CN104279536A - Led灯散热装置 - Google Patents

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洪宽
王伟
宋姚
胡永久
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    • F21Y2101/00—Point-like light sources

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Abstract

本发明涉及LED散热领域，具体涉及一种总体质量轻、散热效率高的LED灯散热装置。本发明所述的LED灯散热装置，包括至少一个LED光源，LED光源安装于第一基板上，第一基板安装于外部散热器的安装凹槽内，第一基板的上表面设有多个散热孔，所述第一基板内部设有至少一个贯穿第一基板的第一散热通道，外部散热器还设有与安装凹槽相连接的连接部和与连接部相连接的散热罩，所述第一基板与连接部之间设有石墨导热片，所述连接部的内部设有至少一个贯穿连接部的第二散热通道。本发明所述LED灯散热装置可适用于大功率照明的LED灯具，且结构简单、生产成本低、总体质量轻、散热效率高。

Description

LED灯散热装置
技术领域
本发明涉及LED灯散热领域，具体涉及一种总体质量轻、散热总表面积大、散热效率高的LED散热装置。
背景技术
LED灯由于具有外形灵活、亮度大、节约电能、对环境友好及应用范围广等特点，使得其在照明市场上所占有的市场份额越来越大。但是，在伴随着LED灯的使用过程中，LED灯具的散热问题，暨LED光衰，成为了一个制约LED灯使用寿命和LED推广应用的关键因素。尤其是在大功率LED灯中，输入功率仅有15％～20％的电能转化为光能输出，其余则转换成热能，若这些热量未能适时排出外界，不但会使灯具的发光效率降低，而且可能导致LED芯片因温度过高而迅速失效。
目前，用于LED灯具散热的方法有很多，主要都是应用热传导或热对流的方式改善LED基板或与基板相连接的LED散热器的导热或散热性能。例如，在LED基板内部设有供热量交换流质(水、氟化物制冷剂)流通的通道；或在LED基板上安装额外的散热风扇，这种散热装置在改善基板散热的同时，大幅度增加了LED灯具的总体重量和尺寸，继而使得LED灯具生产成本升高、实用性降低、安装使用的风险增加。例如：较大质量的悬挂LED照明灯，在恶劣的自然条件下，尤其是遇到飓风、暴雨等天气，就很有可能产生意外，所以在解决LED灯具散热的同时，也要将考虑LED灯具的重量和成本考虑在内。此外，对散热器的散热结构进行改进的也有很多，但是大部分散热效果较好的散热装置其结构均较为复杂，生产散热装置所需的成本较高。
另外，从现有技术中总体分析LED灯具的散热问题，我们发现大部分解决LED灯具的散热问题都集中在了LED灯源的安装基板和外部散热器上，而解决LED晶片基板的散热问题或是LED晶粒热源导出问题的技术却很少，这也是目前解决LED散热问题的瓶颈所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于大功率照明的、结构简单、生产成本低、总体质量轻、散热效率高的LED灯散热装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种LED灯散热装置，包括至少一个LED光源，LED光源安装于第一基板上，第一基板上表面设有多个散热孔，第一基板内部设有至少一个贯穿第一基板的第一散热通道，所述第一基板安装于外部散热器的安装凹槽内，所述外部散热器还设有与安装凹槽相连接的连接部和与连接部相连接的散热罩，所述连接部与第一基板之间设有石墨导热片，所述连接部设有至少一个贯穿连接部的第二散热通道。本发明所述的LED灯散热装置，通过开设多个散热通道和增加导热材料的方式，来加速热传导和增大热量与空气的接触面积，在提高散热效率的同时，也大幅度减轻了LED灯具的总体质量，继而降低了LED灯具安装和使用的风险。
进一步地，所述LED光源由LED晶片构成。LED晶片包括LED晶粒和用于安装LED晶粒的第二基板。其中，LED晶粒以打金线、共晶或覆晶方式连结于第二基板上。作为优选，所述第二基板为铝基板或陶瓷基板，铝基板或陶瓷基板上表面和下表面均设有石墨导热层。石墨导热材料作为一种新型的导热散热材料，其不仅质量较轻，而且具有低热阻、导热系数较高的特点。将其直接设置于用于安装LED晶粒的第二基板的表面，可以大幅度增加LED晶片内部的温度向用于安装LED晶片的第一基板的传导速率，从而实现从源头上改善LED灯具的散热问题。
作为优选，所述第一基板为铝基板，铝基板的上表面和下表面均设有覆铜层，覆铜层的厚度为2-4mm。在金属散热材料中，金属铜的散热性能高于铝，但是由于金属铜具有比重大、不易加工的特点，所以LED晶片的安装基板通常均为易于加工制造的铝质型材。同时，在金属铝基板的表面设有覆铜层可进一步提高铝基板的导热性能，当覆铜层的厚度为2-3mm时，第一基板的散热性能最佳。
作为优选，所述外部散热器的安装凹槽、连接部及散热罩为铝质一体结构。因为金属铝既具有较高的导热性能，同时又具有易于加工制造的特点。
