CN101312227B - Led照明的散热方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种LED照明的散热方法及装置，属于LED照明应用的热交换技术，主要解决大功率LED的应用，其特征在于采用装有散热工质液的油箱、热管、导热散热集成片三种组合，其中所用方法包括所用的散热工质液是油，其中所用装置则把油箱(11)与导热散热集成片(3)通过热管(2)紧密连为一体，以便将LED(4)所产生的热量快速均匀的自然散发，达到抑制LED温升的效果。在同等温度控制下与纯金属自然散热装置相比，可节省60％～70％的金属材质。本发明具有低功耗高亮度、省材料、维护少且利于环保，并收到明显节能的技术效益和经济效益。主要用途是普及大功率LED应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED照明应用的热交换技术，特别是关于一种大功率LED照明应用的热交换技术。
背景技术
LED，即发光二极管，近年来在低功耗高亮度等主要技术指标方面有着快速发展，现已经广泛应用于景观照明场合，并将大规模地应用于普通照明领域。同等流明度下，7m高的路灯使用450W气体灯可完全由300W甚至更低功率的LED取代，具有明显的节能效益。但是LED在通电发光的过程中，产生大量的热量，尤其是大功率LED，所产生的热量对LED是十分有害的，必须采用适当的方法及装置将上述热量散发掉，以确保LED温升受到抑制并保证适当的工作温度。
目前LED所应用的热交换技术，一种采用具有强制散热如风冷、水冷或其组合的热管和(或)导热散热集成片组合散热，另一种采用具有自然散热的热管和(或)导热散热用集成片组合散热。前者强制散热的缺点是：(1)风冷散热，风扇的使用寿命完全达不到LED使用寿命，若风扇损坏，无散热保护状态下LED将迅速老化而加快损坏，为确保LED稳定性就必须对装置进行维护，且直接暴露于空气中会限制LED应用，尤其大功率LED；(2)水冷散热，则因水沸点低、易腐蚀金属容器，尤其是在温度较高时蒸汽压较大并因此易挥发而损耗，这样不利用装置的稳定性且不符合外壳防护等级IP66。后者自然散热的缺点是热管及集成片的组合，为实现理想的散热效果，往往采用增加集成片的热交换面积，或者改良热源与热管间的接触效果来减小热管与热源之间的热阻，因此存在成本高，工艺复杂，体积大，金属材料用量大、限制大功率LED应用等缺点。
据市场调研，针对大功率LED如50W LED，目前采用自然散热方法需要散热基材如铝耗量竟达8Kg，若开发更大功率的LED，以此计算耗铝量以及结构设计控制都是不可估量的。若拓展大功率LED应用，采用自然散热技术并最可能的降低耗材量及控制自然散热装置之结构，则是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有LED散热技术中所遇到的问题如散热效果差、成本高、耗材多、工艺复杂、限制大功率LED应用等，提出一种LED照明用的油和金属组合的自然散热方法及装置。
为了实现上述目的本发明采用以下技术方案：
一种LED照明的散热装置，包括贮油的油箱(1)、热管(2)和导热散热集成片(3)，其中：所述的油箱(1)通过热管(2)与导热散热集成片(3)连接为一整体，油箱(1)的油箱体底部内壁(111)、上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)之间开设有热管槽(26)，油箱体底部外壁(112)开设有LED槽(41)，热管槽(26)和LED槽(41)内均涂覆散热膏(27)，LED(4)散热面与LED槽(41)贴合固定；所述的热管(2)包括油箱(1)内设置的若干横向热管(21)、纵向热管(22)和联接热管(23)，油箱内横 向热管(21)与油箱内纵向热管(22)的一端分别固定于油箱体侧壁(113)及油箱体(11)的上方，联接热管(23)弯曲成矩形多管，其下部嵌置于油箱体底部内壁(111)的热管槽(26)内，并通过油箱体底部热管槽(26)上方与其贴合的压板(24)以及油箱内纵向热管(22)底端的抵触来固定；所述的导热散热集成片(3)由油导热散热集成片(31)、上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)组成，油导热散热集成片(31)固定设置于油箱体侧壁(113)外侧上，并与油箱体(11)的侧壁(113)连为一体，上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)固定设置于油箱(1)外部的上方位置，联接热管(23)通过上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)之间留置的热管槽(26)，贯穿容油箱密封盖(13)，实现与油箱体(11)外部上方接触固定。
