CN102192483A - 一种大功率led灯具的导热散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率LED灯具的导热散热结构，包括灯体和LED光源，所述灯体包括灯体基板和散热片，其特征在于，所述灯体为一体成型的并且还包括设置在所述灯体基板上的热容器，所述热容器相对所述灯体基板内凹形成腔体，所述LED光源固定在所述热容器内，所述散热片设置在所述灯体基板的上、下两面中的至少一面。该结构散热合理效果好，延长了LED寿命，生产工艺简单成本低，整体重量轻。

Description

一种大功率LED灯具的导热散热结构

技术领域

本发明涉及LED灯具，尤其是一种大功率LED的灯具导热散热结构。

背景技术

大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA，而大功率LED可以达到1W、2W、甚至数十瓦，工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。目前，LED照明技术日趋成熟，大功率LED光源功效已经达到100lm/W以上，这使得LED在路灯、工矿灯、投光灯等照明器具领域得到越来越广泛的应用。但是，大功率LED灯也存在诸多问题，生产成本高、散热效果差，一直是LED发展的瓶颈问题，尤其是，散热效果将直接影响电子元器件的老化及LED的光衰。

目前大功率LED灯具主要有两种，一种是传统改装成集成封装大功率LED灯具，另一种是多粒组装大功率LED灯具。

传统灯具改装的集成封装大功率LED灯具，参见图1，大功率LED路灯功率大于30瓦以上，LED路灯散热技术，一般使用多为导热板方式，LED光源芯片51发热区把热能传导到光源基板52上，基板起到均热作用，光源由内腔支架用螺栓固定，内腔为全封闭，传导到基板和支架上的热能只能空气对流，使灯具内腔迅速增温，即使加装散热翅片53来散热，但由封闭式内腔中的空气对流把热能传导到灯体散热翅片53，传导速度慢导热性差，使内腔温度越来越高，无法及时达到光源热平衡，长时间使用光衰严重，很大程度上增加了LED光源烧毁概率；另一方面重量太大，重量在路灯系统上十分重要，因为路灯高有6-15米，若太重危险性就增加，尤其遇到台风、地震都可能产生意外，而传统灯具改装的路灯为上下盖结构，部件多，整体重量高，生产工艺复杂，成本高；此外由于是在现有灯具进行改装，没有考虑到散热翅片53的布置，使得散热翅片53只能根据现有灯具设计，面积随意设定，散热翅片53布置方式不合理，散热翅片53的布置没有考虑到灯具的使用方式，影响到散热翅片53效果的发挥，强调热传导环节、忽视对流散热环节，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走，忽视了传热的均衡性。

多粒组装大功率LED平板式灯具，参见图2，大功率LED路灯功率大于30瓦以上，采用1W多颗平板式组装LED半导体光源的路灯。1W单颗LED芯片61使用低热传导率树脂封装，环氧树脂耐热性比较差，在使用过程中在LED芯片61本身的寿命未到达前，环氧树脂就已呈现变色情况，因为随着树脂变色LED芯片61发光光谱中短波长光线会被破坏，可能出现产品在点亮后的使用寿命仅5000小时，甚至更短；LED芯片61工作发热区热能通过树脂传导到金属薄铝基板上，厚度大多不超过1MM，铝基板过薄热容较少，达不到均热效果，铝基板的热能通过导热胶传导于灯具壳体，由散热翅片62与空气对流散热，由于组装式LED芯片61直线式排放，为了维修方便不固定在灯体上，用导热胶涂在上面，长时间工作情况下导热胶会干掉，大大的降低了导热性能，从而降低了光源寿命；此外，多粒组装的大功率LED灯具还易损坏，多粒组装的光源瞬时电流过大击穿损坏，导致一组光源全部损坏，多粒组装的光源导热性能差的情况下也容易被击穿损坏；另外维护成本也很高，一个组装基板上的任何一颗损坏无法修复，只能更换整组基板，从而造成维护成本高；应用器具造型设计呆板，光源只适合于方型器具；还存在跟传统改装的灯具相同的缺点，散热翅片62只能根据现有的灯具进行设计，受到现有灯具的限制，布置方式不合理，灯具采用上下盖结构，部件多，生产工艺复杂，整体重量高，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大功率LED灯具的导热散热结构，散热合理效果好，延长了LED寿命，更好的解决了LED光衰严重的问题，生产工艺简单成本低，整体重量轻。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大功率LED灯具的导热散热结构，包括灯体和LED光源，所述灯体包括灯体基板和散热片，其特征在于，所述灯体为一体成型的并且还包括设置在所述灯体基板上的热容器，所述热容器相对所述灯体基板内凹形成腔体，所述LED光源固定在所述热容器内，所述散热片设置在所述灯体基板的上、下两面中的至少一面。

