一种固态照明散热器与固态照明灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型是针对大口径(大于100mm)的固态照明灯，以降低结构件成本、提高散热性能为目的，提出一种固态照明散热器和照明灯。a、利用结构(壳体)作为散热片——散热金属壳(包括有金属前壳(4)和金属后壳(7)以及金属侧壁(9))，采用金属板材(铝板)经有冲压加工制成，降低了加工成本和材料成本；b、金属侧壁(9)从金属后壳(7)的金属板材拉伸而成，金属后壳(7)开有百页窗式或错列式结构的通气窗口(8)，通透率大于0.20，保证自然对流空气流动畅通，显著提高了对流散热；c、配有灯杯(401)，并且从固态光源(6)发出的光大部分是从灯杯反射出照明灯，解决眩光问题。
【专利说明】—种固态照明散热器与固态照明灯
【技术领域】
[0001]本实用新型属于固态光源散热及照明【技术领域】，特别涉及到采用自然对流散热的，利用外壳结构件作为散热片的固态照明散热器和照明灯。
技术背景
[0002]LED (固态光源)由于节能环保，被认为是人类下一代照明用光源，但阻碍LED照明灯普及，取代传统照明灯的关键障碍是=LED照明灯的造价太高。LED照明灯的成本可分成三部分:LED光源、电源和结构件，结构件包括有散热器，并且结构件的成本主要来自散热器。目前结构件的成本已占LED照明灯的总成本的三分之一之多，LED光源的成本为当前的主要成本，但有成倍的下降空间，因而降低结构件(散热器)成本将成为实现LED普及的重点。
[0003]造成当前的LED照明灯结构件成本高的原因是:结构设计和散热技术问题，关键的问题是缺乏正确的《传热学》原理和传热技术，突出表现在:1、不清楚提高对流散热是关键；2、不了解对流散热的基本原理是:散热片表面将热量传给附近的空气(将空气加热)，空气携带着热量(表现为空气温度升高)流动离开散热片，空气流经散热片的量流越大，带走的热量也越大，因而保证空气流经散热片时，流动畅通是对流散热的基本要求。
[0004]自然对流散热是LED照明灯最佳选择。但本领域的技术人员普遍不知道:驱动空气自然对流流动的动力是:空气受热升温，比重下降而产生的浮力，浮力是垂直向上的，并且非常弱，因而保证空气流动畅通，特别是自下而上的对流畅通，在自然对流散热中最关键。
[0005]当前LED照明灯具有利用壳体结构件作为散热片，但由于上述问题，产品设计时，没有注意或特别注意保证空气流动畅通问题，比如:在壳罩上没有开对流通气窗口，既使开有对流通气窗口，但开口不够充分；没有考虑到灯具的轴线安装角度不同时，会影响自然对流向上流动畅通的问题。因而灯具的散热性能差，灯具壳体的表面没有充分利用为散热面，需另外多增加散热片，导致灯具的结构材料的成本不低。
【发明内容】
[0006]本实用新型是以降低结构件的成本、提高散热性能为目的，针对出光口直径较大，大于IOOmm的固态照明灯，提出一种固态光源(LED照明灯)的散热器。充分利用灯具结构(壳体)作为散热片，可采用薄壁铝板制造，节省了材料成本；利用冲压工艺制造壳体，效率高，降低了加工成本；结构设计上充分考虑到保证自然对流空气流动畅通，不仅显著提高了散热性能，灯具结构件的成本还得到显著下降。本实用新型还提出了降低眩光的照明灯，结合本实用新型的散热器，设计出的LED灯不仅眩光得到有效降低，整体成本也低。
