通过集束光纤导光散热的led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过集束光纤导光散热的LED灯具，包括LED芯片、保护外壳和塑料散热器，所述塑料散热器顶部设置有金属线路层，外侧沿圆周方向均匀设置有若干片散热翅片，所述LED芯片焊接在金属线路层上，所述保护外壳为采用集束光纤制成的结构，密封地扣装在塑料散热器上端以实现对LED芯片的封装。本发明通过由集束光纤制成的保护外壳对LED芯片进行封装，与环氧树脂相比有更高的散热系数，具有透光性高、不易老化、抗紫外线效果好等特点，提高了灯具的外量子效率，从而提高光效，达到更好的散热效果和更稳定的器件可靠性；此外，集束光纤具有定向导光能力，简化了LED灯具的二次配光，达到定向光输出的效果。
【专利说明】通过集束光纤导光散热的LED灯具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED灯具，尤其是一种通过集束光纤导光散热的LED灯具，属于LED散热【技术领域】。
【背景技术】
[0002]LED作为一种新型的节能型照明体，因体积小、驱动电压低、反应速度快、耐震特性佳、使用寿命长及对环境危害低等特点，已被广泛应用。LED灯具一般需要两次配光设计，一次配光设计在芯片封装时完成，而二次配光设计为达到照明效果，需要进行光学模拟并添加灯杯、反光罩等器材，过程复杂、徒增成本。此外，LED灯具工作时会产生大量的热，如果热量不能及时散去，将会导致结温过高，使LED出现寿命变短、光衰加剧、波长漂移等问题。因此，配光技术和散热技术是LED灯具推广的关键技术突破口。
[0003]当前，传统的LED为了维护本身的气密性，排除外界湿度的影响，需使用环氧树脂对其进行密封处理。环氧树脂的热膨胀系数较高，灌胶后与芯片接触紧密，在较高温度下产生的内应力容易损伤芯片。而且目前LED封装用的主要是双酚A型透明环氧树脂，在可见光区透光性不如光纤，导致LED外量子效率降低，从而降低光效，升高芯片温度。而且环氧树脂耐紫外线老化的能力较弱，长时间在紫外环境下将发生黄变现象，严重影响透光率。更重要的是，环氧树脂的导热系数相对较低，一般只有0.2W / (πι.Κ)，芯片通过环氧树脂散发出的热量与通过芯片底部散热片散发出的热量相比，可以忽略不计。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种结构简单，有更好的导光和散热效果的通过集束光纤导光散热的LED灯具。
[0005]本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0006]通过集束光纤导光散热的LED灯具，包括LED芯片、保护外壳和塑料散热器，其特征在于:所述塑料散热器顶部设置有金属线路层，外侧沿圆周方向均匀设置有若干片散热翅片，所述LED芯片焊接在金属线路层上，所述保护外壳为采用集束光纤制成的结构，密封地扣装在塑料散热器上端以实现对LED芯片的封装。
[0007]作为一种实施方案，所述保护外壳设置有穹形空心结构，所述LED芯片位于该穹形空心结构内。
[0008]作为一种实施方案，所述LED芯片与穹形空心结构围成的空腔内填充有气体层。
[0009]作为一种实施方案，所述空腔内填充的气体层为氦气层或氮气层。
[0010]作为一种实施方案，所述保护外壳为实心结构，其朝向LED芯片的一面设置有与LED芯片形状相匹配的、用于容纳LED芯片的凹槽。
[0011]作为一种实施方案，所述集束光纤为可见光光纤，通过熔融、拉丝、冷却等工艺制备，具有定向导光性能。
[0012]作为一种实施方案，所述塑料散热器为采用高导热工程塑料通过注塑成型制成的结构，高导热工程塑料可以使用PVC、PE、PC等基材通过添加碳粉、金属铝粉末、Μη02粉末等改性工艺以提高其导热系数，使其达到5-20W / (m-K)就能满足一般民用LED灯具的散热要求。
[0013]作为一种实施方案，所述金属线路层采用的材料为铜，使用化学镀可以大批量加工制作。
[0014]作为一种实施方案，所述保护外壳的形状为半球形或半椭圆形。
[0015]本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
[0016]1、本发明的LED灯具的保护外壳采用集束光纤制成，通过该保护外壳对LED芯片进行封装，与传统的环氧树脂相比，具有透光性高、不易老化、抗紫外线效果好等特点，提高了灯具的外量子效率，从而提高光效。
[0017]2、本发明的LED灯具通过集束光纤的封装方式，由于光纤的导热系数为1.1W /(m.K)，是环氧树脂的5倍有余，可以将LED芯片所产生的一部分热量，通过集束光纤向外界环境中散发，能够大大提高LED芯片向上散热的能力，达到更好的散热效果和更稳定的器件可靠性。
[0018]3、本发明的LED灯具可以通过对集束光纤在熔融、拉丝等制造工艺中设计为不同的导光特性，得到需要的照明效果，例如使光线在光纤全反射条件下实现定向出光，无需附加其他器件进行二次配光，降低成本。
[0019]4、本发明的LED灯具的塑料散热器采用高导热塑料通过注塑成型工艺制成，不仅表面粗糙度小，而且可以实现取代铝质散热器，并兼具基板与外壳的功能，克服了触电、漏电等安全隐患，具有重量轻、加工方便、设计自由度大、绝缘性能好、效率高的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1的LED灯具结构示意图。
