专利名称：发光二极管照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管照明装置，特别是一种具有较好散热性能的发光二极管照明 装置。
背景技术：
现在，发光二极管(Light Emitting Diode, LED)已经被广泛应用到很多领域，在此， 一种新型发光二极管可参见Daniel A. Steigerwald等人在文献IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 8， No. 2， March/April 2002中的Illumination With Solid State Lighting Technology—文。发光二极管一般可发出特定波长的光，例如 可见光，但是发光二极管所接收能量的大约80 90%被转换为热量，其余的能量才被真正转换 为光能。因此，发光二极管发光所产生的热量必须被疏散掉以保证发光二极管的正常运作。
请参见图l，美国专利第7， 144， 135号揭示了一种具有散热性能的发光二极管照明装置 lO包括一个外壳体ll， 一个设置在所述外壳体11内部的内壳体12，所述外壳体11与内壳体12 之间形成的空间作为空气通道13。所述外壳体ll是一个截顶圆锥形，较大端部具有一开口 111，较小端部与一个数模转换器15相连。所述外壳体11的较小端部设置有多个孔洞16，所 述孔洞16用于进气。所述内壳体12的底部设置有一个发光二极管14，所述发光二极管14的下 方连接有一个散热鳍片17，所述散热鳍片17位于所述外壳体11与内壳体l2之间形成的空间。 所述散热鳍片17的远离所述发光二极管14的一侧设置有一个马达18及由马达18驱动的风扇19 。所述马达18可接收数模转换器15所输出的电压来驱动所述风扇19转动，以从所述孔洞16吸 入空气并使空气流过所述散热鳍片17及所述通道13进而流出所述发光二极管照明装置l0，从 而达到将所述发光二极管14发光所产生的热量疏散掉。
然而，所述发光二极管照明装置10所使用的马达18会消耗一定的能量，不利于节约能源 。另外，所述马达18及风扇19的使用也会增加所述发光二极管照明装置10出现故障的风险。
发明内容
以下将以实施例说明一种具有较好散热性能且耗能较低的发光二极管照明装置。 一种发光二极管照明装置，其包括一个设置有空气流道的第一壳体， 一个空气腔体及设 置在所述第一壳体内的至少一个发光二极管，所述空气腔体设置有至少一个第一气口及至少 一个第二气口，所述至少一个第一气口与所述空气流道相连通，所述至少一个第一气口与所
述至少一个第二气口在重力方向上具有高度差，所述空气腔体与所述至少一个发光二极管热 性连接，用以吸收所述至少一个发光二极管工作时所产生的热量使空气腔体内的空气沿与重 力相反的方向上升，上升的空气选择性的经由所述至少一个第一气口或所述至少一个第二气 口流出。
相对于现有技术，所述发光二极管照明装置所包括的至少一个发光二极管产生的热量传 入所述空气腔体中，使得所述空气腔体中的温度升高进而导致空气腔体中的空气上升，上升 的空气可以选择性的经由所述第一气口或第二气口流出至所述发光二极管照明装置外，所述 空气腔体也会选择性的经由所述第一气口或第二气口吸入空气腔体外的空气，从而将所述至 少一个发光二极管所产生的热量疏散掉，从而使所述发光二极管照明装置不用消耗额外的能 源即可具有较好散热性能。
图1是一种美国专利第7， 144， 135号揭示的发光二极管照明装置的截面示意图。
图2是本发明第一实施例发光二极管照明装置的俯视示意图。
图3是图2中的发光二极管照明装置沿III-III的截面示意图。
图4是本发明第二实施例发光二极管照明装置的俯视示意图。
图5是图4中的发光二极管照明装置沿V-V的截面示意图。
图6是图4中的发光二极管照明装置相对重力方向倾斜90度的截面示意图。
图7是本发明第三实施例发光二极管照明装置的截面示意图。
图8是本发明第四实施例发光二极管照明装置的俯视示意图。
图9是图8中的发光二极管照明装置沿IX-IX的截面示意图。
图10是本发明第五实施例发光二极管照明装置的截面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参见图2和图3，本发明第一实施例提供的发光二极管照明装置20，其包括 一个第一 壳体200， 一个发光二极管23， 一个空气腔体24。
