CN102278726B - 一种led灯具散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯具散热装置，所述装置包括：固定连接所述LED灯具、且便于将所述LED灯具产生的热量进行传导的热传导单元，以及固定连接所述热传导单元、且当LED灯具的温度上升到特定值时将所述热传导单元导出的热量进行吸收的热吸收单元。该LED灯具散热装置可以改善LED灯具的散热效果，提高LED灯具的散热效率。

Description

一种LED灯具散热装置

技术领域

本发明涉及LED制造技术领域，更具体地说，涉及一种LED灯具散热装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体器件。

LED照明是近几年发展起来的新兴产业。同传统的钨丝灯泡相比，钨丝灯泡是以大电流使灯丝加热直至发光，而LED则是利用半导体材料中的电子电动结合时以发光的方式来显示其释放出的能力，使得LED仅需极小的电流就可激发出亮度相当高的光。

然而，目前LED的最大技术问题在于散热问题，例如：对于用于街道和其他区域照明的大功率LED灯具，在LED点亮时所产生的热量，通常都是采用自然散发的方式将热量散发到空气中，使LED结温保持在一定数值上。现有技术中，通常将LED点亮时所产生的热量传导至散热片组，散热片组通常具有多个散热鳍片，从而，使散热片组与空气进行交换而带走热量。一般，散热片组焊接有底板，空气必须绕过底板才能与散热鳍片接触进而散热。然而，空气在绕过底板时会被分散而无法集中，使得散热鳍片组仅能与部分空气进行热交换；另外，散热片组边缘冷热空气容易流动，而散热片组中心部分的冷空气不容易得到充分的补充，使冷热空气不能快速有效的对流，阻碍了中心部分热量的散发，严重时将导致散热器中心温度高于边缘温度的不均衡现象，从而散热片组中心的LED结温升高，当超过LED允许的结温温度时，最终LED亮度急剧衰退或损坏。

可见，如何提供一种具有高效率散热效果的LED灯具散热装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种LED灯具散热装置，以改善LED灯具的散热效果，提高LED灯具的散热效率。

本发明实施例是这样实现的：

一种LED灯具散热装置，所述装置包括：

固定连接所述LED灯具、且便于将所述LED灯具产生的热量进行传导的热传导单元，以及固定连接所述热传导单元、且便于将所述热传导单元导出的热量进行吸收的热吸收单元。

优选的，所述热传导单元包括连接所述LED灯具和热吸收单元的导热金属基板。

优选的，所述热吸收单元包括连接所述热传导单元的密闭空腔，所述密闭空腔中设置有用于吸收热量的相变材料。

优选的，所述密闭空腔为导热材料形成的密闭空腔。

优选的，所述LED灯具与导热金属基板之间涂覆有绝缘导热胶。

优选的，所述热吸收单元与导热金属基板之间涂覆有导热胶。

优选的，所述金属密闭空腔由紧密嵌套在一起的、高度不同且各具有一底面的第一金属套筒和第二金属套筒的两底面之间的高度差产生，其中，高度较小的金属套筒中设置有所述LED灯具的电源驱动器。

优选的，所述电源驱动器和所述LED灯具之间通过透穿所述第一金属套筒和第二金属套筒底面的导线连接，所述第一金属套筒和第二金属套筒底面上透穿所述导线处设置有密封物。

优选的，所述密封物为防水密封胶或密封橡胶圈。

一种LED灯具，优选的，所述LED灯具包括上述任一项所述的LED灯具散热装置。

同现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点和特点：

本发明的LED灯具散热装置可放置于灯具底部，当LED灯温度上升达到一定值时，热吸收单元可以将热传导单元导出的热量进行吸收，使得LED灯具在正常工作时保持较低的温度；

此外，当热吸收单元通过相变材料进行热吸收时，如果LED灯具的温度上升至相变材料的相变温度时，则相变材料发生相变，同时吸收大量的热量，能够起到迅速为LED灯具降温的目的，同时，能够使得LED灯具的温度维持在相变温度，起到恒温的作用，因此，能够大大改善LED灯具的散热效果，提高LED灯具的散热效率，尤其适用于由外界因素引起的LED灯具瞬间升温时对LED灯具的保护。

附图说明

图1是本发明一种LED灯具散热装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种携带有相变材料散热装置的LED灯具的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1，示出了本发明中一种LED灯具散热装置，所述装置包括：

固定连接所述LED灯具、且便于将所述LED灯具产生的热量进行传导的热传导单元101，以及固定连接所述热传导单元101、且当LED灯具的温度上升到特定值时将所述热传导单元101导出的热量进行吸收的热吸收单元102。

