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一种固态光源散热器与光源引擎制造技术

技术编号:9513579 阅读:99 留言:0更新日期:2013-12-27 14:22
本实用新型专利技术以降低结构件成本、提高散热性能为目的,提出一种固态光源散热器和光源引擎,a、利用结构(壳体)作为散热片——散热金属壳(包括有金属前壳(4)和金属后壳(7)以及金属侧壁(9)),采用金属板材(铝板)经有冲压加工制成,降低了加工成本和材料成本;b、优化散热金属壳壁厚,进一步降低了材料成本;c、金属侧壁(9)从金属后壳(7)的金属板材拉伸而成,金属后壳(7)开有百页窗式或错列式结构的通气窗口(8),通透率大于0.20,保证自然对流空气流动畅通,显著提高了对流散热;d、配有反光罩(26),并且从固态光源(6)发出的光大部分是从反光罩反射出光源引擎,解决眩光问题。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术属于固态光源散热及照明
,特别涉及到采用自然对流散热,利用外壳结构件作为散热片的固态光源散热器和光源引擎。 技术背景LED(固态光源)由于节能环保,被认为是人类下一代照明用光源,但阻碍LED照明灯普及,取代传统照明灯的关键障碍是:LED照明灯的造价太高。LED照明灯的成本可分成三部分:LED光源、电源和结构件,结构件包括有散热器,并且结构件的成本主要来自散热器。目前结构件的成本已占LED照明灯的总成本的三分之一之多,LED光源的成本为当前的主要成本,但有成倍的下降空间,因而降低结构件(散热器)成本将成为实现LED普及的重点。 造成当前的LED照明灯结构件成本高的原因是:结构设计和散热技术问题,关键的问题是缺乏正确的《传热学》原理和传热技术,突出表现在:1、不清楚提高对流散热是关键;2、不了解对流散热的基本原理是:散热片表面将热量传给附近的空气(将空气加热),空气携带着热量(表现为空气温度升高)流动离开散热片,空气流经散热片的量流越大,带走的热量也越大,因而保证空气流经散热片时,流动畅通是对流散热的基本要求。 自然对流散热是LED照明灯最佳选择。但本领域的技术人员普遍不知道:驱动空气自然对流流动的动力是:空气受热升温,比重下降而产生的浮力,浮力是垂直向上的,并且非常弱,因而保证空气流动畅通,特别是自下而上的对流畅通,在自然对流散热中最关键。 当前LED照明灯具有利用壳体结构件作为散热片,但由于上述问题,产品设计时,没有注意或特别注意保证空气流动畅通问题,比如:在壳罩上没有开对流通气窗口,既使开有对流通气窗口,但开口不够充分;没有考虑到灯具的轴线安装角度不同时,会影响自然对流向上流动畅通的问题。因而灯具的散热性能差,灯具壳体的表面没有充分利用为散热面,需另外多增加散热片,导致灯具的结构材料的成本不低。 
技术实现思路
本技术是以降低结构件的成本、提高散热性能为目的,提出一种固态光源(LED照明灯)的散热器。充分利用灯具结构(壳体)作为散热片,可采用薄壁铝板制造,节省了材料成本;利用冲压工艺制造壳体,效率高,降低了加工成本;结构设计上充分考虑到保证自然对流空气流动畅通,不仅显著提高了散热性能,灯具结构件的成本还得到显著下降。本技术还提出了降低眩光的光源引擎,结合本技术的散热器,设计出的LED灯不仅眩光得到有效降低,整体成本也低。 本技术的固态光源散热器技术方案是:固态光源散热器包括有散热金属壳,散热金属壳包括有金属前壳和金属后壳以及金属侧壁,固态光源一般配有导热板或导热芯,金属前壳和金属后壳中部设置有直接或间接与固态光源的导热板或导热芯接触的接触传热面,部分或全部由固态光源产生的热量通过该接触传热面传到散热金属壳的表面散出。本技术的特征有:金属前壳和金属后壳采用金属板材经有冲压加工制成,金属侧壁是从金属后壳的金属板材拉伸而成的;金属后壳开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口,该窗口 的切口线采用了呈辐射形状;金属前壳采用了向后拉伸结构;金属后壳的通透率大于0.2;至少要在散热金属壳的侧壁前半段开有通气窗口、或金属前壳开有通气窗口、或金属前壳开有通气窗口的同时,在散热金属壳的侧壁至少前半段也要开有通气窗口。 本技术所述的接触传热面是指特意为确保导热传热的接触面,因而该接触面要足够大,接触要紧密,比如采用压紧、过盈紧配合、加入导热胶或焊接等措施。 本技术提出的散热器中,固态光源产生的热量通过直接或间接的接触传热,传到整个散热金属壳,结构件的壳体直接被利用为散热片,结构件的材料得充分利用,降低了材料成本。