CN101922659A - 具有刺猬型热管群散热器的大功率led隧道灯 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管技术领域的具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，包括：LED阵列、导热基板和热管群，其中：LED阵列固定设置于导热基板的平面，热管群固定设置于导热基板的球面，所述的导热基板包括：底部的LED基板以及与之固定连接的顶部的导热块，其中：LED基板为铝或石墨制成且内部设有导线与LED阵列相连接，导热块为铝或石墨制成。本发明适合安装在有天花板的公共建筑中，散热器安装在天花板上的隔层中。该散热器具有结构紧凑、小巧玲珑，加工方便、成本低、重量轻、散热效率高、均温性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种发光二极管技术领域的装置，具体是一种具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯。
背景技术
目前，LED在图像显示、信号指示和照明领域得到了广泛的应用，成为当今照明技术的发展热点。与传统光源白炽灯及荧光灯相比，LED具有体积小、发热量低、耗电量小、反应速度快、耐震、亮度高、无污染等优点，在照明市场的发展潜力值得期待，10年内有望成为替代传统照明器具的一大潜力商品。与白炽灯、荧光灯等传统照明光源的发光机理不同，LED属于电致发光器件，其热量不能辐射散热，从而导致器件温度过高，严重影响LED的光通量、寿命以及可靠性，并会导致LED发光红移，尤其目前白光实现的方式是荧光粉加蓝光芯片的方案，其中荧光粉对温度特别敏感，最终会引起波长的漂移，造成颜色不纯等一系列问题。由此可见，散热能力差是照明用大功率LED(功率大于1W)面临的主要技术瓶颈，因此解决LED的散热成了大功率LED发展的首要问题。关于大功率LED的散热问题已引起国内外相关学者的关注。对于低于1W的低功率LED大多采用直接固体外部热沉法或是通过LED引线将热量散出去，这种通过自然对流散热方式，换热系数较低，只适合于芯片功率较低的情况，对于目前满足照明用大功率LED热流密度较高，已不能满足要求。同时，对于照明用的大功率LED，其冷却部分的成本不能很高，尺寸不允许过大，也不可能容许以电风扇等方式来强化散热。
通过对现有相关技术专利进行比较，中国专利号ZL200820070442.3，实用新型名称为：热管散热装置及大功率LED路灯、厂房灯和隧道灯，该热管散热装置含有传热板、热管和散热片。通过近似“L”形的圆管丝网热管和水平设置的直圆管丝网热管与两组背靠背安装的散热片和安装筒连接。使用商品化的圆形截面丝网热管，蒸发部和LED基板连接，冷凝部安装散热片，属于常规的热管散热方式。但由于丝网热管最大散热能力不大，且相对于大功率LED灯来说，所布置的丝网热管的数量又过少，并且丝网热管表面的翅片和热管不是一体，增大了接触热阻。这种常规热管散热方式并不适用于大功率LED。
进一步检索发现，中国专利号ZL200820009308.2，实用新型名称为：热管散热装置及大功率LED路灯，该技术通过将商品直管丝网热管一端安装在铝基板背部，另一端安装在散热片底部的槽中实现散热，也是一种常规的热管散热方式。该装置结构简单，加工方便，但同样由于丝网热管最大散热能力不大，且相对于大功率LED灯来说，所布置的丝网热管的数量又过少，并且丝网热管表面的翅片和热管不是一体，增大了接触热阻。这种常规热管散热方式并不适用于大功率LED。
中国专利号ZL200820161101.7，实用新型名称为：高功率LED光源模块封装结构，该技术将LED晶片直接贴装在石墨基板上，石墨基板再通过导热胶与金属鳍状散热器固定连接，电极穿过散热器及石墨片埋在石墨基板中，电极通过金线与LED晶片接通。该专利利用廉价且导热性能好的石墨代替铝板作为基板，降低了成本。
中国专利申请号200910037878.1，发明名称为：大功率LED灯具导热散热装置、导热基座及制作工艺，该技术采用石墨导热基座固定在LED灯具的导热基片的顶端，散热装置固定在石墨导热基座的顶端。散热装置为数个铜管烧结热管冷凝段套散热鳍片构成，并置于只有上下端开口的空气对流框中，热管蒸发段为扁平椭圆状。该专利也是使用石墨作为LED基板，同时使用铜管烧结热管加散热鳍片为散热器。但该装置的热管蒸发段与导热基座接触面积较小，散热鳍片与冷凝段存在接触热阻，使用只有上下端开口的空气对流框和间距较小的散热鳍片，使得空气自然对流流阻增大，设计并不合理。
通过比较发现现有的铝块式散热器或热管式散热器有以下几个特征：1.无论使用何种形式，最终都是利用金属肋片为散热片进行自然对流散热，没有考虑辐射。而设计合理时辐射散热量可以远远大于自然对流。2.现在散热器都是将肋片或翅片装在导热块或热管冷凝部上，金属翅片的肋效率低，需要大面积的散热翅片。3.对铝块式散热器，导热块部分和散热翅片一体化，体积庞大而沉重，不可分拆。4.LED基板和散热器分离制造，安装时在用导热胶连接，热阻大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，本发明适合安装在有天花板的公共建筑中，散热器安装在天花板上的隔层中，具有结构紧凑、小巧玲珑，加工方便、成本低、重量轻、散热效率高、均温性好的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：LED阵列、导热基板和热管群，其中：LED阵列固定设置于导热基板的平面，热管群固定设置于于导热基板的球面。
