CN104395671A - 一种带有动力对流冷却的led照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带有动力对流冷却的LED照明设备，所述LED照明设备包括至少一个由导热材料制成的空心壳体，在所述壳体的外表面上固定有连接到电源的LED光源。所述壳体是一段带有开口端的空心管，LED模块作为所述LED光源使用，所述LED光源安装在所述壳体的一个所述开口端附近。在一些实施例中，所述LED模块可固定在所述壳体的侧面上。在某些实施例中，所述LED模块可固定在所述壳体的端面上以使空气进入所述壳体的内部。在各个实施例中，所述LED模块可通过可拆式连接件或者永久连接件固定在所述壳体的表面上。

Description

一种带有动力对流冷却的LED照明设备
技术领域
本发明涉及照明领域，具体涉及一种使用半导体器件—LED的照明设备和/或者光源。
本发明可以作为LED光源使用，适用于户外、工业、家庭以及建筑照明。
术语定义：
发光二极管(俄语简称：СД,СИД；英语：light-emitting diode，LED)是一种具有PN结的半导体器件，当电流通过PN结时能够发光(http://ru.wikipedia.org/wiki/Светодиод)。
LED模块：它是一种安装有LED，并可能安装有电子元件和二次光学元件的印刷电路板(http://light.rtcs.ru/products/list.php？SECTION_ID＝89)。LED模组(集群)是由高抗冲聚苯乙烯制成并内置有LED的密封单元(http://nlt-trading.ru/catalog/index.php？SECTION_ID＝4)。
LED照明设备具有发光效率高，能耗低，使用寿命长，安全性高，体积小，重量轻，抗机械应力，光纯，光源指向性强等优点。
背景技术
已知一种LED照明设备—LED灯，其包括与接入到交流电网的电源相连接的LED元件，其中，使用由导热材料制成的灯壳体作为冷却散热器，同时，在所述冷却散热器上也安装有LED元件。可以使用设置在壳体上以及壳体内的金属部件作为冷却散热器，为了提高LED的散热功率，冷却散热器可以具有强制冷却装置，例如，通过鼓风机来冷却(俄罗斯联邦专利No.2313199，发明名称：“灯”，国际分类号：H05B33/02，F21S4/00，公开日：2007年12月20日)。已知这种灯的缺点是：当热负荷高时，因其散热效率低会缩短其使用寿命。
已知一种灯，其包括LED光源，以及放置在壳体内的膜片电动鼓风机，在所述壳体上设有喷口；还包括一个在外表面上设置有冷却散热片的中空散热器，其中安装散热器和鼓风机壳体时，使散热器肋间的空隙形成一个气流通道，所述气流由所述鼓风机产生并通过其壳体的喷口排出。鼓风机的壳体和光源设置在所述散热器的空腔内。已知这种灯还包括一个安装在散热器上面的顶部封闭的管状壳体，在所述壳体的上面和下面设有通孔(俄罗斯联邦专利No.111253，实用新型名称：“一种带有主动冷却的灯”，国际分类号F21V29/02，公开日：2011年12月10日)。这种已知灯的缺点为：结构复杂，运行可靠性差。
已知一种基本特征与所申请发明最为接近的并被选作为原型的带有对流冷却的LED照明设备，其包括一个由导热材料制成的空心壳体，在所述壳体的外表面上安装有LED光源，所述LED光源通过软电缆连接到电源上。盖在LED上的光学透镜的形状为环形，而作为散热器的壳体具有垂直的进气格栅(俄罗斯联邦专利No.2433577，发明名称：“一种带有高效对流冷却的LED照明设备”，国际分类号：H05B33/00，公开日：2011年11月10日)。将壳体的侧面制成垂直格栅肋形式的肋条需要用铣刀或切削工具对壳体坯件的外表面进行加工处理，这使得这种已知照明设备的制作耗时费力。此外，这种照明设备还具有壳体内部与外界的热交换效率低的特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种易于制造的高性能照明设备。
