一種照明用的固態(tài)光源散熱器與光源引擎的制作方法
【專利摘要】本實用新型以降低結構件成本、提高散熱性能為目的，提出一種照明用的固態(tài)光源散熱器和光源引擎。a、利用結構(殼體)作為散熱片——散熱金屬殼(包括有金屬前殼(4)和金屬后殼(7)以及金屬側壁(9))，采用金屬板材(鋁板)經(jīng)有沖壓加工制成，降低了加工成本和材料成本；b、金屬側壁(9)從金屬后殼(7)的金屬板材拉伸而成，金屬后殼(7)開有百頁窗式或錯列式結構的通氣窗口(8)，通透率大于0.20，保證自然對流空氣流動暢通，顯著提高了對流散熱c、配有反光罩(26)，并且從固態(tài)光源(6)發(fā)出的光大部分是從反光罩反射出光源引擎，解決眩光問題。
【專利說明】一種照明用的固態(tài)光源散熱器與光源引擎【技術領域】
[0001]本實用新型屬于固態(tài)光源散熱及照明【技術領域】，特別涉及到照明用的，采用自然對流散熱的，利用外殼結構件作為散熱片的固態(tài)光源散熱器和光源引擎。
[0002]技術背景
[0003]LED (固態(tài)光源)由于節(jié)能環(huán)保，被認為是人類下一代照明用光源，但阻礙LED照明燈普及，取代傳統(tǒng)照明燈的關鍵障礙是=LED照明燈的造價太高。LED照明燈的成本可分成三部分:LED光源、電源和結構件，結構件包括有散熱器，并且結構件的成本主要來自散熱器。目前結構件的成本已占LED照明燈的總成本的三分之一之多，LED光源的成本為當前的主要成本，但有成倍的下降空間，因而降低結構件(散熱器)成本將成為實現(xiàn)LED普及的重點。 [0004]造成當前的LED照明燈結構件成本高的原因是:結構設計和散熱技術問題，關鍵的問題是缺乏正確的《傳熱學》原理和傳熱技術，突出表現(xiàn)在:1、不清楚提高對流散熱是關鍵；2、不了解對流散熱的基本原理是:散熱片表面將熱量傳給附近的空氣(將空氣加熱)，空氣攜帶著熱量(表現(xiàn)為空氣溫度升高)流動離開散熱片，空氣流經(jīng)散熱片的量流越大，帶走的熱量也越大，因而保證空氣流經(jīng)散熱片時，流動暢通是對流散熱的基本要求。
[0005]自然對流散熱是LED照明燈最佳選擇。但本領域的技術人員普遍不知道:驅動空氣自然對流流動的動力是:空氣受熱升溫，比重下降而產(chǎn)生的浮力，浮力是垂直向上的，并且非常弱，因而保證空氣流動暢通，特別是自下而上的對流暢通，在自然對流散熱中最關鍵。
[0006]當前LED照明燈具有利用殼體結構件作為散熱片，但由于上述問題，產(chǎn)品設計時，沒有注意或特別注意保證空氣流動暢通問題，比如:在殼罩上沒有開對流通氣窗口，既使開有對流通氣窗口，但開口不夠充分；沒有考慮到燈具的軸線安裝角度不同時，會影響自然對流向上流動暢通的問題。因而燈具的散熱性能差，燈具殼體的表面沒有充分利用為散熱面，需另外多增加散熱片，導致燈具的結構材料的成本不低。
[0007]
【發(fā)明內容】

[0008]本實用新型是以降低結構件的成本、提高散熱性能為目的，提出一種固態(tài)光源(LED照明燈)的散熱器。充分利用燈具結構(殼體)作為散熱片，可采用薄壁鋁板制造，節(jié)省了材料成本；利用沖壓工藝制造殼體，效率高，降低了加工成本；結構設計上充分考慮到保證自然對流空氣流動暢通，不僅顯著提高了散熱性能，燈具結構件的成本還得到顯著下降。本實用新型還提出了降低眩光的光源引擎，結合本實用新型的散熱器，設計出的LED燈不僅眩光得到有效降低，整體成本也低。
[0009]本實用新型的固態(tài)光源散熱器技術方案是:固態(tài)光源散熱器包括有散熱金屬殼，散熱金屬殼包括有金屬前殼和金屬后殼以及金屬側壁，固態(tài)光源一般配有導熱板或導熱芯，金屬前殼和金屬后殼中部設置有直接或間接與固態(tài)光源的導熱板或導熱芯接觸的接觸傳熱面，部分或全部由固態(tài)光源產(chǎn)生的熱量通過該接觸傳熱面?zhèn)鞯缴峤饘贇さ谋砻嫔⒊?。本實用新型的特征?金屬前殼和金屬后殼采用金屬板材經(jīng)有沖壓加工制成，金屬側壁是從金屬后殼的金屬板材拉伸而成的；金屬后殼開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口，該窗口的切口線采用了呈輻射形狀；金屬前殼采用了向后拉伸結構；金屬后殼的通透率大于0.2 ;散熱金屬殼的側壁開有通氣窗口、或金屬前殼開有通氣窗口、或金屬前殼開有通氣窗口的同時，散熱金屬殼的側壁也開有通氣窗口。