所述的LED阵列是指：若干功率大于100W的LED灯具以矩阵方式排列于导热基板。
所述的导热基板包括：底部的LED基板以及与之固定连接的顶部的导热块，其中：LED基板为铝或石墨制成且内部设有导线与LED阵列相连接，导热块为铝或石墨制成。
所述的导热块和LED基板也可以一体化，即LED阵列直接安装在导热块底面上。
所述的导热基板的外表面经黑化处理或涂漆处理。
所述的导热块为石墨制成时，则其外部涂一层深色保护漆。
所述的热管群包括若干根热管，其中：热管均为圆形管状铜质热管，各个圆管形铜质热管以半球形的导热块的球心为中心，以辐射状均匀插入半球形的导热块表面。
所述的热管内填充的工质为离子水。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
1.设计合理的散热器空间结构和进行表面处理，散热器以辐射散热为主，辐射散热量可以远远大于自然对流散热量。
2.使用圆管型热管群作散热翅片，肋效率达到理论最大值的1，大大减少散热面积，节约材料和空间。
3.导热基板和散热热管分离。安装时利用导热基板和散热热管热膨胀系数不同特点紧密装配。整体小巧玲珑，轻便。
4.导热基板中的导热块尺寸形状可任意设计，可直接设计作为LED基板，现有LED装配线只需略作更改。
5.适应性强，针对不同功率和安装场合，可根据需要设计散热热管群的尺寸和数量，导热块既LED基板不必变化。
附图说明
图1是本发明主视图。
图2是本发明俯视图。
图3是本发明仰视图。
图4是本发明中心截面剖视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-图4所示，本实施例包括：LED阵列1、导热基板2和热管群3，其中：LED阵列1固定设置于导热基板2的平面，热管群3固定设置于导热基板2的球面。
所述的LED阵列1是指：若干功率大于100W的LED灯具以矩阵方式排列于导热基板2底部。
所述的导热基板2包括：底部的LED基板4以及与之固定连接的顶部的导热块5，其中：LED基板4为铝板或石墨板制成且内部设有导线与LED阵列相连接，导热块5为铝或石墨制成，所述的导热块5为半球形结构。
所述的导热基板2的外表面经黑化处理或涂漆处理。
如图3和图4所示，所述的热管群3包括若干根热管6，其中：热管6均为圆管形铜质重力热管，内部工质都为去离子水。各个热管6以半球形的导热块5的球心为中心，以辐射状均匀插入半球形的导热块5表面，如一刺猬的背部形状，热管数量，长度和直径根据功率确定。
所述的热管群3可用各种类型圆管式热管，其外表面也进行黑化处理。对100W的LED灯具，热管数量61根，热管外径8mm，总长400mm，其中插入导热块的蒸发部长50mm。
该大功率LED散热用刺猬型热管群散热器有以下两种组装方案：
1.若采用铜热管和半球形的石墨块进行安装时，由于石墨的热膨胀系数远小于金属。先将它们一起放到冰箱冷却到0度，在这个温度将铜热管安装在石墨导热块上后自然恢复到室内温度，两者就会紧密连接。温度越高，连接越紧密。
2.若采用铜热管和铝导热块安装时，因为铝的热膨胀系数大于铜，必须先对铝加热并对铜热管冷却，将铜热管安装在铝导热块上。安装后自然恢复到室内温度(铝收缩，铜膨胀)，则两者就会紧密连接。
对以上设计方案，当导热块底面温度60度时，辐射和自然对流换热量比近似2∶1。即散热面积可减小到单纯自然对流散热器的三分之一。如用目前的铝块散热器，铝片散热片的肋效率大约是0.5上下。热管散热片的肋效率提高到接近1，即散热总面积可以再减少一半。
Claims (6)
1.一种具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，包括：LED阵列、导热基板和热管群，其中：LED阵列固定设置于导热基板的平面，热管群固定设置于导热基板的球面，其特征在于：
所述的导热基板包括：底部的LED基板以及与之固定连接的顶部的导热块，其中：LED基板为铝或石墨制成且内部设有导线与LED阵列相连接，导热块为铝或石墨制成。
2.根据权利要求1所述的具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，其特征是，所述的LED基板与导热块为一体化结构，所述的LED阵列直接安装在导热块底面上。
3.根据权利要求1或2所述的具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，其特征是，所述的导热块为半球形结构。
4.根据权利要求1或2所述的具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，其特征是，所述的LED阵列是指：若干功率大于100W的LED灯具以矩阵方式排列于导热基板底部。
5.根据权利要求1所述的具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，其特征是，所述的导热基板的外表面经黑化处理或涂漆处理。
6.根据权利要求1所述的具有刺猬型热管群散热器的大功率LED隧道灯，其特征是，所述的热管群包括若干根热管，其中：热管均为圆形管状铜质热管，各个圆管形铜质热管以半球形的导热块的球心为中心，以辐射状均匀插入半球形的导热块表面。
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