模塊化熱耗散組裝件以及包括該組裝件的照明器和筒燈的制作方法
【專利摘要】提出了一種模塊化熱耗散組裝件以及包括該組裝件的照明器和筒燈。一種用于發光設備（100）的模塊化熱耗散組裝件（2），其包括底座（22），所述底座（220包括第一數目的布置（23）以用于熱耦合到發光設備的光源（31）；以及第二數目的熱傳導元件（21），所述熱傳導元件（21）經由布置（23）附連到底座（22），并且所述第二數目小于或等于所述第一數目，使得模塊化熱耗散組裝件的熱容量匹配發光設備的預確定的熱負載。在一個方面中，提出了利用模塊化熱耗散組裝件維持煙囪效應的配置。還提出了包括這樣的熱耗散組裝件的照明器和筒燈。本實用新型相比于當前散熱器的更好熱耗散以及提供低成本和改進的可制造性的優點。
【專利說明】
模塊化熱耗散組裝件以及包括該組裝件的照明器和筒燈
技術領域
[0001]本發明涉及用于發光設備的散熱器，并且更具體地涉及用于LED燈或照明器的散熱器。本發明還涉及包括安裝在這樣的散熱器上的LED的照明器。
【背景技術】
[0002 ] 通常，LED產品系列包括具有從低到高的變化的功率消耗的LED產品，例如筒燈LED燈產品。由于在一個產品中的多個LED的使用或者具有不同功率水平的LED的使用，每一個LED燈需要不同的散熱器來解決不同水平處的熱學問題。在大多數情況中，散熱器通過壓鑄工藝來制造。例如，包括低和高流明水平的6英寸筒燈LED產品系列將需要至少三種類型的散熱器。因此，產品成本或工具成本是高昂的。
[0003]US 2009/0303725 Al公開了一種具有LED單元和管道的LED散熱器。LED單元具有底座，其中LED芯片附連到底座的頂部。管道具有入口端、出口端、本體、多個入口、多個分隔壁和多個分區。入口端附連到底座。入口靠近底座限定。在LED單元與管道之間可以存在傳導塊。在使用多個LED單元的情況下，多個管道可以組合在多個傳導塊上。然而，空氣冷卻效果是有限的，因為入口配置在管道的側壁上，并且氣流將由于傳導塊的位置而變得受阻礙。
[0004]期望具有一種相比于現有技術而具有改進的熱耗散連同低成本和良好可制造性的優點的散熱器。
【發明內容】
[0005]本發明的目的尤其是實現相比于當前散熱器的更好熱耗散以及提供低成本和改進的可制造性的優點。
[0006]為了解決這些關注點中的一個或多個，在本發明的一方面中，呈現了一種用于發光設備的模塊化熱耗散組裝件。其包括底座，底座包括第一數目的布置以用于熱耦合到發光設備的光源，以及第二數目的熱傳導元件。熱傳導元件附連到底座，并且第二數目小于或等于第一數目，使得模塊化熱耗散組裝件的熱容量匹配發光設備的預確定的熱負載。模塊化熱耗散組裝件形成有第一孔、與第一孔相對的第二孔以及通過模塊化熱耗散組裝件的空氣通道，使得當模塊化熱耗散組裝件在光源的操作期間傳遞來自光源的熱量以便產生圍繞模塊化熱耗散組裝件的受熱空氣時，經由響應于由光源生成的熱量的煙囪效應，通過第一孔抽取周圍空氣并且通過第二孔排出受熱空氣，從而產生從第一孔到第二孔的空氣通道中的氣流軌道。其中所述熱傳導元件包括管道，布置包括熱傳導元件可以插入到其中的孔洞，空氣通道通過底座上的布置和/或沿通過每一個熱傳導元件的縱軸形成。
[0007]另外，附連到底座的每一個熱傳導元件的縱軸被配置成平行于發光設備的主軸。發光設備的主軸優選地對應于發光設備的光軸。
[0008]針對一個產品系列生產具有不同熱容量的不同類型的散熱器不再是必要的。僅需要兩個種類的標準化組件，即底座和熱傳導元件。用戶可以根據發光設備的實際熱負載來挑選一個底座和一些熱傳導元件以組裝最終的散熱器。如果發光設備是高功率燈，用戶可以取更多的熱傳導元件以得到高熱耗散性能。如果發光設備是低功率燈，用戶將使用較少的熱傳導元件或甚至完全不使用熱傳導元件以節約成本。僅兩個種類的組件的大批量生產也是出色的成本節約的解決方案。
[0009]熱傳導元件可以在形狀上是等同的。借助于緊密配合、螺紋連接或焊接或任何其它已知的連接技術來將底座的布置和熱傳導元件附連到彼此，其允許底座與具有良好熱導率的熱傳導元件之間的穩定連接。底座和熱傳導元件包括導熱材料以便有效地輸運和耗散來自光源的熱量。
