专利名称：发光二极管灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明装置，尤其是涉及意图用于エ业、公共、办公室和起居室及空间的发光二极管灯(光源、发光物)。
背景技术：
与常用的电光源(白炽灯、荧光灯、气体放电卤素、钠、汞等等的灯)相比，发光二极管群有以发光效率按10到20百分比的功率消耗的最高水平的发光效率(高达150流明/瓦)的特色的光源。在高功率发光二极管基础上的LED灯，是能量效率高、环保、长寿命的光源。照明灯效率的主要指标，是它的以[lm/W]为单位测量的发光效率，即，每单位电 功率消耗(以W为单位)的以流明为单位的发光通量。利用发光二极管的标准LED灯，还包括一些从属的光学装置(反射器、光学透镜)、散热器和电源。每ー上述部件在它们的组合中都影响结果的发光效率，以及可靠性和该LED灯的使用寿命。随着时间推移，晶体(发光単元)的高温，在不适当热耗散条件下，引起晶体的加速降质，彩色再现的变化和光通量下降，结果是缩短LED灯的使用寿命。因此，在电源和光学透镜效率的某些值上，发光效率能够通过降低ニ极管的温度，就是说，通过提高ニ极管的发光单元的冷却效率而被改进。确保发光二极管的最佳热条件，是通向LED灯的最大发光效率、可靠性和使用寿命的主要问题。在目前所知LED灯的所有类型中，热学模型被采用，它考虑了从发光二极管到散热器的热耗散，以及从散热器到环境的自然(即，没有强迫风冷)对流热传递。要求的热耗散參数，基本上由散热器的设计确定。由CREE 公司(美国)制造的 LRP-38LED 灯(www. creells. com/lrp-38. htm)是已知的。它的特色是用于连接到外部a. c.电源的E-26/27型螺ロ灯头、在外侧沿纵向有叶片的锥形金属散热器、以及被布置在LED透镜中的发光二极管。这种灯的缺点是低效率对流系统，因为该散热器单独通过它的外侧叶片被冷却。同样,CREE的LR6LED灯(www. creells. com)是已知的。该灯的特色是空心的金属圆柱形散热器，该散热器由两部分组成并在外侧有纵向叶片。上面的部件通过热学插件互联。发光二极管被放置在与散热器连接的印刷电路板上，电源被布置在该散热器之内。该灯的缺点是热耗散的低效率系统，它从LED经由PCB的金属基座到大的铝散热器，単独通过散热器的外侧叶片和在散热器部件之间的热学插件的可用性，使对流热传递到环境。此外，在LED发射器ー侧，该PCB有溅射的涂层以确保LED和它们的电流传递条的适当密封。SHARP的 DL-D007N LED 灯(http://sharp-world, com/corporate/news/080804_l. html),按它的技术要点，是最类似于要求的LED灯的装置。它有圆柱形外壳，发光二极管被布置在其内侧的印刷电路板上的光学透镜中。在外侧，在容纳PCB上的光学透镜中的LED模块的圆柱形外壳的平面上，散热器被放置，坚固地联接到外売。该散热器由垂直于公共内壁的纵向平行的叶片组成。在叶片之上，用于分布来自散热器的热流的平面被安排。前述LED灯设计的缺点如下-低的从发光二极管经由PCB到外壳/散热器的热传递效率；-低的向环境的对流冷却流强度；-散热器上部的平面的可用性，使冷却纵向对流的速度缓慢下来。在上面所有的LED灯设计中，铝基底上的印刷电路板(MCP CB)被用于LED的固定和ニ极管与电源的电连接，以及用于向外売/散热器的热传递。这样的电路板的特色是最低的热阻值(3. 4K/W)。用于LED灯的LED模块的设计，包括具有安排在印刷电路板上的电连接的发光二极管，以及具有在其中的LED晶体的光学透镜。为了防湿气，LED到PCB的焊接连接点被漆和(或)合成材料覆盖。
发明内容