所述的油箱(11)由油箱体(11)、容油箱(12)、容油箱密封盖(13)、密封垫(14)以及灌胶圆槽(15)组成，容油箱密封盖(13)与油箱体朝向容油箱(12)的一面全部覆以密封垫(14)，在油箱密封盖(13)上方两侧的位置分别设置一个灌胶圆槽(15)，灌胶圆槽(15)内加注环氧树脂，灌胶圆槽(15)底部与容油箱密封盖(13)之间加装热管油封(25)以实现联接热管(23)与油箱(1)的密封。
所述的油箱(1)为长方体、球状体、其他任意平面体或曲面体。
所述的热管(2)为直形、圆弧形、矩形或其他形状。
所述的热管槽(26)、LED槽(41)的形状为半圆形、长方体形或其他与热管(2)、LED(4)一致的形状。
一种LED照明散热的方法，主要是采用热交换技术将LED照明产生的热量散发，具体步骤如下：
(1)、油箱内存贮的油将LED产生的热量传导至油箱内转化成热源；
(2)、受热的油因油箱内上下温差以及侧面的温降而形成内循环流动；
(3)、借助油箱内纵、横设置的热管及油箱侧壁上连接的油导热散热集成片，部分热量导出并散发；
(4)、矩形的联接热管将热量传导至油箱上方的上、下导热散热集成片上；
(5)、LED散热面其余部分热量和油箱内的热量散发。
所述的油具备无腐蚀性及有电绝缘性。
所述的热管和导热散热集成片为金属材料制成。
所述的热管为铜管，导热散热集成片为铝材或铜材制成。
本发明的工作原理：1、利用散热工质液的蓄热、导热、散热之特性，将小尺寸的LED发热面的部分热量转化成大尺寸的容油热源体，同时利用热管在油箱内的纵向、横向布置，使散热工质液在油箱内因上下温差以及侧面的温降而形成内循环流动，实现快速蓄热、导热、散热之功效；2、利用经弯曲成矩形的联接热管将热量传导至特定布置的导热散热集成片上，并利用空气热轻冷重之烟囱效应以及金属材料热胀冷缩之自振动效应，使LED散热面其余部分热量和容油热源体的热量快速的自然散发。
本发明同市场所见的50W纯铝散热器相比，在同等温度控制下，节省金属材质达68％，且具有散热效果好、成本低、维护少、适用于大功率LED应用的特点，有利于其在普通照明领域内推广。
附图说明
图1为本发明装置的立体结构剖面图；
图2为本发明装置的LED与油箱、联接热管与油箱的接触固定结构剖视图，见图1中所示I；
图3为本发明装置的油箱密封局部放大图，见图1中所示II。
图4为本发明装置的联接热管与导热散热集成片的结构剖视图，见图1中所示III。
图中标号说明：1、油箱；11、油箱体；111、油箱体底部内壁；112、油箱体底部外壁；113油箱侧壁；12、容油箱；13、油箱密封盖；14、密封垫；15、灌胶圆槽；2、热管：21、油箱内横向热管；22、油箱内纵向热管；23、联接热管；24、压板；25、热管油封；26、热管槽；27、散热膏3、导热散热集成片；31、导热散热集成片；32、上导热散热集成片；33、下导热散热集成片；4、LED；41、LED槽
下面结合附图进一步说明具体实施方式。
请参见图1，图1表达为油箱1、热管2、导热散热集成片3所组成的三组合自然散热装置，其中LED 4为热源，其散热面与油箱体底部外壁112紧密接触固定，请参见图2。图2表达为将LED 4之散热面与涂有散热膏27的LED槽41紧密接触固定，其中LED槽41之形状、大小与LED4散热面的一致。
油箱1由油箱体11、油箱密封盖13、密封垫14以及灌胶圆槽15、热管油封25所组成的容油箱12，即容油热源体，其中容油箱12的密封结构参见图3。图3表达为油箱密封盖13与油箱1的密封主要由密封垫14来实现的，再主要由加注环氧树脂的灌胶圆槽15、热管油封25来实现联接热管 22与油箱密封盖13间的密封。
