[發(fā)明專利]一種高出光效率的LED燈

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310172485.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103335222A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡建人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F21S2/00
• 分類號(hào): F21S2/00;F21V29/00;F21V13/04;F21Y101/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于照明領(lǐng)域，涉及到LED燈具，特別是一種高出光效率的LED燈具。?

背景技術(shù)

LED由于發(fā)光效率高，并有更高的發(fā)光效率的改進(jìn)余地，受到國(guó)內(nèi)外的重視。目前，世界已經(jīng)進(jìn)入了淘汰白熾燈階段。LED有每個(gè)器件的電壓降低，相對(duì)電流大，對(duì)溫度十分敏感，怕熱的特點(diǎn)，一旦PN結(jié)溫升高，其發(fā)光效率和實(shí)際使用壽命均大幅度降低。使用時(shí)需要將各個(gè)器件正負(fù)極串聯(lián)或者并聯(lián)使用。為了散熱，需要降低器件與外界散熱板的熱阻。目前通行的方法是將多個(gè)大功率LED器件直接貼片到金屬電路板的表面上，然后將金屬電路板直接與散熱板相連的支架以最小熱阻的方式固定在一起。?

一般的電路板是制作在絕緣基材上的，金屬焊點(diǎn)之間保持電隔離狀態(tài)。而純金屬是導(dǎo)體，金屬電路板制作必須保持焊點(diǎn)之間的絕緣性。現(xiàn)有技術(shù)采用在金屬板的表面涂覆一層不透光的耐熱絕緣層，然后在絕緣層的表面印刷銀漿導(dǎo)電電極，這種電路板多用于大功率器件，特別是表面貼裝的大功率器件，它與散熱板連結(jié)方便，熱阻小。將這種結(jié)構(gòu)的金屬電路板用于照明，因?yàn)槠浔旧淼谋砻娣瓷渎什桓撸苯釉黾恿斯鈸p耗。LED發(fā)出的光經(jīng)燈具后，會(huì)引入不可忽視的光損失。?

現(xiàn)有的LED燈都背負(fù)巨大的散熱板，很多LED燈的散熱板采用專用鋁型材加工而成，它擴(kuò)大了散熱體的表面積。LED燈的散熱板溫度一般低于100℃，在這樣的溫度下，散熱的三大途徑對(duì)流、輻射、傳導(dǎo)中的輻射效率很低，散熱片直接對(duì)空氣的傳導(dǎo)散熱有限，而對(duì)流對(duì)散熱板的降溫作用貢獻(xiàn)顯著。?

像LED投射燈的金屬電路板上安裝的1W大功率白光LED器件的表面呈半球狀，通過(guò)專用的帶半凹球的聚光透鏡收集LED燈珠發(fā)出的光線，并使其直接進(jìn)入聚光透鏡內(nèi)部，在聚光透鏡光傳播途徑的表面發(fā)生多次全反射，將光導(dǎo)入聚光透鏡的投射面，以小角度近乎垂直地照射出來(lái)。?

LED燈生產(chǎn)已經(jīng)形成市場(chǎng)供貨的產(chǎn)業(yè)鏈，LED燈的零部件已經(jīng)規(guī)模生產(chǎn)，?生產(chǎn)燈具的廠商采用OEM組裝形式形成批生產(chǎn)。可以直接按需采購(gòu)用于LED燈的金屬電路板、LED貼片、散熱板、導(dǎo)光聚光鏡、外殼、專用電源等組裝。?

采用光導(dǎo)形式的聚光透鏡形成投射光的模式已經(jīng)形成了零件模具、成型生產(chǎn)、供貨一條龍，聚光透鏡有3燈珠、5燈珠、7燈珠、13燈珠，……以及其他形式，若采用最常用的1W?LED燈珠，它們分別對(duì)應(yīng)3W、5W、7W、13W，……。尤以3W（3燈珠）LED燈的使用率最高。為了提高聚光透鏡的通用性，也有采用n個(gè)單聚光透鏡組成nW的LED投射燈，通過(guò)燈具上的出光口的多寡，調(diào)整LED投射燈的功率，但這樣一來(lái)，組裝的復(fù)雜程度和難度大幅度上升，隨著人工費(fèi)的上升，制造成本大幅度升高。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有LED燈具技術(shù)在光學(xué)、熱傳導(dǎo)學(xué)方面的不足或缺陷，本發(fā)明在保持電氣性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)基礎(chǔ)的物理學(xué)原理、熱傳導(dǎo)和光學(xué)分析研究，改進(jìn)并獲得了高光學(xué)反射率的金屬電路板，高光效的光散射板，增進(jìn)對(duì)流的散熱板起到增大實(shí)際有效散熱的表面積，縮短熱傳導(dǎo)路徑和減少傳導(dǎo)的層次，提高LED燈具的整體出光率的作用。?

本發(fā)明包括LED燈珠、反射腔體和散熱板。散熱板包括散熱片和熱傳導(dǎo)體，在所述的熱傳導(dǎo)體上開(kāi)有多個(gè)對(duì)流進(jìn)風(fēng)口；所述的對(duì)流進(jìn)風(fēng)口的通道在熱傳導(dǎo)體內(nèi)呈由外向內(nèi)傾斜；帶LED燈珠的金屬電路板位于散熱板下方，金屬電路板帶LED燈珠一側(cè)與反光罩、光散射板構(gòu)成反射腔體；所述的金屬電路板的基板外表面的基板絕緣層，線路間隔離層和阻焊層均透明絕緣，其電路面的表面反光率88%以上；所述的金屬電路板直接構(gòu)成了散熱板結(jié)構(gòu)的一部分；所述的反光罩呈圓臺(tái)形狀，上圓臺(tái)的中間為通光圓孔，下圓臺(tái)為光散射板，反光罩的反射率為92%以上，所述的光散射板設(shè)置有多層透光材料組成的散射層，分別為細(xì)砂層的入射面、粗砂層的出光面和介于細(xì)砂層入射面、粗砂層出光面之間的強(qiáng)散射效應(yīng)微晶玻璃或者結(jié)晶高透光材料，透射光損失率低于18%；燈具的外殼與金屬電路板用螺紋連接組成完整的LED燈具外殼。?

本發(fā)明的金屬電路板構(gòu)成了PCB電路板，光學(xué)反射腔體的一部分，散熱板結(jié)構(gòu)的一部分，和燈具的外殼的一部分。?

基本工作原理：由介質(zhì)表面的反射率R的計(jì)算公式?