按照要求保护的本发明的技术结果，是有如此的散热器设计的LED灯的建立，它允许自然的快速运动对流，而LED模块设计和LED模块固定到散热器的方式，当被组合吋，确保每一 LED和该LED灯作为一体的最佳热条件(容许热循环)，不降低整个寿命周期的发光度。当这样做时，LED的附件与散热器必须确保可靠的热接触。在灯的热回路中总的热传递阻力，由LED的类型、LED到散热器联接组件的热学性能和从适合于所讨论LED灯的散热器到空气环境的热对流确定。LED特有的热传递阻力(在发光单元和LED外壳的热耗散基座之间)，是依赖于LED的类型的特征，从而当评价具体灯的热耗散系统的总效率时，该量可能下降。LED灯的标称大小对应于白炽灯的那些标称大小，该标称大小限制它们的几何參数，并更大部分地确定热耗散系统的形状和尺寸，尤其是LED灯散热器的那些形状和尺寸。在散热器有效表面的竖直安排的情形中，热耗散被改进，因为这样的几何配置促进对流(有利于附加热流动的出现和它们的速度)。上面的技术結果，是在如下的LED灯中获得的，该LED灯包括有空心的中央部分、形成该灯(散热器)的外回路的径向-纵向叶片的散热器，同时，该LED被布置成确保接触热传递到达环形垫块处的散热器，该环形垫块被制作在散热器的端部，该径向-纵向叶片的端部被连接到该环形垫块。该散热器能够用邻接环抱式(embraced)径向-纵向叶片的端部的外壁制成，该径向-纵向叶片被连接到相对于该外壁被放置成有间隙的环形垫块。该散热器能够用被连接到该环形垫块并跨越该径向-纵向叶片的内壁制成。该LED能够被放置成允许接触热传递到达在散热器端部处的两个或更多环形垫块处的散热器。尤其是，环形垫块能够例如同心地被安排成相对于彼此有间隙。散热器能够用内壁制成，每ー内壁与环形垫块之ー邻接并跨越径向-纵向叶片。每ー LED能够被固定在板上，该板本身被放置在散热器的环形垫块上。在此情形下，板材料的热导率高于散热器的热导率。灯的电源能够被布置在散热器的空心的中央部分内，相对于该散热器的相邻的径向-纵向叶片有间隙。
该灯能够还包括环形垫块上的印刷电路板(PCB)，用于LED到电源的连接。该PCB能够用剪切块(cut-outs)制成，其中安置更高热导率的LED或板和LED。该技术结果是在LED灯散热器中获得的，该散热器用形成散热器的外回路的径向-纵向叶片、空心的中央部分和在散热器端部的用于LED的环形垫块制成，该径向-纵向叶片的端部被连接到该环形垫块。该散热器能够用邻接环抱式径向-纵向叶片的端部的外壁制成，该径向-纵向叶片被连接到相对于该外壁被安排成有间隙的环形垫块。该散热器能够用被连接到该环形垫块并跨越该径向-纵向叶片的内壁制成。在散热器的端部，两个或更多环形垫块能够被提供，该两个或更多环形垫块被连 接到径向-纵向叶片的端部，并尤其是被同心地安排和彼此有间隙。
图I是LED灯的一般视图。图2给出以有散热器的竖直截面的垂直侧向投影形式(orthogonal lateralprojection)的 LED 灯设计。图3给出从LED模块侧看去的LED灯的视图。有4给出在LED点上的LED灯设计。
具体实施例方式參考图1，图上示意画出LED灯，它包括旋转的空心状散热器1，有在该散热器的外周的径向-纵向叶片2，、被连接到叶片2端部的环形垫块3 ;与叶片2的端部在垫块3 —侧相邻的外壁4 ;被连接到环形垫块3并跨越叶片2的内壁5 ;在散热器I中央部分中的电源6 ;螺ロ灯头7 ;发光二极管8 ;铜板9 ;印刷电路板10和漫射器11。该灯能够装有盖12，被置于LED 8—侧的散热器I上，并为了对流热流动自由通过的目的，在盖12两端和侧面被打孔。盖12是防止与LED灯的电流载运单元的任何接触，并阻止该灯的LED模块的物理破坏的部件。此外，该盖增加LED灯总体的款式设计。LED灯实施方式的例子，包括6个发光二极管8，但是，它们的数量可以改变(多于或少于6)。參考图2，该LED灯设计以有散热器I的竖直截面的垂直侧向投影(orthogonallateral projection)方式和有孔的盖12 (以虚线画出)被展示。散热器的形状是锥形的。它向着LED被放置的一端变宽，而向着电源被放置的相反端变窄。叶片2的数量、它们的厚度和相邻叶片之间的间距，是在数值计算的基础上选择的，以确保依赖于LED 8数量的热耗散的最大效率。图3给出从LED模块侧看去的LED灯的散热器I的视图。电源6被放在散热器的空心部分。电源的外壳由塑料制成。LED 8被串联，但它们可以被并联或按某种组合。图4给出在LED点上的LED灯设计。发光二极管的端子引线被连接到印刷电路板10的导体。热耗散板9由铜制成并被放在PCB 10之下，有凸出部(在PCB 10中制成的孔中)借助使焊料合金通过加热热耗散板熔化，与非导电LED外壳接触。
