CN104534303A - 一种圆环分布式全方位led灯结构 - Google Patents

一种圆环分布式全方位led灯结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种圆环分布式全方位大功率LED灯及其散热系统,采用两个环形发光系统、一设置于所述发光模组上方的灯罩和内部圆环里面的电源转换模块、及电源转换模块上的防火防护外壳罩,所述内部的环形发光模块组上均匀设有一组发光模块,且在外部的环形发光模块组上均匀设有一组发光模块;同时通过该结构的散热系统包括散热铝型材、导热石墨块衬底、组成铝基板、铝板、绝缘层、敷铜层、易阻焊层、电极、底座、LED的PN结、硅胶;然后在每个发光模块下层的绝缘层和敷铜层加工艺使用锡膏将LED焊接于铝。每个LED的PN结发出的热量经过LED底座、锡膏焊接块、铝板、导热石墨块导热介质、散热铝型材,散发于空气中,使热量无需经过绝缘层,大大增强了散热能力。

Description

一种圆环分布式全方位LED灯结构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种圆环分布式全方位LED灯结构。
背景技术
[0002]目前,随着LED技术的发展,用于照明往往有单个达到设计功率的LED组成,虽然这一类灯具有体积小、耗电量低、高亮度、环保等优点。但是该技术用于大功率LED灯时由于功率较大时热量集中在每个位置,该散热结构无法很好很快的将热量散发出去,同时现有LED等在单个点上发热密度高,而PN结温度上升会导致光输出减少,芯片加快蜕化,缩短器件寿命。现有的LED灯有用灯条形式来加长增大和空气接触的面积来达到散热的目的,但是该方法在外观上长度较长,不美观且灯的照度无法均匀辐射到四周。同时,LED灯具主要采用被动式散热方式进行散热,主要依靠灯具的散热器和空气的自然对流将LED灯珠产生的热量散出。这种散热方式设计简单,较容易达到灯具的防护等级要求,并且成本较低。并且采用在LED的灯珠热沉和散热器均温板之间放置导热硅胶垫来解决导热不良的问题。但是商用导热硅胶系数较低,热阻大。LED灯具的PN结发出的经过LED底座到锡膏焊接层,然后经过敷铜层、绝缘层、铝板、导热硅胶,最后通过散热铝材散发于空气中。但是热量在铝板和敷铜层之间的绝缘层,其绝缘层的导热系数比较低。因此,绝缘层无法作为很好的纽带联结铝板和敷铜层进行热量的传递。这种散热过程主要存在的问题是:绝缘层的导热系数较低,无法很好进行热量的传递,同时硅胶作为导热介质存在导热效率较低的问题。
发明内容
[0003] 根据上述的问题,本发明专利提供了一种圆环分布式全方位大功率LED灯及其散热系统本发明其目的在于:克服上述LED灯具散热结构的不足,使本发明产品能耗少、强度好、照明效果更好,亮度更亮、投影光均匀、同时稳定性更好、使用寿命长。
[0004] 本发明专利通过以下方案实现:一种圆环分布式全方位LED灯结构,包括两个圆环形发光模组(可根据实际需求设置圆环直径大小)、发光模组上面的灯罩和内部圆环里面的电源转换模块、及电源转换模块上的防火防护外壳罩。其特征在于:所述内部圆环形发光模组上方还设有第一组发光模组,所述外部圆环形发光模组上方设有第二组发光模组。该两组发光模组均和驱动模块和控制器进行连接,所述的控制器和外部电源模块连接。同时电源模块据集中在内部圆环里面,采用椭圆形灯罩防火防护外壳罩进行防护,在该层防护罩侧面加工孔径不大于Φ5_或者宽度不超过Imm的通风孔,起绝缘、散热、阻燃的效果O
[0005] 在本发明专利一实施例中,所述的内、外两个圆环发光模组和LED灯底座采用螺栓连接。
[0006] 在本发明专利一实施例中,所述螺栓孔内还设有一封住螺栓的橡皮塞。
[0007] 在本发明专利一实施例中,所述的内部圆环里面,采用椭圆形灯罩防火防护外壳罩进行防护,在该层防护罩侧面加工孔径不大于Φ5_或者宽度不超过Imm的通风孔,起绝缘、散热、阻燃的效果。
[0008] 在本发明专利一实施例中,所述的两组环形发光部件通过电源线并联,均由内环中的电源转换模块供电控制。
