专利名称：采用二级散热的led照明灯的制作方法
技术领域：
本实用新型一般地涉及LED照明灯具，更具体地，本实用新型涉及 一种具有高散热效率、大照射角度和均匀光照强度的LED照明灯。
背景技术：
随着发光二极管(LED)技术的发展，越来越多的大功率LED灯被 设计用于照明，例如居家照明。相对于现有的白炽灯等照明光源，LED 灯具有亮度充足、节能、可靠性高、寿命长等诸多优点，这使其在照明 领域具有更广阔的应用前景。
对于大功率LED，散热效果的好坏成为决定其性能的重要因素。现 有技术的LED灯是将至少一个封装好的LED芯片设置在基体上以形成单 独的或阵列式的光源，同时紧贴着基体连接散热体以促进热量的散发。 如中国专利号为"200720141005.1"的LED灯泡改良结构专利中，在灯外 部设有一灯头，内部设有光源的发光二极管，在基座底部贴合有一面积 大于基座面积的加大散热片。中国发明专利申请CN101349415A则公开了 一种大功率LED灯对流散热装置，其采用的技术方案是在散热板体的一 侧设置有一组LED灯，在散热板体的另一侧设置一组散热凸起，并在散 热板体安装槽的两侧设置带有辅助散热凸起及空气对流孔的辅助散热 板。这些直接接触式的散热结构虽然减少了基座与散热片之间的热阻， 但在短时间内产生较多热量的情况下，仍然存在热量聚集的问题。
另外，这些LED灯虽然可以满足普通的照明需求，但由于其LED发 光体均位于同一平面内，因此所发射的光指向性强而照射范围较小。 针对照射角度较小的问题，中国发明专利申请CN101182916A公开了一种 LED灯具，其包括若干LED和LED承载体，所述LED承载体具有呈平面状 的第一LED承载面和等角度分布在一圆周上的倾斜的第二LED承载面。 这种结构能够扩大出光范围，但由于其倾斜面不连续且倾斜面上的LED仅位于一个球面上，因此其光照强度的分布并不均匀。
承上所述，需要提供一种散热效率高、照射角度大且光照强度均匀
的LED照明灯，以解决现有技术所存在的问题。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种新型LED照明灯，此 种LED灯能够提高散热效率，增大照射角度，同时很好地保障光照的平 均强度，达到良好的照明效果。
根据本实用新型的一个方面，提供一种LED灯，其包括一级散热体和 二级散热体，该一级散热体具有多个斜面，每个所述斜面上设置有至少 一个LED芯片。
优选地，所述一级散热体和二级散热体至少部分连接或接触。
优选地，所述斜面围绕LED灯的中心轴呈放射状周期性分布，且相邻 斜面具有不同的倾斜角。
优选地，所述斜面沿放射径向形成倾斜角不同的多个层级，且同一层 级中的相邻斜面具有不同的倾斜角。
优选地，所述斜面包括具有一定高度的LED芯片支座，所述LED芯 片坐落于所述支座上。
更优选地，LED芯片支座的高度在1.2—3mm之间，从而使LED芯片 四周的光线发射角度最大可达270°。
优选地，斜面的倾斜角范围为10°至80°。
更优选地，斜面的倾斜角为15。或75。。
更优选地，斜面的倾斜角为20。或70。。
优选地，所述一级散热体为由金属材料加工而成的支架。
优选地，二级散热体为浇铸成形的金属材料块。
优选地，二级散热体的外部具有翅状的散热片。
优选地，通过两级散热结构，使一级散热体的温度保持在80。C一 120°C， 二级散热体的温度保持在90。C以下。
优选地，LED芯片外部设置有由诸如PC材料制作成的透明的塑料灯罩。为实现上述及相关目标，本实用新型包含在下文充分描述并在权利 要求书中特别指出的特征。以下说明及附图详细描述了本实用新型的某 些示例性实施例。然而，这些实施例是示例性的，本实用新型的原理可 以具有一些与这里公开的等同的实施方式。
通过下面对本实用新型的详细说明并结合以下附图，本实用新型的 其它目标、优点和新特征将变得明显，附图中相同的附图标记指代相同 的部分，其中
图1是根据本实用新型优选实施例的LED灯的三维示意图； 图2是根据本实用新型优选实施例的LED灯的侧视图； 图3是根据本实用新型优选实施例的LED芯片与芯片支座的局部放 大示意图4是根据本实用新型优选实施例的LED灯的俯视图； 图5是根据本实用新型优选实施例的LED芯片与接线柱的局部放大 示意图6是根据本实用新型优选实施例的电路连接示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种新型的LED照明灯，其包括具有多个斜面的基 体，所述多个斜面形成为至少一个层级，同一层级中的相邻斜面具有不 同的倾斜角，每个斜面上设置有至少一个LED芯片。该LED灯采用二 级散热技术，使一级散热体的温度保持在80。C一120。C， 二级散热体的温 度保持在卯。C以下，从而可极大地提高散热效率。