[0010]本實用新型所述的接觸傳熱面是指特意為確保導熱傳熱的接觸面，因而該接觸面要足夠大，接觸要緊密，比如采用壓緊、過盈緊配合、加入導熱膠或焊接等措施。
[0011]本實用新型提出的散熱器中，固態(tài)光源產(chǎn)生的熱量通過直接或間接的接觸傳熱，傳到整個散熱金屬殼，結構件的殼體直接被利用為散熱片，結構件的材料得充分利用，降低了材料成本。散熱金屬殼采用金屬板材(最好是鋁材)采用沖壓加工工藝制成，原料為帶材，采用多步連續(xù)模具，一個沖程就可以生產(chǎn)出一個完整的部件，效率非常之高，加工成本遠低于熱壓鑄，鋁擠出等工藝。采用沖壓加工工藝，散熱金屬殼的壁厚可降到0.3mm以下，而熱壓鑄工藝的壁厚要2_之多，鋁擠出工藝的壁厚小于0.5_就困難了，因而本實用新型特別提出的采用沖壓工藝，材料成本又進一步降低。金屬側壁從金屬后殼的金屬板拉伸而成的，即金屬側壁與金屬后殼一體結構，制造效率高，成本低，又能保證熱量順利傳導到金屬側壁。
[0012]在金屬后殼上開通氣窗口，并且通氣窗口的通透率要足夠大，盡可能使自然對流空氣流動暢通，本實用新型提出的足夠大的后殼通透率為大于0.2，后殼通透率定義為金屬后殼上的所有通氣窗口的有效通氣面積除以金屬后殼在軸向方的投影面積(也稱為后殼理想通氣面積)，本文以后將有詳細的定義。
[0013]金屬后殼開有足夠大的通氣窗口，并且在散熱金屬殼的側壁上開有足夠大的通氣窗口、或在金屬前殼開有足夠大的通氣窗口、或在散熱金屬殼的側壁以及金屬前殼開有足夠大的通氣窗口，自然對流向上流動的空氣能從散熱金屬殼內穿過，非常有利于對流散熱。足夠大的側壁通氣窗口應是側壁通透率大于0.2，足夠大的金屬前殼通氣窗口應是金屬前殼上的有效通氣面積與后殼理想面積之比大于0.2。
[0014]通氣窗口采用百頁窗式或錯列式結構，可實現(xiàn)通氣窗口加工無廢料，材料利用率高，散熱面積也就高，還能提高結構強度；金屬后殼上的通氣窗口的切口線呈輻射形狀，是為了使熱量在金屬后殼內的導熱距離盡可能短，有利于降低導熱熱阻。
[0015]利用上述的散熱金屬殼，本實用新型提出了一種固態(tài)光源引擎，包括有散熱金屬殼和導熱芯，以及固態(tài)光源，固態(tài)光源設置在導熱芯上，具體特征是:金屬前殼和金屬后殼采用金屬板材加工制成，金屬側壁是從金屬后殼的金屬板材拉伸而成的；金屬側壁上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口，該窗口的切口線采用了順著金屬側壁的拉伸方向的結構；金屬后殼上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口，該窗口的切口線采用了呈輻射形狀結構；金屬前殼采用了向后拉伸結構；金屬后殼的后殼通透率大于0.2 ;金屬側壁的邊緣或側壁延伸段與金屬前殼的邊緣或前殼延伸段之間采用了緊固連接結構；金屬前殼和金屬后殼采用了套筒或翻邊結構，該套筒或翻邊與導熱芯設置有直接或間接接觸的接觸傳熱面。
[0016]為了解決光源引擎的眩光問題，固態(tài)光源配有反光罩；
[0017]在固態(tài)光源前設置有配光透鏡，從固態(tài)光源發(fā)出的光經(jīng)配光透鏡后，有一半以上照射到反光罩上，再朝光源引擎外反射、或[0018]在固態(tài)光源前方設置有燈芯反光器,該燈芯反光器將一半以上來自固態(tài)光源發(fā)出的光反射到反光罩上，再朝光源引擎外反射、或
[0019]固態(tài)光源前設置有燈芯罩，燈芯罩設置有面向反光罩的側壁，該側壁采用了散光結構或散光材料。
[0020]為了使整個光源引擎緊湊整潔，并充分利用金屬前殼散熱，金屬前殼上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口，該窗口的切口線采用了呈輻射形狀結構；金屬前殼向后拉伸壁上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口，該窗口的切口線采用了順著拉伸方向結構；在金屬前殼向后拉伸構成的凹腔中設置有固態(tài)光源的反光罩，該反光罩米用金屬板加工制成，并設置有與導熱芯直接或間接接觸的接觸傳熱面。
[0021]【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]以下結合附圖以及具體實施方案對本實用新型進一步說明:
[0023]圖1是一種錯列式結構通氣窗口的特征剖面示意圖，其中b為分切口 3的寬，c為頁片Ib的寬，e為頁片Ia的寬。
