CN101790263A

CN101790263A - Led灯散热故障警示方法及散热装置

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Publication number: CN101790263A
Application number: CN200910105184A
Authority: CN
Inventors: 杨然森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: CN101790263B

Abstract

一种LED灯散热故障警示方法，LED灯模组的基板上安装散热装置，用温度传感器检测LED灯模组的基板温度；当基板温度高于上限温度时，控制电路切断LED灯的电源；当基板温度下降低于上限温度时，控制电路接通LED灯的电源；当基板温度再次上升高于上限温度时，控制电路再次切断LED灯的电源；如此反复，利用LED灯的间断点亮警示该LED灯出现散热故障，路灯管理员发现LED路灯间断点亮时，就知道该LED路灯散热器出现故障了，所述上限温度小于LED灯的光衰温度。本发明方法可以使出现散热故障的LED灯非常容易被路灯管理员发现，从而及时得到维修。同时能控制LED灯的温度低于其光衰温度，达到保护LED灯的目的。

Description

LED灯散热故障警示方法及散热装置

技术领域

本发明涉及照明用LED灯散热故障警示，特别是一种LED灯散热故障警示方法及具有故障警示和保护功能的散热装置。

背景技术

因应环保时代的要求，对节能减排产品要求愈来愈高，而有关的照明设备也因LED蓝光的发明，才有了白光，也因此成为照明的一分子，即所谓的固态照明(SSL)，美国能源部就有SSL协会。一只日光灯功率与光通量的换算大约是15W＝490lm～560lm、20W＝700lm～800lm、30W＝1160lm～1400lm、40W＝1700lm～1920lm。220V白炽灯泡功率与光通量的换算大致是10W-65lm、15W-101lm、25W-198lm、40W-340lm、60W-540lm、100W-1050lm...等等。而目前LED白光灯模组化的功率与光通量的换算大约为50W-4000lm、100W-7500lm，而功率越小光通量效率还会更高。依以上数据比对已可知道固态照明LED灯的节能效益。

目前各LED相关厂家还在卯足研发能力的提升，以达更高的光通量效率。现在就有厂家研发出120lm/W，将来效率还会更高的提升，如此对照明的设备就会更省能源。但不论怎样的效率提升，却有一个相当大的问题出现，就是散热问题一直无法解决，以致于使一个完美的节能照明产品，产生停滞不前。虽然目前有所谓的LED路灯照明示范道路，但都因为散热不好，无法以模组化去做路灯。现在的LED路灯是以一颗1瓦的LED去排组成一百颗100瓦或五十颗50瓦的超大散热片尺寸去做灯具。就以现在100瓦的LED路灯其散热器就用重达30Kg以上的铝块，来解决散热问题。LED灯正常使用，有八万～十万个小时的寿命，但是由于其散热器长期暴露在空气中，时间一久，散热片本身因空气污染(汽车或工厂的排放废气及沙尘等)造成散热逐渐出问题，温度因而升高，达到LED本身的光衰温度点(寿命折损的温度点)，这样会使LED灯的寿命降到一千～二千小时。例如某些地方的LED路灯示范道路点了三个多月即出现问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED灯散热故障警示方法及散热装置，以使路灯管理员能及时发现LED路灯的散热故障，及时用高压水枪清洗，避免因散热问题而导致LED路灯损坏或寿命缩短。

本发明更进一步的目的是提高LED灯的散热效果，减轻其散热装置的重量。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明LED灯散热故障警示方法，其特征在于：LED灯模组的基板上安装散热装置，用温度传感器检测LED灯模组的基板温度；当基板温度高于上限温度时，控制电路切断LED灯的电源；当基板温度下降低于上限温度时，控制电路接通LED灯的电源；当基板温度再次上升高于上限温度时，控制电路再次切断LED灯的电源；如此反复，利用LED灯的间断点亮警示该LED灯出现散热故障，路灯管理员发现LED路灯间断点亮时，就知道该LED路灯散热器出现故障了，所述上限温度小于LED灯的光衰温度。

进一步，所述散热装置包括：

一个散热器，散热器由至少一个散热器构件组成，每个散热器构件均包括一个弧形板，弧形板的外弧面向外延伸出若干间隔的散热片，弧形板的一个纵向端面沿纵向设连接槽，另一个纵向端面沿纵向设连接突条，弧形板上沿纵向设至少一个导热管安装孔；所述散热片底部厚、顶部薄、且表面布满突条；相邻两个散热器构件通过连接突条和相应的连接槽连接为一体；还包括：

