CN104235794B - 一种卡扣式上下对流led散热器及led模组灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED照明灯具技术领域，尤指一种卡扣式上下对流LED散热器以及安装有该散热器的LED模组灯具，本发明的卡扣式上下对流LED散热器包括导热主体，导热主体的前/后端面贴合有导热板，所述导热主体的上端面和下端面对称设置有若干散热片，所述导热主体与若干散热片所形成的外缘轮廓呈矩形且具有前后贯通的散热通道，导热主体的左右两端面分别设有卡扣，所述卡扣设有可供模组支架插入的卡槽，所述散热片的宽度为相邻两散热片间隔距离的1倍到10倍；本发明公开了一种卡扣式上下对流LED散热器及安装有该散热器的LED模组灯具，其可以有效的解决散热器积尘积水、重量大以及LED模组维护不便等问题。

Description

一种卡扣式上下对流LED散热器及LED模组灯具

技术领域

本发明涉及LED照明灯具技术领域，尤指一种卡扣式上下对流LED散热器以及安装有该散热器的LED模组灯具。

背景技术

LED路灯成为未来照明新光源，随着照明技术的快速发展以及应用，LED尤其是LED路灯从传统的小功率向单颗大功率和集成大功率发展。同时，LED路灯拥有优于传统路灯（例如高压钠灯）的高发光效率、高显色性以及较长寿命，具有较强耐用性、低耗能以及适应低温等诸多优点，并且LED路灯在光色及强度上具有调控便利的特性优势，因而逐渐成为企业和研究机构等研究热点。

LED路灯在工作时具有较高的发热量，并且伴随着功率的提高，单颗和集成的大功率LED路灯发热量也随之上升（大功率的LED路灯所输入能源约只有20%转化成光，其余的都以热的形态消耗掉），LED路灯所产生电流量的废热也相对增加，若废热无法有效散出，将可能导致LED路灯发光效率严重下降，寿命也就会因此大打折扣。在现有技术的大功率LED路灯中，散热主要靠散热器来实现。因此，散热器的设计非常关键，直接影响整个系统的散热能力，有效的散热设计对提高大功率LED的封装效果尤其重要。

LED散热设计难度大，LED散热的途径一般分为传导散热、对流散热和辐射散热，其中传导散热效果最佳，对流散热次之，辐射散热较差；而散热能力通常又受到封装模式及使用材质的导热性等影响；同时，LED灯在散热设计上又与传统类产品的散热设计存在明显的差异，最主要在于使用环境不同，特别是LED路灯，差异性更大。传统电子产品多数使用于室内空间，而LED路灯其室外工作环境受到诸于温度、沙尘量、温差以及暴雨、雷电等因素的影响，环境的恶劣使得LED在散热方面的设计非常严苛。苛刻的使用环境，使得在设计LED灯具散热结构的时候，首先要考虑的是LED灯具的使用环境，以确定灯具的散热结构。LED路灯同时也必须要能够在户外克服诸于波长(颜色)漂移、光衰变化、沙尘侵袭、水气虹吸等问题，以及符合工作安装与法规、量产以及满足客户的使用安装要求。

现有LED散热结构存在设计缺陷，现有市场上的LED路灯模组一般是采用左右或前后对流叶片式的散热结构，这样的散热方式普遍存在以下问题：

1.表面积较大的连续散热结构，在长时间的室外环境下，散热器的散热槽内更容易堆积更多的灰尘，甚至积水，且无法有效形成空气对流散热，进而影响了散热性能和电气性能；

2. LED路灯模组一般包括模组支架和散热器，模组支架与散热器通过螺丝固定连接，通过螺丝固定散热器主体及相关零部件，增加了安装维护的难度，通常需要较多时间和精力才可以更换完成安装拆换；

3.散热器的重量较重，增加了LED路灯的整体重量，在暴风雨、沙尘等恶劣环境下，LED路灯的安全性能降低。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明公开了一种卡扣式上下对流LED散热器及安装有该散热器的LED模组灯具，其可以有效的解决散热器积尘积水、重量大以及LED模组维护不便等问题。