[0024]圖2是一種百頁窗式結構通氣窗口的特征剖面的示意圖，其中f為兩分切口線之間的間距，b為分切口 3的寬。
[0025]圖3、圖4分別是兩種本實用新型固態(tài)光源引擎的特征剖面示意圖，示出了本實用新型光源散熱器的基本結構特征:金屬側壁9是從金屬后殼7的金屬板材拉伸而成的，金屬后殼7開有通氣窗口 8, h表不散熱金屬殼的側壁的高，h / 2表不散熱金屬殼的側壁的前半段。
[0026]圖5、圖6、圖7分別為三種呈輻射形結構的分切口的特征示意圖。如果切口線13不在同一平面上，則圖5?7應理解為投影或俯視示意圖。
[0027]圖8、圖9、圖10分別是三種本實用新型固態(tài)光源引擎的特征剖面示意圖。
[0028]圖11、圖12分別是兩種太陽花式散熱片的特征結構示意圖。
[0029]圖13是一種本實用新型金屬后殼以及金屬側壁的立體剖視圖。
[0030]圖14、圖15分別是兩種本實用新型散熱金屬殼立體剖視圖。
[0031]圖16是一種本實用新型固態(tài)光源引擎立體剖視圖。
[0032]圖17至20分別是四種本實用新型固態(tài)光源引擎特征剖面示意圖，該四種光源引擎采用了降低眩光的技術方案。
[0033]圖21、圖22是用于確定散熱金屬殼的側壁和金屬后殼以及金屬前殼分界點的不意圖。
[0034]圖中:l、la、lb-頁片，2-氣流線，3-分切口，4-金屬前殼，5-導熱板，6-固態(tài)光源，7-金屬后殼，8-通氣窗口，9-金屬側壁，10-通氣窗口，11a、lib、Ilc-翻片，12-導熱芯，13-切口線，14-通氣窗口，15-肋片，16-通氣窗口，17-套筒，18-導熱柱，19-側壁延伸段，20-前殼延伸段，21-電源引線或接插頭，22-內加強環(huán)，23-通氣窗口，24-透光燈罩，25-配光透鏡，26-反光罩,27-表不光線的虛線,28-外緣翻邊,29-燈芯反光器,30-面板,31-通氣窗口，32-燈芯罩,33-后加強板,34-翻邊孔,35-光源燈珠,36-聚光杯,37-外加強環(huán)，38-外緣拉伸壁，39-后外殼，40-通氣窗口，41-通氣窗口。
[0035]【具體實施方式】
[0036]圖1示出了錯列式結構通氣窗口的特征結構，長為L的連續(xù)的金屬板面被分切沖壓成一段段的頁片Ia和頁片lb，頁片Ia與頁片Ib錯列排列，被沖切出的頁片Ib的兩端還應與原金屬板相連，不得被切斷，圖中的氣流線2示出空氣通過分切口 3從一面橫穿到另一面。
[0037]圖2示出了百頁窗式結構通氣窗口的特征結構，長為L的連續(xù)金屬板被沖切成間距為f的5段頁片1，頁片I的兩端還應與原金屬板相連，不得被切斷，氣流線2表示出空氣通過分切口 3從一面貫穿到另一面。
[0038]圖3所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，金屬側壁9和金屬后殼7為一體結構(同一金屬板制造)；金屬前殼4采用向后(本實用新型定義固態(tài)光源照射的方向為前方，反之為后方)拉伸結構，可構成固態(tài)光源6的光源罩，不僅有散熱作用，還可用于保護固態(tài)光源6以及配光等作用；金屬前殼4中部設置有與導熱板7直接接觸的接觸傳熱面，金屬后殼7與固態(tài)光源6之間的傳熱則為間接接觸傳熱，固態(tài)光源6產(chǎn)生的全部熱量傳到金屬前殼4和金屬后殼7以及金屬側壁9 (即散熱金屬殼)表面散出；金屬后殼7上開有百頁窗式結構通氣窗口 8 ;散熱金屬殼的側壁上開有通氣窗口 10。
[0039]圖4所示的本實用新型固態(tài)光源引擎，金屬后殼7開有錯列式結構通氣窗口 8，金屬側壁9開有百頁窗式結構通氣窗口 10。圖中固態(tài)光源6設置在導熱芯12的前端面上，金屬前殼4采用向后拉伸結構，金屬前殼4和金屬后殼7中部采用了翻邊結構，金屬前殼4的翻邊Ilb和金屬后殼7的翻邊Ila套在導熱芯12的柱面上，翻邊IlaUlb與導熱芯12之間的接觸面就是接觸傳熱面。
[0040]圖3和4中，通氣窗口 10設置在散熱金屬殼的側壁的前半段，圖3中的通氣窗口 10是金屬側壁9與金屬前殼4之間的間隙構成的，圖4中的通氣窗口 10開在金屬側壁9上，位于前半段。至少要在散熱金屬殼的側壁的前半段開有通氣窗10，使得當光源引擎上下豎立時，自然對流散熱空氣能從側壁的前半段通氣窗口 10進入殼內，再向上從金屬后殼7上的通氣窗口 8排出，如圖中的氣流線2所示，散熱空氣對流暢通，能夠有效流經(jīng)整個散熱金屬殼的內外表面，有利于對流散熱。
