CN101813277B - 一种具有双重散热结构的led路灯 - Google Patents

Abstract

一种具有双重散热结构的LED路灯，包括一壳体，一透明罩体，壳体与透明罩体组装成封闭空间；在壳体底部平面固定有LED模组，在LED模组上嵌套有反光罩，其特征在于：由多个LED模组分段、分排固定在壳体底部平面上，相邻两个LED模组之间留有间距；每个LED模组的结构为：在矩形的铝基板上焊接有多个LED，相邻两个LED之间设置有热隔离孔，铝基板上有印刷电路，铝基板两端设有连接端子；通过串联或并联方式使多个LED模组电极连接。本发明通过对LED模组及壳体的散热部位进行特殊处理，保证了LED在正常工作中PN结结温的一致性，提高了LED路灯的整体使用寿命。

Description

一种具有双重散热结构的LED路灯

技术领域

本发明涉及LED路灯，尤其涉及一种具有双重散热结构的LED路灯。

背景技术

随着LED发光效率及整体可靠性能不断地提高，LED功能性照明发展迅猛，目前已得到广泛的应用，特别是LED路灯道路照明应用领域。但仍然存在很多不足，尤其在散热处理方面，造成了LED光衰较大及灯具整体寿命比较短等诸多问题。

目前，LED路灯在结构上大多是LED模组化设计，多颗LED焊接于一块铝基板上，LED工作时产生的热量传导到金属基板上，热量在横向传输过程中会产生热量的相互干扰问题，造成铝基板温度分布不均匀及局部温度过高等现象，导致LED PN结结温不一致，使LED寿命存在很大偏差。LED路灯在燃点后，灯具内腔温度会随散热器的温度升高也相应的提升，灯具外壳是由不同材质装配而成的高防尘防水等级的封闭空腔，封闭空腔内部温度也普遍高于环境温度很多，再加上各种组件的材质特性不一致，特别是热膨胀系数值相差很大，导致灯具整体结构可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双重散热结构的LED路灯。本发明通过合理设计LED路灯铝基板及LED模组间合理化排布，解决LED间热量相互干扰及灯具温度分布不均匀问题。进一步通过对灯具内腔做特殊处理，通过流体的温度差产生的密度差与外界自然对流换热，使灯具壳体在温度和压力变化时平衡灯具封闭空腔内外两侧的压力，极大地降低了结雾和结露现象，也减少了终端散热器有效面积，降低了LED稳态工作温度，提高整体灯具结构的稳定性能，最终实现LED正常工作时LED PN结结温一致性，减少了终端散热器的有效面积效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有双重散热结构的LED路灯，包括一壳体，一透明罩体，壳体与透明罩体组装成封闭空间；在壳体底部平面固定有LED模组，在LED模组上嵌套有反光罩，其特征在于：由多个LED模组分段、分排固定在壳体底部平面上，相邻两个LED模组之间留有间距；每个LED模组的结构为：在矩形的铝基板上焊接有多个LED，相邻两个LED之间设置有热隔离孔，铝基板上有印刷电路，铝基板两端设有连接端子；通过串联或并联方式使多个LED模组电极连接。

本发明还可以通过以下技术方案实现：在壳体底部平面上的相邻两个LED模组之间的间距部分设置有用于增大LED模组之间传热热阻的沟槽。

壳体由散热主体和堵头组成；散热主体为凹槽形铝合金型材，顶部加工有散热翅片；透明罩体为透光板，透光板由压条固定于散热主体上；堵头固定在散热主体的两端，形成封闭空间。在散热主体底部平面上的相邻两个LED模组之间的间距部分设置有用于增大LED模组之间传热热阻的沟槽。

堵头上安装有呼吸器；呼吸器由旋入式外壳、硅制密封环和防护薄膜组成；防护薄膜嵌入在旋入式外壳中，旋入式外壳下部为螺纹结构，中间加硅制密封环锁固于堵头上。

LED模组的铝基板上表面喷涂有黑色高导热陶瓷微粒的陶瓷基复合绝缘材料，反光罩底面涂覆有用于吸收来自散热主体底部平面及铝基板上表面辐射的能量的黑色材料。

在壳体上还安装有电源支架、驱动电源、密封盖和安装把手；电源支架通过螺钉与壳体紧固，驱动电源再固定在电源支架上，保持驱动电源与壳体有一定间距；驱动电源输出端与LED模组连接；密封盖安装在安装把手开孔处，安装把手用螺钉紧固于壳体顶部，用于与灯杆接口连接。

在壳体由散热主体和堵头组成时，则在散热主体上安装有电源支架、驱动电源、密封盖和安装把手；电源支架通过螺钉与散热主体紧固，驱动电源再固定在电源支架上，保持驱动电源与散热主体翅片有一定间距，驱动电源输出端与LED模组连接；密封盖安装在安装把手开孔处，安装把手用螺钉紧固于散热主体顶部，用于与灯杆接口连接。

