大功率半导体照明光源的制作方法_2

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49]铝柱18
[0050]开孔143
[0051]如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0052]本发明的实施方式及实施例的附图中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0053]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0054]实施方式
[0055]请参阅图1,本发明实施方式提供的大功率半导体照明光源10,其包括:LED模块11、配光单元12、散热器14及其电源接头15。所述电源接头15与所述LED模块11电连接,所述LED模块11通过所述电源接头15接受外界电能,并将电能转换成光能。所述散热器14与LED模块11直接接触,将由LED模块11产生的热量散热至外界。所述配光单元12设置于LED模块11的与所述散热器14相对的一侧,用于由所述LED模块11出射的光线进行配光均匀出射至外界。
[0056]所述散热器14包括基板141和翅片142,所述基板141包括相对的二表面,所述翅片142由基板141的一个表面向外延伸设置,所述翅片142远离基板141的一端为自由端。所述LED模块11设置于所述基板141的设置有所述翅片142的表面相对的另一表面。所述基板141为矩形基板或方形基板等规则基板或不规则基板等等。所述散热器14的材料可为挤压铝,其导热系数为205W/(m.Κ),表面热辐射系数为0.55。故,所述散热器14的基板141和翅片142可以均由挤压铝等相同的材料构成。或者,所述基板141和所述翅片142由不同的材料构成,例如所述基板141的材料为表面进行阳极氧化处理的挤压铝,所述翅片142由内部填充的液态金属和PMMA壳体结构构成。
[0057]所述散热器14为一长方体或方形体,其长宽高度范围分别如下:长度为120_?160mm,宽度为93mm?160mm,高度为34mm?36mm,其中,所述散热器14的长度和宽度尺寸的取值可以一致,也可以不相同。所述散热器14的所述基板141的长度和宽度与所述散热器14的上述长度和宽度取值一致,所述基板141的厚度可为4_?6_。
[0058]所述LED模块11用芯片为LED芯片。所述LED模块11与所述散热器14的基板141直接接触设置。所述LED模块11的功率为1W?200W,例如可为100W,电光转换效率为50%,热功率为5W?100W,例如可为50W。所述LED模块11包括一电极116。这里需要声明的是,将本发明的光源称之为大功率半导体照明光源的原因是本发明所述LED模块11的耗电功率大于10W,甚至达到了 200W,该大功率半导体照明光源能够同时满足重量轻、低成本、具有优异照明效果和散热效果好等条件,是目前所迫切需求的。
[0059]所述配光单元12包括封装壳体121和填充液体122,所述封装壳体121和所述散热器14的所述基板141 一并容纳所述LED模块11及填充液体122。所述封装壳体121和填充液体122共同形成所述配光单元12,为所述LED模块11配光,可使LED模块11发出的光线均匀化并由所述大功率半导体照明光源10射出,也可使LED模块11发出的光线非均匀化,按照设定的模式由所述大功率半导体照明光源10射出。
[0060]所述封装壳体121为一端开口的中空壳体,该封装壳体121包括外表面125和内表面126。所述封装壳体121具有开口的一端与所述基板141相对设置。所述外表面125可以为三维自由光学曲面、圆形面、方形面或矩形面等。所述内表面126为半椭球面、半圆形面、方形面或矩形面等。所述封装壳体121的所述外表面125的中心高度可为40mm?100mm,长度可为108.4mm?206.6mm,宽度为91.2mm?204.5mm,其中,所述散热器14的长度和宽度尺寸的取值可以一致,也可以不相同。所述封装壳体121的内表面126的中心高度可为39mm?99mm,长度可为10Bmm?200mm,宽度为90mm?200mm。所述外表面125和内表面126的图形可以一致,也可以为不同的图形。所述封装壳体121由塑料或玻璃等透明材料构成,其中所述塑料可以为PMMA或PC等。