为达到以上目的，本发明卡扣式上下对流LED散热器及LED模组灯具主要采用以下技术方案：

一种卡扣式上下对流LED散热器，包括导热主体，导热主体的前/后端面贴合有导热板，所述导热主体的上端面和下端面对称设置有若干散热片，两个相邻散热片之间均设有间隔，所述导热主体与若干散热片所形成的外缘轮廓呈矩形且具有前后贯通的散热通道，导热主体的左右两端面分别设有卡扣，所述卡扣设有可供模组支架插入的卡槽，所述散热片的宽度为相邻两散热片间隔距离的1倍到10倍。

优选的，所述散热片的宽度为相邻两散热片间隔距离的2.5倍至5倍。

优选的，所述散热片的前端面设有安装孔，安装孔的截面形状呈“C”形。

优选的，所述导热主体与散热片一体挤压成型。

优选的，所述导热主体和/或散热片采用铝质材料制成。

优选的，所述导热主体的前端面设有至少一个可供电源引线通过的过线孔。

优选的，所述导热主体设有若干前后贯通的矩形通孔。

一种LED模组灯具，包括壳体，所述壳体内部安装有LED灯模组以及可控制LED灯模组开闭的灯具控制部，所述LED灯模组包括上述的卡扣式上下对流LED散热器，所述壳体设有模组支架，模组支架设有可插入导热主体的卡槽的凸起。

优选的，所述模组支架的上端滑动连接有支架盖，所述支架盖在垂直方向的截面形状为弧形。

优选的，所述LED灯模组的数量至少为一组。

本发明卡扣式上下对流LED散热器及LED模组灯具的有益效果为：

1、散热器及LED模组灯具均采用前后通透蜂窝式的结构设计，不易产生积水和积尘，可以形成空气对流并进行有效散热，具有较高的散热效率。

2、导热主体的卡扣以卡入的方式将散热器模组固定在模组支架上，并且支架盖的外形为与模组支架相适应的流线弧形设计，支架盖可沿模组支架的上端稳定滑入和滑出，方便LED散热器模组及灯具的安装和维护，相比采用螺丝固定方式更为方便和高效。

3、一体化的散热设计，采用导热性能好、易于生产加工并且价格也相对低廉的铝质材料，可以有效减轻LED灯具的重量，提高路灯的安全使用性能，并且使本发明具备吸热快、热阻小、散热顺畅、防护等级高、机械强度好以及可靠性高等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一的卡扣式上下对流LED散热器隐藏导热板后的结构示意图。