[0007]本实用新型的固态照明散热器技术方案是:固态照明散热器包括有散热金属壳，散热金属壳包括有金属前壳和金属后壳以及金属侧壁，可装配数个固态光源(3至7个为合适)，固态光源一般配有导热板或导热芯，每个固态光源的导热板或导热芯设置有与金属前壳和金属后壳直接或间接接触的接触传热面，部分或全部由固态光源产生的热量通过该接触传热面传到散热金属壳的表面散出。本实用新型的特征有:金属前壳和金属后壳采用金属板材经有冲压加工制成，金属侧壁是从金属后壳的金属板材拉伸而成的；金属后壳开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口，该窗口的切口线采用了以每个与固态光源接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构；金属前壳采用了向后拉伸结构；金属后壳的通透率大于0.2 ;至少要在散热金属壳的侧壁前半段开有通气窗口、或金属前壳开有通气窗口、或金属前壳开有通气窗口同时，在散热金属壳的侧壁至少前半段也开要有通气窗口。
[0008]本实用新型所述的接触传热面是指特意为确保导热传热的接触面，因而该接触面要足够大，接触要紧密，比如采用压紧、过盈紧配合、加入导热胶或焊接等措施。
[0009]本实用新型提出的散热器中，固态光源产生的热量通过直接或间接的接触传热，传到整个散热金属壳，结构件的壳体直接被利用为散热片，结构件的材料得充分利用，降低了材料成本。散热金属壳采用金属板材(最好是铝材)采用冲压加工工艺制成，原料为带材，采用多步连续模具，一个冲程就可以生产出一个完整的部件，效率非常之高，加工成本远低于热压铸，铝挤出等工艺。采用冲压加工工艺，散热金属壳的壁厚可降到0.3mm以下，而热压铸工艺的壁厚要2_之多，铝挤出工艺的壁厚小于0.5_就困难了，因而本实用新型特别提出的采用冲压工艺，材料成本又进一步降低。金属侧壁从金属后壳的金属板拉伸而成的，即金属侧壁与金属后壳一体结构，制造效率高，成本低，又能保证热量顺利传导到金属侧壁。
[0010]在金属后壳上开通气窗口，并且通气窗口的通透率要足够大，尽可能使自然对流空气流动畅通，本实用新型提出的足够大的后壳通透率为大于0.2，后壳通透率定义为金属后壳上的所有通气窗口的有效通气面积除以金属后壳在轴向方的投影面积(也称为后壳理想通气面积)，本文以后将有详细的定义。
[0011]金属后壳开有足够大的通气窗口，并且在散热金属壳的侧壁上开有足够大的通气窗口、或在金属前壳开有足够大的通气窗口、或在散热金属壳的侧壁以及金属前壳开有足够大的通气窗口，自然对流向上流动的空气能从散热金属壳内穿过，非常有利于对流散热。足够大的侧壁通气窗口应是侧壁通透率大于0.2，足够大的金属前壳通气窗口应是金属前壳上的有效通气面积与后壳理想面积之比大于0.2。
[0012]通气窗口采用百页窗式或错列式结构，可实现通气窗口加工无废料，材料利用率高，散热面积也就高，还能提高结构强度；金属后壳上的通气窗口的切口线采用以每个与固态光源接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构，是为了使热量在金属后壳内的导热距离尽可能短，有利于降低导热热阻。
[0013]利用上述的散热金属壳，本实用新型提出了一种固态照明灯，包括有散热金属壳和导热芯，以及固态光源，金属前后壳与导热芯的之间的直接和间接的接触传热面采用了拉伸成的翻边结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]以下结合附图以及具体实施方案对本实用新型进一步说明:
[0015]图1是一种错列式结构通气窗口的特征剖面示意图，其中b为分切口 3的宽，c为页片Ib的宽，e为页片Ia的宽。[0016]图2是一种百页窗式结构通气窗口的特征剖面的示意图，其中f为两分切口线之间的间距，b为分切口 3的宽。
[0017]图3、图4分别是两种本实用新型固态照明灯的特征剖面示意图，示出了本实用新型的基本结构特征:金属侧壁9是从金属后壳7的金属板材拉伸而成的，金属后壳7开有通气窗口 8,h表不散热金属壳的侧壁的高，h/2表不散热金属壳的侧壁的前半段,金属前壳拉伸出多个灯杯(401)。
[0018]图5是一种金属后壳上的通气窗口的分切口线，呈辐射形结构的分切口的特征示意图。如果切口线13不在同一平面上，则图5应理解为投影或俯视示意图。