[0021 ] 图2为本发明实施例2的LED灯具结构示意图。
[0022]图3为本发明实施例3的LED灯具结构示意图。
[0023]图4为本发明实施例4的LED灯具结构示意图。
[0024]其中，1-LED芯片，2-保护外壳，3_塑料散热器，4_金属线路层，5_散热翅片，6_穹形空心结构，7-空腔。
【具体实施方式】
[0025]实施例1:
[0026]如图1所示，本实施例的LED灯具包括LED芯片1、保护外壳2和塑料散热器3，所述保护外壳2的形状为半球形，所述塑料散热器3顶部设置有金属线路层4，外侧沿圆周方向均匀设置有若干片散热翅片5，所述金属线路层4采用的材料为铜，所述散热翅片5的间隔、片数、厚度可以通过理论公式计算得出，并且每片散热翅片5的特征均相同；所述LED芯片1焊接在金属线路层4上，所述保护外壳2密封地扣装在塑料散热器3上端以实现对LED芯片1的封装；所述保护外壳2设置有穹形空心结构6，所述LED芯片1位于该穹形空心结构6内，所述LED芯片1与穹形空心结构6围成的空腔7内填充有气体层，其中:
[0027]所述保护外壳2采用集束光纤制成，该集束光纤为可见光光纤，通过熔融拉丝工艺后，在UV固化过程中以模具使其成型，能够接收LED芯片1发出的光，达到各种定向出光、散光等配光要求；
[0028]所述塑料散热器3采用高导热塑料通过注塑成型工艺制成，高导热工程塑料可以通过PC、PVC、ABS等基材加入炭粉、铝粉、Mn02粉末等导热颗粒增加其热传导性能，或者通过纳米涂料、辐射散热涂料等提高其热对流或热辐射效果；
[0029]所述空腔7内填充的气体层为氦气层或氮气层，通过氦气或氮气的作用，可以增加散热效果。
[0030]本实施例的LED灯具可以将LED芯片1所产生的光通过集束光纤进过设计的导光通道传到空间中，达到所需的配光效果，同时将一部分热量，向上通过气体层及光锥光纤向外界环境中散发，另一部分通过塑料散热器3向外界环境中散发，实现芯片上、下同时散热，提高了灯具的散热效果。
[0031]实施例2:
[0032]如图2所示，本实施例的LED灯具主要特点是:所述保护外壳2的形状为半椭圆形。其余同实施例1。
[0033]实施例3:
[0034]如图3所示，本实施例的LED灯具主要特点是:所述保护外壳2为实心结构，其朝向LED芯片1的一面设置有与LED芯片1形状相匹配的、用于容纳LED芯片1的凹槽，所述LED芯片1与保护外壳2紧密接触，中间不填充气体，直接把LED芯片1封装于塑料散热器3上，实现配光及散热要求；其中，所述保护外壳2的形状为半球形。
[0035]实施例4:
[0036]如图4所示，本实施例的LED灯具主要特点是:所述保护外壳2的形状为半椭圆形。其余同实施例2。
[0037]以上所述，仅为本发明优选的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明所公开的范围内，如保护外壳根据需要制成半球形或半椭圆形外的其他形状，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.通过集束光纤导光散热的LED灯具，包括LED芯片(1)、保护外壳(2)和塑料散热器(3)，其特征在于:所述塑料散热器(3)顶部设置有金属线路层(4)，外侧沿圆周方向均匀设置有若干片散热翅片(5)，所述LED芯片(1)焊接在金属线路层(4)上，所述保护外壳(2)为采用集束光纤制成的结构，密封地扣装在塑料散热器(3)上端以实现对LED芯片(1)的封装。
2.根据权利要求1所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述保护外壳(2)设置有穹形空心结构(6)，所述LED芯片(1)位于该穹形空心结构(6)内。
3.根据权利要求2所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述LED芯片(1)与穹形空心结构(6)围成的空腔(7)内填充有气体层。
4.根据权利要求3所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述空腔(7)内填充的气体层为氦气层或氮气层。
5.根据权利要求1所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述保护外壳(2)为实心结构，其朝向LED芯片(1)的一面设置有与LED芯片(1)形状相匹配的、用于容纳LED芯片(1)的凹槽。
6.根据权利要求1所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述集束光纤为可见光光纤。
7.根据权利要求1所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述塑料散热器(3)为采用高导热工程塑料通过注塑成型制成的结构。
8.根据权利要求1所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述金属线路层(4)采用的材料为铜。
9.根据权利要求1-8任一项所述的通过集束光纤导光散热的LED灯具，其特征在于:所述保护外壳(2)的形状为半球形或半椭圆形。
【文档编号】F21S2/00GK103672517SQ201310681031
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】文尚胜, 黄伟明, 陈颖聪 申请人:华南理工大学