所述第一壳体200包括一个外壳体21及一个内壳体22，所述外壳体21是一个截顶的中空 锥形结构，例如截顶的中空圆锥、截顶的中空棱锥，其较大端部具有一个开口211，其较小 端部与所述空气腔体24相连。在本实施例中，所述空气腔体24与所述外壳体21的较小端部的 内壁充分接触。
所述内壳体22为一个反射体，其设置在所述外壳体21的内侧。所述外壳体21与内壳体
22之间形成的空间25作为空气通道。
所述发光二极管23设置在所述内壳体22的由空气腔体24承载的底部，其包括一个基底 231及一个发光部232，所述基底231与所述空气腔体24热性连接。所述发光二极管23所发出 的至少部分光线可经由所述内壳体22反射并射出所述发光二极管照明装置20，从而提高发光 二极管23的光利用率。
所述空气腔体24包括一个第一侧壁241， 一个与所述第一侧壁241相对的第二侧壁242， 及位于所述第一侧壁241与第二侧壁242之间的环形第三侧壁243。所述第一侧壁241与所述发 光二极管23的基底231热性连接，所述第二侧壁242与一个连接部201相连。所述连接部201可 与外部插座相连。所述环形第三侧壁243与所述外壳体21的较小端部相连，在第一侧壁241与 环形第三侧壁243的邻接处设置有两个第一气口244，在第二侧壁242与环形第三侧壁243的邻 接处设置有两个第二气口245，第一气口244所述两个第一气口244与所述空间25相连通。所 述第二气口245与第一气口244在重力方向G上具有高度差。
可以理解的是，所述第一侧壁241与所述发光二极管23的基底231之间也可涂覆导热胶以 利于热传导，所述第一气口244与第二气口245的有效截面积可以相同；所述第一气口244与 第二气口245的数量及设置位置可以根据实际需要进行设计，只要保证所述第一气口244与第 二气口245在重力方向上具有高度差即可。
所述发光二极管23发光所产生的热量可以传递到所述空气腔体24中，利用自然通风 (Natural Ventilation)原理将所述空气腔体24中所吸收的热量疏散掉，以实现对所述发光 二极管23进行散热的目的。
自然通风不像用风扇驱动力产生的通风作用，自然通风是利用风力、浮力等自然力来实 现通风换气、降温等目的。浮力通风(Buoyancy Ventilation)可以是温度诱导 (Temperature-induced)或湿度诱导(Humidity-induced)。本实施例中是利用温度诱导的方 式来实现通风的，温度诱导可用以下表达式进行表征
Q=OA*[2gH(Ti-To)/Ti] ~1/2
在此，Q为通风率(m3/3)， C为流量系数(0.65 0.70)， A为进风口的有效截面积(m2)，其 等于出风口的截面积，g为重力加速度(9.807m/s2)， H为进风口与处风口中点间的垂直距离 (m)， Ti为腔内或室内的平均温度(K)， To为腔外或室外的平均温度(K)。
当所述发光二极管照明装置20工作时，其发光二极管23产生的热量可经由所述空气腔体 24的第一侧壁241传入空气腔体24中，使得空气腔体24中的温度升高进而导致空气腔体24中 的空气上升，上升的空气可以经由两个第一气口244流出至所述空间25中。在空气腔体24中
的空气上升的同时，空气腔体24也会经由所述两个第二气口245吸入空气腔体24外的空气。
由此可见，空气腔体24中温度较高的空气可以经由两个第一气口244流出至所述空间25 并最终排出所述发光二极管照明装置20，同时空气腔体24也会经由所述两个第二气口245吸 入外部温度较低的空气，使得空气腔体24中的空气与其外的空气形成一个循环系统以将发光 二极管23所产生的热量疏散掉。所述发光二极管照明装置20是利用自然力来实现较好的散热 性能，不需要额外的能源，所以耗能较低。
请参见图4和图5，本发明第二实施例提供的发光二极管照明装置30与第一实施例所提供 的发光二极管照明装置20基本相同，其不同之处在于发光二极管照明装置30的外壳体31与 内壳体32之间形成的空间中形成有四个空气通道36;在空气腔体34的第一侧壁341与环形第 三侧壁343的邻接处设置有四个第一气口344，所述四个第一气口344分别与所述四个空气通 道36相连通；在第二侧壁342与环形第三侧壁343的邻接处设置有四个第二气口345。
当所述发光二极管照明装置30的开口方向平行于重力方向G设置时，所述空气腔体34中 上升的空气经由四个第一气口344流出至所述四个空气通道36中，同时，空气腔体34会经由 所述四个第二气口345吸入空气腔体34外的空气。在此，发光二极管照明装置30是利用自然 通风原理，并可在不需要额外能源的情况下，将所述空气腔体34吸收的由发光二极管33所产 生的热量疏散掉，以实现对所述发光二极管33进行散热的目的。