下面将参考附图对本发明的LED照明灯进行详细描述。 现在参考图1和图2，其分别是根据本实用新型优选实施例的LED 灯的三维示意图和侧视图。该实施例的LED灯主要包括LED芯片1、灯 罩3、灯头12、 一级散热体7和二级散热体8以及虚线部分所示的内部 直流供电电子板13，其中灯头或灯座12用于连接220V交流电源以便为 LED灯供电，其与普通照明灯泡的相应灯头具有相同的规格，从而该LED灯可以方便地替换当前所用的日光灯。
一级散热体7是由导热性能良好且具有一定机械强度的金属制成的， 其用作支撑LED芯片或发光体的支架，该支架可通过常用机械加工工艺 (如切割)制成，例如利用切削、切割工艺等工艺形成如图1所示的多 个斜面15和15，，这些斜面围绕LED灯的中心轴呈大致放射状周期性 分布或大致对称分布，并相对于中心平面向下倾斜。可以通过例如电镀 等镀膜工艺使这些斜面具有非常好的光源反射性，从而提高光利用率。 这些斜面相对于中心平面可以具有相同的或不同的倾斜角，例如可以对 这些斜面进行设置，以使相邻斜面具有不同的倾斜角。例如从图1可以 看出，斜面15'的倾斜角大于斜面15的倾斜角。作为替代，当斜面数量 足够多时，可以使间隔一个或一个以上斜面的两斜面具有相同的倾斜角， 也就是斜面的倾斜角可以周期性地变化，从而使LED发光体在整个圆周 方向上的照射也周期性变化，以提高各个方向上光照的均匀度。为了实 现最佳的照明效果，优选将一级散热体7上的所有斜面的倾斜角限定在 10。至80。的范围内，如10。、 15°、 20°、 30。、 45。、 60。、 70。、 75。或80。 等。
在每个斜面上设置至少一个被灯罩3覆盖的LED芯片作为发光源。 灯罩3可以采用透明的塑料例如PC材料(即聚碳酸酯)、玻璃或聚合物 制成。根据光效的需要，也可以采用磨砂玻璃或半透明的其他塑料材料 制作各种不同形状的灯罩3，以增加光线的柔和度及LED灯的美观度。 从图2可以看出，在斜面下方还设置有绝缘体5，其内部含有导电物质形 成的连接线。该绝缘体例如管状通道5的一端穿过一级散热体7的斜面 并固定于其中，另一端连接到用于给各个LED芯片1供电的PCB板6 上，从而形成供电导线通过的供电通道。该绝缘体可以是柔性绝缘材料， 也可以是具有一定硬度的绝缘材料，以起到固定支撑斜面的附加作用。 图3通过局部放大示意图详细显示了 LED芯片的设置方式，其中LED 芯片1被设置在凸出于斜面一定高度h的LED芯片支座2上，所述高度 h可以设计成在大约1.2—3mm之间，从而使芯片向空间发射光线的角度 a由大约180。增大至最大达约270°，这不但增大了照射角度，而且更好 地保障了光照的平均强度。二级散热体8与一级散热体7可以分别形成并组装在一起，以便于 导电线的连接，其中一级散热体7的中心具有通孔，该通孔与二级散热 体8的中心轴相配合形成稳定连接。 一级散热体7可以由金属或合金材 料加工制成，二级散热体8可以是浇铸成形的金属或合金块，且其外部 优选具有相当数量的、可最大限度增加与空气接触面积的高效散热翅状 结构9。通过这种二级散热结构，LED芯片在通电时所散发的热量首先 被LED芯片支座2 (也由金属材料制成)和一级散热体7快速带走并传 递给二级散热体8，然后经由二级散热体8外部的翅状结构9与空气的热 交换实现较好的散热效果。通过这种两级散热机构，可以使一级散热体7 的温度一般保持在80。C一 120°C， 二级散热体8的温度则一般保持在90°C 以下。与现有技术中LED芯片的支撑体与散热体紧密结合的结构相比， 这种二级散热结构不仅增大了散热面积，而且通过两个散热体的不同温 度实现从一级散热体7到二级散热体8的快速热传递，避免热量在一级 散热体7中积累而影响LED芯片的性能，同时两个散热体周围的空气也 会由于被加热到不同温度而经水平散热孔10和垂直散热孔11形成空气 流动，从而更进一步提高散热效率。
现在参考图4和图5，其分别为根据本实用新型优选实施例的LED 灯的俯视图和LED芯片与接线柱的局部放大示意图。如图所示，LED芯 片沿圆周方向呈大致周期性分布，且相邻LED芯片的主照射方向(即垂 直于斜面的方向)不同，从而增大LED灯的光照角度并提高平均光照强 度。根据需要，在同一径向上可以设置更多个具有不同倾斜角的斜面层 级以实现更好的照明效果。每个LED芯片通过两条键合线20连接到两 个LED电源线接口 4，该键合线20优选为本领域常用的金线。LED电 源线接口 4为小块的金属管柱，其嵌入在绝缘体5中而与一级散热体7 形成电绝缘，并通过绝缘体5中的导电线与下面的PCB板6形成电连接， 从而为LED芯片1供电。该LED灯的内部电路连接如图6所示。在该 LED灯的内部空腔中安置有直流供电电子板13。该直流供电电子板13 也是PCB板，其包含将交流电转换为直流电的转换器，这种转换器可以 使用本领域公知的器件，在此不详细描述。同时该直流供电电子板还包 括控制每个LED发光体的电流的控制部分(未示出)。转换器的输入端通过导线19连接到灯头12上，以便从灯头获得220V的交流电压，同时 转换器的输出端通过直流电源线18连接到PCB板6的输入端上，并进 —步经由PCB板6的输出端、LED电源线接口 4和键合线20向LED芯 片1提供转换得到的直流电源。