一个导热件，置于散热器构件的一侧，导热件上设置若干导热管安装孔；及，

至少一个超导热管，超导热管一端插装于导热件上的导热管安装孔中并焊接，另一端插装于散热器构件上的导热管安装孔中并焊接。

所述散热器构件是在导热管安装孔周围镀锡焊层、其余部分钝化处理的一体成型的挤型铝材。

本发明具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于包括：

一个散热器，散热器由至少一个散热器构件组成，每个散热器构件均包括一个弧形板，弧形板的外弧面向外延伸出若干间隔的散热片，弧形板的一个纵向端面沿纵向设连接槽，另一个纵向端面沿纵向设连接突条，弧形板上沿纵向设至少一个导热管安装孔；所述散热片底部厚、顶部薄、且表面布满突条；还包括：

一个导热件，置于散热器构件的一侧，导热件上设置若干导热管安装孔；

至少一个超导热管，超导热管一端插装于导热件上的导热管安装孔中并焊接，另一端插装于散热器构件上的导热管安装孔中并焊接；

一个温度传感器，安装于LED灯模组的基板上；及，

一个控制电路，它将温度传感器检测到的基板温度与上限温度比较，当基板温度高于上限温度时，切断LED灯的电源；当基板温度下降低于上限温度时，接通LED灯的电源；当基板温度再次上升高于上限温度时，再次切断LED灯的电源；如此反复，利用LED灯的间断点亮警示该LED灯出现散热故障，同时达到控制LED灯的温度低于其光衰温度、保护LED灯的目的。

所述散热器构件是在导热管安装孔周围镀锡焊层、其余部分钝化处理的一体成型的挤型铝材，锡焊层可以是镍层等可焊锡的电镀层。

所述散热器构件的弧形板上的连接突条可以做成截面呈梯形的突条，相应地，弧形板上的连接槽做成梯形槽。散热器构件的弧形板上的连接突条也可以做成圆柱形的突条，而将弧形板上的连接槽做成圆弧形槽。散热器构件的弧形板上的连接突条和连接槽还可以做成其它的形状，只要能将两散热器构件连接为一体即可。

所述散热器中，相邻两个散热器构件可以通过连接突条和相应的连接槽连接为一体，也可以各自独立。

散热器构件优选尺寸：散热器构件的弧形板厚10～14mm，弧形板上的散热片高40～60mm，散热片底部的厚度为2～2.5mm、顶部的厚度为0.7～1.3mm，相邻两个散热片底部的间距6～7mm、顶部的间距8.5～9.5mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明LED灯散热故障警示方法，在LED灯的散热装置出现散热故障时，以间断点亮LED灯的方式警示路灯管理员，非常容易被路灯管理员发现，从而能使出现散热故障的LED灯及时得到维修。它根据LED灯的基板温度来控制LED灯间断点亮，当基板温度高于上限温度(上限温度小于LED灯的光衰温度)时，就关断了LED灯的电源，因此它同时能控制LED灯的温度低于其光衰温度，达到保护LED灯的目的。

本发明LED灯散热装置在出现散热故障时，不但可以发出故障警示信息，而且可以控制LED灯的温度低于其光衰温度，保护LED路灯不被损坏或缩短寿命。

散热器采用模块化设计，使散热器模具单一化，不必为每种不同功率的LED灯具开发散热器模具，可节省模具开发费。

散热器构件采用弧形设计，一方面可以缩小散热器占用空间，另一方面在不增大散热器和不减少散热片数量的前提下增大了相邻散热片之间的距离，从而有利于热量的散发。

由于在散热器构件的散热片表面布满了突条，大大增大了散热片的表面积，从而大大地提高了散热效率。而且散热片底部厚、顶部薄，可进一步增大相邻散热片之间的距离，增大散热片间空气的流通量，加快热量的散发。

采用超导热管连接导热件和散热器，传热效率高，能将LED灯具产生的热能快速传至散热器。

经试验，本发明散热装置于干空气、无风状态的25℃恒温环境下测出的LED基板温度在52℃左右，而此LED模组的光衰温度为82℃。本发明散热装置使用在100瓦LED模组的灯具上，只需3Kg以下的重量，而现有的100瓦的LED路灯其散热器要用重达30Kg以上的铝块。可见，采用本发明散热装置不仅能使LED灯的发热温度控制在光衰温度点以下，能有效延长LED灯的寿命，而且能大大节省铝材，减轻重量，降低成本。