解决上述问题要达到的技术效果为：
-提高设备效率；
-增加设备的使用寿命；
-简化制作工艺。
为了达到上述技术效果，本发明提供一种带有动力对流冷却的LED照明设备，所述LED照明设备包括至少一个由导热材料制成的空心壳体，在所述壳体的外表面上固定有连接到电源的LED光源。所述壳体是一段带有开口端的空心管，LED模块作为所述LED光源使用，所述LED光源安装在所述壳体的一个所述开口端附近。
在一些实施例中，所述LED模块可固定在所述壳体的侧面上。
在某些实施例中，所述LED模块可固定在所述壳体的端面上以使空气进入所述壳体的内部。
在各个实施例中，所述LED模块可通过可拆式连接件或者永久连接件固定在所述壳体的表面上。
优选地，在所述LED模块的表面与所述壳体的表面之间涂有一层导热膏材料。
在一些实施例中，所述LED照明设备可包括n个在结构上互连的空心壳体，其中n≥2，每个空心壳体都是一段带有开口端的空心管，所述LED模块安装在所述壳体的一个所述开口端附近。
在各个实施例中，两个或两个以上照明设备的壳体可通过可拆式连接件或者永久连接件进行互连。
在各个实施例中，两个或两个以上照明设备的壳体可采用刚性连接或铰接的方式进行互连。
在某些实施例中，两个或两个以上照明设备的壳体可以以其纵轴相互平行排列的方式进行互连。
在其他实施例中，两个或两个以上照明设备的壳体可以以其纵轴相互之间成一定角度的方式进行互连，所述角度范围为10°-170°。
在一些实施例中，两个或两个以上照明设备的壳体采用相邻表面接触的方式进行互连。
在某些实施例中，两个或两个以上照明设备的壳体采用相邻表面之间有间隙的方式进行互连。
在各个实施例中，其中每一个壳体可具有矩形、或者正方形、或者圆形、或者三角形、或者其他几何图形的截面。
优选地，所述壳体由矩形截面铝管制成，所述矩形截面外尺寸的宽为100mm，高为30mm，壁厚为2mm。
优选地，所述壳体的长度范围为0.2m-0.5m。
优选地，所述LED模块的功率范围为20-70瓦。
优选地，所述LED照明设备包括固定到支撑面上的装置。
对所申请发明和原型进行比较分析后显示，在任何实施例中，本发明都不同于已知最接近的技术方案：
-所述壳体被制成一段带有开口端的空心管的形式；
-使用LED模块作为所述LED光源；
-所述LED模块被安装在所述壳体的一个所述开口端附近。
在一些实施例中，本发明不同于已知最接近的技术方案：
-所述LED模块固定在所述壳体的侧面上；
-所述LED模块固定在所述壳体的端面上以使空气进入所述壳体的内部；
-所述LED模块通过可拆式连接件或者永久连接件固定在所述壳体的表面上；
-在所述LED模块的表面与所述壳体的表面之间涂有一层导热膏材料；
-具有n个在结构上互连的空心壳体，其中n≥2；
-所述壳体通过可拆式连接件或者永久连接件进行互连；
-所述壳体采用刚性连接或铰接的方式进行互连；
-所述壳体以其纵轴相互平行排列的方式进行互连；
-所述壳体以其纵轴相互之间成一定角度的方式进行互连，所述角度范围为10°-170°；
-所述壳体采用相邻表面接触的方式进行互连；
-所述壳体采用相邻表面之间有间隙的方式进行互连；
-所述壳体具有矩形、或者正方形、或者圆形、或者三角形、或者其他几何图形截面；
-所述壳体由矩形截面铝管制成，所述矩形截面外尺寸的宽为100mm，高为30mm，壁厚为2mm；
-所述壳体的长度范围为0.2m-0.5m；
-所述LED模块的功率范围为20-70瓦；
-具有固定到支撑面上的装置。