热管2包括布置的若干油箱内横向热管21、油箱内纵向热管22、联接热管23所组成。其中油箱内横向热管21、油箱内纵向热管22均由热管单端紧密接触固定于油箱1上，联接热管23则为弯曲成矩形且多管布置于油箱体底部内壁111的热管槽26内，请参见图2。图2还表达为联接热管23主要通过热管槽26、散热膏27、压板24以及油箱内纵向热管22来实现紧密接触固定，其中热管槽26的形状、大小与联接热管23的形状、大小一致。
导热散热集成片3包括油导热散热集成片31、上导热散热集成片32、下导热散热集成片33，其中油导热散热集成片31通过连接固定在油箱体11侧壁113的油箱内横向热管21进行导热散热，且与油箱体11侧壁113为一体的，上导热散热集成片32、下导热散热集成片33以及联接热管23于油箱体11外部上方紧密接触固定，请参见图4。图4表达为上导热散热集成片32、下导热散热集成片33以及联接热管23也主要通过集成片底板上的热管槽26以及涂敷其内的散热膏27来实现上述紧密接触及固定的。
Claims (6)
1.一种LED照明的散热装置，包括贮油的油箱(1)、热管(2)和导热散热集成片(3)，其特征在于：所述的油箱(1)通过热管(2)与导热散热集成片(3)连接为一整体，油箱(1)的油箱体底部内壁(111)、上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)之间开设有热管槽(26)，油箱体底部外壁(112)开设有LED槽(41)，热管槽(26)和LED槽(41)内均涂覆散热膏(27)，LED(4)散热面与LED槽(41)贴合固定；所述的热管(2)包括油箱(1)内设置的若干横向热管(21)、纵向热管(22)和联接热管(23)，油箱内横向热管(21)与油箱内纵向热管(22)的一端分别固定于油箱体侧壁(113)及油箱体(11)的上方，联接热管(23)弯曲成矩形多管，其下部嵌置于油箱体底部内壁(111)的热管槽(26)内，并通过油箱体底部热管槽(26)上方与其贴合的压板(24)以及油箱内纵向热管(22)底端的抵触来固定；所述的导热散热集成片(3)由油导热散热集成片(31)、上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)组成，油导热散热集成片(31)固定设置于油箱体侧壁(113)外侧上，并与油箱体(11)的侧壁(113)连为一体，上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)固定设置于油箱(1)外部的上方位置，联接热管(23)通过上导热散热集成片(32)和下导热散热集成片(33)之间留置的热管槽(26)，贯穿容油箱密封盖(13)，实现与油箱体(11)外部上方接触固定。
2.根据权利要求1所述的LED照明的散热装置，其特征在于：所述的油箱(1)由油箱体(11)、容油箱(12)、容油箱密封盖(13)、密封垫(14)以及灌胶圆槽(15)组成，容油箱密封盖(13)与油箱体朝向容油箱(12)的一面全部覆以密封垫(14)，在油箱密封盖(13)上方两侧的位置分别设置一个灌胶圆槽(15)，灌胶圆槽(15)内加注环氧树脂，灌胶圆槽(15)底部与容油箱密封盖(13)之间加装热管油封(25)以实现联接热管(23)与油箱(1)的密封。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的油箱(1)为长方体、球状体、其他任意平面体或曲面体。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的热管(2)为直形、圆弧形、矩形或其他形状。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的热管槽(26)、LED槽(41)的形状为半圆形、长方体形或其他与热管(2)、LED(4)一致的形状。
6.一种利用权利要求1所述的装置实现LED照明散热的方法，主要是采用热交换技术将LED照明产生的热量散发，具体步骤如下：
(1)、油箱内存贮的油将LED产生的热量传导至油箱内转化成热源；
(2)、受热的油因油箱内上下温差以及侧面的温降而形成内循环流动；
(3)、借助油箱内纵、横设置的热管及油箱侧壁上连接的油导热散热集成片，部分热量导出并散发；
(4)、矩形的联接热管将热量传导至油箱上方的上、下导热散热集成片上；
(5)、LED散热面其余部分热量和油箱内的热量散发。
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