CN102287688A

CN102287688A - 热管式灯杆与led光源一体结构的路灯装置

Info

Publication number: CN102287688A
Application number: CN2011102029782A
Authority: CN
Inventors: 区琼荣; 梁荣庆; 何志江; 何龙; 李泽斌; 吴忠航; 高欢忠; 成卫海
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明属于LED光源技术领域，具体为一种热管式灯杆与LED光源一体结构的路灯装置。本发明包括兼作散热功能的热管式副灯杆、热沉、LED光源模块和透明保护壳；热管式副灯杆中空且两端封闭，内装常温下处于液态的工质，热沉位于热管式副灯杆的一端，热沉与液态工质直接接触；LED光源贴装于热沉下方，透明保护壳罩在LED光源外，起防尘防水作用；热管式副灯杆另一端固定于主灯杆上，热管式副灯杆的固定端高于连接LED光源一端。通过热沉导热和热管式副灯杆散热，能有效解决了大功率LED散热问题，节省了散热器材料，具有结构简单、低成本、易装卸、易维护、重量轻、寿命长等特点。

Description

热管式灯杆与LED光源一体结构的路灯装置

技术领域

本发明属于LED光源技术领域，具体涉及一种大功率照明装置，尤其是涉及户外和道路照明用的LED路灯装置。

背景技术

随着LED照明的需求日趋迫切，很多功率型LED的驱动电流达到70 mA、100 mA甚至3 A，这将会引起芯片内部热量聚集，导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题，高功率LED的散热问题益发受到重视。业内已经对大功率LED的散热问题作出了很多的努力：通过对芯片外延结构优化设计，使用表面粗化技术等提高芯片内外量子效率，减少无辐射复合产生的晶格振荡，从根本上减少散热组件负荷；通过优化封装结构、材料，选择以铝基为主的金属芯印刷电路板(MCPCB)，使用陶瓷、复合金属基板等方法，加快热量从外延层向散热基板散发，再从基板传导至热沉。从芯片传导到热沉的热量最终还是要向环境排放才不致使温度无止境的上升。目前，从热沉到环境的散热过程主要依靠大面积铝散热片的热辐射和空气对流实现，这种热交换方式需要每瓦热量至少50平方厘米的铝散热片面积，这不仅需要大量的铝材，增加灯具成本，而且灯具重量大，不利于应用安装。

中国发明专利CN101526204公开了一种“大功率强制散热型热管LED照明装置”是通过一个带强制风冷的热管给LED散热，虽然有一定效果，但是，也存在较大问题：一方面强制风冷并不可靠，如果用于强制风冷的风扇失效，必然导致LED结温过高而失效，另一方面，热管和强制风冷装置会增加系统能耗和制造成本，与传统笨重的大面积铝散热器相比，并无显著优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热效果好、制造成本低的LED路灯装置。

本发明设计的LED路灯装置，针对需要使用灯杆的特征，结合热管长距离传热的原理，把路灯灯杆设计成热管结构，构成热管和灯杆一体式LED路灯照明装置，无需沉重而庞大的铝散热器，不仅解决了LED路灯的散热问题，同时降低了造成成本，使安装更简易。

本发明包括兼作散热功能的热管式副灯杆、热沉、LED光源和透明保护壳。所述热管式副灯杆中空且两端封闭，内装常温下处于液态的工质，热沉位于热管式副灯杆的一端，热沉与液态工质直接接触；LED光源贴装于热沉下方，透明保护壳罩在LED光源外，起防尘防水作用；热管式副灯杆另一端固定于主灯杆上，热管式副灯杆的固定端高于连接LED光源一端。

本发明的散热原理是，LED工作产生的热量通过基板传导到热沉上，热沉温度升高，加热热管式灯管内的工质液体，工质液体沸点较低，受热易蒸发，甚至沸腾，蒸气携带着热量往上升，上升过程中，不断被副灯杆壁冷却凝结，有部分蒸气甚至会到达热管式副灯杆的另一端，即热管的冷端，蒸气冷却凝结成液体，在重力的作用下回流到热管式副灯杆的热沉端，即热管的热端，周而复始地循环，LED释放的热量被液态工质源源不断地长距离地输运到副灯杆的各部位，最后，热量通过大面积的副灯杆表面辐射和对流向环境释放。