[0019]图6是一种金属侧壁开有百页窗结构通气窗口处的横截面特征不意图。
[0020]图7、图8、图9分别为三种金属前壳的前视示意图，表示灯杯401排列布置特征。
[0021]图10是一种本实用新型固态照明灯的特征剖面示意图。
[0022]图11、图12分别是两种呈辐射形结构的分切口的特征示意图。。
[0023]图13是一种本实用新型固态照明灯的特征剖面示意图。
[0024]图14至18分别是五种本实用新型固态照明灯特征剖面示意图，该五种照明灯采用了降低眩光的技术方案。
[0025]图19、图20是用于确定散热金属壳的侧壁和金属后壳以及金属前壳分界点的不意图。
[0026]图中:1、la、Ib-页片，2-气流线，3-分切口，4-金属前壳，401-灯杯，5-导热板，6-固态光源，7-金属后壳，8-通气窗口，9-金属侧壁，10-通气窗口，11a、lib、Ilc-翻片，12-导热芯，13-切口线，14-通气窗口，15-肋片，16-通气窗口，19-侧壁延伸段，20-前壳延伸段，21-电源引线或接插头，22-内加强环，23-通气窗口，24-透光灯罩，25-配光透镜，27-表示光线的虚线，28-外缘翻边，29-灯芯反光器，30-面板，31-通气窗口，32-灯芯罩，33-后加强板,35-光源灯珠,36-聚光杯,37-外加强环,38-外缘拉伸壁,39-后外壳,40-通气窗口，41-通气窗口。
【具体实施方式】
[0027]图1示出了错列式结构通气窗口的特征结构，长为L的连续的金属板面被分切冲压成一段段的页片Ia和页片lb，页片Ia与页片Ib错列排列，被冲切出的页片Ib的两端还应与原金属板相连，不得被切断，图中的气流线2示出空气通过分切口 3从一面横穿到另一面。
[0028]图2示出了百页窗式结构通气窗口的特征结构，长为L的连续金属板被冲切成间距为f的5段页片1，页片I的两端还应与原金属板相连，不得被切断，气流线2表示出空气通过分切口 3从一面贯穿到另一面。
[0029]图3所示的本实用新型固态照明灯中，金属侧壁9和金属后壳7为一体结构(同一金属板制造)；金属前壳4采用向后(本实用新型定义固态光源照射的方向为前方，反之为后方)拉伸结构，可构成固态光源6的数个灯杯，不仅有散热作用，还可用于保护固态光源6以及配光等作用；每个导热板7设置有与金属前壳4直接接触的接触传热面，金属后壳7与固态光源6之间的传热则为间接接触传热，固态光源6产生的全部热量传到金属前壳4和金属后壳7以及金属侧壁9 (即散热金属壳)表面散出；金属后壳7上开有百页窗式结构通气窗口 8 ;散热金属壳的侧壁上开有通气窗口 10。
[0030]图4所示的本实用新型固态照明灯，金属后壳7开有错列式结构通气窗口 8，金属侧壁9开有百页窗式结构通气窗口 10。图中固态光源6设置在导热芯12的前端面上，金属前壳4米用向后拉伸结构,构成数个灯杯401,中间开有通气窗口 16,金属前壳4和金属后壳7中部米用了翻边结构,金属前壳4的翻边Ilb和金属后壳7的翻边Ila套在导热芯12的柱面上，翻边IlaUlb与导热芯12之间的接触面就是接触传热面。
[0031]图3和4中，通气窗口 10设置在散热金属壳的侧壁的前半段，图3中的通气窗口 10是金属侧壁9与金属前壳4之间的间隙构成的，图4中的通气窗口 10开在金属侧壁9上，位于前半段。至少要在散热金属壳的侧壁的前半段开有通气窗10，使得当照明灯上下竖立时，自然对流散热空气能从侧壁的前半段通气窗口 10进入壳内，再向上从金属后壳7上的通气窗口 8排出，如图中的气流线2所示，散热空气对流畅通，能够有效流经整个散热金属壳的内外表面，有利于对流散热。图4中所不,在金属前壳4的中部开通气窗口 16,有利于散热空气流经散热金属壳中部的散热表面。