[0041]為了有利于開有百頁窗式或錯列式結構通氣窗口的金屬后殼內的導熱傳熱，構成百頁窗式和錯列式結構通氣窗口的切口線應采用呈輻射形狀的結構，圖5、6、7分別示出了三種呈輻射形狀的切口線13，圖5中的切口線13為弧線，圖6和圖7中的切口線13為直線。
[0042]圖8所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，金屬側壁9上所開的百頁窗式通氣窗口9的長度幾乎是金屬側壁9的整個高度(與圖4所示不同)，表示散熱金屬殼的側壁前半段和后半段都開有通氣窗口，金屬后殼7中部向前拉伸，并在拉伸壁上開有百頁窗式結構通氣窗口 14，當光源引擎水平橫置時，自然對流散熱空氣也能貫穿散熱金屬殼，整個散熱金屬殼的內外表面被充分利用于散熱。要保證水平橫置時，對流暢通，側壁的通透率應大于0.2。金屬前殼4采用向后拉伸結構，在散熱金屬殼內構成有環(huán)形空腔，在圖中的環(huán)形空腔中(即散熱金屬殼內)設有散熱片，肋片15采用疊片式結構。疊片式散熱片的特征是:肋片15的中部(肋根處)緊疊在一起，之間的接觸面就是接觸傳熱面。
[0043]圖9所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，金屬后殼7采用了向前拉伸結構，并拉伸壁上開有通氣窗口 14,金屬前殼4向后拉伸壁上也開有通氣窗口 16,圖中的通氣窗口 14和16為百頁窗式結構，也可采用錯列式結構。拉伸壁上的通氣窗口 16和通氣窗口 14的切口線應采用順著拉伸壁的拉伸方向(也是散熱金屬殼的中軸線方向)結構，目的是為了導熱順利。散熱金屬殼的四周殼壁都開有通氣窗口，散熱金屬殼無論水平橫置，還是上下豎立，自然對流向上流動的空氣都能順利地穿過散熱金屬殼，這有利于對流散熱。當散熱金屬殼的側壁上開有通氣窗口，金屬前殼也開有通氣窗口時、側壁通氣窗口的有效通氣面積與金屬前殼通氣窗口的有效通氣面積之和與后殼理想通氣面積之比應大于0.2，以保證上下豎立時,對流暢通。
[0044]圖9中還示出在散熱金屬殼內設置有散熱片，該散熱片采用的是套片結構，所謂套片結構就是肋片根采用翻邊結構，如圖中所示，肋片15的翻邊Ilc套在金屬前殼的翻邊Ilb上，傳入肋片15的熱量就是從該翻邊Ilc傳入的。
[0045]圖10所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，散熱金屬殼內設置有肋片15從導熱柱柱面伸出的太陽花式散熱片，金屬后殼7的中部采用套筒結構，套筒17是金屬后殼7的金屬板材拉伸而成的，并且插入導熱芯12內，套筒21與導熱芯12之間的接觸面就是接觸傳熱面。金屬前殼也可采用套筒結構實現(xiàn)與導熱芯之間的接觸傳熱。
[0046]套筒結構和翻邊結構的相同的特征是:接觸傳熱面是拉伸成形的圓柱面，而區(qū)別在于:套筒結構可以是盲孔，如圖10所示套筒17，而翻邊結構必須是開口。
[0047]圖10中不出，金屬前殼4向后拉伸壁上開有百頁窗式結構通氣窗口 16,但散熱金屬殼的側壁上沒有開通氣窗口，因而該固態(tài)光源引擎不適合用于軸線水平橫置情況，并且通氣窗口 16的有效通氣面積要足夠大，與后殼理想通氣面積之比應大于0.2。
[0048]圖11、12分別示出了兩種太陽花式散熱片，肋片15從導熱柱18的柱面伸出；圖11所示的太陽花式散熱片的導熱柱18為實心結構，圖12中的導熱柱18為空心結構；圖12中的肋片15和導熱柱18為一體結構，可采用鋁擠出工藝制造，而在圖11中，肋片15是鑲嵌在導熱柱18上的。
[0049]為了提高散熱金屬殼的結構強度，金屬側壁的邊緣或側壁延伸段分別與金屬前殼的邊緣或前殼延伸段之間應采用緊固連接結構，該緊固連接可采用焊接、或粘貼、或咬扣連接、或過盈緊配連接、或外設附件壓緊或夾緊連接，該緊固連接不僅起著提高結構強度作用，還應有熱傳導作用，使熱量能有效地從金屬前殼傳導到金屬側壁上，提高散熱作用，因而接觸面積要足夠大。圖8中示出，金屬側壁9的邊緣與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接采用過盈緊配的結構，如圖中局部A所示。所謂過盈緊配連接就金屬前殼4的邊緣外徑稍大于金屬側壁9的邊緣內徑，強行將金屬側壁9套在金屬前殼4上。圖9和圖10所示的金屬側壁9與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接采用咬扣連接結構，如圖9中局部A和圖10中局部C所示，圖10中的結構還可增加過盈緊配結構。