附图说明

图1为本实施例具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置的结构示意图；

图2a-2c为其散热器构件的结构示意图，其中图2b为图2a的前视图，图2c为图2b中A部的放大图；

图3为其导热件的结构示意图；

图4为其超热导管的内部结构示意图；

图5为其控制电路与LED路灯供电电路的连接示意图。

具体实施方式

参照图1-5，本具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置包括：一个散热器1、一个导热件2、四个超导热管3、一个温度传感器和一个控制电路。散热器1由四个散热器构件1组合而成，相邻两个散热器构件1通过连接突条13和相应的连接槽15连接为一体。导热件2置于散热器构件的内弧面一侧，导热件2上设置若干导热管安装孔21。超导热管3一端插装于导热件2上的导热管安装孔21中并焊接，另一端插装于散热器构件1上的导热管安装孔14中并焊接。安装时，将温度传感器安装于LED灯模组的基板上。

参照图2a-2c，每个散热器构件1均包括一个弧形板11，弧形板11的外弧面向外延伸出若干间隔的散热片12，弧形板11一个纵向端面沿纵向设连接槽15、另一个纵向端面沿纵向设连接突条13，弧形板11上沿所述连接槽15的方向(即纵向)设至少一个导热管安装孔14；所述散热片12底部厚、顶部薄、且表面布满突条12’。本实施例中，弧形板11的连接突条13的截面呈梯形，弧形板11的连接槽15为梯形槽，而且梯形槽的大小与所述连接突条13的大小相适配。实际应用中，弧形板11的连接突条13也可以做成圆柱形的突条，相应地，弧形板11的连接槽15做成圆弧形槽。连接突条13和连接槽15还可采用其它的连接结构，只要通过两者能将两个散热器构件1组合为一体即可。

本实施例散热器构件1的弧形板11厚12mm、长160mm，弧形板11上的散热片12高50mm，散热片12底部的厚度为2.1mm、顶部的厚度为1mm，相邻两个散热片底部的间距6.5mm、顶部的间距8.84mm。散热器构件1是一体成型的挤型铝材，为了能够与超导热管可靠焊接，在散热器构件1的导热管安装孔14周围镀镍层或其它可焊锡的锡焊层。另一方面，为了避免铝材因裸露在空气中风吹雨打而氧化，将散热器构件1除导热管安装孔周围的锡焊层外的其余部分钝化处理，如阳极处理等。

导热件2上的导热管安装孔21为一侧壁有开口的孔，这样才能大量的量产化，因为如果是闭合式导热管安装孔就必须用钻孔，而导热件2必须用高导热的金属如铜或铝，但一般这种材料粘度高不易钻孔，速度会很慢，不能大量生产。而本非闭合式的导热管安装孔21可用抽、拉、碾的方式再机加工即可，故能适合于大量生产。

超导热管3包括一个金属外管31、卷设于金属外管31内部的细金属网32、以及布设于外管31与细金属网32间的若干细金属球33，金属外管31、细金属网32及若干细金属球33经烧结及真空处理，形成真空、无重力及压力的导体管，并于导体管内部填注超导混合液体34，形成具真空及超导快速传递特性的热管。通过金属外管31、细金属网32间的空隙，以及细金属网32与若干细金属球33表面，形成一分布表面膜35，利用分布表面膜35的相互推挤移动，以及超导混合液体34在真空、无重力与无压力下，使热接合的一端热能快速的往冷端传递，并能自由的在任何位置来回传递热能，以达到快速、远距离热能传递。其中，金属外管31、细金属网32、细金属球33采用铜或铝材料等制成。由于上述分布表面膜35的形成，使上述超导热管3可于任意角度、方向配置，以改善习知单液体热导管受到热气上升回流之角度限制，可适应多方向性的配置应用。上述超导混合液体34可由多种不同的超导液体材料经比例调混构成，该超导液体材料可采用NaOH(氢氧化钠)、K₂CrO₄(铬酸钾)、乙醇(Ethanol)、水(H₂O)等其它公知的超导液体材料。

参照图5，所述控制电路包括一个电子开关和一个比较器，电子开关串接于LED灯的供电回路中，比较器的一输入端接所述温度传感器，另一输入端接基准电路，比较器的输出端接所述电子开关的控制端，基准电路提供给比较器的电压就是上限温度对应的电压，换句话说，当温度传感器输出至比较器的电压高于基准电路提供给比较器的电压时，表示基板温度高于上限温度。

上述LED灯散热装置的故障警示和保护功能的实现方法：用温度传感器检测LED灯模组的基板温度，控制电路将温度传感器检测到的基板温度与上限温度比较，当基板温度高于上限温度时，切断LED灯的电源；当基板温度下降低于上限温度时，接通LED灯的电源；当基板温度再次上升高于上限温度时，再次切断LED灯的电源；如此反复，利用LED灯的间断点亮警示该LED灯出现散热故障。另一方面，由于当基板温度高于上限温度(上限温度小于LED灯的光衰温度)时，就关断了LED灯的电源，因此它同时能控制LED灯的温度低于其光衰温度，达到保护LED灯的目的。其中的电子开关可以采用继电器、可控硅等电子开关。温度传感器可以采用市售的成品温度传感器，也可以用热敏电阻和相关电路组成。