本发明的LED灯具散热装置可放置于灯具底部，当LED灯温度上升达到一定值时，热吸收单元可以将热传导单元导出的热量进行吸收，使得LED灯具在正常工作时保持较低的温度。

为了提高LED灯具的散热效果，可以在热吸收单元中设置一导热材料形成的密闭空腔，该密闭空腔中设置有用于吸收热量的相变材料。当热吸收单元通过相变材料进行热吸收时，如果LED灯具的温度上升至相变材料的相变温度，则相变材料发生相变，同时吸收大量的热量，能够起到迅速为LED灯具降温的目的，同时，能够使得LED灯具的温度维持在相变温度，起到恒温的作用。

相变材料(Phase Change Material-PCM)是一类特殊的物质，其在特定温度下会改变形态。通常，相变材料在改变形态时会吸收或释放能量，称之为潜能。对于LED灯具来说，采用的相变材料为熔点40～53℃的石蜡、羟酸或水合盐，部分符合熔点的相变材料如表1中所示，当然，除表1中列出的相变材料外，其他固液相变的物质，例如熔点温度在40-50℃范围内的，也都可以使用。对此，本发明并不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际应用进行选择。

表1部分相变材料列举

材料	熔点(℃)	熔化焓(J/g)	类别
				二十一烷	40	213	石蜡
二十二烷	44	252	石蜡
				二十三烷	48	234	石蜡
五水合硫代硫酸钠	48	210	水合盐
				肉豆蔻酸	52	190	羧酸
二十四烷	53	255	石蜡

由于相变材料成本较低，且无毒、不具有可燃性和腐蚀性，因此，可以方便应用于LED灯具的散热装置。

在本发明的具体实施时，所述热传导单元可以包括连接所述LED灯具和热吸收单元的导热金属基板。当LED灯具温度升高时，由于导热金属基板直接连接LED灯具和热吸收单元，因此，LED灯具可以通过导热金属基板将LED灯具产生的热量传导至热吸收单元。

为了保证导热金属基板与LED灯具的紧密连接，可以在所述LED灯具与导热金属基板之间涂覆绝缘导热胶。同时，也可以在所述热吸收单元与导热金属基板之间涂覆导热胶，使得所述热吸收单元与导热金属基板之间也能够保证稳固的连接。

为了便于对本发明技术方案的理解，下面通过一个具体实施例对其进行详细描述。

参见图2，为携带有相变材料散热装置的LED灯具的结构示意图。其中，1为灯头；2为电源驱动器，设置于金属内套筒9中；3为变相材料；4为导线；5为金属外套筒；6为导热金属基板；7为LED；8为灯罩。可见，相变材料3被放置于内套筒9的底面和外套筒5的底面形成的密闭空腔内。当LED7发热的同时，LED7上产生的热量将会被传导至导热金属基板6，导热金属基板6再将热量传至外套筒5，外套筒5的温度随之升高，并将热量传导至其中的相变材料3。当LED的温度上升到相变材料3的相变温度时，相变材料3发生相变，由固态转变为液态，同时吸收大量的热量，并能够使LED灯具的温度维持在相变温度，起到恒温的作用。

需要说明的是，灯头1与外套筒5可以采用螺纹连接，另外，在外套筒5的外侧面安装有螺丝，以固定连接灯头1与外套筒5；内套筒9与外套筒5采用过度配合连接，内套筒9的外径与外套筒5的内径应使得内套筒9与外套筒5紧密嵌套在一起；此外，外套筒5的高度高于内套筒9，两个套筒的开口端可以处于同一水平面；内套筒9中设置有电源驱动器2；外套筒5与灯罩8可以采用螺纹方式连接；灯头1、内套筒9及外套筒5之间通过胶黏结结合螺丝进行固定；导热金属基板6通过导热胶粘在套筒5的底面上；LED7与导热金属基板6之间通过导热绝缘胶黏结；导热金属基板6可以选用铝质等导热性能良好的材质。除此之外，灯头1可以选用与普通钨丝灯一致的标准件；电源驱动器2和LED7之间通过透穿内套筒9及外套筒5底面的导线4连接，内套筒9及外套筒5底面上透穿导线4的位置设置有密封物，防止相变材料的泄露，该密封物可以为防水密封胶或密封橡胶圈。