[0050]對于圖8和圖9所示的光源引擎，當軸線水平橫置時，自然對流向上流動的空氣可以從肋片15之間的間隙中貫穿內部的散熱片，但當軸線豎立時，向上流動的自然對流空氣就不能貫穿內部的散熱片，不能有效流經(jīng)整個肋片表面，散熱性能將嚴重惡化，因而在套片式和疊片式散熱片中的肋片15上也應開有錯列式或百頁窗式結構的通氣窗口，該窗口的切口線也應采用呈輻射形狀的結構(如圖5、6、7所示)。
[0051]圖13所示的本實用新型金屬后殼7與金屬側壁9，為方形截面，還可以是橢圓、多邊形、甚至三角形截面等。金屬后殼7上的通氣窗口 8采用百頁窗結構，切口線為弧線。圖中示出:金屬側壁9上的通氣窗口 10采用錯列式結構，該窗口的切口線順著金屬側壁的拉伸方向，與散熱金屬殼的軸線方向相同。
[0052]圖14所示的本實用新型散熱金屬殼中，金屬前殼4和金屬后殼7中部采用了翻邊結構，翻邊Ila和Ilb ;金屬前殼4的前殼延伸段20與金屬側壁9的側壁延伸段19之間米用了過盈緊配連接和咬扣連接結構，如圖中局部D所示，側壁延伸段19的外緣加工成截面為C或U形結構,前殼延伸段20的外緣包裹著側壁延伸段19的外緣。
[0053]圖15和圖14類似，區(qū)別有:圖14中金屬側壁9只有前半段開有百頁窗式通氣窗口 10，而圖15中，金屬側壁9前后段都開有通氣窗口 10，并且是錯列式結構。注意:后半段處的通氣窗口可有可無，但一定要保證前半段開有通氣窗口。
[0054]圖16所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，側壁延伸段19的外緣加工成截面為C形，并設置有內加強環(huán)22(提高結構強度)，如圖中局部F所示，由于金屬前后殼首選薄鋁板加工，強度低，因而應選用這樣的強化結構強度的結構。
[0055]圖14和16中，有一共同的特征，金屬側壁9的前段的尺寸(直徑)大于后段，在前段和后段過度處，構成有截面為彎折的連續(xù)的環(huán)形結構，如圖局部E所示，這樣的結構有提高金屬側壁的結構強度作用，因而稱為截面為彎折的環(huán)形加強筋結構。
[0056]從LED燈珠發(fā)出的光，光通量密度非常高，產(chǎn)生有眩光問題。本實用新型提出了結構簡單，燈具光效高，能有效解決眩光問題的技術方案:固態(tài)光源配有反光罩，從固態(tài)光源發(fā)出的光有一半以上照射到反光罩的反光面上，再從反光罩反射出光源引擎。反光罩的反光面要足夠大，則光通量密度就能有效降低，眩光問題也就得到解決。具體有三種方案:
[0057]方案一、如圖17所不，固態(tài)光源6是單顆燈珠,前方設置有配光透鏡25,從固態(tài)光源6射出的光經(jīng)配光透鏡25后，有一半以上照射到反光罩26上，再朝光源引擎(反光罩26)外反射，如圖中表示光線的虛線27所示。圖中的反光罩26是由金屬前殼4向后拉伸構成。
[0058]方案二、如圖18所不,在固態(tài)光源6前方設置有燈芯反光器29,該燈芯反光器29將一半以上來自固態(tài)光源6發(fā)出的光反射到反光罩26上,再朝光源引擎(反光罩)外反射，如圖中表示光線的虛線27所示。圖中的反光罩26是由金屬前殼4向后拉伸構成。
[0059]方案三、如圖19所示，固態(tài)光源6前設置有燈芯罩32和燈芯反光器29，燈芯罩32設置有面向反光罩26的側壁,該側壁米用了散光結構或散光材料,照射到燈芯罩32的側壁上的光，無論是直接來自固態(tài)光源6，還是經(jīng)燈芯反光器29反射來的，經(jīng)過燈芯罩側壁上的散光結構或散光材料后，產(chǎn)生漫散射，照射到反光罩26上,再反射出反光罩26,如圖中表不光線的虛線27所示。
[0060]圖20所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，設置有燈芯罩32，以及光源燈珠35配有聚光杯36,聚光杯36的作用是減小光源燈珠35的照射范圍角，使光線集中向前,這樣就可以減小燈芯反光器29的尺寸,更多的光被燈芯反光器29反射到反光罩26上,有利于降低眩光強度；燈芯罩32的作用有保護燈芯罩32內的固態(tài)光源,燈芯反光器29等器件，比如防止塵埃，濕氣等有害氣體的損傷。