散热金属壳采用金属板材(最好是铝材)采用冲压加工工艺制成,原料为带材,采用多步连续模具,一个冲程就可以生产出一个完整的部件,效率非常之高,加工成本远低于热压铸,铝挤出等工艺。采用冲压加工工艺,散热金属壳的壁厚可降到0.3mm以下,而热压铸工艺的壁厚要2mm之多,铝挤出工艺的壁厚小于0.5mm就困难了,因而本技术特别提出的采用冲压工艺,材料成本又进一步降低。金属侧壁从金属后壳的金属板拉伸而成的,即金属侧壁与金属后壳一体结构,制造效率高,成本低,又能保证热量顺利传导到金属侧壁。 在金属后壳上开通气窗口,并且通气窗口的通透率要足够大,尽可能使自然对流空气流动畅通,本技术提出的足够大的后壳通透率为大于0.2,后壳通透率定义为金属后壳上的所有通气窗口的有效通气面积除以金属后壳在轴向方的投影面积(也称为后壳理想通气面积),本文以后将有详细的定义。 金属后壳开有足够大的通气窗口,并且在散热金属壳的侧壁上开有足够大的通气窗口、或在金属前壳开有足够大的通气窗口、或在散热金属壳的侧壁以及金属前壳开有足够大的通气窗口,自然对流向上流动的空气能从散热金属壳内穿过,非常有利于对流散热。足够大的侧壁通气窗口应是侧壁通透率大于0.2,足够大的金属前壳通气窗口应是金属前壳上的有效通气面积与后壳理想面积之比大于0.2。 通气窗口采用百页窗式或错列式结构,可实现通气窗口加工无废料,材料利用率高,散热面积也就高,还能提高结构强度;金属后壳上的通气窗口的切口线呈辐射形状,是为了使热量在金属后壳内的导热距离尽可能短,有利于降低导热热阻。为了使热量在金属侧壁内的导热距离尽可能短,金属侧壁上开有的百页窗式结构或错列式结构的通气窗口的切口线采用顺着金属侧壁的拉伸方向的结构。为了提高结构强度,金属侧壁的边缘或侧壁延伸段与金属前壳的边缘或前壳延伸段之间采用了紧固连接结构。 经优化分析得出实际设计产品时,散热金属壳的壁厚δ选定如下: 当180mm≥D>150mm时,取δ<1.25mm; 当150mm≥D>130mm时,取δ<1.1mm; 当130mm≥D>115mm时,取δ<0.95mm; 当115mm≥D>100mm时,取δ<0.85mm; 当100mm≥D>90mm时,取δ<0.8mm; 当90mm≥D>80mm时,取δ<0.75mm; 当80mm≥D>70mm时,取δ<0.7mm; 当70mm≥D>60mm时,取δ<0.65mm; 当D≤60mm时,取δ<0.6mm; 其中,D表示金属侧壁的当量直径,δ表示散热金属壳的平均壁厚。 利用上述的散热金属壳,本技术提出了一种固态光源引擎,包括有散热金属壳和导热芯,以及固态光源,金属前后壳与导热芯的之间的直接和间接的接触传热面采用了拉伸成的套筒或翻边结构。 附图说明以下结合附图以及具体实施方案对本技术进一步说明: 图1是一种错列式结构通气窗口的特征剖面示意图,其中b为分切口3的宽,c为页片1b的宽,e为页片1a的宽。 图2是一种百页窗式结构通气窗口的特征剖面的示意图,其中f为两分切口线之间的间距,b为分切口3的宽。 图3、图4分别是两种本技术固态光源引擎的特征剖面示意图,示出了本技术光源散热器的基本结构特征:金属侧壁9是从金属后壳7的金属板材拉伸而成的,金属后壳7开有通气窗口8,h表示散热金属壳的侧壁的高,h/2表本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种固态光源散热器,包括有散热金属壳,散热金属壳包括有金属前壳(4)和金属后壳(7)以及金属侧壁(9),金属前壳(4)和金属后壳(7)中设置有直接或间接与固态光源(6)的导热板(5)或导热芯(12)接触的接触传热面,其特征在于:金属前壳(4)和金属后壳(7)采用金属板材加工制成,金属侧壁(9)是从金属后壳(7)的金属板材拉伸而成的;金属后壳(7)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(8),该窗口的切口线(13)采用了呈辐射形状结构;金属前壳(4)采用了向后拉伸结构;金属后壳的后壳通透率大于0.2;?至少在散热金属壳的侧壁前半段开有通气窗口(10)、或?金属前壳(4)开有通气窗口(16)、或?散热金属壳的侧壁上和金属前壳(4)都开有通气窗口;?当180mm≥D>150mm时,取δ<1.5mm;?当150mm≥D>130mm时,取δ<1.3mm;?当130mm≥D>115mm时,取δ<1.15mm;?当115mm≥D>100mm时,取δ<1.0mm;?当100mm≥D>90mm时,取δ<0.95mm;?当90mm≥D>80mm时,取δ<0.9mm;?当80mm≥D>70mm时,取δ<0.85mm;?当70mm≥D>60mm时,取δ<0.8mm;?当D≤60mm时,取δ<0.7mm;?其中,D表示金属侧壁(9)的当量直径,δ表示散热金属壳的平均壁厚。...