经实验结果证明，本LED灯散热装置于干空气、无风状态的25℃恒温环境下测出的LED基板温度在52℃左右，而此LED模组的光衰温度为82℃。换言之，本散热装置如果要使此组LED模组升高到光衰温度时，则环境温度就必须高达55℃左右，且在无风的干空气下。本散热装置使用在100瓦LED模组的灯具上，只需3Kg以下的重量，而现有的100瓦的LED路灯其散热器要用重达30Kg以上的铝块。可见采用本散热装置不仅能使LED灯的发热温度控制在光衰温度点以下，能有效延长LED灯的寿命，而且能大大节省铝材，减轻重量，降低成本。

上述只是本发明的一个实施例，并非对本发明的限制。例如，本发明LED灯散热装置的故障警示方法中的控制电路、以及具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置中的控制电路也可以采用单片机实现，即，用单片机将温度传感器采样的基板温度与设定的上限温度比较，然后控制电子开关接通或断开LED灯的供电电源；还可以采用其它能实现本发明控制电路功能的电路。本发明也可以在散热器构件1的弧形板11上沿所述连接槽15的方向设两个或多个导热管安装孔14。针对不同功率的LED灯具，可以用一个散热器构件1作散热器，通过一个或多个超导热管3与一个导热件2热接合组合成LED灯具的散热装置；或者用两个散热器构件1组合成散热器，通过两个或多个超导热管3与一个导热件2热接合组合成LED灯具的散热装置；或者用多个散热器构件1组合成散热器，通过多个超导热管3与一个导热件2热接合组合成LED灯具的散热装置；还可以将所述散热器构件1裁成所需的长度，然后再组成LED灯散热装置。本发明中的超导热管3也可以采用现有的各种成型超导热管，最好选用管内填注由多种不同的超导液体材料经比例调混构成的超导混合液体的超导热管，超导液体材料可采用NaOH(氢氧化钠)、K₂CrO₄(铬酸钾)、乙醇(Ethanol)、水(H₂O)等其它公知的超导液体材料。

Claims

1.一种LED灯散热故障警示方法，其特征在于：

LED灯模组的基板上安装散热装置，用温度传感器检测LED灯模组的基板温度；

当基板温度高于上限温度时，控制电路切断LED灯的电源；当基板温度下降低于上限温度时，控制电路接通LED灯的电源；当基板温度再次上升高于上限温度时，控制电路再次切断LED灯的电源；如此反复，利用LED灯的间断点亮警示该LED灯出现散热故障；所述上限温度小于LED灯的光衰温度。

2.根据权利要求1所述的LED灯散热故障警示方法，其特征在于，所述散热装置包括：

3.根据权利要求2所述的LED灯散热故障警示方法，其特征在于：所述散热器构件是在导热管安装孔周围镀锡焊层、其余部分钝化处理的一体成型的挤型铝材。

4.根据权利要求1-3任一项所述的LED灯散热故障警示方法，其特征在于：所述控制电路包括一个电子开关和一个比较器，电子开关串接于LED灯的供电回路中，比较器的一输入端接所述温度传感器，另一输入端接基准电路，比较器的输出端接所述电子开关的控制端。

5.具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于包括：

一个温度传感器，安装于LED灯模组的基板上；及，

6.根据权利要求5所述的具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于：所述导热件上的导热管安装孔为一侧壁有开口的孔。

7.根据权利要求5所述的具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于：所述散热器构件是在导热管安装孔周围镀锡焊层、其余部分钝化处理的一体成型的挤型铝材。

8.根据权利要求5-7任一项所述的具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于：所述散热器构件的弧形板上的连接突条是圆柱形的突条、或截面呈梯形的突条，弧形板上的连接槽是圆弧形槽或梯形槽。

9.根据权利要求5-7任一项所述的具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于：相邻两个散热器构件通过连接突条和相应的连接槽连接为一体，或各自独立。

10.根据权利要求5-7任一项所述的具有故障警示和保护功能的LED灯散热装置，其特征在于：所述散热器构件的弧形板厚10～14mm，弧形板上的散热片高40～60mm，散热片底部的厚度为2～2.5mm、顶部的厚度为0.7～1.3mm，相邻两个散热片底部的间距6～7mm、顶部的间距8.5～9.5mm。