LED模组通过常温可固化的硅树脂粘合剂黏结于散热主体底部平面。

本发明的优点和积极效果是：

本发明涉及的一种具有双重散热结构的LED路灯，通过对LED模组及散热主体进行特殊处理，保证了LED在正常工作中PN结结温的一致性，提高了LED路灯的整体使用寿命。首先，LED模组排布方式为分段式结构，极大地降低LED模组之间的热量传递。其次，铝基板上LED与LED导热焊盘间都设有热隔离孔，增大LED之间传热热阻，极大限度的降低热量在铝基板上横向传导，保证每颗LED正常工作状态下PN结结温基本一致，铝基板上表面喷涂黑色高导热陶瓷微粒的陶瓷基复合绝缘材料，铝基板下表面通过热传导方式把热量传导至散热主体上，同时铝基板上表面可以向四周热辐射能量及与灯具内腔流体进行自然对流换热。第三，散热主体底部平面设有多条沟槽，目的为增大LED模组间传热热阻，极大地降低了LED模组间热量传递。

对外界环境散热采用两种热传递方式，一种是LED通过热传导方式通过中间介质最终把把热量传递到散热主体上，散热主体再通过其散热翅片与外界环境自然对流换热方式进行热交换，达到主要散热目的；另外一种是充分利用LED路灯内部封闭空腔，把LED通过热传导方式传递到铝基板及散热主体上的部分热量通过热辐射方式及热传导方式进行传热，使腔体内流体温度及压强与外界环境形成一定温度差与压强差时，通过呼吸器进行与外界环境自然对流换热。双重的散热方式，提高了整体结构稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明热传递示意图；

图2是本发明LED路灯分解示意图；

图3是本发明LED模组结构示意图；

图4是本发明LED模组排布及与散热主体组合示意图；

图5是本发明呼吸器示意图；

图6是本发明LED路灯剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明实施方式：

图中标记说明：

压条1；透光板2；反光罩3；、LED模组4；散热主体5；堵头6；呼吸器7；安装把手8；密封盖9；电源支架10；驱动电源11。

LED模组4包括LED401、铝基板402和连接端子403。

呼吸器7包括旋入式外壳701、硅制密封环703和防护薄膜702。

本发明中的LED模组包括LED、铝基板和连接端子。LED通过焊接方式固定在铝基板上，铝基板上有印刷电路，铝基板两端设有连接端子，通过串联或并联方式使LED模组间电极连接。铝基板为长方形设计，铝基板上LED与LED导热焊盘间都设有热隔离孔，增大LED之间传热热阻，极大限度的降低热量在铝基板上横向传导，保证每颗LED正常工作状态下PN结结温基本一致，铝基板上表面喷涂黑色高导热陶瓷微粒的陶瓷基复合绝缘材料，铝基板下表面通过热传导方式把热量传导至散热主体上，同时铝基板上表面可以向四周热辐射能量及与灯具内腔流体进行自然对流换热。在散热主体底部平面上的相邻两个LED模组之间的间距部分设置有用于增大LED模组之间传热热阻的沟槽，如附图4中在四段LED模组中分别设置三道沟槽。

反光罩与LED模组嵌套装配且反光罩底面与LED模组上表面留有一定距离，反光罩上设有卡扣，通过卡扣固定在LED模组上，LED从反光罩方孔中露出，保证光输出。散热主体上设有定位槽，透光板放置于定位槽上，通过压条压紧透光板，压条用螺钉锁固在散热主体上，堵头安装在散热主体两侧，在一侧堵头上安装有呼吸器。通过各零件的组合在灯具内部行成一个高防尘防水等级的封闭腔体，LED路灯在正常工作时内腔中会进行热辐射和对流换热，当腔体内部流体压强达到一定程度时，产生流体的运动，内腔流体会与外界大气之间进行自然对流换热，进行热量传递。

反光罩底面涂覆黑色吸热材料，用于吸收来自散热主体底部平面及铝基板上表面辐射的能量。

呼吸器包括旋入式外壳701、硅制密封环703和防护薄膜702。旋入式外壳材质为聚酰胺塑料，具有惰性、单一性、抗化学性及抗紫外线等特点，旋入式外壳下部为螺纹结构，中间加硅制密封环锁固于一侧堵头上。防护薄膜嵌入在聚酰胺塑料外壳中，防护薄膜为细微多孔结构，防水耐压为0.2Mpa＝2个标准大气压，高透气量能够平衡灯具内腔与外界环境压力和保证灯具内腔与外界环境正常的自然对流换热。

电源支架通过螺钉与散热主体紧固，驱动电源再固定在电源支架上，使驱动电源与散热主体翅片隔有一定距离，防止热量相互传递，驱动电源输出端与LED模组连接。密封盖安装在安装把手开孔处，起到防尘防水作用，安装把手用螺钉紧固于散热主体顶部，用于与灯杆接口连接。