图2是本发明实施例一的卡扣式上下对流LED散热器的散热片的宽度与相邻两散热片间隔距离的比值跟肋片效率的关系曲线图。

图3是本发明实施例一的LED灯模组的分解结构示意图。

图4是本发明实施例一的LED灯模组的组装结构示意图。

图5是本发明实施例一的LED模组灯具的安装结构示意图。

图6是本发明实施例二的LED灯模组的分解结构示意图。

图7是本发明实施例二的LED灯模组的组装结构示意图。

具体实施方式

实施例一。

在本发明中所提到的“上”、“下”、“前”、“后”以及“左”、“右”均以图1中的方位为基准。

如图1~图4所示，一种卡扣式上下对流LED散热器100，包括导热主体1，导热主体1的前/后端面贴合有导热板19，导热板19与导热主体1之间可以通过导热胶、导热垫或硅脂等高导热性和结合更紧密的材料粘合，从而使导热板19的热量能够得到充分和快速的传递，提高导热板19的热传导效率；具体的，导热板19从LED光源18吸收散发出的热量并传递给导热主体1；所述导热主体1的上端面和下端面对称设置有若干散热片2，两个相邻散热片2之间均设有间隔，导热主体1和散热片2吸收导热板19的热量并将热量散发到周围空气中，以达到降温的目的；所述导热主体1与若干散热片2所形成的外缘轮廓呈矩形且具有前后贯通的散热通道3，通过设置的散热通道3，积水和灰尘可以沿散热通道3滑出，不会在散热器内积累，提高了散热效率；其中散热通道3内侧的空气温度较高，散热通道3外侧的空气温度较低，散热通道3内外侧的空气温度具有一温度差，从而会形成冷热空气的对流，冷空气穿过前后贯通的散热通道3，加快了冷热空气之间的热量传递，提高了散热效率，延长了LED灯的使用寿命；另外，通过设置导热主体1与若干散热片2所形成的外缘轮廓呈矩形，既可以使若干散热片2之间不至于太密集而影响空气的流动，又可以最大限度的节省空间，增大导热主体1和散热片2的表面积，提高散热效率；导热主体1的左右两端面分别设有卡扣4，所述卡扣4设有可供模组支架10插入的卡槽41，具体在安装时，模组支架10设有可插入卡槽41的凸起13，模组支架10与卡扣4卡接，方便拆卸和安装，省时省力，相比采用螺丝的固定方式更为方便和高效，也无需担心螺丝等细小零件丢失而造成产品性能下降的问题；所述散热片的宽度L为相邻两散热片间隔距离H的1倍到10倍，经过实际检测得知，散热片2的宽度L为相邻两散热片2间隔距离H的1倍到10倍时，散热片2的布置既不太密集而影响散热片2与空气之间的热传导，也不太稀疏而降低导热主体1周围的空间利用率，结构得到充分优化，实用性更强。

所述散热片2的宽度L为相邻两散热片2间隔距离H的4倍，经过大量的实验数据得知，如图2所示，当散热片2的宽度L为相邻两散热片2间隔距离H的4倍时，本发明卡扣式上下对流LED散热器100的肋片效率较高。其中，肋片效率（fin efficiency）的定义为：肋片的实际散热量与其整个肋片都处于肋基温度下的最大可能的散热量之比。肋片效率是衡量一个散热器的散热性能好坏的一个重要标准，肋片效率越高，散热效率越好。其中肋片对应于本发明卡扣式上下对流LED散热器100的散热片2。如图2的曲线图可知，当散热片2的宽度L为相邻两散热片2间隔距离H的2.5倍、3倍、5倍或2.5倍至5倍之间的其它倍数时，肋片效率都处于一个较高的水平，可根据本发明的整体大小及散热量的需求具体设定。

所述散热片2的前端面设有安装孔5，安装孔5的截面形状呈“C”形，具体的，散热片2通过螺钉与其他部件连接，若螺钉直径略大于安装孔5的内径时，组装过程中，截面呈“C”形的安装孔5将被螺钉胀大而发生良性变形，使直径略大的螺钉同样也能与所述安装孔5螺接。此外，将安装孔5设置成截面非封闭结构，便于在制造过程中采用挤压成型工艺进行加工，进一步降低了其生产成本。

所述导热主体1与散热片2一体挤压成型，提高了导热主体1与散热片2之间的热传导效率；另外，也有效避免了制造过程中对各个部件的重新组装，减少了加工工序，进一步降低了本发明的生产成本。

所述导热主体1与导热板19一体化成型，提高了导热主体1与导热板19之间的热传导效率；另外，也有效避免了制造过程中对各个部件的重新组装，减少了加工工序，进一步降低了本发明的生产成本。

所述导热主体1与散热片2均采用铝质材料制成，通过采用铝质的材料，本发明的热传导系数高、重量轻、机械强度好、便于加工并且成本较低。其中，导热板19也可采用铝制材料制成，导热板19、导热主体1和散热片2还可以采用铜或铝合金等其它具有高导热性且热容量大的金属材料，都可以达到与采用铝质材料相同的作用效果，在此不再赘述。

所述导热主体1的前端面设有至少一个可供电源引线8通过的过线孔6，通过设置的过线孔6，电源引线8可以穿过过线孔6并与LED光源电性连接，节省了电源引线8的安装空间，使各个零部件之间的安装更为紧凑。

所述导热主体1设有若干前后贯通的矩形通孔12，通过设置的矩形通孔12即可以有效的保证导热主体1的强度，又可以在有限的空间范围内最大限度的增大导热主体1的散热表面积，提高了本发明的散热效率。