[0010]根據模塊化熱耗散組裝件的實施例，底座的中心部分被配置用于熱耦合到光源和/或用于光源的驅動器，并且底座的輪緣部分包括該布置。優選地，該布置在底座上均勻地分布。這例如允許熱傳導元件安裝在熱源(光源和/或驅動器)周圍以便實現發光設備的非常高效的冷卻以及還有發光設備的緊湊的大小。
[0011]在本發明的另一方面中，提出了一種照明器，包括以上提到的模塊化熱耗散組裝件，其中底座熱耦合到發光設備的光源。優選地，發光設備包括LED或LED陣列。
[0012]在本發明的另一方面中，提出了一種包括以上提到的模塊化熱耗散組裝件的筒燈。
[0013]在本發明另外的方面中，提出了一種制造用于發光設備的模塊化熱耗散組裝件的方法，包括:
[0014]提供多個熱傳導元件；
[0015]提供底座；
[0016]在底座上提供布置以用于附連熱傳導元件；
[0017]確定發光設備的熱負載；
[0018]將一定數目的熱傳導元件附連到底座，其中該數目從零變化到最大值，使得模塊化熱耗散組裝件的熱容量匹配熱負載；
[0019]形成具有第一孔、第二孔和通過模塊化熱耗散組裝件的空氣通道的模塊化熱耗散組裝件，使得當模塊化熱耗散組裝件在光源的操作期間傳遞來自光源的熱量以便產生圍繞模塊化熱耗散組裝件的受熱空氣時，經由響應于由光源生成的熱量的煙囪效應通過第一孔抽取周圍空氣并且通過第二孔排出受熱空氣，從而產生從第一孔到第二孔的空氣通道中的氣流軌道。
[0020]優選地，空氣通道通過底座上的布置和/或沿通過每一個熱傳導元件的縱軸形成。
[0021]優選地，將一定數目的熱傳導元件附連到底座的步驟包括緊密配合、螺紋連接或焊接，其允許底座與熱傳導元件之間的穩定連接和良好的熱導率。
[0022]要指出的是，本發明涉及權利要求中敘述的特征的所有可能組合。
【附圖說明】
[0023]根據本發明的模塊化熱耗散組裝件和具有模塊化熱耗散組裝件的燈或照明器的這些和其它方面將從以下描述的實施方式和實施例變得清楚，并且將關于該實施方式和實施例并參照附圖進行闡述，其中
[0024]圖1是具有根據本發明的模塊化熱耗散組裝件的實施例的照明器的透視底視圖；
[0025]圖2是圖1中所示的照明器的透視頂視圖；
[0026]圖3是圖1中所示的照明器的分解視圖；
[0027]圖4是具有模塊化熱耗散組裝件的另一實施例的高功率照明器的透視頂視圖；
[0028]圖5是具有模塊化熱耗散組裝件的又一實施例的低功率照明器的透視頂視圖；
[0029]圖6是具有模塊化熱耗散組裝件的另外的實施例的最小功率照明器的透視頂視圖；以及
[0030]圖7是根據本發明的制造模塊化熱耗散組裝件的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]在圖1、2和3中圖示了根據本創新概念的散熱器模塊的實施例。如所示，燈100包括電源模塊1、散熱器模塊2和光學模塊3。光學模塊3包括光源31、反射器32和諸如螺釘之類的留存組件(在圖中未示出)以將反射器保持在燈中。光源31例如是LED或LED的陣列。
[0032]散熱器模塊2包括底座22(在該實施例中形成為熱散布器22)以及熱傳導元件21(在該實施例中形成為管道21)。光源31和/或電源模塊I熱耦合到熱散布器22的中心部分。在熱散布器22的輪緣部分中提供孔洞23，其允許將管道21附連到熱散布器22。孔洞23可以具有螺紋以用于將管道21牢固附連到熱散布器22。孔洞23還可以簡單地被配置成形成與管道21的緊密配合。可替換地，管道21還可以焊接或膠合到熱散布器22上。應當理解的是，當孔洞23具有螺紋時，管道21也具有對應的螺紋。圖中所示的管道是中空和圓柱形的。應當理解的是，管道可以以其它合適的形狀，諸如在截面視圖中的方形，只要存在通過其中的空氣通道即可。由光源31和/或電源模塊I生成的熱量經由熱散布器22輸運到管道21，其充當散熱器鰭片。然后，由于“煙囪效應”，熱量與散熱器鰭片周圍的空氣一起耗散，特別地通過形成在管道內的空氣通道。
