CN104654127A - 照明装置及用于照明装置的散热器制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种照明装置,包含一个发光单元、一个散热器及一个用于连接外部电力源的灯座。该发光单元包括一个电路板及数个发光二极管。该散热器包括一个供该电路板安装的第一端壁、一个供该灯座安装的第二端壁、一个连接该第一、二端壁的周壁,及一个由该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同围绕界定的密闭容室,于该密闭容室中容装有冷媒,冷媒于该第一端壁处吸收热能后往该周壁及该第二端壁移动,将热能传递散逸后再回到该第一端壁,能有效地将该发光单元的热能快速散热,有助于使该发光单元有良好的发光效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明装置,特别是涉及一种照明装置及用于照明装置的散热器制造方法。
背景技术
目前以发光二极管作为照明光源的照明装置,因其具有节能、环保等优势,已日渐成为市场上的主流。
参阅图1,以往的一种常见的照明装置1的一个发光单元11所产生的热能,是朝一个铝挤型散热件12的方向传导,再利用铝挤型散热件12的数个鳍片将热能向外散逸出去,由于发光单元11包括数个发光二极管,在照明时会共同产生大量热能,若热能不能顺利排除将会造成所述发光二极管的发光效益下降,但该铝挤型散热件所能够提供的散热效果有限。
再如中国CN102052593A号专利公开案则公开一种灯泡,其特征在灯头下端连接有散热片,散热片上连接外壳及热管,热管则位于外壳腔体内,热管冷凝端与散热片相连接,热管下端固定有一金属灯板,在金属灯板上设置有可通电发光的发光二极管。由于该案将发光二极管安装在金属灯板上,且在金属灯板上端连接热管,故发光二极管芯片工作时发出的热量能够迅速通过金属灯板,传输至热管的一端,当热管一段受热时,热管毛细管中的工作液迅速蒸发,蒸汽在微小的压力差下流向另外一端,在另一端将热量传递至散热片,进一步将热量散发至外面,热管中的蒸汽在热量散发后重新凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端,如此源源不断快速将热量在热管另一端的散热片散发出去,实现快速散热。但此设计由于仍依赖面积有限的散热片与外界大气进行热交换而达到散热作用,故其实际散热效果仍甚有限而待改良。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高散热效能的照明装置及用于照明装置的散热器制造方法。
本发明一种照明装置,包含:一个发光单元、一个散热器,及一个灯座,该发光单元包括一个电路板,及至少一安装于该电路板上的发光二极管,该散热器包括一个连接该发光单元的电路板的第一端壁、一个与该第一端壁相反设置的第二端壁、一个连接该第一端壁与该第二端壁且直接暴露于外界的周壁,及一个由该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同围绕界定的密闭容室,该散热器于该密闭容室中容装有冷媒,冷媒于该第一端壁处吸收热能后往该周壁及该第二端壁的方向移动,将热能传递散逸后再回到该第一端壁,该灯座连接于该散热器的第二端壁,该灯座用于连接外部电力源。
本发明所述的照明装置,该散热器于该密闭容室中容装有液态冷媒,该密闭容室中的气压低于一大气压,液态冷媒于该第一端壁处吸收热能后,产生相变化蒸发为气态冷媒,气态冷媒往该周壁及该第二端壁移动而将热能传递散逸后,再产生相变化凝结为液态冷媒。
本发明所述的照明装置,该液态冷媒为乙醇与水的混合液,且乙醇与水的比例不低于1:100。
本发明所述的照明装置,该散热器于该密闭容室中充满液态冷媒,液态冷媒于该第一端壁处吸收热能后,以热对流方式往该周壁及该第二端壁移动,将热能传递散逸后再回到该第一端壁。
本发明所述的照明装置,液态冷媒为水。