可以理解的是，当发光二极管照明装置30相对重力方向G具有不同的倾斜角度时，所述 空气腔体34中上升的空气会选择性的经由第一气口344和/或第二气口345流出，即上升的空 气会经由在重力方向G上相对处于上方的第一气口344和/或第二气口345流出，使得所述发光 二极管照明装置30具有较好的散热性能，以下将以所述发光二极管照明装置30相对重力方向 G的倾斜角度为90度为例进行说明。
请参见图6，所述空气腔体34中上升的空气可经由空气腔体34在重力方向G上相对处于上 方的两个第一气口344及两个第二气口345分别流出至所述四个空气通道36中及所述空气腔体 34外部，同时，空气腔体34会经由在重力方向G上相对处于下方的两个第一气口344及两个第 二气口345分别吸入空气通道36外的空气及空气腔体34外的空气，从而将所述空气腔体34吸 收的由发光二极管33所产生的热量疏散掉。由此可见，由于发光二极管照明装置30相对重力 方向G的倾斜角度不同，所述第一气口344与第二气口345的进气排气功能会有所不同。
请参见图7，本发明第三实施例提供的发光二极管照明装置40，其包括 一个第一壳体 400， 一个发光二极管43， 一个空气腔体44。
所述第一壳体400包括一个外壳体41及一个内壳体42，所述外壳体41是一个截顶的锥形 结构，其较大端部具有一个开口411，其较小端部与一个螺纹型连接部401相连。所述螺纹型 连接部401可连接至一个通用的插座。所述较小端部的侧壁设置有孔洞412，所述孔洞412用 于进气或出气。
所述内壳体42设置在所述外壳体41的内部，且所述内壳体42与外壳体41之间形成的空间 45作为空气通道。所述内壳体42与外壳体41之间可设置有至少一个支撑件402(图中示出两个 )以使内壳体42与外壳体41可相对固定。
所述发光二极管43设置在所述内壳体42的靠近螺纹型连接部401的底部，其包括一个基 底431及一个发光部432。
所述空气腔体44设置在所述发光二极管43的上部并覆盖该发光二极管43，其包括一个透 光的第一侧壁441， 一个与所述第一侧壁441相邻的环形第二侧壁442，所述第一侧壁441与所 述发光部432的出光面相对。所述空气腔体44的与第一侧壁441相对的一端具有一个开口。所 述环形第二侧壁442的靠近发光二极管43的一端与发光二极管43的基底431相连。从而，由所 述空气腔体44及发光二极管43的基底431围成一空间S，发光二极管43的发光部432设置在所 述空间S中。
在本实施例中，所述空气腔体44可为透明的或半透明的，其第一侧壁441与环形第二侧 壁442的内侧可涂覆有荧光粉或滤镜。所述空气腔体44所用材质可为玻璃，压克力(PMMA)、 聚苯酰胺(PPA)、环氧树脂、硅胶等。可以理解的是，可以仅将所述第一侧壁441设置为透明 的或半透明的。
所述空气腔体44的环形第二侧壁442相对靠近发光二极管43的一端设置有第一气孔443， 相对远离发光二极管43的一端设置有第二气孔444。所述第一气孔443贯穿所述空气腔体44的 环形第二侧壁442及内壳体42并分别与所述空间S及空间45相连通，所述第二气孔444贯穿所 述空气腔体44的环形第二侧壁442及内壳体42并分别与所述空间S及空间45相连通。所述第一 气孔443及第二气孔444均可设置有空气过滤单元445，用以空气过滤，从而较好的保护发光 二极管43使其免受污染。
当所述发光二极管43发光时，其产生的热量直接汇集在所述空气腔体44内的空间S中， 使得空间S中的温度升高进而导致空间S中的空气上升，上升的空气可以经由第二气孔444流 出至所述空间45中。在空间S中的空气上升的同时，空间S也会经由所述孔洞412及第一气孔 443吸入发光二极管43外的空气。
由此可见，空气腔体44中温度较高的空气可以经由第二气孔444流出至所述空间45并最 终排出所述发光二极管照明装置40，同时空气腔体44也会经由所述孔洞412及第一气孔443吸
入温度较低的空气，使得空气腔体44内的空间S中的空气与其外的空气形成一个循环系统以 将发光二极管43所产生的热量疏散掉。所述发光二极管照明装置40是利用自然力来实现较好 的散热性能，不需要额外的能源，所以耗能较低。