[0061]所述填充液体122填充在所述封装壳体121的中空空间内,所述填充液体122的在所述封装壳体121内的填充量应满足的条件是所述半导体照明光源10应用时所述填充液体122仍能够浸润所述LED模块11,优选的是所述填充液体122充满所述封装壳体121和所述散热器14的所述基板141 一并形成的中空空间,所述LED模块11位于所述封装壳体121的中空空间内,浸入所述填充液体122内。所述填充液体122为水或硅油基透明液体或矿物油基透明液体或纳米材料改性的液体等透明液体,其导热系数为5W/(m.K),表面热辐射系数为0.94,折射率与所述封装壳体121的折射率相匹配。
[0062]所述电源接头15用于电连接所述LED模块11的所述电极116及光源驱动器17,具体的由所述电极116接出来的所述电源接头15与所述光源驱动器17 —端进行连接,并从所述光源驱动器17的另一端引出,从而与外界电源进行电连接。
[0063]以下结合附图详细说明本发明实施例提供的大功率半导体照明光源的结构,以下实施例中变化不大的部分直接沿用实施方式的内容,不再赘述。
[0064]实施例1
[0065]图2为本发明实施例1提供的大功率半导体照明光源的结构示意图。本实施例的大功率半导体照明光源10包括LED模块11、配光单元12、散热器14及其电源接头15。所述LED模块11是边长为20mm的方形交流LED朗伯芯片,该LED模块11通过电源接头15直接接入市电。所述LED模块11与所述散热器14的基板141直接接触设置。该LED模块11的功率为100W,电光转换效率为50%,热功率为50W。所述配光单元12包括封装壳体121和填充液体122。所述封装壳体121为中空壳体,其包括外表面125和内表面126。本实施例中所述封装壳体121的外表面125为自由曲面,所述封装壳体121的内表面126为半椭球面。封装壳体121和在封装壳体121内填充的填充液体122共同形成的大功率半导体照明光源10进行配光,进而所述封装壳体121和填充液体122共同形成所述配光单元12、对从所述LED模块11发射出的光进行配光,距离大功率半导体照明光源1m远的20mX40m的矩形区域内形成均匀照度分布。本实施例中所述封装壳体121的材料为PMMA,导热系数为0.19W/ (m -K),表面热辐射系数为0.96,折射率为1.49。所述填充液体122为水或硅油基透明液体或矿物油基透明液体或纳米材料改性的液体等透明液体,导热系数设为5W/(m.K),表面热辐射系数为0.94,折射率与所述封装壳体121相匹配,也为1.49。所述散热器14由基板141和翅片142组成。基板141与所述LED模块11紧贴设置,基板141与翅片142的材料都为挤压铝,导热系数为205W/(m.K),表面热辐射系数为0.55。
[0066]图3 (a)?3 (d)分别为图2所示大功率半导体照明光源10的正视图、侧视图、俯视图以及封装壳体的剖视图。封装壳体121的外表面125为自由曲面,中心高度为50mm,长度为138.4mm,宽度为91.2mm。封装壳体121的内表面126为半椭球面,中心高度为49mm,长度为128mm,宽度为78mm。所述散热器14的基板141的长度为141mm,宽度为93mm,高度为4mm。所述散热器14的所述翅片142等间隔的分布在基板141上方,的长度为141mm,宽度为1mm,高度为30mm。
[0067]将本实施例的大功率半导体照明光源10通过以下方法测试其光照度及其照度分布状况。忽略大功率半导体照明光源10的材料吸收和所述配光单元12的菲涅尔损耗,基于蒙特卡洛光线追迹法,光通量为100001m的边长为20mm的方形交流LED朗伯芯片对图2所示的大功率半导体照明光源10的照明效果进行仿真,仿真得到的目标平面内的照度分布如图4所示。图4(a)是照度分布的平面图,图4(b)是目标平面横向和纵向中心线上的照度分布线图。可以看出,本实施例提供的大功率半导体照明光源10的光控制效率为73.0%,照度分布相对标准偏差为6.0%。基于有限元方法,对图2所示的大功率半导体照明光源10进行
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