本发明所述的照明装置,该散热器还包括数个形成于该周壁上的凹形肋条,该灯座还包括数个对应嵌合于所述凹形肋条上并自该第二端壁朝该第一端壁方向上延伸的卡条。
本发明所述的照明装置,该散热器还包括一个位于该第一端壁中心且与该发光单元的电路板贴合的安装区,及一个位于该安装区外周的环状变形区,该环状变形区为数个同心圆凹凸排列而成。
本发明的另一照明装置,包含:一个发光单元、一个散热器,及一个灯座,该发光单元具有至少一光源,该散热器具有一连接该发光单元以传递该光源所产生热能的第一端壁、一与该第一端壁相反设置的第二端壁、一连接该第一端壁与该第二端壁且直接暴露于外界的周壁,而由该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同界定一密闭容室而容装冷媒,该灯座用于连接外部电力源以供应电力至该发光单元。
本发明所述的照明装置,该散热器系设于该发光单元及该灯座间,该散热器还包括数个形成于该周壁上的凹形肋条,该灯座还包括数个对应嵌合于所述凹形肋条上并自该第二端壁朝该第一端壁方向上延伸的卡条。
本发明散热器的制造方法,包含以下步骤:预备该散热器的一个第一端壁、一个第二端壁,及一个周壁;将该第一端壁、该第二端壁与该周壁于灌入高温气态冷媒的环境中进行封装,该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同围绕界定出一个供该冷媒容置的密闭容室;将该散热器降温,于该密闭容室中,部分冷媒凝结为液态,部分冷媒仍保持气态。
本发明所述散热器的制造方法,该第一端壁与该第二端壁的其中一者是与该周壁一体压铸成型。
本发明所述散热器的制造方法,该第一端壁与该第二端壁是与该周壁分离的部件,于封装时再彼此连接固定。
本发明的有益效果在于:由于该散热器的该密闭容室中容装有冷媒,借此能够利用冷媒的流动,于该第一端壁处吸收热能后往该周壁及该第二端壁移动而将热能传递散逸,冷媒降温后再由该第二端壁回到该第一端壁,能有效地将该第一端壁以及该发光单元的热能快速散热,有助于使该发光单元有良好的发光效益。
附图说明
图1是一个立体分解示意图,说明以往的一种照明装置;
图2是一个立体示意图,说明本发明照明装置及用于照明装置的散热器的实施例;
图3是一个立体分解示意图,说明本实施例的一个发光单元、一个散热器、一个灯座、一个电源供应器,及一个灯壳;
图4是一个沿图2线Ⅳ-Ⅳ的剖面示意图,说明本实施例的该散热器在照明装置中与其它元件的位置关系;及
图5是一个说明本发明散热器的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2、图3与图4,说明本发明照明装置的一实施例。本发明照明装置包含一个发光单元2、一个散热器3、一个灯座4、一个电源供应器5,及一个灯壳6。
发光单元2包括一个圆形的电路板21,及数个安装于电路板21上的发光二极管22。
散热器3包括一个供发光单元2的电路板21安装的第一端壁31、一个与第一端壁31相反设置的第二端壁32、一个连接第一端壁31与第二端壁32的周壁33、一个由第一端壁31、第二端壁32与周壁33共同围绕界定的密闭容室34、数个等距而间隔形成于周壁33上的凹形肋条35、一个位于第一端壁31中心且与发光单元2的电路板21贴合的安装区36,及一个位于安装区36外周的环状变形区37。本实施例中第一端壁31系呈圆形片板状,其外缘经向上及向下弯折后形成一卡槽311,而周壁33则对应呈圆筒状,其上端对应卡合固定于第一端壁31外缘的该卡槽311内。本例中第二端壁32则系自周壁33底缘向内延伸,并进一步向上凸伸后,于其内部形成一供灯座4对应的凸出部位321及一供电源供应器5容置的容置空间322(详后述)。
散热器3于密闭容室34中容装有冷媒,发光单元2的电路板21将发光二极管22于操作中散发的热能传导至第一端壁31后,再由冷媒于第一端壁31处吸收热能后往周壁33及第二端壁32的方向移动,将热能传递散逸后再回到第一端壁31。由于大面积的周壁33系直接暴露于外界而接触空气,故发光二极管22产生的热能主要透过周壁33而能快速向外发散。