[0032]为了有利于开有百页窗式或错列式结构通气窗口的金属后壳内的导热传热，构成百页窗式和错列式结构通气窗口的切口线应采用以每个与固态光源接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构，如图5所示，有4个固态光源，则有4处与固态光源接触传热，切口线13以每个传热处为中心呈辐射形状，共有4个辐射形状，图中的切口线为直线，也可为弧线。
[0033]图6不出了一种本实用新型的金属侧壁上通气窗口处的横截面视图,通气窗口 10采用百页窗式结构。
[0034]图7示出金属前壳4上有三个灯杯401，即可装配三个固态光源。图8示出金属前壳4有5个灯杯401，即可装配5个固态光源。图9示有7个灯杯401，即可装配7个固态光源。图7至图9中的灯杯401排列(也是固态光源的排列)成围着一中心周圈排列，该中心处没有设置灯杯(固态光源)，这样的排列布置是从散热均匀方面考虑，如果中心处设置有固态光源，则该处的固态光源散热差。
[0035]图7示出灯杯401之间有3处较大空白处，不易利用为灯杯，如果灯杯数(固态光源数量)减到2个，则空白处就更大；图9中示出，中心处的空白非常大，如果增加灯杯(固态光源)的数量，空白处就进一步加大，这就是为什么本实用新型提出固态光源的数为3至7之间，更合理的设计是取4-5个固态光源。图8、9所示的金属前壳4的中心处还开有通气窗口 16。
[0036]图10所示的本实用新型固态照明灯中，金属侧壁9上所开的百页窗式通气窗口 9的长度几乎是金属侧壁9的整个高度(与图4所示不同)，表示散热金属壳的侧壁前半段和后半段都开有通气窗口，金属后壳7采用了向前拉伸结构，并在拉伸壁上开有百页窗式结构通气窗口 14，当照明灯水平横置时，自然对流散热空气也能贯穿散热金属壳，整个散热金属壳的内外表面被充分利用于散热。要保证水平横置时，对流畅通，侧壁的通透率应大于0.2。在散热金属壳内设有散热片，肋片15采用叠片式结构。叠片式散热片的特征是:肋片15的中部(肋根处)紧叠在一起，之间的接触面就是接触传热面。肋片15上应开有类似于金属后壳上的通气窗口，通气窗口采用百页窗式或错列式结构，构成百页窗式和错列式结构通气窗口的切口线应采用呈辐射形状的结构。图11、12分别示出了两种呈辐射形状的切口线13，图11中的切口线13为弧线，图12中的切口线13为直线。
[0037]图13所示的本实用新型固态照明灯中，金属后壳7采用了向前拉伸结构，并拉伸壁上开有通气窗口 14,金属前壳4向后拉伸壁上也开有通气窗口 16,图中的通气窗口 14和16为百页窗式结构，也可采用错列式结构。通气窗口 14和16的切口线应采用顺着拉伸壁的拉伸方向(也是散热金属壳的中轴线方向)结构，目的是为了导热顺利。散热金属壳的四周壳壁都开有通气窗口，散热金属壳无论水平横置，还是上下竖立，自然对流向上流动的空气都能顺利地穿过散热金属壳，这有利于对流散热。
[0038]图13中还示出在散热金属壳内设置有散热片，该散热片采用的是套片结构，所谓套片结构就是肋片根采用翻边结构，如图中所示，肋片15的翻边Ilc套在金属前壳的翻边Ilb上，传入肋片15的热量就是从该翻边Ilc传入的。肋片15上应采用与上述叠片式散热片肋片15 —样的通气窗口结构。
[0039]为了提高散热金属壳的结构强度，金属侧壁的边缘或侧壁延伸段分别与金属前壳的边缘或前壳延伸段之间应采用紧固连接结构，该紧固连接可采用焊接、或粘贴、或咬扣连接、或过盈紧配连接、或外设附件压紧或夹紧连接，该紧固连接不仅起着提高结构强度作用，还应有热传导作用，使热量能有效地从金属前壳传导到金属侧壁上，提高散热作用，因而接触面积要足够大。图10中示出，金属侧壁9的边缘与金属前壳4的边缘之间的紧固连接采用过盈紧配的结构，如图中局部A所示。所谓过盈紧配连接就金属前壳4的边缘外径稍大于金属侧壁9的边缘内径，强行将金属侧壁9套在金属前壳4上。图13所示的金属侧壁9与金属前壳4的边缘之间的紧固连接采用咬扣连接结构。