[0033]在該實施例中，熱散布器22中的孔洞23可以具有等同的結構，并且每一個管道21也可以在形狀上等同。例如，孔洞可以通過相同的工具鉆鑿成相同形狀，并且管道可以從管的一個長段切下。因此，這兩個組件可以作為標準化元件以非常低的成本大批量地生產。利用這樣的標準化方案，相同的組件可以用于不同的產品，使得可以進一步降低成本。
[0034]如圖3中所示，在組裝之后，管道的軸20可以平行于燈的軸10。充當空氣通道的中空管道21允許空氣流過，在一端進入管道并且在另一端離開管道。對流氣流輸運來自管道的外部和內側表面的熱量。以此方式，特別地在燈用作筒燈時，周圍空氣可以由于煙囪效應而被抽取到空氣通道中，并且從燈的前側流動到后側而沒有任何阻擋。因此，相比于現有技術散熱器大幅改進冷卻效果。
[0035]在以上實施例中，管道具有圓柱形管狀形狀。然而，在其它實施例中，管道21(熱傳導元件)可以具有其它形狀，諸如方形管狀形狀，或者具有特殊截面形狀(諸如三角形、矩形、橢圓形、多邊形等)的管。并且管道不必沿縱軸在直徑上等同，例如它們可以沿軸漸縮，或者以喇叭的形狀。漸縮的形狀具有以下附加優點:其允許容易安裝到孔洞中。孔洞可以具有與管道外側的形狀對應的形狀以允許容易的安裝。
[0036]在以上實施例中，熱散布器22是盤形的，包括用于熱源的中心部分，以及用于安裝熱傳導/耗散元件的輪緣部分。在其它實施例中，熱散布器可以具有不同的形狀(在圖中未示出)，例如矩形或甚至非對稱形狀。s熱散布器可以包括熱耦合到光源(其為熱源)的主體以及至少用于安裝熱耗散元件的部分。
[0037]如圖1-3中所示，預確定數目的管道21安裝在熱散布器22上。該解決方案適合于中等功率燈并且可以根據燈或照明器的預確定的熱負載來定制。燈或照明器的熱負載可以通過利用合適的軟件或實驗測試運行模擬來確定。所預期的熱負載越高，越多的管道附連到熱散布器。另外，盡管在許多情況中管道均勻布置在熱散布器上，但是非對稱配置也是實用的。例如，對于具有非均勻熱分布輪廓的燈或照明器，更多的管道可以安裝在熱散布器的熱點區域中，而較少的管道安裝在熱散布器的相對冷的區域上。
[0038]在圖4中示出高功率燈。所有孔洞23耦合到管道21。該解決方案具有最高的熱耗散容量，例如實施在具有3000流明光輸出的燈中。
[0039]如圖5中所示，僅安裝幾個管道，例如9個管道，而36個管道的最大值是可能的；而且，它們均勻分布在熱散布器上。該解決方案適合于低功率燈，例如具有1000流明光輸出的燈，因為光源的熱負載產生可以通過熱散布器和這樣的數目的管道耗散/輸運的熱量的量。
[0040]對于具有非常小的熱負載的燈，可以單獨使用熱散布器22而沒有任何管道21，如圖6中所示，例如，具有800流明輸出的燈，因為光源的熱負載產生可以單獨由熱散布器22耗散/輸運的熱量的量。
[0041]如圖7中所示，提出了根據本發明的用于制造模塊化熱耗散組裝件的方法:
[0042]在步驟SlOl中，制造金屬管道21，其優選地在形狀上是等同的。最簡單的方式是將長金屬管切成相同長度的段。當然，可以借助于其它已知技術來制造管道形狀的熱傳導元件，諸如成型或壓鑄。
[0043]在步驟S102中，制造熱散布器22。板狀熱散布器22可以通過金屬片的沖壓或沖切或者任何其它已知的技術制造。
[0044]在步驟S103中，在熱散布器22中形成孔洞23。孔洞23適配于管道21的一端的外部形狀以用于允許管道安裝在熱散布器上。例如，可以提供具有內螺紋的孔洞，而制造管道以便在其一端處具有對應的外螺紋。可替換地，孔洞和管道端部的尺寸使得管道端部在孔洞中是公差配合，從而管道可以通過緊密配合、膠合或焊接安裝到孔洞中。
[0045]在步驟S104中，例如通過利用合適的軟件或實驗測試運行模擬來確定發光設備的熱負載。
[0046]在步驟S105中，將一定數目的管道21附連到熱散布器22。關于步驟S104中預確定的熱負載，管道的數目從零變化到最大值。預期熱負載越高，附連到熱散布器的管道數目越大。這類似于圖1-6中所示的之前的實施例，并且將僅為了簡要起見而不進行進一步詳細地解釋。