[0061]圖17中，散熱金屬殼內設置有套片式肋片15，肋片15的翻邊直接套在導熱芯12上，肋片15邊上開有百頁窗式通氣窗口 23 ;金屬前殼4與金屬側壁9之間的緊固連接采用咬扣連接結構，如圖中局部G所示，與圖15類似，但是金屬側壁邊緣包裹著金屬前殼的邊緣，并且還設有透光燈罩24.[0062]圖18中，散熱金屬殼內的肋片15的外緣周圈采用了翻邊結構，構成的外緣翻邊28不僅提高了肋片15的機械強度，與金屬側壁9的內壁相接觸，又加強了金屬側壁9的機械強度。圖中示出，金屬側壁9上與外緣翻邊28相接觸處沒有開設通氣窗口，外緣翻邊28與金屬側壁9之間接觸面就可成為接觸傳熱面，這樣的結構，有利于提高散熱性能，經(jīng)計算機模擬分析可得能夠有10%之多的散熱提高。圖中所示的肋片13為套片結構，外緣翻邊結構同樣適用于疊片結構肋片。圖中還示出設置有面板30，一般為裝飾作用，如現(xiàn)在筒燈上的面板，金屬側壁9的邊緣與金屬前殼4的邊緣之間的緊固連接采用外設附件壓緊連接結構，外設附件就在面板30上，如圖中局部H所示。
[0063]圖19所示的本實用新型固態(tài)光源引擎中，金屬前殼4向后拉伸，構成以凹腔，配有反光罩26的固態(tài)光源6就可設置在該凹腔中，可使整個光源引擎緊湊整潔。圖中的反光罩26采用了翻邊結構，構成有反光罩26與導熱芯12之間的接觸傳熱面，反光罩26又被利用于散熱，反光罩26應采用金屬材料，最好采用鋁板制成。金屬前殼4不僅開有通氣窗口 31，拉伸壁上也開有通氣窗口 16，通氣窗口 31應采用百頁窗式或錯列式結構，窗口的切口線應呈輻射形狀。
[0064]圖19還示出:在金屬后殼7金屬板壁上加工有翻邊孔34，該翻邊孔34可以用來承擔光源引擎與外設裝置的連接固定用的孔，比如螺孔，采用翻邊結構是為提高強度。圖中還示出:面板30為前殼延伸段20構成，側壁延伸段19延伸至面板30背后，構成面板30的后加強板33，面板30也可設計成由側壁延伸段19構成；圖中局部N示出了金屬前殼的邊緣與金屬側壁的邊緣之間的緊固連接結構，應屬于咬扣連接結構；圖中局部H示出，金屬側壁9上的環(huán)形加強筋采用了一種截面為凹形結構，圖中是向外凸，也可反向向內凹。
[0065]圖20中，在金屬后殼(7)的后面設置有后外殼39,后外殼39應米用金屬板材(最好選用鋁板)經(jīng)有沖壓加工制成；后外殼39的外緣拉伸壁38是從后外殼39的金屬板材拉伸制成的，還可以在外緣拉伸壁38開百頁窗式或錯列式通氣窗口 ；后外殼39上開有百頁窗式結構(也可采用錯列式結構)的通氣窗口 40，該窗口的切線應呈輻射形狀；后外殼中部采用了向前拉伸結構，并在該拉伸壁上開有百頁窗式結構(也可采用錯列式結構)的通氣窗口 41，該窗口的切口線應順著拉伸方向；后外殼39采用翻邊結構實現(xiàn)與導熱芯12之間的接觸傳熱，圖中為直接接觸傳熱，也可設計成間接接觸傳熱。增設后外殼39的目的就是增加散熱面積。為保證空氣對流暢通，通氣窗40和41的通透率應足夠大。圖中還示出，側壁延伸段19和前殼延伸段20之間的緊固連接采用了外設附件夾緊連接結構，圖中的外加強環(huán)37就是該外設附件，外加強環(huán)37不僅起到將側壁延伸段19和前殼延伸段20夾緊實現(xiàn)緊固連接作用，還起到提高結構強度，故稱外加強環(huán)。
[0066]固態(tài)光源設置在導熱芯上，導熱芯采用圓柱結構，散熱金屬殼(金屬前殼、金屬后殼)的中部采用套筒或翻邊結構，該套筒或翻邊與導熱芯設置有直接或間接的接觸傳熱面，這樣的結構優(yōu)點有:通過采用導熱芯與套筒或翻邊孔之間的過盈緊配合，容易保證接觸傳熱面緊密接觸，能有效控制接觸傳熱熱阻，并且制造簡單，容易實現(xiàn)機械自動化組裝，效率高。圖16至20中示出，金屬前殼4和金屬后殼9中部殼采用翻邊結構，翻邊直接套在導熱芯12上。圖16和圖18?20中示出，固態(tài)光源6的電源導線或接插頭21穿過導熱芯12，向后伸出，結構緊湊簡潔。
[0067]本實用新型中百頁窗通氣窗口的有效通風面積定義為:參考圖2，單個分切口的有效通風面積等于分切口 3的寬b乘以分切口 3的長度，所有的分切口的有效通風面積之和就是整個百頁窗式通風窗口的有效通風面積。