本发明所述的热管式副灯杆，中空，两端封闭，内装常温下处于液态的工质，所述的副灯杆一端内有一个热沉。

所述的热管式副灯杆，外表面为波纹面、平滑面、鳍片结构或突点状结构中的一种或多种结合。

所述的热管式副灯杆，其整体形状为直线形、环形、三角形或“L”形结构。

所述的热管式副灯杆另一端固定于主灯杆上，所述的热管式副灯杆固定于主灯杆的一端高于接LED光源一端。

所述的热沉与所述的液态工质直接接触，热沉与液态工质接触部分是多孔结构或鳍片结构，热沉与LED光源接触一面是平滑的高反射面，

所述的热沉，其材料是铝、铜、钢或合金，截面形状是圆柱形、方形或六角形。

所述的热沉下方贴装LED光源，所述的LED光源与所述的热沉和所述的热管式副灯杆是一体式结构。

所述的透明保护壳，能防水防尘，内表面反光率高。

所述的一体式热管LED路灯装置，灯杆作为LED散热器，故不需要大而重的铝散热器。

本发明提供的LED照明装置，其灯头结构紧凑、简单，易于防尘防水密封，质量轻，易于安装维护；热源与散热体距离远，热管的散热原理得到充分发挥，使热量能迅速从热源传导出去；热管与灯杆一体化结构，不增加成本，灯杆有较大的表面积，完全能满足大功率LED散热对散热器面积的要求，不需要使用铝散热器，大速度节省材料和成本。

附图说明

图1、热管式灯杆的LED路灯装置示意图。

图2、热沉结构示意图。

图3、副灯杆形状示意图。其中：a为波纹管副灯杆，b为环形副灯杆。

图中标号：1-副灯杆，2-液态工质，3-热沉，4-LED光源模块，5-透明保护壳，6-接合法兰，7-主灯杆，8-液态工质注入口。9-热沉上的外螺纹，10-热沉顶部的单端开口孔。

具体实施方式

下面通过进一步描述本发明。

实施例1

本发明的灯头与热管式灯杆一体式路灯装置包括以下部分：热管式副灯杆1、热沉2、液态工质3、LED光源模块4、透明保护壳5、副灯杆与主灯杆接合法兰6和主灯杆7，其中，LED光源模块由100颗1W的蓝光LED芯片阵列封装在一块铝基板支架上，蓝光经荧光粉混光成白光，通过透镜配光后输出。整个路灯装置的组装过程如下：

1 .一端是多孔结构的铝热沉2，通过铝热沉上的外螺纹与中空的副灯杆1上的内螺纹咬合，螺纹之间填充胶带以达到气密，铝热沉密封热管式副灯杆的开口端，铝热沉的结构如图2所示。

2. LED光源模块带透镜一侧朝下，另一侧通过导热胶和螺钉与铝热沉实现无缝贴合。

3. 将透明保护壳安通过螺钉和胶水装于热沉上，将LED光源模块密封于透明保护壳内，防水防尘等级达到IP67～IP68级。

4. 将1升丙酮工质通过副灯杆上的液态工质注入口8注入到副灯杆内，如图1中标号2所示，然后封闭液态工质注入口8。

5. 将1-4步安装好的灯头、副灯杆一体结构通过接合法兰6安装到主灯杆7上，灯头朝下，副灯杆在接合法兰6处密封，副灯杆与主灯杆结合处高于副灯杆其他任何一处。

实施例2

与实施例1中的构成一致的路灯装置还可通过以下顺序安装。

1. 将副灯杆1通过接合法兰6安装到主灯杆7上，副灯杆在接合法兰6处密封，副灯杆与主灯杆结合处高于副灯杆其他任何一处。

3. 将透明保护壳通过螺钉和胶水安装于热沉上，将LED光源模块密封于透明保护壳内，防水防尘等级达到IP67～IP68级。

4 . 将2-3步组装好的路灯头透镜一侧朝下，铝热沉2的多孔结构的一端通过铝热沉上的外螺纹与中空的副灯杆1上的内螺纹咬合，螺纹之间填充胶带以达到气密，铝热沉密封热管式副灯杆的开口端，铝热沉的结构如图2所示。

5. 将1升丙酮通过副灯杆上的液态工质注入口8注入到副灯杆内，如图1中标号2所示，，然后封闭液态工质注入口8。

Claims

1.一种热管式灯杆与LED光源一体结构的路灯装置，其特征在于包括兼作散热功能的热管式副灯杆、热沉、LED光源和透明保护壳；所述热管式副灯杆中空且两端封闭，内装常温下处于液态的工质，热沉位于热管式副灯杆的一端，热沉与液态工质直接接触；LED光源贴装于热沉下方，透明保护壳罩在LED光源外，起防尘防水作用；热管式副灯杆另一端固定于主灯杆上，热管式副灯杆的固定端高于连接LED光源一端。

2.如权利要求1所述的路灯装置，其特征在于所述热管式副灯杆的外表面为波纹面、平滑面、鳍片结构或突点状结构中的一种或多种结合。

3.如权利要求1或2所述的路灯装置，其特征在于所述热管式副灯杆的整体形状为直管转角形、环形、三角形或“L”形。

4.如权利要求3所述的路灯装置，其特征在于所述热管式副灯杆另一端与主灯杆固定接合处的端口是封闭的。

5.如权利要求1 、2或4所述的路灯装置，其特征在于所述的热沉与所述的液态工质直接接触部分是多孔结构或鳍片结构，所述热沉与LED光源接触一面是平滑的高反射面。

6.如权利要求1 、2或4所述的路灯装置，其特征在于所述的的热沉材料是铝、铜、钢或合金，截面形状是圆柱形、方形或六角形。