[0040]从LED灯珠发出的光，光通量密度非常高，产生有眩光问题。本实用新型提出了结构简单，灯具光效高，能有效解决眩光问题的技术方案:每个固态光源都配有灯杯，从固态光源发出的光有一半以上照射到灯杯的反光面上，再从灯杯反射出照明灯。灯杯的反光面要足够大，则光通量密度就能有效降低，眩光问题也就得到解决。具体有三种方案:
[0041]方案一、如图14所不，固态光源6是单颗灯珠,前方设置有配光透镜25,从固态光源6射出的光经配光透镜25后，有一半以上照射到灯杯401上，再朝照明灯(灯杯401)外反射，如图中表示光线的虚线27所示。图中的灯杯401是由金属前壳4向后拉伸构成。
[0042]方案二、如图15所不,在固态光源6前方设置有灯芯反光器29,该灯芯反光器29将一半以上来自固态光源6发出的光反射到灯杯401上，再朝照明灯(灯杯401)外反射，如图中表示光线的虚线27所示。
[0043]方案三、如图16所示，固态光源6前设置有灯芯罩32和灯芯反光器29，灯芯罩32设置有面向灯杯401的侧壁，该侧壁采用了散光结构或散光材料，照射到灯芯罩32的侧壁上的光，无论是直接来自固态光源6，还是经灯芯反光器29反射来的，经过灯芯罩侧壁上的散光结构或散光材料后，产生漫散射，照射到灯杯401上,再反射出灯杯401,如图中表不光线的虚线27所示。
[0044]图17所示的本实用新型固态照明灯中所采用的降低眩光的技术与方案二(图15)一致，不同有:在固态光源前设置有灯芯罩32，灯芯罩32的作用有保护灯芯罩32内的固态光源，灯芯反光器29等器件，比如防止尘埃，湿气等有害气体的损伤。
[0045]图18所示的本实用新型固态照明灯中，设置有灯芯罩32，以及光源灯珠35配有聚光杯36,聚光杯36的作用是减小光源灯珠35的照射范围角，使光线集中向前,这样就可以减小灯芯反光器29的尺寸,更多的光被灯芯反光器29反射到灯杯401上,有利于降低眩光强度。
[0046]图14中，散热金属壳内设置有套片式肋片15，肋片15的翻边直接套在导热芯12上，肋片15边上开有百页窗式通气窗口 23 ;金属前壳4与金属侧壁9之间的紧固连接采用咬扣连接结构，如图中局部D所示，金属侧壁边缘包裹着金属前壳的边缘，并且还设有透光灯罩24。图14中的口径DG就是照明灯的出光口的直径，本实用新型适用于DG大于IOOmm的灯具，如果灯具的出光口不是圆形，则以面积相等的当量直径为准。
[0047]图15中，散热金属壳内的肋片15的外缘周圈采用了翻边结构，构成的外缘翻边28不仅提高了肋片15的机械强度，与金属侧壁9的内壁相接触，又加强了金属侧壁9的机械强度。图中示出，金属侧壁9上与外缘翻边28相接触处没有开设通气窗口，外缘翻边28与金属侧壁9之间接触面就可成为接触传热面，这样的结构，有利于提高散热性能，经计算机模拟分析可得能够有10%之多的散热提高。图中所示的肋片13为套片结构，外缘翻边结构同样适用于叠片结构肋片。图中还示出设置有面板30，一般为装饰作用，如现在筒灯上的面板，金属侧壁9的边缘与金属前壳4的边缘之间的紧固连接采用外设附件压紧连接结构，夕卜设附件就在面板30上，如图中局部E所示。
[0048]图16所示的本实用新型固态照明灯中，金属前壳4向后拉伸，构成凹腔，配有灯杯401的固态光源6就可设置在该凹腔中，可使整个照明灯紧凑整洁。图中的灯杯401采用了翻边结构，构成有灯杯401与导热芯12之间的接触传热面，灯杯401又被利用于散热，灯杯401应米用金属材料,最好米用招板制成。金属前壳4不仅拉伸壁上开有通气窗口 16,还开有通气窗口 31，通气窗口 31应采用百页窗式或错列式结构，窗口的切口线应采用了以每个与导热芯12接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构(类似于图5所示)。
