CN102434864A

CN102434864A - Led散热模组的散热方法及led散热模组

Info

Publication number: CN102434864A
Application number: CN2011104257957A
Authority: CN
Inventors: 安波滔
Original assignee: Dongguan Perfect Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Perfect Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: CN102434864B

Abstract

本发明公开了一种LED散热模组的散热方法，其包括依次叠置的散热模组、LED模组、光学透镜模组和盖板；本发明提供的方法能迅速将LED灯的热量散发掉，从而降低其光衰的速度，延长使用寿命；还公开了一种实施该方法的LED散热模组，其结构合理，采用优选的铝材料制成，重量轻；而且散热片上设有能增强其结构强度和增大散热面积、提升散热效果的长条状竖直凸起，且相邻两散热片之间通过固定脚相互固定，稳定性高，并使两散热片之间形成通风槽以便通风，可迅速将LED灯的热量散发，从而降低LED光衰的速度，大大延长其使用寿命。

Description

LED散热模组的散热方法及LED散热模组

技术领域

本发明涉及照明灯具制造技术，特别涉及一种高效环保的LED散热模组的散热方法及LED散热模组。

背景技术

传统的道路灯具，其光源大多采用大功率的水银灯、金卤灯或高压钠灯等，其光源中大多含有害物质，容易造成环境污染，而且制成的灯头粗大笨重、耗电量大、维修费用高、照明效果在显色性及防眩光性能等方面均不尽人意。与此同时，半导体光源发光二极管(LED)的发展却极为迅速，近年来，部分LED的发光效率已大大超过白炽灯，甚至超过荧光灯的发光效率。与传统投光灯电光源相比，LED光源基本无毒害、无电磁污染、且具有体积小、能耗低、光效高、发热量相对较低和使用寿命长等多方面优点，可以替代传统光源制作道路灯具。考虑到单片LED发光亮度不足，LED灯具一般采用LED阵列式结构，由此产生了LED灯具热量集中、局部温度过高，引起光衰加剧，从而影响LED的正常使用，造成使用寿命降低。目前，功率型白光LED只能将约15％的电能转化为光能，而剩下85％的能量转化成热能。

随着LED功率的增大，产热量增多，如果散热问题解决不好，热量集中在尺寸很小的芯片内，使得芯片内部温度越来越高。芯片温度过高会带来许多问题，如加速器件老化，加快LED光衰的速度，缩短使用寿命，甚至还会导致芯片烧毁。

目前市面上给LED散热的散热器一般都是进行挤压、压铸、机加工或者切割等方法来解决散热，一般都是体积大，重量重，材料使用较多，成本较高，再加上设计者对热学的热传导、热对流和热辐射的理解不够，设计出来的散热器往往并不是很合理，所以造成了很多问题，比如热传导可以，但是热对流不好；热对流好，热传导又不好，给LED光源的散热带来了很大的影响，比如说：不能有效的降低LED灯具的重量，不能很好的解决LED灯具的散热问题，也很难做到很大功率的LED灯具，对LED的使用寿命也有很大的影响。如何有效解决散热，成为LED灯具面临最迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有大功率LED灯具散热所存在的上述不足，本发明目的之一在于，提供一种能及时将LED的热量散发掉，降低LED光衰的速度，从而延长其使用寿命的LED散热模组的高效散热方法。

本发明的目的还在于，提供一种结构合理，重量轻、且散热快用来实现前述的LED散热模组的散热方法的LED散热模组。

本发明为实现上述目的，所提供的技术方案是：

一种LED散热模组的散热方法，其包括如下步骤：

(1)制备散热片：预备片状金属材料，对其进行冲裁、冲压、整形加工出多个散热片，每一散热片的中部并排有多条能增强其结构强度和增大散热面积、提升散热效果的长条状竖直凸起，该散热片的顶部设有一插部，该散热片的底边至少设有一固定脚；

(2)制备散热底板：预备板状金属材料，对其进行冲裁、钻孔、整形加工出一散热底板，在该散热底板的底面上设有多个沿其长边依次横向排列、且与所述插部相适配的插槽，对散热底板的顶面进行打磨抛光处理，形成光滑的装配面，该装配面的一侧中部设有一用来放置连接线的凹位；

(3)制备散热模组：通过散热片的插部与所述散热底板的插槽相适配，将散热片依次插置在散热底板，且通过钎焊工艺进行连接，使散热片固定在所述散热底板上形成一体式结构；同时并使散热片上的固定脚抵触在与其相邻的另一散热片的底边上；

(3)制备LED模组：预备一铝基板，对铝基板的底面进行打磨抛光处理，形成一光滑的、用来与散热底板上的装配面相贴合的适配面，在该铝基板的顶面上设置有能连接LED灯的印刷线路，将LED灯均匀焊接在铝基板上的印刷线路上，并固定在所述铝基板上形成一体式结构，将连接线与印刷线路相连接；