散热器3的凹形肋条35用于加强与灯座4间连结的稳定度。此外,由于在密闭容室34中也对应凹形肋条35而有向内凸出的凸形结构,将有助于冷媒的流动。
同理,也可以在周壁33的内周面上形成沟槽、以烧结金属的方式制得微结构、以金属网状构成微结构等,来帮助冷媒的流动,值得一提的是,散热器3上也可以形成有散热鳍片来帮助散热。(图皆未示)
散热器3的环状变形区37为数个同心圆凹凸排列而成,当散热器3密闭容室34中容装有液态冷媒与气体时,热胀冷缩的幅度较大,借由环状变形区37提供密闭容室34有膨胀与收缩的空间,而借由安装区36呈平整面,能够让发光单元2的电路板21不致因此而自散热器3的第一端壁31上脱落。
散热器3的第一端壁31可以是位于第二端壁32的下方,即与图2至4所示位置上下倒置,也就是照明装置是安装于天花板或是台灯上朝下照明,在此情况下,散热器3适用于在密闭容室34中容装有液态冷媒,且密闭容室34中的气压低于一大气压,以30Torr为较佳的实施态样,液态冷媒于第一端壁31处吸收热能后,产生相变化蒸发为气态冷媒,气态冷媒移动至第二端壁32将热能传递散逸后,再产生相变化凝结为液态冷媒,其中,气态冷媒可以为水蒸气,液态冷媒则为水。于另一实施例中,亦可采用乙醇与水的混合液,且乙醇与水的比例不低于1:100较佳。
另一种情况下,照明装置是朝上或是朝旁侧照明,此时散热器3则适用于密闭容室34中充满液态冷媒,液态冷媒于第一端壁31处吸收热能后,以热对流方式移动,至第二端壁32将热能传递散逸后再回到第一端壁31,其中,液态冷媒为水。
灯座4安装于散热器3的第二端壁32,灯座4下端用于连接外部电力源,以供应电力至发光单元2。灯座4上端还包括数个对应嵌合于凹形肋条35上并自第二端壁32朝第一端壁31方向延伸的卡条41,以强化灯座4与散热器3间的固持定位效果。灯座4中央向上凸出一上端开放的圆筒体42,其与散热器3结合状态下容置于前述第二端壁32内部的容置空间322,圆筒体42内部则供电源供应器5容置。外部电源自灯座4下端传递至电源供应器5处理后,借由穿设于一对卡条41(即图3中上端开设开口的卡条41)内部而向上延伸的一对电线(图未示)导接至电路板21,以提供发光二极管22及其它电子元件运作所需电力。
如上述,电源供应器5安装于灯座4与散热器3间,而容置于灯座4中央向上凸出的圆筒体42内,若照明装置安装于户外或水中而有防水需求,也可以将灯座4与散热器3间形成水密连结。
灯壳6安装于一个安装环61上,安装环61夹置于灯座4的卡条41与散热器3的第一端壁31间。
参阅图5,本发明实施例的散热器3的制造方法包含以下步骤:
步骤700中,预备散热器3的第一端壁31、第二端壁32,及周壁33。
步骤701中,将第一端壁31、第二端壁32与周壁33于灌入高温气态冷媒的环境中进行封装,第一端壁31、第二端壁32与周壁33共同围绕界定出一个供冷媒容置的密闭容室34。
步骤702中,将散热器3降温,于密闭容室34中,部分冷媒凝结为液态,部分冷媒仍保持气态,且密闭容室34中的气压低于一大气压,例如30Torr。
在步骤700与701中,第一端壁31与第二端壁32的其中一者是与周壁33一体压铸成型,在本实施例中,在步骤700中,第二端壁32与周壁33一体压铸成型,在步骤701的封装步骤中,是先在压铸成型的第二端壁32与周壁3内灌入水蒸气,再将第一端壁31与周壁33进行封装,形成密封的密闭容室34,值得一提的是,第一端壁31与第二端壁32也可以是与周壁33分离的部件,于封装时再彼此连接固定。