作为优选，所述外部散热器的散热罩内部为中空结构。中空结构的散热罩，在一定程度上，大幅降低了外部散热器的总体质量。
作为优选，所述散热罩的轴横截面为梯形，散热罩轴横截面面积较大与连接部相接触。将散热罩较大的一端与连接部相接触，有益于扩大导热散热的面积，继而更好地实现热量从连接部至散热罩的传递。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：1、在第一基板的表面设置多个散热孔和在第一基板的内部设置至少一个贯穿第一基板的散热通道，在增加热量与空气的接触面积的同时，减轻了第一基板的总体质量，尤其是需要安装多个LED光源的大功率LED基板的质量；2、在用于安装LED晶粒的第二基板上设置石墨导热层，大幅度提高了LED晶片内部温度向第一基板的导热速率；3、在第一基板和连接部之间设置石墨导热片，继而提高了第一基板上的热量相外部散热器的连接部进行传导的速率；4、中空结构的散热罩和设有至少一个第二散热通道的连接部，在整体上大幅度减轻了外部散热器的总体质量；5、本发明所述的LED灯散热装置，不仅散热效果较佳，同时总体质量较轻，继而降低了LED灯具使用和安装的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述LED灯散热装置的结构示意图；
标号说明：1、LED光源；2、第一基板；3、散热孔；4、第一散热通道；5、石墨导热片；6、连接部；7、第二散热通道；8、散热罩；9、外部散热器；10、安装凹槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：如图1所示，本实施例1所述的一种LED灯散热装置，包括至少一个LED光源1，LED光源1安装于第一基板2上，第一基板2的上表面设有多个散热孔3，第一基板2的内部设有至少一个贯穿第一基板2的第一散热通道4，所述LED光源1为LED晶片，LED晶片包括LED晶粒和和用于安装LED晶粒的第二基板，第二基板的上表面和下表面设有石墨导热层，所述第一基板2与外部散热器9相连接，外部散热器9包括安装凹槽10、与安装凹槽10相连接的连接部6、与连接部6相连接的内部为中空结构的散热罩8，第一基板2安装于外部散热器9的安装凹槽10内，第一基板2与连接部6之间设有设有石墨导热片5，连接部6设有至少一个贯穿连接部6的第二散热通道7，所述散热罩8的轴横截面为梯形，且其较大的一端与连接部6相连接，所述安装凹槽10、连接部6、散热罩8为铝质一体结构，所述第一基板2为铝基板。本发明实施例1所述的LED灯散热装置，通过在第一基板2的表面设多个散热孔3，在第一基板2内部设至少一个贯穿第一基板2的第一散热通道5，以及在外部散热器9的连接部6设至少一个贯穿连接部6的第二散热通道7和内部为中空结构的散热罩8，在实现增大热源与空气接触面积，提高散热效率的同时，也大幅度减轻了第一基板2和外部散热器9的重量，继而降低了LED灯具的安装和使用风险。另外，在用于安装LED晶粒的第二基板上，设石墨导热层，可以加速LED晶片内部温度向第一基板2的传导速率。同时，在第一基板2与连接部6之间设石墨导热片5，可加速第一基板2上的热量向连接部6的传导速率。
实施例2：如图1所示，本实施例2所述的一种LED灯散热装置与实施例1的区别在于，第一基板2的上表面和下表面均设有覆铜层，覆铜层的厚度为2-3mm，当覆铜层的厚度为2-3mm时，第一基板2的导热效率最佳。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种LED灯散热装置，包括至少一个LED光源(1)，所述LED光源(1)安装于第一基板(2)上，第一基板(2)安装于外部散热器(9)的安装凹槽(10)内，其特征在于，所述第一基板(2)的上表面设有至少一个散热孔(3)，所述第一基板(2)内部设有至少一个贯穿第一基板(2)的第一散热通道(4)，所述外部散热器(9)还设有与安装凹槽(10)相连接的连接部(6)和与连接部(6)相连接的散热罩(8)，所述第一基板(2)与连接部(6)之间设有石墨导热片(5)，所述连接部(6)的内部设有至少一个贯穿连接部(6)的第二散热通道(7)。
2.根据权利要求1所述的LED灯散热装置，其特征在于，所述LED光源(1)包括LED晶片，LED晶片包括LED晶粒和用于安装LED晶粒的第二基板，所述第二基板为铝基板或陶瓷基板，铝基板或陶瓷基板上表面和下表面均设有石墨导热层。
3.根据权利要求1所述的LED灯散热装置，其特征在于，所述第一基板(2)为铝基板，铝基板的上表面和下表面均设有覆铜层，覆铜层的厚度为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的LED灯散热装置，其特征在于，所述安装凹槽(10)、连接部(6)与散热罩(8)为铝质一体结构。
5.根据权利要求1所述的LED灯散热装置，其特征在于，所述散热罩(8)内部为中空结构。
6.根据权利要求1或5所述的LED灯散热装置，其特征在于，所述散热罩(8)的轴横截面的形状为梯形，横截面较大的一端与连接部(6)相连接。
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