请参见图8和图9，本发明第四实施例提供的发光二极管照明装置50与第一实施例所提供 的发光二极管照明装置20基本相同，其不同之处在于发光二极管照明装置50包括一个第一 壳体500，所述第一壳体500包括本体51、，设置在本体51内侧的反射膜59、及设置在本体 51外侧的四个空气通道52，所述空气通道52的外表面为圆弧形；在空气腔体54的第一侧壁 541与环形第三侧壁543的邻接处设置有四个第一气口544，所述四个第一气口544分别与所述 四个空气通道52相连通；在第二侧壁542与环形第三侧壁543的邻接处设置有四个第二气口 545;所述空气腔体54中上升的空气经由四个第一气口544流出至所述四个空气通道52中，同 时，空气腔体54会经由所述四个第二气口545吸入空气腔体52外的空气。在此，发光二极管 照明装置50是利用自然通风原理，并可在不需要额外能源的情况下，将所述空气腔体54吸收 的由发光二极管53所产生的热量疏散掉，以实现对所述发光二极管53进行散热的目的。
请参见图IO，本发明第五实施例提供的发光二极管照明装置60与第一实施例所提供的发 光二极管照明装置20基本相同，其不同之处在于
发光二极管照明装置60包括一个中空支撑杆601及一个基座602，所述中空支撑杆601可 以是刚性的也可以是柔性的，其一端与所述空气腔体64相接合以支撑空气腔体64、外壳体 61、内壳体62、发光二极管63等元件，其另一端与所述基座602相接合；
在空气腔体64的第一侧壁641与环形第三侧壁643的邻接处设置有四个第一气口644，所 述四个第一气口644分别与所述外壳体61与内壳体62之间形成的空间65相连通；
在第二侧壁642上设置有第二气口645，所述第二气口645的截面积大于所述第一气口 644的截面积；
所述空气腔体64中受热上升的空气经由第二气口645流出至所述中空支撑杆601中，带有 热量的空气进一步流经所述中空支撑杆601并经由所述基座602上的排气口603排出。同时， 空气腔体64会经由所述第一气口644吸入所述空间65中的空气。在此，发光二极管照明装置 60可作为台灯来使用，其是利用自然通风原理，并可在不需要额外能源的情况下，将所述空 气腔体64吸收的由发光二极管63所产生的热量疏散掉，以实现对所述发光二极管63进行散热 的目的。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，例如发光二极管照明装置包括 多个设置在所述内壳体底部的发光二极管，将所述外壳体及内壳体设计为一体结构并使其内
部具有与空气腔体上的部分气孔相连通等等，只要其不偏离本发明的技术效果，这些依据本 发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
权利要求1一种发光二极管照明装置，其包括一个第一壳体，及设置在所述第一壳体内的至少一个发光二极管，所述第一壳体上设置有空气流道，其特征在于所述发光二极管照明装置还包括一个空气腔体，所述空气腔体上设置有至少一个第一气口与至少一个第二气口，所述至少一个第一气口与所述空气流道相连通，所述至少一个第一气口与所述至少一个第二气口在重力方向上具有高度差，所述空气腔体与所述至少一个发光二极管热性连接，用以吸收所述至少一个发光二极管工作时所产生的热量使空气腔体内的空气沿与重力相反的方向上升，上升的空气选择性的经由所述至少一个第一气口或所述至少一个第二气口流出。
全文摘要
本发明涉及一种发光二极管照明装置。所述发光二极管照明装置包括一个设置有空气流道的第一壳体，一个空气腔体及设置在所述第一壳体内的至少一个发光二极管，所述空气腔体上设置有至少一个第一气口与至少一个第二气口，所述至少一个第一气口与所述空气流道相连通，所述至少一个第一气口与所述至少一个第二气口在重力方向上具有高度差，所述空气腔体与所述至少一个发光二极管热性连接，用以吸收所述至少一个发光二极管工作时所产生的热量使空气腔体内的空气沿与重力相反的方向上升，上升的空气选择性的经由所述至少一个第一气口或至少一个第二气口流出。所述发光二极管照明装置利用自然通风原理使其不用消耗额外的能源即可具有较好的散热性能。
文档编号F21V29/02GK101387388SQ20071020164
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月11日 优先权日2007年9月11日
发明者徐弘光, 江文章 申请人:富士迈半导体精密工业(上海)有限公司;沛鑫半导体工业股份有限公司