[0047]管道21可以經由緊密配合、螺紋連接或焊接或任何其它已知的連接方法附連到熱散布器22，這允許熱散布器與具有良好熱導率的管道之間的穩定連接，使得來自光源的熱量可以從熱散布器傳導到管道，并且然后耗散到周圍空氣。
[0048]在步驟S106中，模塊化熱耗散組裝件形成有第一孔(26)、第二孔(28)和通過模塊化熱耗散組裝件(通過中空管道)的空氣通道。在一個實施例中，管道21附連到熱散布器22中的通孔23，空氣通道通過每一個管道的兩端之間的管道形成。在其它實施例中，孔洞23是盲孔，或者如果由于例如附連工藝S105而在孔洞或管道內部存在障礙物，空氣通道可以通過鉆通孔洞23和/或管道21以移除障礙物來形成。當模塊化熱耗散組裝件在光源的操作期間傳遞來自光源的熱量時，圍繞模塊化熱耗散組裝件的空氣受熱。通過煙囪效應，周圍空氣通過第一孔被抽取并且受熱空氣通過第二孔排出。
[0049]附連到熱散布器的每一個管道21的縱軸20可以被配置成基本上平行于發光設備的主軸10。主軸10對應于發光設備的光軸。以此方式，每一個管道具有沿縱軸20通過其中的空氣通道，使得在空氣通道中產生氣流，其允許周圍空氣通過煙囪效應被抽取到空氣通道中。另外，熱散布器22不是針對氣流的阻擋并且冷卻效果被大幅改進。
[0050]本領域技術人員將認識到，本發明絕不限于以上所描述的優選實施例。相反，在隨附權利要求的范圍內，許多修改和變型是可能的。應當指出的是，以上提到的實施例說明而不是限制本發明，并且本領域技術人員將能夠設計可替換的實施例而不脫離于隨附權利要求的范圍。在權利要求中，置于括號之間的任何參考標記不應當解釋為限制權利要求。詞語“包括”不排除在權利要求中未列出的元件或步驟的存在。元件之前的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在。詞語第一、第二和第三等的使用不指示任何次序。這些詞語應解釋為名稱。不意圖要求動作的特定順序，除非明確地指示。
【主權項】
1.一種用于發光設備(100)的模塊化熱耗散組裝件(2)，包括: 用于熱耦合到所述發光設備的光源(31)的底座(22)，所述底座(22)包括第一數目的布置(23);以及 第二數目的熱傳導元件(21)，所述熱傳導元件(21)經由所述布置(23)附連到所述底座(22)，并且所述第二數目小于或等于所述第一數目，其中所述熱傳導元件(21)包括管道;其中 所述模塊化熱耗散組裝件形成有第一孔(26)、第二孔(28)以及通過所述模塊化熱耗散組裝件的空氣通道； 其中所述布置(23)包括所述熱傳導元件(21)能夠被插入到其中的通孔； 其中所述空氣通道通過所述底座(22)上的所述布置(23)并且沿通過每一個熱傳導元件的縱軸(20)形成。2.根據權利要求1所述的模塊化熱耗散組裝件，其中附連到所述底座(22)的每一個熱傳導元件(21)的所述縱軸(20)被配置成平行于所述發光設備的主軸(10)。3.根據權利要求1所述的模塊化熱耗散組裝件，其中所述熱傳導元件(21)在形狀上是等同的。4.根據權利要求1至3中任一項所述的模塊化熱耗散組裝件，其中借助于緊密配合、螺紋連接或焊接來將所述熱傳導元件(21)附連到所述底座(22)。5.根據權利要求1所述的模塊化熱耗散組裝件，其中所述底座(22)和所述熱傳導元件(21)包括導熱材料。6.根據權利要求1所述的模塊化熱耗散組裝件，其中所述底座的中心部分被配置用于熱耦合到所述光源和/或用于所述光源的驅動器，并且其中所述底座的輪緣部分包括所述布置。7.根據權利要求6所述的模塊化熱耗散組裝件，其中所述布置在所述底座上均勻地分布。8.—種照明器，包括根據權利要求1-7中任一項所述的模塊化熱耗散組裝件，其中底座(22)熱耦合到發光設備的光源(31)。9.根據權利要求8所述的照明器，其中所述發光設備包括LED或LED陣列。10.—種包括根據權利要求1-7中任一項所述的模塊化熱耗散組裝件的筒燈。
【文檔編號】F21Y115/10GK205669800SQ201490000845
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2014年6月10日
【發明人】林立華, 廖懷洲
【申請人】皇家飛利浦有限公司