(4)制成LED散热模组：将LED模组锁定固定在所述散热模组上形成一体式结构，并使连接线与印刷线路相连接的一端落入所述的凹位上，制得LED散热模组；

通过连接线将电源接入LED散热模组，LED散热模组中的LED灯工作，LED灯工作时产生的热量经所述散热模组以热辐射及对流作用，散发出去。

所述的步骤(1)中的片状金属材料为型号AA6063-6或AA6063-5的铝片，该铝片的厚度为0.2～0.6mm，于所述片状金属材料的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米溶液处理。

所述的步骤(1)中的板状金属材料为型号AA1050的铝板，该铝片的厚度为3.5～4.5mm，于所述板状金属材料的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米溶液处理。

所述的步骤(4)具体包括如下步骤：

(4.1)制备光学透镜模组：预备一由透明材料制成的板体，该板体上一体成型有与铝基板上的LED灯布局相同、且外形轮廓相适配的透镜部；

(4.2)制备盖板：盖板为一框体，其边框上均匀设多个安装孔，并对应于板体、铝基板上与设有与该安装孔相对正的通孔，于散热底板上设有与该安装孔相对正的螺丝孔；在框体的底面对应所述凹位的位置设有一与所述连接线相适配的凹槽；

(4.3)将散热模组、LED模组、光学透镜模组、盖板依次叠置，并通过螺丝钉锁定固定形成一体式结构，并使连接线与印刷线路相连接的一端落入所述凹位与凹槽形成的通槽中，制得LED散热模组。

一种实施上述方法的LED散热模组，其包括散热模组、LED模组、光学透镜模组和盖板，所述散热模组、LED模组、光学透镜模组和盖板依次叠置，并通过螺丝钉锁定固定形成一体式结构。

所述散热模组包括一散热底板及多个沿其长边依次横向排列在该散热底板顶部的散热片，该散热片的中部并排有多条能增强其结构强度和增大散热面积，提升散热效果的长条状竖直凸起，该散热片的底边至少设有一能抵触在与其相邻的另一散热片的底边上的固定脚，散热底板的顶面设有一光滑的装配面，该装配面的一侧中部设有一用来放置连接线的凹位。

所述LED模组包括一铝基板及多个LED灯，铝基板的底面设有一光滑的、用来与散热底板上的装配面相贴合的适配面，所述铝基板的顶面上设置有印刷线路，所述LED灯均匀焊接在印刷线路上，并固定在所述铝基板上形成一体式结构，印刷线路上连接有连接线。

所述光学透镜模组包括一由透明材料制成的板体，该板体上一体成型有与铝基板上的LED灯布局相同、且外形轮廓相适配的透镜部。

所述盖板包括一框体，其边框上均匀设多个安装孔，并对应于板体、铝基板上与设有与该安装孔相对正的通孔，于散热底板上设有与该安装孔相对正的螺丝孔，在框体的底面对应所述凹位的位置设有一与所述连接线相适配的凹槽。

所述散热底板由厚度为3.5～4.5mm、型号AA1050的铝板制成，所述散热片由厚度为0.2～0.6mm、型号AA6063-6或AA6063-5的铝片制成，所述散热底板和散热片的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米技术处理。

本发明的有益效果为：本发明提供的方法能迅速将LED灯的热量散发掉，从而降低其光衰的速度，延长使用寿命；本发明提供的LED散热模组，结构合理，采用优选的铝材料制成的散热底板和散热片，重量轻；为使其散热效果更好，散热底板的厚度为3.5～4.5mm，散热片的厚度为0.2～0.6mm，同时于散热片上并排有多条竖直凸起，不仅能增强其结构强度还能增大其散热面积，大大提升散热效果，且相邻两散热片之间通过固定脚相互固定，稳定性高，并使两散热片之间形成通风槽以便通风；铝基板上设有印刷线路，可直接焊接LED灯，并固定在所述铝基板上，同时还通过铝基板上的适配面与散热底板上的装配面相贴合，形成一体式的散热结构，可迅速将LED灯的热量散发，从而彻底解决了大功率LED的散热难题；同时散热底板和散热片通过纳米技术处理，其表面不沾水、不沾尘，具有自清洁功能；经实践测试证明，本发明在工作过程中，温度始终维持在45℃±5℃的范围；大大延长了LED灯的使用寿命，可使用3万到5万小时以上。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是图1的分解全剖结构示意图；

图3是图1局部A的放大结构示意图；

图4是图1的分解立体结构示意图。

具体实施方式

实施例：参见图1至图4，本发明实施例提供一种LED散热模组的散热方法，其包括如下步骤：

(1)制备散热片12：预备片状金属材料，对其进行冲裁、冲压、整形加工出多个散热片12，每一散热片12的中部并排有多条能增强其结构强度和增大散热面积、提升散热效果的长条状竖直凸起13，该散热片12的顶部设有一插部，该散热片12的底边至少设有一固定脚14；