[0068]本實用新型中錯列式通氣窗口的有效通風面積定義為:參考圖1，當分切口 3的寬b小于或等于二分之一頁片Ib的寬c時，單個頁片Ib構成的有效通風面積等于2b乘以分切口 3的長度，所有頁片Ib構成的有效通風面積之和就是整個錯列式通風窗口的有效通風面積；當分切口 3的寬b大于二分之一頁片Ib的寬c時，如果頁葉Ib寬c小于或等于頁葉Ia寬e，單個頁片Ib構成的有效通風面積等于c乘以分切口 3的長度，所有頁片Ib構成的有效通風面積之和就是整個錯列式通氣窗口的有效通風面積；如果c大于e時，則按頁片Ia計算，單個頁片Ia的有效通風面積等于e乘以分切口 3的長度，所有頁片Ia的有效通風面積之和就是整個錯列式通氣窗口的有效通風面積。依據(jù)以上定義，錯列式通氣窗口的通透率最大理論值是0.5，本實用新型提出后殼通透率應達到0.2，為最大理論值的40%，說明已達到足夠大。
[0069]本實用新型金屬后殼的后殼通透率定義為，金屬后殼上的所有通氣窗口的有效通氣面積除以金屬后殼在軸向方的投影面積(也稱為后殼理想通氣面積)。百頁窗式和錯列式通氣窗口的有效通氣面積計算按上述[0058] [0059]所定義計算。后殼理想通氣面積(金屬后殼在軸向方的投影面積)計算定義:當金屬側壁9與金屬后殼5為圓弧連接時，則以圓弧切線與軸線夾角為40°時的切點，如圖21中的P點，確定金屬側壁9和金屬后殼7的分界點，D為金屬后殼的外徑，后殼理想通氣面積按直徑D的面積再扣除直徑d的面積(導熱芯或導熱板所占的面積)計算；如果金屬側壁9和金屬后殼7是斜面連接時，如圖22所示，如果β角大于40°，后殼理想通氣面積則按直徑Dl的面積再扣除直徑d的面積計算；如果β角小于或等于40°后殼理想通氣面積側按直徑D2的面積在扣除直徑d的面積計算。
[0070]本實用新型側壁通透率定義為散熱金屬殼的側壁通氣窗口的有效通風面積除以側壁的面積，百頁窗式和錯列式通氣窗口的有效通風面積計算按以上[0058] [0059]的定義計算；側壁的計算面積:圖21中，h內的外表面積就是側壁的面積，圖中Q點表示側壁與金屬前殼4的結合點。圖22中，當β大于40°時,側壁的面積按hi內的外表面積計算，當β小于或等于40°時，側壁的面積按h2內的外表面積計算。
[0071]百頁窗式通氣窗口的通透率的理論極限為1.0，但由于考慮到導熱，壁厚，強度以及加工等因素，實際能實現(xiàn)的通透率很低，圖13?16所示的散熱金屬殼，金屬后殼7的通氣窗口 8的開孔率非常之高，但后殼通透率也只有0.4左右。經(jīng)實驗和理論分析，后殼通透率0.2與0.4之間的散熱性能的差別能達到50%，后殼通透率不到0.1與0.4之間的散熱性能的差別能達到一倍，后殼通透率0.2的散熱性能比后殼通透率為O (無通氣窗口)提高了近一倍。本實用新型提出后殼通透率大于0.2就是基于實驗和理論分析。實際設計產(chǎn)品時，后殼通透率最小應達到0.3，因為從加工方面來考慮，0.3的后殼通透率容易實現(xiàn)，散熱性能也很高。
[0072]后外殼上、套片式以及疊片式肋片上所開的通氣窗口同樣也應足夠大，通透率至少也要達到0.2，以保證對流散熱空氣流動暢通，實際設計產(chǎn)品時，通透率應達到0.3以上。同樣側壁通透率也應足夠大，至少也要達到0.2，最好應達到0.3以上。后外殼、套片式以及疊片式肋片的通透率的定義和計算與后殼通透率一致。
[0073]圖3、4、9至10、17至22為示意圖，圖中所示散熱金屬殼的壁厚以及肋片13的肋片厚不應是實際的厚度。
【權利要求】
1.一種照明用的固態(tài)光源散熱器，包括有散熱金屬殼，散熱金屬殼包括有金屬前殼(4)和金屬后殼(7)以及金屬側壁(9)，金屬前殼(4)和金屬后殼(7)中設置有直接或間接與固態(tài)光源(6)的導熱板(5)或導熱芯(12)接觸的接觸傳熱面，其特征在于:金屬前殼(4)和金屬后殼(7)采用金屬板材加工制成，金屬側壁(9)是從金屬后殼(7)的金屬板材拉伸而成的；金屬后殼(7)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(8)，該窗口的切口線(13)采用了呈輻射形狀結構；金屬前殼(4)采用了向后拉伸結構；金屬后殼的后殼通透率大于0.2 ; 散熱金屬殼的側壁開有通氣窗口(10)、或 金屬前殼(4)開有通氣窗口(16)、或 散熱金屬殼的側壁上開有通氣窗口(10),金屬前殼(4)也開有通氣窗口(16)。
2.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)光源散熱器，其特征在于:金屬側壁(9)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(10)，該窗口的切口線采用了順著金屬側壁(9)的拉伸方向的結構。