所提出的这种冷却设备结构能通过提高对流热交换效率来提高热工参数，以确保去除LED所散发的几乎所有热量，并将热量传送到周围的空间中。这既增加了LED的光输出，又能增加LED的使用寿命，因此也就提高了照明设备的使用寿命。此外，更强劲的冷却使得能在LED模块上供应大电流，从而整体提高了照明设备的效率和功率。使用空心管作为壳体不需要对外表面进行铣削或者其他处理，这降低了成本并简化了制作工艺。照明设备包括n个壳体，对其进行不同方式的连接能创造出不同功率和结构设计的照明设备，拓展了使用功能和应用范围。壳体由矩形截面外尺寸的宽为100mm，高为30mm，壁厚为2mm的管制成，可使用一定型号的轧制坯料制作这种壳体，这会大大降低其制造成本。用具有高导热率和高散热率的铝制成壳体能提供有效的对流及确保LED得到有效冷却。实验测试表明，当壳体的长度为0.2m-0.5m时能提供最有效的冷却。当壳体长度小于0.2m时，空气会来不及冷却。当壳体长度大于0.5m时，会减弱入口和出口之间的通风。
附图说明
通过图1至图8所示的示意图来说明本发明。
图1是具有矩形截面壳体并在壳体侧面上固定有LED模块的带有动力对流冷却的LED照明设备侧视图。
图2是图1的正视图A。
图3是图1的俯视图B。
图4是具有矩形截面壳体并在壳体侧面上固定有LED模块的带有动力对流冷却的LED照明设备的局部切割侧视图。
图5是具有矩形截面壳体并在壳体端面上固定有LED模块的带有动力对流冷却的LED照明设备的全视图。
图6是具有圆形截面壳体并在壳体侧面上固定有LED模块的带有动力对流冷却的LED照明设备的全视图。
图7是有两个以纵轴成一定角度的方式进行互连的壳体的带有动力对流冷却的LED照明设备的全视图。
图8是有四个以纵轴平行排列的方式进行间隙互连的壳体的带有动力对流冷却的LED照明设备的全视图。
具体实施方式
在一个优选实施例中，带有动力对流冷却的LED照明设备包括至少一个空心壳体(1)，所述壳体(1)是一段由导热材料制成的带有开口端(2)和(3)的空心管。连接到电源(图中未示出)的LED模块(4)固定在其中一个所述开口端(2)或者(3)附近的所述壳体(1)的外表面上，所述LED模块(4)为LED光源。在各个实施例中，LED模块(4)可固定在所述壳体(1)的侧面上(图1至图4)，或者固定在所述壳体(1)的端面上(图5)以使空气例如通过孔(5)进入所述壳体的内部。所述LED模块(4)可通过可拆式连接件，例如，螺钉(6)，或者永久连接件，例如铆钉(7)，或者胶(图中未示出)等固定在所述壳体(1)的表面上。优选地，在所述LED模块(4)的表面与所述壳体(1)的表面之间涂有一层导热膏材料(8)(图4)。在各个实施例中，所述LED照明设备可包括n个(其中n≥2)在结构上互连的空心壳体(1)1,(1)2…(1)i,….(1)n，其中每个空心壳体(1)i都是一段带有开口端(2)i和(3)i的空心管，所述LED模块(4)i安装在一个所述开口端附近。所述壳体(1)2…(1)i,….(1)n可通过可拆式连接件(6)i或者永久连接件(7)i进行互连。壳体可采用刚性连接的方式(例如，通过焊接或者连接梁(9)),或通过铰接的方式，例如连接臂(图中未示出)进行互连。壳体(1)2…(1)i,….(1)n可以以其纵轴相互平行(图9)或相互之间成10°-170°角(图8)的方式进行互连；采用相邻表面接触的方式(图1-至图8)或者相邻表面之间有间隙λ的方式(图9)进行互连。壳体可具有矩形(图1至图6)，或者正方形(图中未示出)，或者圆形(图7)，或者三角形，或者其他几何图形截面(图中未示出)。LED照明设备的壳体(1)i的一个优选实施例用矩形截面外尺寸的宽d为100mm，高h为30mm，壁厚s为2mm的铝管制成。所述壳体(1)的优选长度l的范围为0.2m-0.5m。所述LED模块(4)i的功率范围为20-70瓦。优选地，所述LED照明设备包括固定到支撑面上的装置(10)。
工业实用性