[0049]图16还示出:面板30为前壳延伸段20构成，侧壁延伸段19延伸至面板30背后，构成面板30的后加强板33，面板30也可设计成由侧壁延伸段19构成；图中局部F示出了金属前壳的边缘与金属侧壁的边缘之间的紧固连接结构，应属于咬扣连接结构；图中局部H示出，金属侧壁9上的环形加强筋采用了一种截面为凹形结构，图中是向外凸，也可反向向内凹。图18中，金属侧壁9的前段的尺寸(直径)大于后段，在前段和后段过度处，构成有截面为弯折的连续的环形结构，如图局部C所示，这样的结构有提高金属侧壁的结构强度作用，因而称为截面为弯折的环形加强筋结构。
[0050]图17中，在金属后壳7的后面设置有后外壳39,后外壳39应米用金属板材(最好选用铝板)经有冲压加工制成；后外壳39的外缘拉伸壁38是从后外壳39的金属板材拉伸制成的，还可以在外缘拉伸壁38开百页窗式或错列式通气窗口 ；后外壳39上开有百页窗式结构(也可采用错列式结构)的通气窗口 40，该窗口的切线应采用，类似于图5所示，以每个与导热芯12接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构；后外壳采用了向前拉伸结构，并在该拉伸壁上开有百页窗式结构(也可采用错列式结构)的通气窗口 41，该窗口的切口线应顺着拉伸方向；后外壳39采用翻边结构实现与导热芯12之间的接触传热，图中为直接接触传热，也可设计成间接接触传热。增设后外壳39的目的就是增加散热面积，因而每个固态光源6都应与后外壳39设置有直接或间接的接触传热面。为保证空气对流畅通，通气窗40和41的通透率应足够大。
[0051]图17中还示出，侧壁延伸段19和前壳延伸段20之间的紧固连接采用了外设附件夹紧连接结构，如图中局部M所示，图中的外加强环37就是该外设附件，外加强环37不仅起到将侧壁延伸段19和前壳延伸段20夹紧实现紧固连接作用，还起到提高结构强度，故称外加强环，由于金属前后壳首选薄铝板加工，强度低，因而应选用这样的强化结构强度的结构。图18中，侧壁延伸段19的外缘加工成截面为C形，为强化结构强度，设置有内加强环22，如图中局部N所示。
[0052]固态光源设置在导热芯上，导热芯采用圆柱结构，散热金属壳(金属前壳、金属后壳)的中部采用翻边结构，该翻边与导热芯设置有直接或间接的接触传热面，这样的结构优点有:通过采用导热芯与翻边孔之间的过盈紧配合，容易保证接触传热面紧密接触，能有效控制接触传热热阻，并且制造简单，容易实现机械自动化组装，效率高。图13至18中示出，金属前壳4和金属后壳9中部壳采用翻边结构，翻边直接套在导热芯12上。图15?18中示出，固态光源6的电源导线或接插头21穿过导热芯12，向后伸出，结构紧凑简洁。
[0053]本实用新型中百页窗通气窗口的有效通风面积定义为:参考图2，单个分切口的有效通风面积等于分切口 3的宽b乘以分切口 3的长度，所有的分切口的有效通风面积之和就是整个百页窗式通风窗口的有效通风面积。
[0054]本实用新型中错列式通气窗口的有效通风面积定义为:参考图1，当分切口 3的宽b小于或等于二分之一页片Ib的宽c时，单个页片Ib构成的有效通风面积等于2b乘以分切口 3的长度，所有页片Ib构成的有效通风面积之和就是整个错列式通风窗口的有效通风面积；当分切口 3的宽b大于二分之一页片Ib的宽c时，如果页叶Ib宽c小于或等于页叶Ia宽e，单个页片Ib构成的有效通风面积等于c乘以分切口 3的长度，所有页片Ib构成的有效通风面积之和就是整个错列式通气窗口的有效通风面积；如果c大于e时，则按页片Ia计算，单个页片Ia的有效通风面积等于e乘以分切口 3的长度，所有页片Ia的有效通风面积之和就是整个错列式通气窗口的有效通风面积。依据以上定义，错列式通气窗口的通透率最大理论值是0.5，本实用新型提出后壳通透率应达到0.2，为最大理论值的40%，说明已达到足够大。
