Led发光单元与灯具导热面的散热共形设计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于LED照明灯具领域，尤其是采用分立LED发光单元(例如但不仅限于LED灯珠、LED贴片)的室内外或移动照明灯具领域。提供一种可用于三维曲面的散热共形设计方案，提高LED散热性能、灯具寿命、可靠性、美观性。
【背景技术】
[0002]LED技术的发展为照明领域带来了一次革命，LED高效的发光性能与越来越低的制造成本使其逐渐进入大规模的广泛应用。优化设计合理使用，最大程度发掘LED潜力，成为当前灯具设计的要务。
[0003]在合理的供电条件下，影响LED寿命与可靠性的关键因素是LED结温，结温过高会导致LED寿命与可靠性大幅下降，因此，高效可靠的LED散热技术是发挥LED性能的必要条件。
[0004]现有利用分立LED发光单元组装的灯具中，采用平面导热基板PCB(尤其是铝基板PCB)作为LED的热分散与焊接载体。热量从PCB铜层导入铝基板，再导入灯罩内或专用散热结构内，然后散入外部空间，散热路径冗长，效率低下；专用导热基板与散热结构造成原材料、工艺、成本的浪费；散热效率低导致LED结温过高，大幅缩短LED照明单元使用寿命与可靠性；且灯具散热设计受限于铝基板PCB的平面结构，不易应用于复杂曲面，某些新颖美观的设计不易在现有技术条件下得以实施。
【发明内容】
[0005]本发明所涉及的共形散热技术如说明书附图(I) (2) (3)所示，图(I) (2)为其不同实施例示意图，图(3)为其剖面示意图。本发明所涉及的共形散热技术是由直接面向灯具外部空间的三维立体导热灯罩面或底盘(I)、装有LED发光单元的热分散随形垫片(2)、LED发光单元随形供电带(3)组成。LED发光单元(4)得到供电后，所产生的热量通过导热灯罩面或底盘(I)散发至外部空间，光由灯罩透光结构处散射向外部照明空间。
[0006]本发明所涉及的导热灯罩面或底盘(1)，基体由铝、铝合金、铜、铜合金、钢、铁等高导热材料制作，与灯外空间直接接触，提供充足的散热面积。
[0007]本发明所涉及的装有LED发光单元的热分散随形垫片(2)，基体由铝、铝合金、铜、铜合金等高导热易延展材料制作，是LED发光单元(4)的承力载体与热传导分散体，依据散热要求设计厚度与形状；按所需依附的曲面形状与工艺要求设计为叉指形、树形、星形、辐射形(图1、图2为其不同形状的实施例，不仅限于此两例);按工艺要求采用导热胶接、焊接、压接、铆接、螺丝紧固方式与(I)完成承力与热耦合连接；采用钎焊、导热胶接方式在其上安装LED发光单元(4)；当采用铝与铝合金等表面不亲锡基体时，钎焊面进行表面处理，镀锌、镍、铜等金属层，以方便钎焊；当(1)与(2)之间采用铆接、螺丝紧固方式时，两接触面空隙处填充硅脂等导热介质增加导热性能。
[0008]本发明所涉及的LED发光单元供电带(3)，由外皮与(1)、(2)绝缘的扁平导体并排结构制作，接至LED电源正负端，传导LED发光单元(4)所需供电电流，随形贴附于(1)、(2)表面。
[0009]本发明所涉及的LED发光单元(4)，是指在合理供电条件下可以独立完成发光功能的LED器材，有热沉底盘，不仅限于单一芯片。
[0010]利用本发明可将LED发光单元接成m串η并的电路结构(m、η为自然数1、2、3、……)，贴附安装在散热灯罩面或底盘(I)上，配接电源适配器，驳接外部电源，形成LED照明灯具。
[0011]该共形散热技术利用了直接与灯外空间进行热交换的大面积导热灯罩、底盘作为灯具散热面，提供优良的散热途径，为LED发光单元提供更低温的工作环境，大幅增加LED的工作寿命与可靠性；该共形结构将电路贴附封装在导热面上，形成更小的供电环路面积与优良的电磁屏蔽结构，达到优良的EMC性能；可做到LED发光单元损坏时单独更换，提供更好的维修性；具有优良的抗震性与环境适应性，方便移动照明设计；容易实现灯具密封，方便室外照明灯具的防水设计；有利于实现灯具的立体结构设计，方便于灯具的美观设计。
【主权项】
1.一种LED发光单元与灯具导热面的共形散热设计方案，其特征在于:由直接面向灯具外部空间的三维立体导热灯罩面或底盘(I)、装有LED发光单元的热分散随形垫片(2)、LED发光单元随形供电带(3)组成；LED发光单元(4)得到供电后，所产生的热量通过导热灯罩面或底盘(I)散发至外部空间，光由灯罩透光结构处散射向外部照明空间。
2.权利要求1所述的共形散热设计方案，其特征在于:所涉及的导热灯罩面或底盘(1)，基体由铝、铝合金、铜、铜合金、钢、铁或其它高导热材料制作，与灯外空间直接接触，提供充足的散热面积。
3.权利要求1所述的共形散热设计方案，其特征在于:所涉及的装有LED发光单元的热分散随形垫片(2)，基体由铝、铝合金、铜、铜合金或其它高导热易延展材料制作，是LED发光单元(4)的承力载体与热传导分散体，依据散热要求设计厚度与形状；按所需依附的曲面形状与工艺要求设计为叉指形、树形、星形、辐射形或其它适配形状；按工艺要求采用导热胶接、焊接、压接、铆接、螺丝或其它紧固方式与(I)完成承力与热耦合连接；采用钎焊、导热胶接方式或其它技术方式在其上安装LED发光单元(4);当采用铝与铝合金等表面不亲锡基体时，钎焊面进行表面处理，镀锌、镍、铜等金属层，以方便钎焊；当(I)与(2)之间采用铆接、螺丝紧固方式时，两接触面空隙处填充硅脂或其它导热介质增加导热性能。
4.权利要求1所述的共形散热设计方案，其特征在于:所涉及的LED发光单元供电带(3)，由与(1)、(2)绝缘的扁平导体并排结构制作，接至LED电源正负端，传导LED发光单元(4)所需供电电流，随形贴附于(I)、(2)表面。
5.权利要求1所述的共形散热设计方案，其特征在于:所涉及的LED发光单元(4)，是指在合理供电条件下可以独立完成发光功能的LED器材，有热沉底盘，不仅限于单一芯片。
【专利摘要】本发明属于LED照明灯具领域，尤其是采用分立LED发光单元的照明灯具领域。提供一种可用于三维曲面的散热共形设计方案。本发明所涉及的共形散热技术如附图所示，其核心是由直接面向灯具外部空间的导热面（1）、装有LED发光单元（4）的热分散垫片（2）、LED发光单元供电带（3）组成。该共形散热技术利用了大面积灯具散热面，提供优良的散热途径，降低LED工作温度，大幅增加LED寿命与可靠性；达到优良的EMC性能；提供良好的灯具维修性、抗震性、环境适应性；方便移动照明设计；方便灯具防水设计、立体造型设计、美观设计。
【IPC分类】F21V29-89, F21V29-506, F21V29-503, F21Y101-02
【公开号】CN104654249
【申请号】CN201310580445
【发明人】孙兴东
【申请人】孙兴东
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月19日