内套筒9的底面和外套筒5的底面形成的密闭空腔内相变材料的封装方式可以有以下两种：

(1)对于块状固体形式的相变材料，可以将其切成与外套桶横截面内径一致形状大小、高度略低于外套筒与内套筒的高度差h的形状，h可以根据所需相变材料的体积进行设计。

如果是粉末状固体相变材料，则可以直接倒入外套筒内，使粉末状固体相变材料沉积于外套筒底部后，再嵌入内套筒。

(2)可以先在烧杯等容器内加热相变材料，使其成为液体，然后用收取装置如注射器抽入后注入外套筒内，或者，直接将烧杯中已转化为液体的相变材料倒入外套筒中，再将内套筒嵌入外套筒。因外套筒与内套筒采用过渡配合或死配合(不留间隙)，且导线4有防水胶密封在外套筒和内套筒底面上相应的导线孔，所以相变材料不会溢出或流出内套筒的底面和外套筒的底面形成的密闭空腔。

这里对于内、外套筒的截面形状，本发明并不做具体限定，本领域技术人员可根据实际应用进行设置。

需要说明的是，当相变材料完全融化后，LED灯具的温度仍然会上升，因此，为了使得LED灯具的温度维持在某一较低的温度，则相变材料可以根据需要使LED灯稳定维持的温度进行选取，例如当需要使LED灯稳定维持的温度为35℃，则选择一种熔点也是35℃的相变材料。相变材料有相对应的热焓，单位为J/g，那么，如果环境温度是25℃，就可以用数学的方式求解这种具体相变材料的用量(单位：克)。如LED灯的功率为5W，其中，80％的能量转化为热能，那么就有：

5J/s×80％×60×60(这里，假设相变材料完全融化需要1小时)＝

200(假设相变材料的热焓)J/g*X(X为所需相变材料的用量)

通过上式，即可计算出相变材料用量X。

由此，可以得出计算相变材料用量的通用公式，假设LED稳定温度为T摄氏度，则选择相应的相变材料对应的熔点温度也为T，假设此相变材料的热焓为H(J/g)，环境温度为t，LED灯功率为F(W)热能转化率为y％，且相变材料完全融化需要的时间为M，则需要的相变材料用量X(g)为：

X＝F×y％×M/H

上述实施例中的LED灯具散热装置可以广泛应用于各种LED灯(如闪光灯、声控灯、大功率LED等)的散热，能够使各种LED灯的工作温度保持在某一较低温度值。此外，LED灯具散热器的外观也并不局限于上述实施例，在实际应用中，可以设置为各种带有装载变相材料空间的形状体。

可见，采用本发明提供的LED灯具散热装置，能够大大改善LED灯具的散热效果，提高LED灯具的散热效率，尤其适用于由外界因素引起的LED灯具瞬间升温时对LED灯具的保护，使得可以大大降低LED灯由于温度过高而被烧毁的几率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种LED灯具散热装置，其特征在于，所述装置包括：

固定连接所述LED灯具、且便于将所述LED灯具产生的热量进行传导的热传导单元，以及固定连接所述热传导单元、且当LED灯具的温度上升到特定值时将所述热传导单元导出的热量进行吸收以使所述LED灯具保持恒温的热吸收单元；

所述热吸收单元包括连接所述热传导单元的密闭空腔，所述密闭空腔中设置有用于吸收热量以使所述LED灯具保持恒温的相变材料，所述相变材料的熔点与所述LED灯所要保持的恒温相等；

所述相变材料的用量为X，X=F×y%×M/H，其中，H为所述相变材料的热焓，M为所述相变材料完全融化需要的时间，F为LED灯的功率，y%为LED灯的热能转化率。

2.根据权利要求1所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述热传导单元包括连接所述LED灯具和热吸收单元的导热金属基板。

3.根据权利要求1所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述密闭空腔为导热材料形成的密闭空腔。

4.根据权利要求2所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述LED灯具与导热金属基板之间涂覆有绝缘导热胶。

5.根据权利要求2所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述热吸收单元与导热金属基板之间涂覆有导热胶。

6.根据权利要求3所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述密闭空腔由紧密嵌套在一起的、高度不同且各具有一底面的第一金属套筒和第二金属套筒的两底面之间的高度差产生，其中，高度较小的金属套筒中设置有所述LED灯具的电源驱动器。

7.根据权利要求6所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述电源驱动器和所述LED灯具之间通过透穿所述第一金属套筒和第二金属套筒底面的导线连接，所述第一金属套筒和第二金属套筒底面上透穿所述导线处设置有密封物。

8.根据权利要求7所述的LED灯具散热装置，其特征在于，所述密封物为防水密封胶或密封橡胶圈。

9.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括如权利要求1～8中任一项所述的LED灯具散热装置。