[发明专利]轻质热沉及采用该轻质热沉的LED灯

说明书

本申请要求于2010年4月2日提交的美国临时申请第61/320,431号的权益，通过引证将于2010年4月2日提交的第61/320,431号美国临时申请的全部内容结合于本文中。

技术领域

下文涉及照明领域、灯光领域、固态照明领域、热管理领域及相关领域。

背景技术

白炽灯、卤素灯及高强度放电（HID）光源具有相对高的操作温度，且因此，散热主要通过辐射及对流热传递路径来进行。例如，辐射放热随着温度升高至四次幂而进行，从而该辐射热传递路径随着操作温度升高而超线性地变得更为主导。因此，对于白炽灯、卤素灯及HID光源的热管理一般意味着在灯的附近提供足够的空气空间，以有效的辐射热传递及对流热传递。一般而言，在这些类型的光源中，无需增加或修改该灯的表面积来增强辐射热传递或对流热传递以达到灯的期望操作温度。

另一方面，出于器件性能及可靠性的原因，基于发光二极管（LED）的灯通常工作在实质上较低的温度下。例如，典型的LED器件的结温度应低于200℃，且在一些LED器件中，应低于100℃或甚至更低。在这些低操作温度下，至周围环境的辐射热传递路径较弱，使得至周围环境的对流及传导性热传递通常占主导。在LED光源中，可通过增设热沉而增强从灯或照明装置的外表面面积的对流热传递及辐射热传递。

热沉是提供用于使热量以辐射以及对流的方式而离开LED器件的大表面的组件。在典型设计中，热沉为表面面积设计得较大的相对大块金属元件，例如通过在该金属元件的外表面上设置鳍片或其他散热结构。大块的热沉将热量从LED器件高效地传导至散热鳍片，且大面积散热鳍片通过辐射及对流而提供了高效的散热。对于高功率的基于LED的灯，还已知的是，采用主动冷却，主动冷却使用风扇或合成射流或热管或热-电冷却器或经泵送冷却剂流体来增强排热。

发明内容

在本文公开为示意性示例的一些实施方式中，热沉包含导热层，该导热层包括设置在聚合物主体中的富勒烯及纳米管中的至少一个。该热沉可进一步包含热沉本体，其可以是绝热的和/或为塑料，该热沉本体上设置有导热层。该热沉本体可包含增强表面面积的散热结构，例如鳍片，且该导热层至少设置在增强表面面积的散热结构上。

在本文公开为示意性示例的一些实施方式中，基于发光二极管（LED）的灯包含如前一段落中所述的热沉；及LED模块，该LED模块包含一个或多个LED器件，其中该LED模块与该热沉紧固一起且热连通，以形成基于LED的灯，该灯可具有A字形灯泡结构。在其他灯的实施方式中，该热沉本体包括中空的并且通常为圆锥形的热沉本体，且该热沉包括中空的且通常为圆锥形的热沉，其中，该导热层至少设置在该中空的且通常为圆锥形的热沉本体的外表面上，且基于LED的灯为基于MR或PAR的灯。

在本文公开为示意性示例的一些实施方式中，一种方法包括：形成热沉本体且将导热层设置在该热沉本体上，该导热层包括设置在聚合物主体中的纳米管。该形成可包括将该热沉本体模塑为模塑的塑料热沉本体。该设置可包括在该热沉本体上喷涂该导热层。可选地，该设置可进一步包括在喷涂期间施加外部能量场，以对设置在该聚合物主体中的纳米管施加非随机定向。

附图说明

图1及图2示意性地示出了采用金属热沉组件的传统热沉的热模型（图1）及本文所公开的热沉的热模型（图2）。

图3及图4分别示意性地示出了适用于MR灯或PAR灯中的热沉的侧视截面图及侧视透视图。

图5示意性地示出了包含图3及图4的热沉的MR灯或PAR灯的侧视截面图。

图6示意性地示出了图5的MR灯或PAR灯的光学/电子模块的侧视图。

图7示意性地示出了变型的热沉实施方式及该热沉的喷涂制造方法。

图8绘示了简化的“厚片”型热沉的涂层厚度与等效K数据的关系。

图9及图10示出了块金属热沉的热性能与材料导热系数的关系。

图11示意性地示出了结合有本文所公开的热沉的“A字形灯泡”灯的侧视截面图。

图12示意性地示出了图9的“A字形灯泡”灯的变形的侧视透视图，其中该热沉包含鳍片。

图13及图14示意性地示出了设置有鳍片的“A字形灯泡”灯的其他实施方式的侧视透视图。

具体实施方式