本发明的工作原理如下：LED模块(4)i通过一层导热膏材料(8)并利用可拆式连接件(6)i或者永久连接件(7)i固定到管的一个开口端，例如(2)i。该开口端(2)i成为冷空气的入口。管的开口端(3)i成为热空气的出口。优选地，在通电状态下，附近安装有LED模块(4)i的管的开口端(2)i要置于管开口端(3)i的下面，使照明设备稍微倾斜或者垂直。当电流流经LED模块(4)i时，所述LED模块(4)i会变热，通过导热材料将热量传送到所述壳体(1)i的侧面上，接着传送到壳体内部的空间中。结果所述壳体(1)i的侧面在壳体的内部的入口处(所述壳体(1)i的开口端(2)i)形成温度差，保证了自然对流。经入口(开口端(2)i)而吸入的冷空气在流经被LED模块(4)i加热过的壳体(1)i的内部空间后，冷却所述LED模块(4)i，通过出口(3)i向外排出变热的空气。

Claims (17)

1.一种带有动力对流冷却的LED照明设备，包括至少一个由导热材料制成的空心壳体，在所述壳体的外表面上固定有连接到电源的LED光源，其特征在于，所述壳体是一段带有开口端的空心管，LED模块作为所述LED光源使用，所述LED光源安装在所述壳体的一个所述开口端附近。
2.根据权利要求1所述的LED照明设备，其特征在于，所述LED模块固定在所述壳体的侧面上。
3.根据权利要求1所述的LED照明设备，其特征在于，所述LED模块固定在所述壳体的端面上以使空气进入所述壳体的内部。
4.根据权利要求1所述的LED照明设备，其特征在于，所述LED模块通过可拆式连接件或者永久连接件固定在所述壳体的表面上。
5.根据权利要求1所述的LED照明设备，其特征在于，在所述LED模块的表面与所述壳体的表面之间涂有一层导热膏材料。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的LED照明设备，其特征在于，包括n个在结构上互连的空心壳体，其中n≥2。
7.根据权利要求6所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体通过可拆式连接件或者永久连接件进行互连。
8.根据权利要求6所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体采用刚性连接或铰接的方式进行互连。
9.根据权利要求6所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体以其纵轴相互平行排列的方式进行互连。
10.根据权利要求7所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体以其纵轴相互之间成一定角度的方式进行互连，所述角度范围为10°-170°。
11.根据权利要求7所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体采用相邻表面接触的方式进行互连。
12.根据权利要求6所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体采用相邻表面之间有间隙的方式进行互连。
13.根据权利要求1-12中任意一项所述的LED照明设备，其特征在于，其中每一个壳体具有矩形、或者正方形、或者圆形、或者三角形、或者其他几何图形的截面。
14.根据权利要求1-12中任意一项所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体由矩形截面铝管制成，所述矩形截面外尺寸的宽为100mm，高为30mm，壁厚为2mm。
15.根据权利要求1-12中任意一项所述的LED照明设备，其特征在于，所述壳体的长度范围为0.2m-0.5m。
16.根据权利要求1-12中任意一项所述的LED照明设备，其特征在于，所述LED模块的功率范围为20-70瓦。
17.根据权利要求1-12中任意一项所述的LED照明设备，其特征在于，所述LED照明设备包括固定到支撑面上的装置。
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