CN101956920B - 一种液态冷却型led散热灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态冷却型LED散热灯，包括有LED灯组(1)、该LED灯组(1)焊接在LED电路板(2)的正面，其特征在于：所述LED电路板(2)的背面贴合在散热通道(3)的下底，该散热通道(3)为封闭型，散热通道(3)内装有冷却剂。其显著效果：能在各种环境中对LED灯组(1)进行有效散热，特别是在高温环境中，更能对LED灯组(1)进行有效散热。

Description

一种液态冷却型LED散热灯
技术领域
本发明属于LED照明灯，具体的说涉及一种液态冷却型LED散热灯。
背景技术
如图1所示，LED灯的结构一般包括有LED灯组、该LED灯组焊接在LED电路板的正面，所述LED电路板的背面贴合有散热器，但普通的LED散热器都只能进行风冷方式散热。其散热效果欠佳。特别是在高温状况下，简单的风冷散热技术完全不能解决LED的大发热量。
现有技术的缺点在于：风冷散热技术无法在高温环境中对LED灯组进行有效散热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态冷却型LED散热灯，能在高温环境中对LED灯组进行有效散热。
本发明的技术方案如下：一种液态冷却型LED散热灯，包括有LED灯组、该LED灯组焊接在LED电路板的正面，其关键在于：所述LED电路板的背面贴合在散热通道的下底，该散热通道为封闭型，散热通道内装有冷却剂。
所述冷却剂由以下之和为总重量百分数的原料混合组成：
二硫化碳和甲醇为10～50％
丙酮和氯仿为50～90％
其中以二硫化碳和甲醇之和为总重量，二硫化碳为10～90％，甲醇为90～10％；
以丙酮和氯仿之和为总重量，丙酮为10～90％，氯仿为90％～10％。
冷却剂在散热通道的下部吸收热能挥发成气态，在散热通道的上部散发热能冷凝成液态。实现对整个LED灯的冷却。
所述散热通道的下部为冷却剂池，上部为导流管。
所述导流管的前端高于尾端。便于冷凝后的冷却剂流回冷却剂池，防止冷却剂倒流，影响冷却效果。
所述散热通道旁还安装有风机，该风机正对所述导流管。
所述导流管上焊接有散热片。
所述导流管呈“S”形。
所述风机的控制端连接有驱动电路，该驱动电路中设置有环境温度传感器。
当环境温度过高，可开启风机对导流管中的冷却剂强制制冷。
所述冷却剂池的上壁为鼓膜。采用鼓膜或股囊技术，可以适应冷却剂体积的膨胀和收缩。当冷却剂气化量较大时，冷却剂池的体积可以相应增加，当冷却剂液化量较大时，冷却剂池的体积可以相应减小。
冷却剂池容积根据冷却剂体积变化相应变化，可以稳定整个散热通道内的压力，利于散热通道在一个稳定的压力环境中散热，提高散热效果。
显著效果：提供了一种液态冷却型LED散热灯，能在各种环境中对LED灯组进行有效散热，特别是在高温环境中，更能对LED灯组进行有效散热。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为“S”形导流管的俯视图；
图4为单种液体热管温度-热阻曲线图；
图5为混合液体热管温度-热阻曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种液态冷却型LED散热灯，包括有LED灯组1、该LED灯组1焊接在LED电路板2的正面，所述LED电路板2的背面贴合在散热通道3的下底，该散热通道3为封闭型，散热通道3内装有冷却剂。
冷却剂的沸点在40℃～60℃，可采用以丙酮为主料的混合溶液。
混合溶液由以下之和为总重量百分数的原料混合组成：
二硫化碳和甲醇为10～50％
丙酮和氯仿为50～90％
其中以二硫化碳和甲醇之和为总重量，二硫化碳为10～90％，甲醇为90～10％；
以丙酮和氯仿之和为总重量，丙酮为10～90％，氯仿为90％～10％。
其优选组合可以是：
二硫化碳：10％、丙酮：35％、氯仿：35％、甲醇：20％。
如图2所示，所述散热通道3的下部为冷却剂池3a，上部为导流管3b。
所述导流管3b的前端高于尾端。
所述散热通道3旁还安装有风机4，该风机4正对所述导流管3b。
所述风机4的控制端连接有驱动电路5，该驱动电路5中设置有环境温度传感器6。
所述导流管3b上焊接有散热片7。
如图3所示，所述导流管3b呈“S”形。散热片7的排布方向与风机4送风方向一致。
所述冷却剂池3a的上壁为鼓膜。
LED灯组1安装在电杆或墙壁上，环境温度传感器6和驱动电路5有而固定在电杆或墙壁上。
由于LED工作温度超过70℃时对LED寿命有较大影响，LED正常工作的温度区间在40～70℃，LED适用的散热液必须在40～70℃温度下比较敏感。所以经过大量的实验，试用了其他领域大量的冷却液、散热液体效果都不好，且根据这种情况发现用一种单一的液体不容易达到理想的效果。
所以LED散热液使用二硫化碳，丙酮，氯仿，甲醇四种液体混合，其中二硫化碳沸点为45℃，丙酮沸点为56.12℃，氯仿沸点为61.15℃，甲醇沸点为64.5℃，由于二氯乙烷沸点在57.28℃与丙酮物理和化学性能相似，可以替换使用，从低到高基本上平均分布在LED的正常工作温度范围(40～70℃)。
LED工作温度达到45℃左右时，接近二硫化碳沸点，此时二硫化碳起主要散热作用，由于在该温度区间对LED寿命影响不大，为保证在更高温度区间有较好的散热效果，二硫化碳在散热液体中应占较小比例。