综上所述,本发明的功效在于:由于散热器3的密闭容室34中容装有冷媒,借此能够利用冷媒的流动,于第一端壁31处吸收热能后移动至周壁33及第二端壁32,而主要通过直接接触外界空气的周壁33将热能迅速传递散逸,冷媒降温后再由第二端壁32一侧回到第一端壁31,能有效地将第一端壁31以及发光单元2的热能快速散热,有助于使发光单元2有良好的发光效益。再者,本发明采用的热管为基本的重力热管(gravity assisted heat pipe),仅需5~10度斜角即可获得足够的冷凝液流动动能,而不需如现有技术设置毛细管,更具备结构简单的功效,故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者,仅为本发明的实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,即大凡依本发明权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (12)
1.一种照明装置,其特征在于:该照明装置包含:
一个发光单元,该发光单元包括一个电路板,及至少一安装于该电路板上的发光二极管;
一个散热器,该散热器包括一个连接该发光单元的电路板的第一端壁、一个与该第一端壁相反设置的第二端壁、一个连接该第一端壁与该第二端壁且直接暴露于外界的周壁,及一个由该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同围绕界定的密闭容室,该散热器于该密闭容室中容装有冷媒,冷媒于该第一端壁处吸收热能后往该周壁及该第二端壁的方向移动,将热能传递散逸后再回到该第一端壁;及
一个灯座,该灯座连接于该散热器的第二端壁,该灯座用于连接外部电力源。
2.如权利要求1所述的照明装置,其特征在于:该散热器于该密闭容室中容装有液态冷媒,该密闭容室中的气压低于一大气压,液态冷媒于该第一端壁处吸收热能后,产生相变化蒸发为气态冷媒,气态冷媒往该周壁及该第二端壁移动而将热能传递散逸后,再产生相变化凝结为液态冷媒。
3.如权利要求2所述的照明装置,其特征在于:该液态冷媒为乙醇与水的混合液,且乙醇与水的比例不低于1:100。
4.如权利要求1所述的照明装置,其特征在于:该散热器于该密闭容室中充满液态冷媒,液态冷媒于该第一端壁处吸收热能后,以热对流方式往该周壁及该第二端壁移动,将热能传递散逸后再回到该第一端壁。
5.如权利要求4所述的照明装置,其特征在于:液态冷媒为水。
6.如权利要求1所述的照明装置,其特征在于:该散热器还包括数个形成于该周壁上的凹形肋条,该灯座还包括数个对应嵌合于所述凹形肋条上并自该第二端壁朝该第一端壁方向上延伸的卡条。
7.如权利要求1所述的照明装置,其特征在于:该散热器还包括一个位于该第一端壁中心且与该发光单元的电路板贴合的安装区,及一个位于该安装区外周的环状变形区,该环状变形区为数个同心圆凹凸排列而成。
8.一种照明装置,其特征在于:该照明装置包含:
一发光单元,具有至少一光源;
一散热器,具有一连接该发光单元以传递该光源所产生热能的第一端壁、一与该第一端壁相反设置的第二端壁、一连接该第一端壁与该第二端壁且直接暴露于外界的周壁,而由该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同界定一密闭容室而容装冷媒;及
一灯座,用于连接外部电力源以供应电力至该发光单元。
9.如权利要求8所述的照明装置,其特征在于:该散热器系设于该发光单元及该灯座间,该散热器还包括数个形成于该周壁上的凹形肋条,该灯座还包括数个对应嵌合于所述凹形肋条上并自该第二端壁朝该第一端壁方向上延伸的卡条。
10.一种散热器的制造方法,其特征在于:该散热器的制造方法包含以下步骤:
预备该散热器的一个第一端壁、一个第二端壁,及一个周壁;
将该第一端壁、该第二端壁与该周壁于灌入高温气态冷媒的环境中进行封装,该第一端壁、该第二端壁与该周壁共同围绕界定出一个供该冷媒容置的密闭容室;及
将该散热器降温,于该密闭容室中,部分冷媒凝结为液态,部分冷媒仍保持气态。
11.如权利要求10所述的散热器的制造方法,其特征在于:该第一端壁与该第二端壁的其中一者是与该周壁一体压铸成型。
12.如权利要求10所述的散热器的制造方法,其特征在于:该第一端壁与该第二端壁是与该周壁分离的部件,于封装时再彼此连接固定。
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