、散热。所述底壁12和周壁11、散热壁31及散热内壳40的散热表面同时通过辐射方式和对流方式向外界进行散热。其中决定本实施例中LED灯具100散热效率的散热路径存在的总热阻等于散热路径各个环节热阻的和。LED灯具通电工作足够时间后，在一定的环境温度和空气流速条件下，LED灯具整体会达到一热平衡，此时LED灯具的发光元件20的温度和空气之间的温度差Λ t谓之LED灯具的结温升，其中LED灯具结温升越低则意味着LED的预期寿命越长。
[0037]下面就影响LED灯具结温升的因素做如下分析:
[0038]由以上对散热路径的分析可知LED灯具的发光元件20到散热表面为传导散热，由LED灯具各散热表面到外界环境之间有辐射和对流这两种方式散热，由于不同的散热方式涉及不同的影响因素及计算方法，下面进行分别讨论:
[0039]1、在发光元件20到该LED灯具各散热表面为至的传导散热过程中，影响结温升At的因素有LED的耗散功率、散热路径上各种散热材料的导热系数、导热体的截面积、传热路径的长度等四项。故此，本段传热路径的温差可用以下公式表达:
[0040]Atl = L.Q1/K.A ；
[0041]其中，Ql表示LED灯具的耗散功率，单位为W ;K表示导热系数，单位为W/m.°C ；A表示导热体的截面积，单位为m2; Λ tl表示本段传热路径两端温差，单位为。C ;L表示传热路径长度，单位为m。
[0042]本实施例采用了将发光元件20尽量分散布置的布局方案，使得单位散热材料上的等效散耗功率Ql大幅度减小，同时增加了等效的导热体截面积，另外还充分利用结构设计使得LED的散耗热量向底壁12中心和外罩10以尽量相等的距离传热，以达到更好的散热效果。
[0043]2、由LED灯具的各散热表面向环境散热的环节中，其对流方式进行热传导中影响结温升At的因素有换热系数、有效换热面积、换热表面与流体的温差等三个因素。具体可以用以下公式表达如下:
[0044]Δ t2 = Q2/hc.A ；
[0045]其中，Q2表示对流散热量，单位为W ；hc表示换热系数，单位为W/m2.A ；A表示有效换热面积，单位为m2 ; Λ t2表示换热表面与流体温差，单位为。C。
[0046]本实施例在底壁12的中心部位设计了向上延展的散热内壳40，由此形成的烟囱效应可以明显地提高此表面的换热系数，同时由于本实施以整个LED灯具的内外表面作为有效换热面积，其面积已大于传统鳍片散热结构，因此本结构具有良好的对流散热效果。同时传统的鳍片散热结构并不太多考虑辐射散热的作用，事实上，由于鳍片之间相隔不远，辐射散热的作用被相邻鳍片的吸收作用几乎完全抵消而不起作用，但在本实施例的LED灯具100中，由于整个LED灯具的内外表面均为光滑的结构，因此，辐射散热也起到了很大的作用，这进一步降低了结温升At。
[0047]综上所述，本实施例中LED灯具100充分利用了散热原理并合理布置了 LED的布局及利用外罩等固有LED灯具的构件设计了高效的散热结构，在有效降低LED结温升At的同时还降低了灯具成本、简化了装配工艺、保持了该LED灯具100具有整体的美观性。
[0048]请参考图5，为本实用新型第二实施例所揭示的LED灯具200，其包括外罩210、容纳在所述外罩210中的发光元件220及连接在所述外罩210上，用于散热的上壳体230。
[0049]相对于本实用新型第一实施例所提供的LED灯具100，本实用新型第二实施例所提供的LED灯具200，其结构与工作原理大致相同，主要区别在于:该LED灯具200的上壳体230内的散热内壳240从所述上壳体230的顶壁232部分伸出。可以理解，方便悬挂的挂钩260固定于所述散热内壳240伸出所述上壳体230的顶部。由于本实用新型第二实施例所提供的LED灯具200去用于散热的散热内壳240部分地从所述上壳体230中伸出，使得该LED灯具200与空气的接触面积增大，进而，进一步地提高了该LED灯具200的散热效率。
[0050]请参考图6，为本实用新型第三实施例所揭示的LED灯具300，其包括外罩310、容纳在所述外罩310中的发光元件320及连接在所述外罩310上，用于散热的上壳体330。
[0051]相对于本实用新型第一实施例所提供的LED灯具100，及第二实施例所提供的LED灯具200，本实用新型第三实施例所提供的LED灯具300，其主要区别在于:所述上壳体330内设置有用于散热的散热内壳340数量为两个，其中一个散热内壳340设置在所述上壳体330的内部，另一个散热内壳340从所述上壳体330的顶部伸出。可以理解，本实用新型第三实施例所提供的LED灯具300也起到较大的散热面积，具有优异的散热性能和散热效果，能够把热量及时地排放出去，适用于大功率LED灯具。
[0052]本实用新型的LED灯具，通过合理的结构设计及光源布局，使得发光元件所产生的热量由外罩底壁的传导，经由周壁、散热壁及散热内壳进行快速地散热，从而使得LED灯具具有优异的散热性能和散热效率，能够适用于大功率LED灯具。同时，由于省却了传统的鳍片散热器，降低了 LED灯具的重量及生产制造成本，简化了装配工艺，且能使该LED灯具具有整体的美观性。
[0053]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种LED灯具，其包括发光元件及容纳所述发光元件的外罩，其特征在于:所述外罩包括环状的周壁及设于所述周壁一端的底壁；所述发光元件设置在所述底壁邻近所述周壁的一面；所述LED灯具进一步包括与所述底壁远离所述周壁的一面连接的上壳体，所述上壳体包括环状的散热壁、设于所述散热壁一端的顶壁及设于所述散热壁另一相对端的连接部；所述LED灯具进一步包括散热内壳，所述散热内壳设于所述底壁背离所述外罩的一面且容纳于所述上壳体内。2.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述周壁的直径由邻近所述底壁的一端朝另一相对端逐渐增大。3.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述散热壁的直径由设有所述顶壁的一端朝设有所述连接部的一端方向逐渐增大。4.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述散热内壳包括环状结构的侧壁，且所述侧壁的一端与所述外罩底壁背离所述发光元件的一面连接固定。5.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述散热内壳的直径自远离所述外罩底壁的一侧逐渐减小。6.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述上壳体中的散热壁在邻近所述顶壁的位置处开设有多个散热孔。7.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述散热内壳部分由所述上壳体顶壁伸出。8.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述散热内壳的数量至少一个。9.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述连接部由所述散热壁邻近所述外罩的底壁一端延伸形成，所述连接部与所述外罩的底壁远离所述周壁的一面贴合固定。10.根据权利要求9所述的LED灯具，其特征在于:所述连接部通过过盈配合或者焊接的方式与所述外罩的底壁远离所述周壁的一面固定。11.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于:所述LED灯具还包括挂钩，所述挂钩固定于所述上壳体的顶壁或者散热内壳伸出上壳体的顶部。12.根据权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述外罩中的周壁为第一散热路径，所述上壳体中的散热壁为第二散热路径，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1:100 到 10:lo13.根据权利要求12所述的LED灯具，其特征在于，所述第一散热路径与所述第二散热路径的比值为1:1。
【文档编号】F21V29-506GK204285192SQ201420679463
【发明者】方恒 [申请人]杭州制高媒体科技有限公司