丙酮和氯仿沸点分别是56.12℃和61.15℃，LED工作温度在50～60℃的温度区间时，这两种液体有较快的气化速度，散热效果较好，通常情况下LED工作稳定后处于这个温度区间，因此丙酮和氯仿在热液体中应占较大比例。
甲醇沸点为64.5℃，如果LED工作温度较高时可能达到65～70℃之间，此时温度已超了甲醇的沸点，而且其它液体基本上全部气化，不能形成液体回流，甲醇起主要散热共用，为防止甲醇也全部气化，所以甲醇在热液体中占比例不能太少。
二硫化碳，丙酮，氯仿，甲醇四种液体的配比在上述原则上经过多次实验，最终得到了上述最有效的配比。
二硫化碳，丙酮，氯仿和甲醇四种液体与混合液体的对比试验。
四种液体和混合液体分别装入Φ10mm，长100mmr的热管后，在不同温度下的热阻测试曲线，图4的曲线表示单种液体1mL装入热管后的温度-热阻曲线，一共有A，B，C，D四条曲线，分别对应4种液体，曲线A是二硫化碳，曲线B是丙酮，曲线C是氯仿，曲线D是甲醇。
从图4中的曲线可看出，由于液体沸腾时产生剧烈的气化，所以当热管吸热端的温度处于传热液沸点附近时，热管的热阻最小。将4种液体以配比(质量比)为二硫化碳10％，丙酮35％，氯仿35％，甲醇20％混合后得到液体E，取E液体10mL装入热管后测得图中右边的温度-热阻曲线。
从图5中可以看出，由于四种液体的沸点分布在40到70℃之间，热管在40到70℃之间热阻低于0.2℃/W，该温度区间覆盖了LED照明灯工作时的正常工作温度，比较适合用于LED照明灯散热。
使用散热液体和不使用散热液体的LED发光板的对比试验。
两个相同的200W LED灯发光板，发光效率85％，热功率30W，1号灯使用普通热管与散热器连接，2号灯使用相同尺寸的混合液体热管与散热器连接，环境温度35℃，环境湿度67％，通电1小时后，两个LED灯工作温度均达到稳定状态。
1号灯发光板温度55.4℃，散热器温度46.3℃。热阻约0.303℃/W
2号灯发光板温度52.7℃，散热器温度47.1℃。热阻约0.186℃/W
2号灯使用混合液体热管后，热阻降低约38.6％。
具体到部分配比案例如下
Figure BSA00000310454000071
将案例1、2、3和4得到的散热混合液加入到散热管内，LED灯组工作发热，将热量传递到基板上，基板继续将热量传递到散热管的吸热面上，热源产生的热量使散热管吸热面附近的散热混合液气化，带走热源产生的热量，汽化的散热混合液在散热管散热面的内壁上冷却释放出热量，并将热量传递到散热器。冷却的蒸汽变成液态，回流回散热管的吸热面，回流回的散热混合液继续吸热蒸发，如此循环，不断地将LED灯组产生的热量传递到散热器，由散热器将热量传递到周围空气中。
尽管以上结构结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，如更改散热通道形状方式，更改冷却剂的型号种类等等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液态冷却型LED散热灯，包括有LED灯组(1)、该LED灯组(1)焊接在LED电路板(2)的正面，其特征在于：所述LED电路板(2)的背面贴合在散热通道(3)的下底，该散热通道(3)为封闭型，散热通道(3)内装有冷却剂；
所述冷却剂由以下之和为总重量百分数的原料混合组成：
二硫化碳和甲醇为10～50％
丙酮和氯仿为50～90％
其中以二硫化碳和甲醇之和为总重量，二硫化碳为10～90％，甲醇为90～10％；
以丙酮和氯仿之和为总重量，丙酮为10～90％，氯仿为90％～10％。
2.根据权利要求1所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述散热通道(3)的下部为冷却剂池(3a)，上部为导流管(3b)。
3.根据权利要求2所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述导流管(3b)的前端高于尾端。
4.根据权利要求2所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述散热通道(3)旁还安装有风机(4)，该风机(4)正对所述导流管(3b)。
5.根据权利要求4所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述风机(4)的控制端连接有驱动电路(5)，该驱动电路(5)中设置有环境温度传感器(6)。
6.根据权利要求2所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述导流管(3b)上焊接有散热片(7)。
7.根据权利要求2所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述导流管(3b)呈“S”形。
8.根据权利要求2所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述冷却剂池(3a)的上壁为鼓膜。
9.根据权利要求1所述液态冷却型LED散热灯，其特征在于：所述冷却剂原料的质量百分数混合组成为：
Figure FSB00000683815100021
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