综上所述，在所设计的新型LED灯的结构中，两级散热机构的使用 可以很好地实现LED芯片的快速散热，避免热量在一级散热体上积累而 导致LED芯片性能退化。同时， 一级散热体上设置LED芯片的斜面可以 实现较大的光照角度，而同一层级上斜面的大致周期性变化或大致对称 分布则保证了圆周光照的均匀性，因此整体上更显著地提高LED灯的光 照角度和平均光照强度。
对于本领域技术人员来说，通过阅读前述说明，可以想到许多修改 和改进。本实用新型希望覆盖权利要求书的内容及任何等价物。这里所 用的具体实施例是为了帮助理解本实用新型，并不将其用于以比权利要 求书及其等价物更窄的方式限制本实用新型的范围。另外，虽然在上面 已通过优选实施例描述了本实用新型的具体特征，但某些具体特征可以 变化而不偏离本实用新型的范围，例如每个斜面上可以根据需要设置多 于一个LED芯片，或者同一径向上的斜面可以是倾斜角不同的多个斜面， 从而进一步提高LED灯的光照角度和平均光照强度。
权利要求1、一种LED灯，其特征在于包括一级散热体和二级散热体，该一级散热体具有多个斜面，每个所述斜面上设置有至少一个LED芯片。
2、 根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于所述一级散热体 和二级散热体至少部分连接。
3、 根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于所述多个斜面围绕 所述LED灯的中心轴呈放射状周期性分布,且相邻斜面具有不同的倾斜角。
4、 根据权利要求3所述的LED灯，其特征在于所述多个斜面沿放 射径向形成倾斜角不同的多个层级，且同一层级中的相邻斜面具有不同的 倾斜角。
5、 根据权利要求1一4中任一项所述的LED灯，其特征在于所述 斜面包括具有一定高度的LED芯片支座，所述LED芯片坐落于所述支座 上。
6、 根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于所述LED芯片支 座的高度在1.2—3mm之间，以使所述LED芯片向空间发射光线的角度最 大可达270°。
7、 根据权利要求1—4中任一项所述的LED灯，其特征在于所述 斜面的倾斜角范围为10°至80°。
8、 根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于所述斜面的倾斜 角为15°或75°。
9、 根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于所述斜面的倾斜 角为20。或70。。
10、 根据权利要求l一4中任一项所述的LED灯，其特征在于所 述一级散热体由金属材料制成。
11、 根据权利要求10所述的LED灯，其特征在于所述一级散热 体为由金属材料加工而成的支架。
12、 根据权利要求l一4中任一项所述的LED灯，其特征在于所 述二级散热体为浇铸成形的金属材料块。
13、 根据权利要求l一4中任一项所述的LED灯，其特征在于所 述二级散热体的外部具有翅状的散热片。
14、 根据权利要求l一4中任一项所述的LED灯，其特征在于所 述一级散热体的温度保持在80。C一120。C，所述二级散热体的温度保持在 90。C以下。
15、 根据权利要求l一4中任一项所述的LED灯，其特征在于还 包括设置在所述LED芯片外部的透明灯罩。
16、 根据权利要求15所述的LED灯，其特征在于所述灯罩是由 PC材料制成的。
专利摘要本实用新型提供一种LED灯，其包括具有多个斜面的一级散热体和与该一级散热体相连接的二级散热体，在所述斜面上安装有多个LED芯片。该LED灯所采用二级散热技术可极大地提高散热效率；同时所述斜面包括具有一定高度的LED芯片支座，所述LED芯片坐落于所述支座上，从而使芯片向空间发射光线的角度最大可达270°，不但增大了照射角度，而且更好地保障了光照的平均强度和均匀性。
文档编号F21Y101/02GK201386989SQ20092000959
公开日2010年1月20日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者郑榕彬 申请人:郑榕彬