CN102352994A - 一种大功率led工矿灯及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率LED工矿灯及生产工艺，显著降低LED灯的结温并提高发光效率，LED工矿灯包括壳体，壳体内设有散热模组，散热模组包含底板、复数散热片和热管Ⅰ，散热模组底部设有光源PCB板，光源PCB板外围设有灯罩，灯罩设置于散热模组底部，灯罩下部设有防尘罩，散热模组上方的壳体内设有电源，电源固定设置于顶盖，顶盖由螺钉锁紧于壳体；本发明结构简单，安装和维修方便，可靠性高，散热效果好，光衰减率变小，使用寿命长。

Description

一种大功率LED工矿灯及生产工艺

技术领域

本发明涉及工矿灯照明及其工艺，特别涉及一种大功率LED工矿灯及生产工艺。

背景技术

以前的工矿灯使用灯泡照明，该方式由单个的灯泡进行照明，是工矿照明的第一代产品，但因其耗能高，使用寿命短而逐渐被淘汰。LED照明，该方式采用一个或者多个LED光源进行照明，具有很强的照明亮度，耗能低，但是目前各种LED工矿灯也出现很多问题。随着LED灯具功率的增大，发热量大大提高，即使不断增加散热器的体积，散热效率也会越来越低，不能满足大功率灯具的散热要求，同时此种结构散热器质量较大，在悬挂安装时存在一定的安全隐患；LED的发光性能快速衰退已越来越为人们所认识，LED当前面临的一个主要问题就是寿命问题。

目前，使用的大功率LED工矿灯遇到的最大问题是光衰比较大（衰减10%，三千小时内）。目前大多数做法是把芯片贴在一个压铸的散热片上，盖上灯罩，装上电源，根本没有根据计算LED灯的具体功率所需要的散热面积和自然对流需要的热阻系数来设计。一般LED的结温要控制在65  度左右，散热表面积                                                

才可以解决这个问题。因此，靠传统的压铸挤型工艺做的散热片基本达不到这个要求，其生产工艺存在缺陷，生产LED芯片散热不能良好的从PIN脚导出，导致LED芯片温度过高使芯片衰减加剧。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种大功率LED工矿灯及生产工艺，其结构简单，散热效果好，显著降低LED灯的结温并提高发光效率。

为达上述目的，本发明提供的一种大功率LED工矿灯及生产工艺，采用以下的技术方案：一种大功率LED工矿灯，包括壳体，所述壳体内设有散热模组，所述散热模组包含底板、复数散热片和热管Ⅰ，所述散热模组底部设有光源PCB板，所述光源PCB板外围设有灯罩，所述灯罩设置于散热模组底部，所述灯罩下部设有防尘罩。

进一步地，所述底板一面设有凹槽Ⅰ，所述底板另一面设有凹槽Ⅱ，所述底板的表面覆盖有镀膜层，所述镀膜层为镍；所述散热片为空心花瓣状，每个散热片上均设有通孔，所述热管Ⅰ贯穿散热片的通孔，并由紧配合方式使散热片和热管Ⅰ固定，所述热管Ⅰ的首端部穿设于凹槽Ⅰ中，并由锡膏与底板紧密结合。

进一步地，所述壳体包含热管Ⅱ和两组散热件，所述热管Ⅱ折弯呈L型，所述散热件上设有开孔；所述热管Ⅱ连接于散热件，热管Ⅱ的首端穿设于凹槽Ⅱ中，并由铆合方式使底板和热管Ⅱ紧密结合。

进一步地，所述散热模组上方的壳体内设有电源，所述电源固定设置于顶盖，所述顶盖由螺钉锁紧于壳体。

进一步地，所述顶盖上方设有吊环；所述灯罩为铝反光罩，所述防尘罩的材质为玻璃，所述防尘罩由铆钉固定于灯罩的边缘。

一种大功率LED工矿灯的生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：

①、根据Icepak热学软件模拟分析，依照 LED功率大小设计出工矿灯所需散热片尺寸和散热面积，

其热量计算公式为：

  

Φ--单位时间内通过平壁的热量(W)；         

 A--平壁面积(

)；          

∧--物体的热导率[]          