[0055]本实用新型金属后壳的后壳通透率定义为，金属后壳上的所有通气窗口的有效通气面积除以金属后壳在轴向方的投影面积(也称为后壳理想通气面积)。百页窗式和错列式通气窗口的有效通气面积计算按上述[0053] [0054]所定义计算。后壳理想通气面积(金属后壳在轴向方的投影面积)计算定义:当金属侧壁9与金属后壳5为圆弧连接时，则以圆弧切线与轴线夹角为40°时的切点，如图19中的P点，确定金属侧壁9和金属后壳7的分界点，D为金属后壳的外径，后壳理想通气面积按直径D的面积再扣除所有直径d的面积(所有导热芯或导热板所占的面积)计算；如果金属侧壁9和金属后壳7是斜面连接时，如图20所示，如果β角大于40°，后壳理想通气面积则按直径Dl的面积再扣除所有直径d的面积计算；如果β角小于或等于40°，后壳理想通气面积侧按直径D2的面积在扣除所有直径d的面积计算。
[0056]本实用新型侧壁通透率定义为散热金属壳的侧壁通气窗口的有效通风面积除以侧壁的面积，百页窗式和错列式通气窗口的有效通风面积计算按以上[0053] [0054]的定义计算；侧壁的计算面积:图19中，h内的外表面积就是侧壁的面积，图中Q点表示侧壁与金属前壳4的结合点。图20中，当β大于40°时,侧壁的面积按hi内的外表面积计算，当β小于或等于40°时，侧壁的面积按h2内的外表面积计算。[0057]百页窗式通气窗口的通透率的理论极限为1.0，但由于考虑到导热，壁厚，强度以及加工等因素，实际能实现的通透率很低。经实验和理论分析，后壳通透率0.2与0.4之间的散热性能的差别能达到50%，后壳通透率不到0.1与0.4之间的散热性能的差别能达到一倍，后壳通透率0.2的散热性能比后壳通透率为O (无通气窗口)提高了近一倍。本实用新型提出后壳通透率大于0.2就是基于实验和理论分析。实际设计产品时，后壳通透率最小应达到0.3，因为从加工方面来考虑，0.3的后壳通透率容易实现，散热性能也很高。
[0058]后外壳上、套片式以及叠片式肋片上所开的通气窗口同样也应足够大，通透率至少也要达到0.2，以保证对流散热空气流动畅通，实际设计产品时，通透率应达到0.3以上。同样侧壁通透率也应足够大，至少也要达到0.2，最好应达到0.3以上。后外壳、套片式以及叠片式肋片的通透率的定义和计算与后壳通透率一致。
[0059]图3、4、10、13至20为示意图，图中所示散热金属壳的壁厚以及肋片13的肋片厚不应是实际的厚度。
【权利要求】
1.一种固态照明散热器，包括有散热金属壳，散热金属壳包括有金属前壳(4)和金属后壳(7)以及金属侧壁(9)，可装配数个固态光源(6)，每个固态光源(6)都与金属前壳(4)和金属后壳(7)设置有直接或间接接触的接触传热面，出光口的当量直径大于100_，其特征在于:金属前壳(4)和金属后壳(7)采用金属板材加工制成，金属侧壁(9)是从金属后壳(X)的金属板材拉伸而成的；金属后壳(X)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(8)，该窗口的切口线(13)采用了以每个与固态光源接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构；金属前壳(4)采用了向后拉伸结构； 散热金属壳的侧壁开有通气窗口(10)、或 金属前壳(4)开有通气窗口(16)、或 散热金属壳的侧壁上和金属前壳(4)都开有通气窗口。
2.根据权利要求1所述的固态照明散热器，其特征在于:装配固态光源(6)的数量为3至7之间，排列成围着一中心呈周圈排列，该中心处没有装配固态光源，金属后壳的后壳通透率大于0.2。
3.根据权利要求1所述的固态照明散热器，其特征在于:金属侧壁(9)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(10)，该窗口的切口线采用了顺着金属侧壁(9)的拉伸方向的结构；金属侧壁(9)的边缘或侧壁延伸段(19)与金属前壳(4)的边缘或前壳延伸段(20)之间采用了紧固连接 结构。
