CN103759159B - 带盲管热端的玻璃热管led灯具 - Google Patents
带盲管热端的玻璃热管led灯具 Download PDFInfo
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Abstract
带盲管热端的玻璃热管LED灯具，包括玻璃热管、LED、驱动电源、与外界的电气连接界面和控制系统，玻璃热管包括玻璃管壳、排气管、工质、吸液芯网和盲管；所述盲管浸没于工质液面下，其特征是玻璃热管管壳各部分无缝融封密封连接为一体；LED与所述盲管内壁低热阻连接。本发明带盲管热端的玻璃热管LED灯具其玻璃热管热端绝缘可以直接与LED传热连接，散热能力强。LED2的两个面都可以通过盲管与玻璃热管内的工质传热接触，可使LED的散热工况大幅度改善，并使LED2的功率可以成倍增大并可以采用两面发光的LED芯片。
Description
技术领域
本发明涉及带盲管热端的玻璃热管LED灯具。LED是激光发光两极管的英语简称，可以看作是本技术领域公认的专业术语。
背景技术
采用重力热管的LED灯具，其大致结构应该为热管下面的热端传热连接若干个LED。热管在这里起的主要作用应该是实现热流密度变换和散热。有关的热流密度变换为大致从约0.5瓦/平方厘米变换为约0.06瓦/平方厘米。
考察现有的LED灯具，对于其中的一个长*宽为5*7毫米、总功率0.6瓦、光效21%的LED并且除发光以外的能量全部通过表面传导进入环境、LED全部表面积取1厘米2（0.5*0.7*2+0.1.25*（7+5+7+5）），其散热负荷的热流密度为0.6*（1-0.21）/1=0. 474瓦/厘米2。如果不采用散热器，LED的表面温度会超过100℃。
又，对于一个散热负荷为10瓦的带散热器的LED，以其散热器表面的散热面积200平立方厘米计，则其散热功率密度为0. 05瓦/厘米2。作为对照参考：太阳光曝射的峰值强度约为1千瓦/㎡合0.1瓦/厘米2。一个表面积170厘米2的25瓦白炽灯灯泡，由于玻璃泡壳对红外线的阻挡和吸收作用，使得玻璃泡壳表面的温度明显上升。这里，取通过玻璃泡壳的散热功率10瓦，则其通过玻璃泡壳传导的散热功率密度为10/170≈0.0588瓦/厘米2。
物体散热功率与散热表面温升的计算公式为：
Q=K*ΔT*S…………
式1中Q为散热功率，量纲为瓦；K为从玻璃热管冷端表面到空气的传热系数，量纲为瓦/（℃*㎡）；ΔT为空气受热的升温，量纲为K或者℃；S为与空气接触的玻璃热管冷端的面积，量纲为平方米。
将Q=10，K=23瓦/（℃*㎡），S=0.02㎡代入；得所述散热模型的温升ΔT≈21.74℃。当S=0.017㎡时得到温升ΔT≈25.58℃。这里所有的散热负荷都以几乎平均的温度通过与空气换热进入环境。实际上，传热系数K的数值还与表面状态包括清洁状态和发射率有关。
对于LED灯具，其从LED到空气的散热途径远比白炽灯复杂。将LED灯具散热器表面相对环境温度30℃的温升值取21.74℃，并取LED与热管热端之间导热材料的温度降2℃、热管热端管壁的温度降2℃、从热管热端到冷端两相流换热的温度降忽略不计、热管冷端管壁的温度降1℃，则可知所述LED的表面温度将达到30+21.74+1+2+2=56.74℃。鉴于LED的表面温度随环境温度和其本身热流密度变化而变化。当设定环境温度的最高值为30℃、传热系数设定为23以及LED的最高温度为64℃时，每瓦散热功率需要的玻璃热管冷端面积至少为15平方厘米；相应的热流密度为0.0667瓦/厘米2。在此工况下，LED10万小时的光衰可望低于20%；而现有少数劣质LED灯具仅仅一个夏季光衰就会达到50%以上。