Δ--物体的厚度(m)；         

ΔT--平壁两表面之间的温度差(K)；

②、先加工底板，所述底板厚度为7~8.5mm，同时在底板表面镀镍，镀层厚度为0.1mm；

③、用模具把散热片冲压成空心花瓣状，再用连续模具方式把每个散热片通过紧配合方式用热管Ⅰ穿接在一起，根据热对流最佳系数设计散热片之间距离为10mm；

④、在底板的两面分别开设凹槽Ⅰ和凹槽Ⅱ，把热管Ⅱ用铆合方式穿设于凹槽Ⅱ中，再填上环氧树脂水；

⑤、用模具将所述散热件开设左右对称的一组半环形开孔，同时CNC加工所述开孔；

⑥、在底板的凹槽Ⅰ中涂上锡膏，用治具将穿设有散热片的热管Ⅰ固定在一起，再放入180度的烤箱内，使得锡膏融化，使热管Ⅰ和底板紧密结合，然后取出；

⑦、将散热模组和散热件用环氧树脂胶水粘接，并用治具固定好后放入120度烤箱烘烤30分钟，使氧树脂胶水风干，再将散热件和热管Ⅱ紧密连接；

⑧、连接电源，固定好带有吊环的顶盖；

⑨、在散热模组底部涂上导热膏，用螺丝锁紧光源PCB板；

⑩、根据光学设计需要，把灯罩的反光角度设计为60度，并设置于散热模组的底部；最后将防尘罩用铆钉固定于灯罩边缘。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，外形美观，节能，散热效果好，具有以下优点：

⑴、节能。本大功率LED工矿灯在节能方面可以节能50%，200W的LED工矿灯可以取代传统的400W高压钠灯；

⑵、散热效果好。由于特殊的散热模组设计，光源PCB板工作时发出大量的热量通过热管Ⅰ传导到散热片上散发出去；在散热模组腔体内的空气膨胀，会形成一个热流场，同时有一个压力差，热空气会由于膨胀的原因往外对流，此时，所述壳体上的开孔在四周刚好形成一个对流热场，由以前自然对流变相的方式形成了主动对流的方式。由于散热片带走大量热量，散热效果大大提高，有利于PCB板降温，从而光衰减变小，使用寿命长，光效提高；

⑶、可靠性高。热管Ⅰ和热管Ⅱ使用航天材料，重量较轻，散热效果好；

⑷、结构简单，安装和维修方便。所述PCB板、电源方便维修和更换。

附图说明

图1所示为本发明一角度整体结构分解示意图。

图2所示为本发明另一角度整体结构分解示意图。

图3所示为本发明整体结构示意图。

以下是本发明零部件符号标记说明：

壳体1、散热模组2、底板3、散热片4、热管Ⅰ5、光源PCB板6、灯罩7、防尘罩8、凹槽Ⅰ9、凹槽Ⅱ10、热管Ⅱ11、散热件12、电源13、顶盖14、吊环15。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。

如说明书附图所示，本发明包括壳体1，所述壳体1内设有散热模组2，所述散热模组2包含底板3、复数散热片4和热管Ⅰ5。所述底板3一面设有凹槽Ⅰ9，所述凹槽Ⅰ9和热管Ⅰ5相匹配吻合；所述底板3另一面设有凹槽Ⅱ10，所述底板3的表面覆盖有镀膜层，所述镀膜层为镍。所述散热片4为空心花瓣状，每个散热片4上均设有通孔，所述热管Ⅰ5贯穿散热片4的通孔，并由紧配合方式使散热片4和热管Ⅰ5固定，每两个散热片4之间的距离为10mm，所述热管Ⅰ5的首端部穿设于凹槽Ⅰ9中，并由锡膏与底板3紧密结合。

所述散热模组2底部设有光源PCB板6，所述光源PCB板6外围设有灯罩7，所述灯罩7为铝质反光罩，所述灯罩7设置于散热模组2底部，所述灯罩7的反光角度为60度。所述灯罩7下部设有防尘罩8，所述防尘罩8的材质为玻璃，所述防尘罩8由铆钉固定于灯罩7的边缘，所述防尘罩8透光率达到90%以上，还防湿、防潮，保护光源PCB板6。