(2)制备散热底板11：预备板状金属材料，对其进行冲裁、钻孔、整形加工出一散热底板11，在该散热底板11的底面上设有多个沿其长边依次横向排列、且与所述插部相适配的插槽，对散热底板11的顶面进行打磨抛光处理，形成光滑的装配面，该装配面的一侧中部设有一用来放置连接线6的凹位15；

(3)制备散热模组1：通过散热片12的插部与所述散热底板11的插槽相适配，将散热片12依次插置在散热底板11，且通过钎焊工艺进行连接，使散热片12固定在所述散热底板11上形成一体式结构；同时并使散热片12上的固定脚14抵触在与其相邻的另一散热片12的底边上；

(3)制备LED模组2：预备一铝基板21，对铝基板21的底面进行打磨抛光处理，形成一光滑的、用来与散热底板11上的装配面相贴合的适配面，在该铝基板21的顶面上设置有能连接LED灯22的印刷线路，将LED灯22均匀焊接在铝基板21上的印刷线路上，并固定在所述铝基板21上形成一体式结构，将连接线6与印刷线路相连接；

(4)制成LED散热模组：将LED模组2锁定固定在所述散热模组1上形成一体式结构，并使连接线6与印刷线路相连接的一端落入所述的凹位15上，制得LED散热模组；

通过连接线6将电源接入LED散热模组，LED散热模组中的LED灯22工作，LED灯22工作时产生的热量经所述散热模组1以热辐射及对流作用，散发出去。

所述的步骤(4)具体包括如下步骤：

(4.1)制备光学透镜模组3：预备一由透明材料制成的板体31，该板体31上一体成型有与铝基板21上的LED灯22布局相同、且外形轮廓相适配的透镜部32；

(4.2)制备盖板4：盖板4为一框体41，其边框上均匀设多个安装孔42，并对应于板体31、铝基板21上与设有与该安装孔42相对正的通孔，于散热底板11上设有与该安装孔42相对正的螺丝孔16；在框体41的底面对应所述凹位15的位置设有一与所述连接线6相适配的凹槽43；

(4.3)将散热模组1、LED模组2、光学透镜模组3、盖板4依次叠置，并通过螺丝钉5锁定固定形成一体式结构，并使连接线6与印刷线路相连接的一端落入所述凹位15与凹槽43形成的通槽中，制得LED散热模组。

一种实施上述方法的LED散热模组，其包括散热模组1、LED模组2、光学透镜模组3和盖板4，所述散热模组1、LED模组2、光学透镜模组3和盖板4依次叠置，并通过螺丝钉5锁定固定形成一体式结构。

所述散热模组1包括一散热底板11及多个沿其长边依次横向排列在该散热底板11顶部的散热片12，该散热片12的中部并排有多条能增强其结构强度和增大散热面积，提升散热效果的长条状竖直凸起13，该散热片12的底边至少设有一能抵触在与其相邻的另一散热片12的底边上的固定脚14，散热底板11的顶面设有一光滑的装配面，该装配面的一侧中部设有一用来放置连接线6的凹位15。所述LED模组2包括一铝基板21及多个LED灯22，铝基板21的底面设有一光滑的、用来与散热底板11上的装配面相贴合的适配面，所述铝基板21的顶面上设置有印刷线路，所述LED灯22均匀焊接在印刷线路上，并固定在所述铝基板21上形成一体式结构，印刷线路上连接有连接线6。所述光学透镜模组3包括一由透明材料制成的板体31，该板体31上一体成型有与铝基板21上的LED灯22布局相同、且外形轮廓相适配的透镜部32。所述盖板4包括一框体41，其边框上均匀设多个安装孔42，并对应于板体31、铝基板21上与设有与该安装孔42相对正的通孔，于散热底板11上设有与该安装孔42相对正的螺丝孔16，在框体41的底面对应所述凹位15的位置设有一与所述连接线6相适配的凹槽43。所述散热底板11由厚度为3.5～4.5mm、型号AA1050的铝板制成，所述散热片12由厚度为0.2～0.6mm、型号AA6063-6或AA6063-5的铝片制成，所述散热底板11和散热片12的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米技术处理。

本实施例中，散热底板11由厚度为4mm、型号AA1050的铝板制成，在其它实施例中，散热底板11的厚度可在3.5～4.5mm之间选择。本实施例中，所述散热片12由厚度为0.3mm、型号AA6063-6的铝片制成，在其它实施例中，所述散热片12的厚度可在0.2～0.6mm之间选择。