3.根據(jù)權利要求2所述的固態(tài)光源散熱器，其特征在于:金屬側壁(9)的邊緣或側壁延伸段(19)與金屬前殼⑷的邊緣或前殼延伸段(20)之間采用了緊固連接結構。
4.根據(jù)權利要求1、或2 、或3所述的固態(tài)光源散熱器，其特征在于:設置有面板(30)，面板(30)采用了由前殼延伸段(20)或側壁延伸段(19)構成的結構。
5.根據(jù)權利要求1、或2、或3所述的固態(tài)光源散熱器，其特征在于:金屬后殼(7)的后面設置有后外殼(39),后外殼(39)有外緣拉伸壁(38);后外殼(39)米用金屬板材加工制成，外緣拉伸壁(38)是從后外殼(39)的金屬板材拉伸制成；后外殼(39)開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(40)，該窗口的切口線(13)采用了呈輻射形狀結構；后外殼(39)中設置有直接或間接與固態(tài)光源(6)的導熱板(5)或導熱芯(12)接觸的接觸傳熱面。
6.根據(jù)權利要求1、或2、或3所述的固態(tài)光源散熱器，其特征在于:在金屬側壁(9)的邊緣或側壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間的緊固連接處設置有內加強環(huán)(22)或外加強環(huán)(37)。
7.根據(jù)權利要求1、或2、或3所述的固態(tài)光源散熱器，其特征在于:在金屬側壁(9)上的金屬壁板上加工成形有采用了截面為彎折或凹形的環(huán)形加強筋結構。
8.一種照明用的固態(tài)光源引擎，包括有散熱金屬殼和固態(tài)光源(6)，固態(tài)光源(6)設置在導熱芯(12)上，散熱金屬殼包括有金屬前殼(4)和金屬后殼(7)以及金屬側壁(9)，金屬前殼(4)和金屬后殼(7)中設置有與導熱芯(12)直接或間接接觸的接觸傳熱面，其特征在于:金屬前殼(4)和金屬后殼(7)采用金屬板材加工制成，金屬側壁(9)是從金屬后殼(7)的金屬板材拉伸而成的；金屬側壁(9)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(10)，該窗口的切口線采用了順著金屬側壁(9)的拉伸方向的結構；金屬后殼(7)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(8)，該窗口的切口線(13)采用了呈輻射形狀結構；金屬前殼(4)采用了向后拉伸結構；金屬后殼的后殼通透率大于0.2 ;金屬側壁(9)的邊緣或側壁延伸段(19)與金屬前殼(4)的邊緣或前殼延伸段(20)之間采用了緊固連接結構；金屬前殼(4)和金屬后殼(7)采用了套筒或翻邊結構，該套筒(17)或翻邊(IlaUlb)與導熱芯(12)設置有直接或間接接觸的接觸傳熱面。
9.根據(jù)權利要求8所述的固態(tài)光源引擎，其特征在于:固態(tài)光源(6)配有反光罩(26)；在固態(tài)光源(6)前設置有配光透鏡(25)，從固態(tài)光源(6)發(fā)出的光經(jīng)配光透鏡(25)后，有一半以上照射到反光罩(26)上，再朝光源引擎外反射、或 在固態(tài)光源(6)前方設置有燈芯反光器(29)，該燈芯反光器(29)將一半以上來自固態(tài)光源(6)發(fā)出的光反射到反光罩(26)上,再朝光源引擎外反射、或 固態(tài)光源(6)前設置有燈芯罩(32)，燈芯罩(32)設置有面向反光罩(26)的側壁，該側壁采用了散光結構或散光材料。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的固態(tài)光源引擎，其特征在于:金屬前殼(4)上開有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(31)，該窗口的切口線(13)采用了呈輻射形狀結構；金屬前殼(4)向后拉伸壁上開 有百頁窗式結構或錯列式結構的通氣窗口(16)，該窗口的切口線采用了順著拉伸方向結構；在金屬前殼(4)向后拉伸構成的凹腔中設置有固態(tài)光源(6)的反光罩(26)，該反光罩(26)采用金屬板加工制成，并設置有與導熱芯(12)直接或間接接觸的接觸傳熱面。
【文檔編號】F21V29/00GK203454052SQ201320193232
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年4月3日 優(yōu)先權日:2013年4月3日
【發(fā)明者】秦彪 申請人:秦彪