进一步地，所述散热片设置在所述灯体基板的上面和下面。

还包括设置在所述灯体基板上通过所述热容器的导热通道，可以加快热能的传导，从而使得热能尽快地散到空气中。

所述LED光源包括卡圈以及基板，所述卡圈与所述热容器的内侧壁固定，所述基板与所述热容器的内侧底部固定，使得LED光源与热容器之间无内部间隙，减少对流，加快热传导。

还包括电源，所述电源固定在所述灯体的上面，可以减小与路灯电源线接口的距离，减小电能损耗。

所述电源的电源箱底部的电源箱基板固定在所述灯体的上面，所述电源箱内置有恒流电源，所述恒流电源的底部和所述电源箱基板固定，所述电源的电路板导热管安装于所述电源箱内壁。

还包括电源，所述电源嵌入在所述灯体下面的凹槽中，使得灯具的外观美观，并且可以充分利用灯具的散热结构散热。

所述电源的恒流电源的底部基板与所述凹槽底部贴平并固定，所述电源的电路板导热管安装于所述凹槽内壁。

与现有技术相比，本发明的优点在于：导热散热结构简单，只需要压铸模具一次性成型，生产工艺简单，成本低；灯体基板薄，散热片也薄，并且灯体可以根据不同灯具的需求进行设计，使得散热片的厚度、高度和间隔也可以随着灯体根据不同灯具的需求进行设计，布置较为合理，能够有效的散热；灯体无需维护，而LED光源或电源损坏，只需要将光源或电源的紧固件松开就可更换，使用维修方便。

附图说明

图1为现有的传统改装的大功率LED灯具的示意图；

图2为现有的多粒组装的大功率LED灯具的示意图；

图3为本发明的大功率LED的电源外置路灯的立体结构示意图；

图4为本发明的大功率LED的电源外置路灯的仰视图；

图5为本发明的大功率LED的电源外置路灯的分解结构示意图；

图6为本发明的大功率LED的电源外置路灯的剖面图；

图7为本发明的大功率LED的电源内置路灯的立体结构示意图；

图8为本发明的大功率LED的电源内置路灯的分解结构示意图；

图9为本发明的大功率LED的电源外置工矿灯的立体结构示意图；

图10为本发明的大功率LED的电源内置工矿灯的立体结构示意图；

图11为本发明的大功率LED的电源外置投光灯的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的大功率LED灯具的导热散热结构可以应用在路灯、工矿灯、投光灯等领域，为便于对本发明的技术方案进行说明，此处以大功率LED路灯为例来进行说明。

参见图3、图4和图6，一种大功率LED路灯，包括灯体1、LED光源2和电源3。

灯体1包括灯体基板11和设置在灯体基板11上的热容器12，热容器12相对灯体基板11呈内凹，形成一个腔体。灯体基板11的上、下两面上均设有多个散热片13，或者也可以只在灯体基板11的一面上设有散热片13。灯体基板11上还一体成型有加厚的经过热容器12的导热通道14，散热片13较薄，大大增加了散热面积，使得散热较快，导热通道14可以横向地或者纵向地经过热容器12，由此将热容器12上的热量迅速地传导到灯体基板11和散热片13，加快了热能的传导。灯体1为铝压铸一体成型，强度高，并且防护等级高。

由于灯体1为根据不同需要进行开模一体成型，由此散热片13的厚度、高度以及间隔可以根据需要进行设计，可以使得其布置更有利于散热。较为优选的，如60W的路灯，其灯体1的长度可以为50-80cm，厚度为0.15-0.25cm，而散热片的高度则为1.5-2.5cm，厚度0.2-0.3cm，散热片之间的间隔则为0.7-1.5cm；随着路灯功率的增加，其灯体1的尺寸也随着增加，如150W的路灯，其灯体1的长度可以为90-130cm，厚度仍为0.15-0.25cm，而散热片的高度则增加到2-3.5cm，厚度0.25-0.35cm，散热片之间的间隔可以增加到1.2-2cm。

LED光源2设置在热容器12的腔体内，LED光源2的卡圈21通过导热硅胶与热容器12的内侧壁固定，LED光源2的基板22通过螺栓与热容器12的内侧底部固定，由此也使得LED光源2与热容器12无内部间隙。