散热器I能够用铝合金的压カ模铸制作。外热耗散叶片2和内热耗散叶片7的数量、厚度和表面面积，依赖于LED 8的功率，而按Standard PAR 38，散热器的形状由LED灯的标称大小确定。散热器I能够是预制部件。例如，环形垫块3和内壁5能够用铝合金的压カ模铸制成，而散热器其余部分由塑料制作。铜热耗散板9和形成铝合金散热器I 一部分的环形垫块3的配合表面，被做成高的几何精度和高的表面光洁特征，这确保界面处最小的热传递阻力。光学透镜11能够在LED被固定在散热器I上之后，被放到LED 8上。铜热耗散板9几何尺寸，用本领域熟练技术人员周知的某些数值计算方法确定，并应当与环形垫块3的宽度相匹配。该要求保护的LED灯，按如下方式确保用于高功率LED 8的最佳热条件。来自LED 8的热，经由铜热耗散板9和环形垫块3，被传递到铝合金散热器1， 后者被加热并形成自然被分开的单向对流，在不同温度和速度条件(经由空心的中央部分的一个内部流动C ;两个外部流动，即，在垫块3和外壁4之间的B，和该外壁4外部的A)下通过有孔的盖12，该条件确保热从外壳/散热器I的有效去除。该正效应的获得归因于作为整体的LED灯的综合设计和技术方案，尤其是外壳/散热器I的设计。在LED 8的标称功率上，作为要求保护的在LED灯中的铜热耗散板9的温度和铝合金散热器I的温度之间的差值，不高于0. 5° C。在CREE的同类产品中最好的LED灯中(普遍地认为保持全球最佳LED灯产品)，上述温度差不小于I. 0° C。要求保护的LED灯在I. 3W的LED能量耗散上总的热传递阻カ约为10. 6° C/W。因此，在要求保护的LED灯中，高功率LED能够与它们的亮度増加一起被使用，该亮度増加是通过把LED 8的温度降低到有稳定维持的色温(如，2，700K)的稳定的最大发光效率达到的。该要求保护的LED灯，在最完全的范围上满足下面的消费者需求-功率(发光通量、亮度)；-可靠性(使用寿命)；-节能性能(能量消耗)；-价格。该要求保护的发明，是优选的但非穷尽的PAR-38LED灯实施例的设计例子，如以图形在图1-4给出的。
权利要求
1.ー种发光二极管灯，其中散热器用形成该灯外回路的径向-纵向叶片和空心的中央部分制成，同时，该发光二极管被布置成提供直接接触传递热传递到达环形垫块处的散热器的可能性，该环形垫块被制作在散热器的端部处，该径向-纵向叶片的端部被连接到该环形垫块。
2.权利要求I的灯，其中该散热器用邻接环抱式径向-纵向叶片的端部的外壁制成，该径向-纵向叶片被连接到相对于该外壁有间隙的环形垫块。
3.权利要求I的灯，其中该散热器用被连接到该环形垫块并跨越该径向-纵向叶片的内壁制成。
4.权利要求I的灯，其中该发光二极管被定位成确保直接接触热传递经由两个或更多环形垫块传递到达该散热器，该两个或更多环形垫块被提供在该散热器端部处。
5.权利要求4的灯，其中该散热器用各邻接于环形垫块之一井跨越该径向-纵向叶片 的内壁制成。
6.权利要求I的灯，其中每ー发光二极管被安装在板上，该板本身被放置在散热器的环形垫块上，该板的材料的热导率高于散热器的热导率。
7.权利要求I的灯，其中电源被布置在散热器的中央部分中，相对于该散热器的相邻径向-纵向叶片有间隙。
8.权利要求I的灯，其中该灯还包括该在环形垫块处的印刷电路板，用于发光二极管到电源的连接。
9.一种用于LED灯的散热器，其中该散热器用形成该灯外回路的径向-纵向叶片、空心的中央部分、以及在散热器端部处的环形垫块制成，该径向-纵向叶片的端部被连接到该环形垫块。
10.权利要求9的散热器，其中该散热器包括邻接环抱式径向-纵向叶片的端部的外壁，该径向-纵向叶片被连接到相对于该外壁有间隙的环形垫块。
11.权利要求9的散热器，其中该散热器用被连接到该环形垫块并跨越该径向-纵向叶片的内壁制成。
12.权利要求9的散热器，其中该散热器用在散热器端部处的两个或更多环形垫块制成，该垫块被连接到该径向-纵向叶片。
全文摘要
一种发光二极管灯，包括有空心的中央部分、形成该灯外回路的径向-纵向叶片(2)的散热器(1)，该LED(8)被放置成确保直接接触热传递到达环形垫块(3)处的散热器的可能性，径向-纵向叶片的端部被连接到该环形垫块。
文档编号F21K99/00GK102859256SQ201080063057
公开日2013年1月2日 申请日期2010年12月29日 优先权日2009年12月31日
发明者K·L·佩特罗斯安 申请人:奥斯曼·根纳德维奇·库耶夫