而且散热片12的数量及其散热面积可根据LED灯22的光源实际大小来设定，即改变其的高度、宽度、竖直凸起13的数量，同时散热片12的数量及散热底板11的长度都可以根据实际情况进行调整，以达到LED灯22的最佳散热效果。可参照以下公式设计：

公式一：Q＝KA(T1-T2)L，其中Q＝热流(W)，K传导系数(W/mK)A＝表面积(m²)，L＝热传距离(m)，T1＝表面温度(℃)，T2＝环境温度(℃)。

公式二：Q＝hA(T1-T2)，其中Q＝热流(W)，h传导系数(W/m2K)A＝表面积(m²)，T1＝表面温度(℃)，T2＝环境温度(℃)。

公式三：Q＝esAT，其中Q＝热流(W)，e＝表面发射率(0-1)，s＝5.67X10-8(W/m²K4)，A＝表面积(m²)，T＝表面温度(℃)。

评价一款散热模组1的主要指标是散热模组1的有效散热面积，有效散热面积越大表示散热效果越好。即：Pin与Fin比值越大散热效果越好，Pin是指散热鳍片11的面积，Fin是指相邻的两散热片12之间的距离。为使其散热效果更好，采用优选的铝材料制成的散热底板11和散热片12，重量轻，同时于散热片12上并排有多条竖直凸起13，不仅能增强其结构强度还能增大其散热面积，大大提升散热效果，且相邻两散热片12之间通过固定脚14相互固定，稳定性高，并使两散热片12之间形成通风槽以便通风；铝基板21上设有印刷线路，可直接焊接LED灯22，并固定在所述铝基板21上，同时还通过铝基板21上的适配面与散热底板11上的装配面相贴合，形成一体式的散热结构，可迅速将LED灯22的热量散发，从而彻底解决了大功率LED的散热难题；另外散热底板11和散热片12通过纳米技术处理，其表面不沾水、不沾尘，具有自清洁功能；经实践测试证明，本发明在工作过程中，温度始终维持在45℃±5℃的范围；大大延长了LED灯22的使用寿命，可使用3万到5万小时以上。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的步骤或结构而得到的其它LED散热模组及散热方法，均在本发明保护范围内。

Claims

1.一种LED散热模组的散热方法，其特征在于，其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的LED散热模组的散热方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的片状金属材料为型号AA6063-6或AA6063-5的铝片，该铝片的厚度为0.2～0.6mm，于所述片状金属材料的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米溶液处理。

3.根据权利要求1所述的LED散热模组的散热方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的板状金属材料为型号AA1050的铝板，该铝片的厚度为3.5～4.5mm，于所述板状金属材料的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米溶液处理。

4.根据权利要求1所述的LED散热模组的散热方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括如下步骤：

5.一种实施权利要求1-4之一所述方法制备的LED散热模组，其特征在于，其包括散热模组、LED模组、光学透镜模组和盖板，所述散热模组、LED模组、光学透镜模组和盖板依次叠置，并通过螺丝钉锁定固定形成一体式结构。

6.根据权利要求5所述的LED散热模组，其特征在于，所述散热模组包括一散热底板及多个沿其长边依次横向排列在该散热底板顶部的散热片，该散热片的中部并排有多条能增强其结构强度和增大散热面积，提升散热效果的长条状竖直凸起，该散热片的底边至少设有一能抵触在与其相邻的另一散热片的底边上的固定脚，散热底板的顶面设有一光滑的装配面，该装配面的一侧中部设有一用来放置连接线的凹位。

7.根据权利要求6所述的LED散热模组，其特征在于，所述LED模组包括一铝基板及多个LED灯，铝基板的底面设有一光滑的、用来与散热底板上的装配面相贴合的适配面，所述铝基板的顶面上设置有印刷线路，所述LED灯均匀焊接在印刷线路上，并固定在所述铝基板上形成一体式结构，印刷线路上连接有连接线。

8.根据权利要求7所述的LED散热模组，其特征在于，所述光学透镜模组包括一由透明材料制成的板体，该板体上一体成型有与铝基板上的LED灯布局相同、且外形轮廓相适配的透镜部。

9.根据权利要求8所述的LED散热模组，其特征在于，所述盖板包括一框体，其边框上均匀设多个安装孔，并对应于板体、铝基板上与设有与该安装孔相对正的通孔，于散热底板上设有与该安装孔相对正的螺丝孔，在框体的底面对应所述凹位的位置设有一与所述连接线相适配的凹槽。

10.根据权利要求9所述的LED散热模组，其特征在于，所述散热底板由厚度为3.5～4.5mm、型号AA1050的铝板制成，所述散热片由厚度为0.2～0.6mm、型号AA6063-6或AA6063-5的铝片制成，所述散热底板和散热片的表面，进行用于使该表面具备防水、防尘、抗氧化的纳米技术处理。