所述壳体1包含热管Ⅱ11和两组散热件12，所述热管Ⅱ11折弯呈L型，所述热管Ⅱ11连接于散热件12，热管Ⅱ11的首端部穿设于凹槽Ⅱ10中，并由铆合方式使底板3和热管Ⅱ11紧密结合。所述散热件12上设有开孔，所述开孔有利于散热模组2内的热空气的流通。

所述散热模组2上方的壳体1内设有电源13，所述电源13固定设置于顶盖14，所述顶盖14由螺钉锁紧于壳体1。所述顶盖14上方设有吊环15，方便本发明的悬挂。

使用时，通过所述吊环15将LED工矿灯悬挂在所需的位置，本实施例散热模组2中采用热管Ⅰ5和复数散热片4，其重量轻，增加了散热面积，导热性能好，坚固耐用，所述散热片4的数量多少和布局情况由LED工矿灯的功率决定，功率越大，其数量相对较多，功率小时，数量可相对少些。

所述壳体1上设有开孔，四周可同时散热，加快了热传导和散热速度，使大功率LED工矿灯在使用过程中产生的大量热量能够迅速地散开，尽快将LED光源PCB板6所产生的热量散发掉，大大提高了LED灯具的使用寿命。

所述大功率LED工矿灯的生产工艺包括如下步骤：

①、 根据Icepak热学软件模拟分析，依照 LED功率大小设计出工矿灯所需散热片尺寸和散热面积；按照平均

的散热面积来计算，得出工矿灯所需要的散热面积和散热片的尺寸大小，

其热量计算公式为：  

Φ--单位时间内通过平壁的热量(W)；        

 A--平壁面积(

)；          

∧--物体的热导率[

]         

Δ--物体的厚度(m)；         

ΔT--平壁两表面之间的温度差(K)；

②、先加工底板3，所述底板3厚度为7~8.5mm，同时在底板3表面镀镍，镀层厚度为0.1mm；

③、用模具把散热片4冲压成空心花瓣状，再用连续模具方式把每个散热片4通过紧配合方式用热管Ⅰ5穿接在一起，根据热对流最佳系数设计散热片4之间距离为10mm；所述热管Ⅰ5和散热片4之间达到紧配合，有利于热量传导；

④、在底板3的两面分别开设凹槽Ⅰ9和凹槽Ⅱ10，将两组直径为6.1mm的热管Ⅱ11弯折呈L型，用铆合方式把热管Ⅱ11穿设于凹槽Ⅱ10内，再填上环氧树脂水，以保证热管Ⅱ11和底板3紧密结合；

⑤、用模具将所述散热件12开设左右对称的一组半环形开孔，同时CNC加工所述开孔，有利于散热模组2内热空气流通；

⑥、在底板3的凹槽Ⅰ9中涂上锡膏，用治具将穿设有散热片4的热管Ⅰ5固定在一起，再放入180度的烤箱内，使得锡膏融化，使热管Ⅰ5和底板3紧密结合，然后取出用冷风冷却；

⑦、将散热模组2和散热件12用环氧树脂胶水粘接，并用治具固定好后放入120度烤箱烘烤30分钟，使氧树脂胶水风干，再将散热件12和热管Ⅱ11紧密连接；

⑧、连接电源13，固定好带有吊环15的顶盖14；

⑨、在散热模组2底部涂上导热膏，用螺丝锁紧光源PCB板6，所述导热膏更有利于光源PCB板6散热；

⑩、根据光学设计需要，把灯罩7的反光角度设计为60度，并设置于散热模组2的底部；最后将防尘罩8用铆钉固定于灯罩7边缘。

综上所述，本发明的散热模组2设计合理，光源PCB板6工作时发出大量的热量通过热管Ⅰ5传导到散热片4上散发出去；在散热模组2腔体内的空气膨胀，会形成一个热流场，同时有一个压力差，热空气会由于膨胀的原因往外对流，此时，在所述壳体1上四周的开孔处刚好形成一个对流热场，由以前自然对流变相的方式形成了主动对流的方式，散热效果大大提高，从而光衰减率变小，使用寿命长。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种大功率LED工矿灯，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）内设有散热模组（2），所述散热模组（2）包含底板（3）、复数散热片（4）和热管Ⅰ（5），所述散热模组（2）底部设有光源PCB板（6），所述光源PCB板（6）外围设有灯罩（7），所述灯罩（7）设置于散热模组（2）底部，所述灯罩（7）下部设有防尘罩（8）。