电源3可以以内置或外置的方式安装在灯体1上。电源3采用外置的方式时，参见图5，电源3的电源箱31底部的电源箱基板32和灯体1的上面用螺栓固定，恒流电源33置于电源箱31内，恒流电源33的底部和电源箱基板32先用螺栓固定再用导热硅胶封死，电源3的电路板导热管安装于电源箱31内壁，电源3工作时导热管产生热能，导热管的热能传导于电源箱31壳体均温，均温同时将热能传导于电源箱31壳体外的散热片13，与空气对流散热，电源箱31壳体也同时将热能传导到灯体1及电源箱31周围的散热片13，与空气对流散热，达到电源热平衡，确保了电源的长寿命。电源3采用外置，可以满足较大功率的灯具的需要。可替代地，外置电源3也可以与灯体1架空，起到绝热的效果。

电源3采用内置的方式时，参见图7和图8，电源3嵌入式放入灯体1下面的凹槽15中，电源3的恒流电源33的底部基板与灯体1下面的凹槽15的底部贴平，用导热硅胶紧密接合再用螺栓固定；电源3的电路板导热管安装于凹槽15内壁，电源工作时导热管产生热能，导热管的热能传导到灯体基板11均温，灯体基板11将热能传导至散热片13，与空气对流散热，达到电源3热平衡，确保了电源3的长寿命。电源3采用内置时，成本较低。

灯体1上还设有连接段4，使得灯体1可以与路灯的支撑杆连接固定，并且电源3也可以通过连接段4引出导线。

本发明的原理及工作过程如下：

LED光源2工作时产生的热能迅速传导到LED光源2的卡圈21，LED光源2的卡圈21起到均温、固定及导热作用，LED光源2的卡圈21均热同时通过导热硅胶导热至灯体1的热容器12里以及卡圈21周围的散热片13，由热容器12把热能同时传导到导热通道14和灯体1底部热容器12周围的散热片13，灯体1底部靠近热容器12的散热片13和空气对流将热散去，导热通道14再将热能传导至灯体基板11和其他散热片13，导热通道14、灯体基板11和散热片13以全裸模式直接由空气对流把热能散去。灯体1通过一体式导热散热作用达到最佳的LED光源热平衡，达到光衰最低化，LED光源2长寿命。

图9-11分别是本发明的大功率LED灯具的导热散热结构应用于其他灯具的示意图，其中，图9为电源外置的工矿灯，图10为电源内置的工矿灯，图11为电源外置的投光灯。本发明的导热散热结构也可以根据需要应用于其他灯具。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大功率LED灯具的导热散热结构，包括灯体(1)和LED光源(2)，所述灯体(1)包括灯体基板(11)和散热片(13)，其特征在于，所述灯体(1)为一体成型的并且还包括设置在所述灯体基板(11)上的热容器(12)，所述热容器(12)相对所述灯体基板(11)内凹形成腔体，所述LED光源(2)固定在所述热容器(12)内，所述散热片(13)设置在所述灯体基板(11)上、下两面中的至少一面。

2.如权利要求1所述的导热散热结构，其特征在于，所述散热片设置在所述灯体基板(11)的上面和下面。

3.如权利要求1所述的导热散热结构，其特征在于，还包括设置在所述灯体基板(11)上通过所述热容器(12)的导热通道(14)。

4.如权利要求1所述的导热散热结构，其特征在于，所述LED光源(2)包括卡圈(21)以及基板(22)，所述卡圈(21)与所述热容器(12)的内侧壁固定，所述基板(22)与所述热容器(12)的内侧底部固定。

5.如权利要求1-4中任一项所述的导热散热结构，其特征在于，还包括电源(3)，所述电源(3)固定在所述灯体(1)的上面。

6.如权利要求5所述的导热散热结构，其特征在于，所述电源(3)的电源箱(31)底部的电源箱基板(32)固定在所述灯体(1)的上面，所述电源箱(31)内置有恒流电源(33)，所述恒流电源(33)的底部和所述电源箱基板(32)固定，所述电源(3)的电路板导热管安装于所述电源箱(31)内壁。

7.如权利要求1-4中任一项所述的导热散热结构，其特征在于，还包括电源(3)，所述电源(3)嵌入在所述灯体(1)下面的凹槽(15)中。

8.如权利要求7所述的导热散热结构，其特征在于，所述电源(3)的恒流电源(33)的底部基板与所述凹槽(15)底部贴平并固定，所述电源(3)的电路板导热管安装于所述凹槽(15)内壁。

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