4.根据权利要求3所述的固态照明散热器，其特征在于:在金属侧壁(9)的边缘或侧壁延伸段(19)与金属前壳(4)的边缘或前壳延伸段(20)之间的紧固连接处设置有内加强环(22)或外加强环(37)。
5.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的固态照明散热器，其特征在于:设置有面板(30)，面板(30)采用了由前壳延伸段(20)构成的结构，侧壁延伸段(19)延伸至面板(30)背后，构成面板(30)的后加强板(33)。
6.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的固态照明散热器，其特征在于:金属后壳(7)的后面设置有后外壳(39),后外壳(39)有外缘拉伸壁(38);后外壳(39)米用金属板材加工制成，外缘拉伸壁(38)是从后外壳(39)的金属板材拉伸制成；每个固态光源(6)都与后外壳(39)设置有直接或间接的接触传热面；后外壳(39)开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(40)，该窗口的切口线(13)采用了以每个与固态光源接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状的结构。
7.根据权利要求1、或2、或3、或4所述的固态照明散热器，其特征在于:散热金属壳内设置有散热片，散热片采用了套片结构、或叠片结构；套片结构和叠片式结构的肋片(15)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(23)，该窗口的切口线(13)采用了呈辐射形状结构。
8.根据权利要求7所述的固态照明散热器，其特征在于:肋片(15)的外缘采用了翻边结构，外缘翻边(28)与金属侧壁(9)的内壁相接触。
9.一种照明用的固态照明灯，包括有散热金属壳、数个固态光源(6)和导热芯(12)，固态光源(6)设置在导热芯(12)上，散热金属壳包括有金属前壳(4)和金属后壳(7)以及金属侧壁(9)，每个导热芯(12)设置有与金属前壳⑷和金属后壳(7)直接或间接接触的接触传热面，出光口的当量直径大于100_，其特征在于:金属前壳⑷和金属后壳(7)采用金属板材加工制成，金属侧壁(9)是从金属后壳(7)的金属板材拉伸而成的；金属侧壁(9)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(10)，该窗口的切口线采用了顺着金属侧壁(9)的拉伸方向的结构；金属后壳(7)上开有百页窗式结构或错列式结构的通气窗口(8)，该窗口的切口线(13)采用了以每个与导热芯(12)接触传热面的位置为中心的，呈辐射形状结构；金属前壳(4)采用了向后拉伸结构；金属后壳的后壳通透率大于0.2 ;金属侧壁(9)的边缘或侧壁延伸段(19)与金属前壳(4)的边缘或前壳延伸段(20)之间采用了紧固连接结构；金属前壳(4)和金属后壳(7)采用了翻边结构，该翻边(IlaUlb)与导热芯(12)设置有直接或间接接触的接触传热面。
10.根据权利要求9所述的照明用的固态照明灯，其特征在于:每个固态光源(6)都配有灯杯(401)； 在固态光源(6)前设置有配光透镜(25)，从固态光源(6)发出的光经配光透镜(25)后，有一半以上照射到灯杯(401)上，再朝光源引擎外反射、或 在固态光源(6)前方设 置有灯芯反光器(29)，该灯芯反光器(29)将一半以上来自固态光源(6)发出的光反射到灯杯(401)上，再朝光源引擎外反射、或 固态光源(6)前设置有灯芯罩(32)，灯芯罩(32)设置有面向灯杯(401)的侧壁，该侧壁采用了散光结构或散光材料。
【文档编号】F21S2/00GK203454057SQ201320495831
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】秦彪 申请人:秦彪