中国专利2008200495178公开了一种大功率热管LED照明装置，包括有LED、基座、热管，以及设置有散热装置，基座的一侧设置有一个或者一个以上的LED，热管的一端即热端与所述的基座相连接、另一端即冷端与所述的散热装置相连接。热管与基座之间直接焊接或者填充导热硅脂而不用其他中间传热介质，热阻相对较小，热量传递效率高。具有结构简单，散热效果好，工作可靠的特点。但其采用基座传热连接LED需要设置电气绝缘层实现电气隔离；其在金属热管冷端配置散热翅板作为与空气的换热界面，由于热管冷端与散热翅板之间也有温度降，并且散热翅板的表面温度不均匀，因而增加了散热环节和与空气的换热热阻；散热片产生成本并且不容易清洁；金属热管热端与LED之间需要耐压较高的绝缘层，绝缘层本身存在热阻。LED表面因为热流密度大，同样的热阻，温度降会大许多。由于LED对温度敏感，温度超过65℃LED会较快衰退。因此，削减传热环节和减小传热环节的热阻就具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是要提供带盲管热端的玻璃热管LED灯具。
本发明实现其目的的技术方案：制造一个带盲管热端的玻璃热管LED灯具，包括玻璃热管、LED、驱动电源、与外界的电气连接界面和控制系统，玻璃热管包括玻璃管壳、排气管、工质、吸液芯网和盲管；所述盲管浸没于工质液面下；玻璃热管冷端制有或者不制有折褶；与外界的电气连接界面包括两芯电线或者灯泡螺口连接件；当所述LED色彩或者色温为恒定时，组成所述色彩或者色温的多个LED包括三基色LED，该三基色LED与外界可以只用一组两根导线实现与外界的电气连接；当所述LED色彩或者色温为可调节时，组成所述色彩或者色温的多个LED包括三基色LED，该三基色LED与外界各自分别采用一组两根导线实现与外界的电气连接。玻璃热管管壳各部分无缝融封密封连接为一体； LED与所述盲管内壁低热阻连接。
还可以令所述LED为两面发光的LED；所述LED通过真空浸渍透明导热材料与盲管低热阻连接。两面发光的LED芯片还可以采用两个单面发光的LED芯片背靠背叠加形成。
还可以令所述控制系统包括主控电路、存储器、人机界面及其接口电路、三基色LED的三个驱动电源控制器及其接口电路和包括应用程序的软件；所述主控电路、存储器、人机界面接口电路和三基色LED的三个驱动电源控制器接口电路通过总线信号连接。
本发明的有益效果：本发明带盲管热端的玻璃热管LED灯具其玻璃热管热端绝缘可以直接与LED传热连接，在以玻璃热管冷端直接散热的情况下，其从LED到环境的传热途径最短仅仅包括LED与玻璃热管之间的传热胶或者弹性导热膜和玻璃热管。实际效果为：在热管散热器甚至是散热器造价平均降低50至70%前提下，光衰20%的使用年限从现有热管散热器或者铸铝散热器产品的平均2至3年延长至7年以上。铸铝散热器涉及的有色金属浇铸为重大污染源；而玻璃热管的加工可以只涉及燃气火头，其环境负荷微不足道。并且由于玻璃热管LED灯具的使用年限长3倍、玻璃热管散热器生产过程中碳排放少，环境效益明显。具有大比表面积的玻璃热管冷端包括在玻璃热管冷端制作折褶可以大幅度增加散热面积进一步降低LED的温度并且造价增加极少。玻璃性能稳定耐候性极强气密性好，与金属热管相比使用寿命成倍提高。采用高透明玻璃制造热管可以带来或者保持一些全新的视觉体验包括获得水晶吊灯般的光效。
