[發明專利]輕質熱沉及采用該輕質熱沉的LED燈

在審

• 申請號: 201180027205.3
• 申請日: 2011-03-18
• 公開（公告）號: CN102918323A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 阿什法克·I·喬杜里;加里·R·艾倫
• 申請（專利權）人: GE照明解決方案有限責任公司
• 主分類號: F21V29/00
• 分類號: F21V29/00;F21K99/00;F21Y101/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本申請要求于2010年4月2日提交的美國臨時申請第61/320,417號的權益，通過引證將于2010年4月2日提交的第61/320,417號美國臨時申請的全部內容結合于本文中。

技術領域

下文涉及照明領域、燈光領域、固態照明領域、熱管理領域及相關領域。

背景技術

白熾燈、鹵素燈及高強度放電（HID）光源具有相對高的操作溫度，且因此，散熱主要通過輻射及對流熱傳遞路徑來進行。例如，輻射放熱隨著溫度升高至四次冪而進行，從而該輻射熱傳遞路徑隨著操作溫度升高而超線性地變得更為主導。因此，對于白熾燈、鹵素燈及HID光源的熱管理一般意味著在燈的附近提供足夠的空氣空間，以有效的輻射熱傳遞及對流熱傳遞。一般而言，在這些類型的光源中，無需增加或修改該燈的表面積來增強輻射熱傳遞或對流熱傳遞以達到燈的期望操作溫度。

另一方面，出于器件性能及可靠性的原因，基于發光二極管（LED）的燈通常工作在實質上較低的溫度下。例如，典型的LED器件的結溫度應低于200℃，且在一些LED器件中，應低于100℃或甚至更低。在這些低操作溫度下，至周圍環境的輻射熱傳遞路徑較弱，使得至周圍環境的對流及傳導性熱傳遞通常占主導。在LED光源中，可通過增設熱沉而增強從燈或照明裝置的外表面面積的對流熱傳遞及輻射熱傳遞。

熱沉是提供用于使熱量以輻射以及對流的方式而離開LED器件的大表面的組件。在典型設計中，熱沉為表面面積設計得較大的相對大塊金屬元件，例如通過在該金屬元件的外表面上設置鰭片或其他散熱結構。大橫截面積以及高導熱率的熱沉將熱量從LED器件高效地傳導至散熱鰭片且大面積散熱鰭片通過輻射及對流而提供了高效的散熱。對于高功率的基于LED的燈，還已知的是，采用主動冷卻，主動冷卻使用風扇或合成射流或熱管或熱-電冷卻器或經泵送冷卻劑流體來增強排熱。

發明內容

在本文公開為示意性示例的一些實施方式中，一種熱沉，包括熱沉本體及設置在該熱沉本體上的導熱層。在一些這種實施方式中，熱沉本體為塑料熱沉本體。在一些這種實施方式中，該導熱層包括銅層。

在本文公開為示意性示例的一些實施方式中，一種基于發光二極管（LED）的燈包括：上一段落中所述的熱沉；及包含一個或多個LED器件的LED模塊，該LED模塊與該熱沉緊固且熱連通。在一些這種實施方式中，該基于LED的燈具有A字形燈泡結構。在一些這種實施方式中，該基于LED的燈為MR或PAR結構。

在本文公開為示意性示例的一些實施方式中，一種方法包括：形成熱沉本體；且在該熱沉本體上設置導熱層。在一些這種實施方式中，所述形成包括模塑熱沉本體。在一些這種實施方式中，所述形成包括將所述熱沉本體模塑為模塑的塑料熱沉本體。在一些這種實施方式中，熱沉本體包含鰭片，且所述設置包含將導熱層設置在鰭片上。

附圖說明

圖1及圖2示意性地示出了采用金屬熱沉組件的傳統熱沉的熱模型（圖1）及本文所公開的熱沉的熱模型（圖2）。

圖3及圖4分別示意性地示出了適用于MR燈或PAR燈中的熱沉的側視截面圖及側視透視圖。

圖5示意性地示出了包含圖3及圖4的熱沉的MR燈或PAR燈的側視截面圖。

圖6示意性地示出了圖5的MR燈或PAR燈的光學/電子模塊的側視圖。

圖7示意性地示出了用于制造輕質熱沉的合適制造過程的流程圖。

圖8繪示了簡化的“厚片”型熱沉部分的涂層厚度與等效K數據的關系。

圖9及圖10示出了塊金屬熱沉的熱性能與材料導熱系數的關系。

圖11示意性地示出了結合有本文所公開的熱沉的“A字形燈泡”燈的側視截面圖。

圖12示意性地示出了圖9的“A字形燈泡”燈的變形的側視透視圖，其中該熱沉包含鰭片。

圖13及圖14示意性地示出了設置有鰭片的“A字形燈泡”燈的其他實施方式的側視透視圖。

圖15示出了如本文所公開的使用塑料熱沉本體的銅電鍍層所制造的PAR-38熱沉的重量及材料成本的計算值與相同尺寸及形狀的塊鋁熱沉的重量及材料成本的計算值的比較。

圖16及17示意性地示出了熱沉本體（圖16）及包含熱分流路徑的成品熱沉（圖17）的側視透視圖。

具體實施方式