一种LED模组灯具，包括壳体7，所述壳体7内部安装有LED灯模组200以及可控制LED灯模组200开闭的灯具控制部9，所述LED灯模组200包括如上所述的一种卡扣式上下对流LED散热器100，具体的，LED灯模组200从外到内依次包括模组前盖14、透镜压环15、透镜16、透镜防水圈17、LED光源18、如上所述的一种卡扣式上下对流LED散热器100和后盖21，所述LED光源18的数量为一个，其中各部件相互组装成型；所述壳体7设有模组支架10，模组支架10设有可插入导热主体1的卡槽41的凸起13。具体在安装时，模组支架10的凸起13插入卡扣4的卡槽41，模组支架10与导热主体1卡接，方便拆卸和安装，省时省力，相比采用螺丝的固定方式更为方便和高效，也无需担心螺丝等细小零件丢失而造成产品性能下降的问题。

所述模组支架10的上端滑动连接有支架盖11，所述支架盖11在垂直方向的截面形状为弧形，具体的，支架盖11可以对模组支架10形成有力的保护，防止模组支架10发生损伤；支架盖11可以沿模组支架10的上端滑入和滑出，方便安装和拆卸；另外，通过设置支架盖11在垂直方向的截面形状为弧形，可以使支架盖11的滑动更为顺畅。

所述LED灯模组200的数量为两组，进一步的，LED灯模组200的数量可以是一组、三组或四组，此数量设计可根据功率等要求综合考虑选取，在此不再赘述。

实施例二。

本实施例的技术方案与实施例一的技术方案基本相同，其区别在于：

如图5~图6所示，所述LED光源18的数量为复数个，优选的，在本实施例中LED光源18的数量为六个，其中，由于如上所述的一种卡扣式上下对流LED散热器100的可供LED光源18的安装面积有限，通过在有限的空间内增加LED光源18的数量，可以增强路灯的照明亮度，提高本发明的实用性能。其中，LED光源18的数量还可以为两个、三个、四个或以上，此数量可根据功率等要求具体设定即可；另外，LED光源18还可以为LED集成光源，通过采用LED集成光源也可以达到与多个光源相同的技术效果，在此不再赘述。

本实施例的主要技术方案与实施例一相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例一中的解释，在此不再赘述。

以上所述实施方式，只是本发明的较佳实施方式，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种卡扣式上下对流LED散热器，包括导热主体，导热主体的前/后端面贴合有导热板，其特征在于，导热主体与导热板之间设置有导热垫片，所述导热主体的上端面和下端面对称设置有若干散热片，两个相邻散热片之间均设有间隔，所述导热主体与若干散热片所形成的外缘轮廓呈矩形且具有前后贯通的散热通道，导热主体的左右两端面分别设有卡扣，所述卡扣设有可供模组支架插入的卡槽，所述散热片的宽度为相邻两散热片间隔距离的2.5倍到4倍，所述导热主体与散热片一体挤压成型，所述导热主体设有若干前后贯通的矩形通孔。

2.如权利要求1所述的一种卡扣式上下对流LED散热器，其特征在于，所述散热片的前端面设有安装孔，安装孔的截面形状呈“C”形。

3.如权利要求1所述的一种卡扣式上下对流LED散热器，其特征在于，所述导热主体和/或散热片采用铝质材料制成。

4.如权利要求1所述的一种卡扣式上下对流LED散热器，其特征在于，所述导热主体的前端面设有至少一个可供电源引线通过的过线孔。

5.一种LED模组灯具，包括壳体，所述壳体内部安装有LED灯模组以及可控制LED灯模组开闭的灯具控制部，其特征在于，LED 灯模组从外到内依次包括模组前盖、透镜压环、透镜、透镜防水圈、LED 光源、如权利要求1~4所述的任意一种卡扣式上下对流LED散热器、后盖，所述壳体设有模组支架，模组支架设有可插入导热主体的卡槽的凸起。

6.如权利要求5所述的一种LED模组灯具，其特征在于，所述模组支架的上端滑动连接有支架盖，所述支架盖在垂直方向的截面形状为弧形。

7.如权利要求5所述的一种LED模组灯具，其特征在于，所述LED灯模组的数量至少为一组。