【技术特征摘要】
1.一种固态光源散热器,包括有散热金属壳,散热金属壳包括有金属前壳(4)和金属后壳(7)以及金属侧壁(9),金属前壳(4)和金属后壳(7)中设置有直接或间接与固态光源(6)的导热板(5)或导热芯(12)接触的接触传热面,其特征在于:金属前壳(4)和金属后壳(7)采用金属板材加工制成,金属侧壁(9)是从金属后壳(7)的金属板材拉伸而成的;金属后壳(7)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(8),该窗口的切口线(13)采用了呈辐射形状结构;金属前壳(4)采用了向后拉伸结构;金属后壳的后壳通透率大于0.2; 
至少在散热金属壳的侧壁前半段开有通气窗口(10)、或 
金属前壳(4)开有通气窗口(16)、或 
散热金属壳的侧壁上和金属前壳(4)都开有通气窗口; 
当180mm≥D>150mm时,取δ<1.5mm; 
当150mm≥D>130mm时,取δ<1.3mm; 
当130mm≥D>115mm时,取δ<1.15mm; 
当115mm≥D>100mm时,取δ<1.0mm; 
当100mm≥D>90mm时,取δ<0.95mm; 
当90mm≥D>80mm时,取δ<0.9mm; 
当80mm≥D>70mm时,取δ<0.85mm; 
当70mm≥D>60mm时,取δ<0.8mm; 
当D≤60mm时,取δ<0.7mm; 
其中,D表示金属侧壁(9)的当量直径,δ表示散热金属壳的平均壁厚。 
2.根据权利要求1所述的固态光源散热器,其特征在于:金属侧壁(9)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(10),该窗口的切口线采用了顺着金属侧壁(9)的拉伸方向的结构;金属侧壁(9)的边缘或侧壁延伸段(19)与金属前壳(4)的边缘或前壳延伸段(20)之间采用了紧固连接结构。 
3.根据权利要求1或2所述的固态光源散热器,其特征在于:金属后壳(7)设置有用于与外设装置连接固定的带翻边的孔(34)。 
4.根据权利要求1或2所述的固态光源散热器,其特征在于: 
当180mm≥D>150mm时,取δ<1.25mm; 
当150mm≥D>130mm时,取δ<1.1mm; 
当130mm≥D>115mm时,取δ<0.95mm; 
当115mm≥D>100mm时,取δ<0.85mm; 
当100mm≥D>90mm时,取δ<0.8mm; 
当90mm≥D>80mm时,取δ<0.75mm; 
当80mm≥D>70mm时,取δ<0.7mm; 
当70mm≥D>60mm时,取δ<0.65mm; 
当D≤60mm时,取δ<0.6mm; 
其中,D表示金属侧壁(9)的当量直径,δ表示散热金属壳的平均壁厚。 
5.根据权利要求1或2所述的固态光源散热器,其特征在于:金属后壳(7)中部采用了向前拉伸结构,拉伸壁上开有百页窗式结...

【专利技术属性】
技术研发人员:秦彪
申请(专利权)人:秦彪
类型:实用新型
国别省市:

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