本发明带盲管热端的玻璃热管LED灯具不采用散热片只依靠玻璃热管冷端散热与采用散热片的热管LED灯具相比具有表面容易清洁的优点。在玻璃热管管壁凃制二氧化钛光触媒涂层，可以利用灯具的光线持续分解与所述二氧化钛涂层接触的有机物污垢，起到自动清洁的效果；尤其是采用高透明玻璃制造热管，可以令光线经过反射透射更多地到达灯具的全部表面进行自动清洁。
玻璃热管轻、耐腐蚀、与工质相容性好、管壁放气90%以上为与工质特性一致或者无害的水蒸汽、可以一次吹制成最终形状包括形成冷端表面的折褶。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一个LED置于深入玻璃热管1的盲管的玻璃热管LED灯具结构示意图。
图2是一个玻璃热管LED灯具控制系统的总线框图。
图中1.玻璃热管；2.LED；3.驱动电源底座；4.与外界的电气连接界面；5.控制系统；6.盲管；11.主控电路；12.存储器；13.人机界面接口电路；14.三基色LED的三个驱动电源控制器接口电路；15.总线。
具体实施方式
图1给出本发明第一个实施例。
图1中，玻璃热管LED灯具包括玻璃热管1、LED2、驱动电源3、与外界的电气连接界面4和控制系统5。玻璃热管1包括玻璃管壳、工质和盲管6。盲管6内端封闭，盲管6外端口与玻璃热管1主体的开孔处平滑过渡连接；盲管6的外壁浸没于工质液面下。LED2可以采用真空浸渍透明导热材料使LED2与盲管6内壁低热阻连接。为进一步减小LED2与盲管6的热阻，还可以令盲管6与置于其中的LED2的间隙尽可能小。
图1实施例中，LED2的两个面通过盲管6与玻璃热管1内的工质传热接触，可使LED的散热工况大幅度改善，并使LED2的功率可以成倍增大并可以采用两面发光的LED芯片。
图2给出本发明第二个实施例。
图2中，玻璃热管LED灯具控制系统包括主控电路11、存储器12、人机界面及其接口电路13、三基色LED的三个驱动电源控制器及其接口电路14和软件包括应用程序。所述主控电路11、存储器12、人机界面接口电路13、三基色LED的三个驱动电源控制器接口电路14通过总线15信号连接。图2实施例的人机界面包括一个触摸器件。所述触摸器件包括带有各种底色的触摸屏。
可以通过软件包括应用程序使所述LED灯具的状态根据用户触摸触摸屏部位的变化而变化，譬如用户触摸触摸屏上的红色，LED就发出红色的光。
Claims (3)
1.带盲管热端的玻璃热管LED灯具，包括玻璃热管、LED、驱动电源、与外界的电气连接界面和控制系统，玻璃热管包括玻璃管壳、排气管、工质、吸液芯网和盲管；所述盲管浸没于工质液面下；玻璃热管冷端制有或者不制有折褶；与外界的电气连接界面包括两芯电线或者灯泡螺口连接件；当所述LED色彩或者色温为恒定时，组成所述色彩或者色温的多个LED包括三基色LED，该三基色LED与外界只用一组两根导线实现与外界的电气连接；当所述LED色彩或者色温为可调节时，组成所述色彩或者色温的多个LED包括三基色LED，该三基色LED与外界各自分别采用一组两根导线实现与外界的电气连接，其特征是玻璃热管管壳各部分无缝融封密封连接为一体； LED与所述盲管内壁低热阻连接。
2.根据权利要求1所述的带盲管热端的玻璃热管LED灯具，其特征是所述LED为两面发光的LED；所述LED通过真空浸渍透明导热材料与盲管低热阻连接。
3.根据权利要求1所述的带盲管热端的玻璃热管LED灯具，其特征是所述控制系统包括主控电路、存储器、人机界面及其接口电路、三基色LED的三个驱动电源控制器及其接口电路和包括应用程序的软件；所述主控电路、存储器、人机界面接口电路和三基色LED的三个驱动电源控制器接口电路通过总线信号连接。
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