如图1所示，LED正常工作中所产生的热能量主要通过两种方式进行传递，最终均以自然对流换热方式与外界环境进行热交换。第一种热传递方式是通过热传导方式：LED→铝基板→散热主体，散热主体再与外界环境进行自然对流换热。第二种热传递方式是铝基板上表面和散热主体底部平面通过热辐射及热传导方式把热量聚集在LED路灯封闭空腔中，空腔内部流体的温度差产生密度差，当与外界空气达到一定压强差时，通过呼吸器进行主动的自然对流换热，达到双重散热效果。

参见图2-图6，本发明主要包括散热主体5、LED模组4、反光罩3、堵头6、呼吸器7、透光板2、压条1、安装把手8、密封盖9、电源支架10和驱动电源11组成。所述散热主体5顶部为与外界环境直接接触的散热翅片，底部平面为与LED模组4固定平面，LED模组4通过常温可固化的硅树脂粘合剂DOW CORNING SE4486黏结于散热主体5底部平面，LED模组4排布方式为分段式结构，散热主体5选用铝合金工业型材，顶部散热翅片再通过二次机械加工，行成横纵交叉式散热翅片。LED模组4包括LED401、铝基板402和连接端子403，LED 401通过焊接方式固定于铝基板上，铝基板402上有印刷电路，铝基板402两端设有连接端子403，通过串联或并联方式用导线使各个LED模组4之间电极连接。铝基板402上为长方形设计，铝基板402上相邻两个LED 401导热焊盘间都设有热隔离孔。反光罩3与LED模组4嵌套且反光罩3底面与LED模组4上表面留有3mm距离，反光罩3上设有卡扣，通过卡扣固定在LED模组4上。散热主体5上设有卡槽，透光板2放置于卡槽上，通过压条1压紧透光板2，压条1用螺钉锁在散热主体5上，堵头6安装在散热主体5两侧，在一侧堵头6上安装三个呼吸器7。通过各零件的组合在LED路灯内部行成一个封闭腔体。电源支架10通过螺钉与散热主体5紧固，驱动电源11固定在电源支架10上，使驱动电源11与散热主体5翅片隔有30mm距离，防止热量相互传递，驱动电源11输出端通过连接线与LED模组4电极连接。密封盖9安装在安装把手8开孔处，起到防尘防水作用，安装把手8用螺钉紧固于散热主体5顶部，用于与路灯灯杆连接。

Claims (4)

1.一种具有双重散热结构的LED路灯，

包括一壳体，一透明罩体，壳体与透明罩体组装成封闭空间；在壳体底部平面固定有LED模组(4)，在LED模组(4)上嵌套有反光罩(3)，其特征在于：由多个LED模组(4)分段、分排固定在壳体底部平面上，相邻两个LED模组(4)之间留有间距；每个LED模组(4)的结构为：在矩形的铝基板(402)上焊接有多个LED(401)，相邻两个LED(401)之间设置有热隔离孔，铝基板(402)上有印刷电路，铝基板(402)两端设有连接端子(403)；通过串联或并联方式使多个LED模组(4)电极连接；

壳体由散热主体(5)和堵头(6)组成；散热主体(5)为凹槽形铝合金型材，顶部加工有散热翅片；透明罩体为透光板(2)，透光板(2)由压条(1)固定于散热主体(5)上；堵头(6)固定在散热主体(5)的两端，形成封闭空间；

堵头(6)上安装有呼吸器(7)；呼吸器(7)由旋入式外壳(701)、硅制密封环(703)和防护薄膜(702)组成；防护薄膜(702)嵌入在旋入式外壳(701)中，旋入式外壳(701)下部为螺纹结构，中间加硅制密封环(703)锁固于堵头(6)上；通过各零件的组合在灯具内部行成一个高防尘防水等级的封闭腔体，LED路灯在正常工作时内腔中会进行热辐射和对流换热，当腔体内部流体压强达到一定程度时，产生流体的运动，内腔流体会与外界大气之间进行自然对流换热，进行热量传递。

2.根据权利要求1所述的具有双重散热结构的LED路灯，其特征在于：LED模组(4)的铝基板(402)上表面喷涂有黑色高导热陶瓷微粒的陶瓷基复合绝缘材料，反光罩(3)底面涂覆有用于吸收来自散热主体(5)底部平面及铝基板(402)上表面辐射的能量的黑色材料。

3.根据权利要求1所述的具有双重散热结构的LED路灯，其特征在于：在散热主体(5)上还安装有电源支架(10)、驱动电源(11)、密封盖(9)和安装把手(8)；电源支架(10)通过螺钉与散热主体(5)紧固，驱动电源(11)再固定在电源支架(10)上，保持驱动电源(11)与散热主体(5)翅片有一定间距，驱动电源(11)输出端与LED模组(4)连接；密封盖(9)安装在安装把手(8)开孔处，安装把手(8)用螺钉紧固于散热主体(5)顶部，用于与灯杆接口连接。

4.根据权利要求1所述的具有双重散热结构的LED路灯，其特征在于：LED模组(4)通过常温可固化的硅树脂粘合剂黏结于散热主体(5)底部平面。 

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