2.根据权利要求1所述的一种大功率LED工矿灯，其特征在于：所述底板（3）一面设有凹槽Ⅰ（9），所述底板（3）另一面设有凹槽Ⅱ（10），所述底板（3）的表面覆盖有镀膜层，所述镀膜层为镍；所述散热片（4）为空心花瓣状，每个散热片（4）上均设有通孔，所述热管Ⅰ（5）贯穿散热片（4）的通孔，并由紧配合方式使散热片（4）和热管Ⅰ（5）固定，所述热管Ⅰ（5）的首端部穿设于凹槽Ⅰ（9）中，并由锡膏与底板（3）紧密结合。

3.根据权利要求1或2所述的一种大功率LED工矿灯，其特征在于：所述壳体（1）包含热管Ⅱ（11）和两组散热件（12），所述热管Ⅱ（11）折弯呈L型，所述散热件（12）上设有开孔；所述热管Ⅱ（11）连接于散热件（12），热管Ⅱ（11）的首端部穿设于凹槽Ⅱ（10）中，并由铆合方式使底板（3）和热管Ⅱ（11）紧密结合。

4.根据权利要求1所述的一种大功率LED工矿灯，其特征在于：所述散热模组（2）上方的壳体（1）内设有电源（13），所述电源（13）固定设置于顶盖（14），所述顶盖（14）由螺钉锁紧于壳体（1）。

5.根据权利要求1或4所述的一种大功率LED工矿灯，其特征在于：所述顶盖（14）上方设有吊环（15）；所述灯罩（7）为铝反光罩，所述防尘罩（8）的材质为玻璃，所述防尘罩（8）由铆钉固定于灯罩（7）的边缘。

6.一种大功率LED工矿灯的生产工艺，其特征在于：所述生产工艺包括如下步骤：

① 、根据热学模拟分析软件，依照 LED功率大小设计出工矿灯所需散热片尺寸和散热面积，

其热量计算公式为：                                                

  

Φ--单位时间内通过平壁的热量(W)；          

A--平壁面积(

)；          

∧--物体的热导率[

]          

Δ--物体的厚度(m)；          

ΔT--平壁两表面之间的温度差(K)；

② 、先加工底板（3），所述底板（3）厚度为7~8.5mm，同时在底板（3）表面镀镍，镀层厚度为0.1mm；

③ 、用模具把散热片（4）冲压成空心花瓣状，再用连续模具方式把每个散热片（4）通过紧配合方式用热管Ⅰ（5）穿接在一起，根据热对流最佳系数设计散热片（4）之间距离为10mm；

④ 、在底板（3）的两面分别开设凹槽Ⅰ（9）和凹槽Ⅱ（10），把热管Ⅱ（11）用铆合方式穿设于凹槽Ⅱ（10）中，再填上环氧树脂水；

⑤ 、用模具将所述散热件（12）开设左右对称的一组半环形开孔，同时加工所述开孔；

⑥ 、在底板（3）的凹槽Ⅰ（9）中涂上锡膏，用治具将穿设有散热片（4）的热管Ⅰ（5）固定在一起，再放入180度的烤箱内，使得锡膏融化，使热管Ⅰ（5）和底板（3）紧密结合，然后取出；

⑦ 、将散热模组（2）和散热件（12）用环氧树脂胶水粘接，并用治具固定好后放入120度烤箱烘烤30分钟，使氧树脂胶水风干，再将散热件（12）和热管Ⅱ（11）紧密连接；

⑧ 、连接电源（13），固定好带有吊环（15）的顶盖（14）；

⑨ 、在散热模组（2）底部涂上导热膏，用螺丝锁紧光源PCB板（6）；

⑩ 、根据光学设计需要，把灯罩（7）的反光角度设计为60度，并设置于散热模组（2）的底部；最后将防尘罩（8）用铆钉固定于灯罩（7）边缘。

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