[发明专利]半导体照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体照明装置，特别是关于一种具有高散热效率的半 导体照明装置。

背景技术

人们由于长期过度依赖石化燃料，除造成能源短缺及石油价格高涨而牵 动经济发展，更使全球二氧化碳与有害气体的排放浓度日益增加，导致地球 暖化所引起的气候反常、生态环境的破坏、以及对人类生存的危害日益显现， 为永续经营人类赖以生存的地球生态环境，必须同时解决能源危机与环境污 染问题，开发新能源及再生能源是推动节约能源及高效率使用能源最重要的 策略，而传统照明所消耗的能源极为可观，发展照明节能将是最重要的新能 源科技，而半导体照明采用高功率高亮度的发光二极管(LED)为光源，该新 光源以其高发光效率、节能、长寿、环保(不含汞)、启动快、指向性等优点， 具有广泛取代传统照明光源的潜力。

LED由于输入电能的80％～90％转变成为热量，只有10％～20％转化为光 能，且由于LED芯片面积小，因此芯片散热是LED封装必须解决的关键问 题；优良的散热系统可在同等输入功率下得到较低的工作温度，延长LED 的使用寿命，或在同样的温度限制范围内，增加输入功率或芯片密度，从而 增加LED灯的亮度；结点温度(Junction temperature)是衡量LED封装散热性 能的重要技术指标，由于散热不良导致的结点温度升高，将严重影响到发光 波长、光强、光效和使用寿命。

应用高功率高亮度LED在照明的新光源上，必须配合高效率的散热机 构以尽量降低LED的结点温度，才能发挥上述诸多优点，否则照明装置的 发光亮度、使用寿命将大打折扣，影响所及将使该照明装置的节能效果不彰， 并直接冲击该照明装置的可靠度，引发严重的光衰甚至使照明装置失效。

欲使该半导体照明装置能持续自外界引进较低温气流，必需在照明装置 中建立一低流阻的冷却气流通道；在不使用风扇的状况下，由于自然循环的 驱动力只能利用存在于不同处的空气温差，该温差所导致的空气密度差会在 散热表面产生热浮力，若该热浮力能克服气流通道中的流阻则可使热空气上 浮形成气流而移热，并在散热面引进新的冷空气，如此在散热面形成冷热气 流交替的搅动现象，达到自然循环的散热功效。

然而，所述自然循环所产生有限的气流驱动力只能提供远低于强制对流 的热传系数，因此多应用于低输出功率的照明散热，否则在高输出功率的照 明应用，例如路灯，只能通过庞大的散热面积达成；在实际应用中，受限于 空间或重量及成本的考虑下，使用风扇冷却对轻化与缩小照明装置、降低支 撑与荷重负担、降低雪灾的积雪负荷、降低风灾的风阻系数、精简产品成本 及提升散热效率具有显著的效益；现有半导体照明装置虽已见使用风扇的产 品，但由于风扇的吸风侧会将空气中浮悬的尘埃一并带入，日积月累的沉积 于照明装置的鳍片上，对散热效率的降低具有一定的影响，尤其路灯离地面 的高度造成清理的困难；另外，由于流道的设计不良无法导引绝大部分的冷 却气流进入鳍片侧，以致无法充分利用风扇的风量；再则，未充分利用自然 冷却资源的节能效益；上述缺点使现有半导体照明装置无法充分显现强制冷 却气流的效益，甚至影响照明品质的稳定性与使用的寿命。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能充分利用风扇强制循环散热的半导体照明 装置。

一种半导体照明装置，包括一光学部、一电气部、一灯壳及一散热部， 该光学部包括至少一光源及一出光通道，用以提供所需的照明亮度与发光特 性及光源保护；该电气部用以提供该光源所需要的驱动电源、控制电路及电 源管理；该灯壳内具有一收容空间，所述灯壳上设有与该收容空间相连通的 入风口及出风口；该散热部包括一固设于该灯壳上的散热器及一风扇，该散 热器包括一散热底板及自该散热底板的一侧面向外延伸的若干鳍片，这些鳍 片收容于灯壳的收容空间内，所述鳍片呈间隔分布且在相邻鳍片之间形成有 流道，该散热底板的另一相对侧面为一吸热面，所述光源设于该吸热面上并 与吸热面紧密热接触，以传输光源发光时所释放的热量；该风扇设于灯壳的 收容空间内且位于散热器的一端，用以引入冷空气流过相邻鳍片之间的流 道，所述灯壳的内壁在与鳍片相对的位置朝向鳍片设有若干导风片，所述导 风片沿鳍片间流道的延伸方向呈高低交错排布，所述导风片于风扇运转时搅 动灯壳内的气流并将流向导风片的气流导向相邻鳍片之间的流道。

作为该散热装置的进一步改进，所述散热底板上设置鳍片的侧面于相邻 鳍片之间的部位设有若干凹槽。