[0009] 在本发明专利一实施例中,所述的电源转换模块外部输入电压为AC220V土 10 %、频率50/60HZ,输出为实际需求的直流稳压。为环形发光LED灯提供稳定的直流电源。
[0010] 本发明专利的散热系统,包括散热铝型材、导热石墨块衬底、组成铝基板、铝板、绝缘层、敷铜层、阻焊层、电极、底座、LED的PN结、硅胶;然后使用锡膏将LED焊接于铝。
[0011] 本发明专利的散热系统特征在于每个发光模块的LED的PN结发出的热量经过LED
底座------锡膏焊接块------铝板------导热石墨块导热介质------散热铝型材,散发于空气中。同时采用导热石墨块取代硅胶作为导热介质,将大大提高导热效率,有效消除导热瓶颈。
[0012] 本发明专利散热系统的特点是每个发光模块均有自身的散热渠道,能够保证在散热过程中散热均匀。
[0013] 本发明专利通过石墨取代硅胶作为导热介质,将大大提高导热效率。具体表现在原来采用的硅胶作为导热材料,其导热系数为4W/MK,同时石墨的导热系数为550W/MK,是硅胶的100多倍。能过很好的进行LED的散热。本发明采用的导热石墨块具有层向的良好导电导热性质,同时石墨具有机械性能好、密度低、热膨胀系数小等优点,是一种很有发展潜力的新型高导热材料,因此采用导热石墨块取代硅胶作为导热介质将大大提高导热效率。
[0014] LED底座导热系数约为80W/mk,锡膏焊接层导热系数大于60W/mk,敷铜层的导热系数约为400W/mk,铝板和铝型材的导热系数约为200W/mk,绝缘层的导热系数约为lW/mk,导热硅胶垫片/硅脂约为5W/mk,但是越靠近LED的PN结,热流密度越高,且导热硅胶片/硅脂已经有铝板横向导热均温了,这样绝缘层的热流密度要比导热硅胶垫片/硅脂的热流密度高很多,所以综上分析可以明显看出,散热瓶颈在于铝基板的绝缘层。本发明很好的解决了散热瓶颈在铝基板的绝缘层的问题。
[0015] 本专利通过新的结构解决了现有LED散热的主要问题,该新结构很好的解决了现有LED散热过程中出现的绝缘层和硅胶导热不良的问题。具体的实现方法采用新加工工艺处理铝基板,对原有的的LED灯具的散热结构进行改进。具体的是实现过程为热量的散发不需经过导热系数较低的在绝缘层和敷铜层,而是改进灯具的结构,同时采用特殊的工艺增加锡膏焊接块来连接LED底座和铝板。采用新的结构将明显下降了 5°C,起到了非常好的散热效果,大大增加了 LED灯具的稳定性和寿命。
[0016] 本发明专利能耗少、照明效果更好,亮度更亮、散热效果好,同时使用寿命长、投影光均匀。
附图说明
[0017] 图1是圆环分布式全方位大功率LED灯系统原理图。
[0018] 图2是圆环分布式全方位大功率LED灯系统单个LED模块散热结构图。
[0019] 图3是圆环分布式全方位大功率LED灯结构图。
[0020] 标号说明:1散热底座;2外部灯罩;3内圆环发光模组;4内部圆环里面的椭圆形灯罩防火防护外壳罩;5外圆环发光模组;6外部圆环铝环;7内部圆环铝环;8电源转换模块;9螺栓紧固件;10散热铝型材;11导热石墨块;12〜15组成铝基板;其中12铝板;13为绝缘层;14敷铜层;15阻焊层;16锡膏焊接块;17〜20组成LED灯;其中17电极;18硅胶;19LED的PN结;20LED底座。
具体实施方式
[0021] 本发明的目的是通过以下途径来实现的:
[0022] 如图1所示,本发明一种圆环分布式全方位LED灯及其散热系统结构,包括市电提供AC220V电源,电源转换器模块、LED发光系统和散热底座。所述的AC220V电源包括交流电压为220V的供电电源,同时两组环形发光部件3和5通过电源线并联,均由内环中的电源转换模块供电控制;所述电源转换模块为一 PCB控制电路,将供电电源转换成LED驱动电路;所述LED驱动电路连接LED发光系统,并联连接到每个LED发光模块。
[0023] 如图2所示,所述的发光系统包括两个圆环型发光模块组3和5、一设置于两个发光模组上方的灯罩2和内部圆环里面的椭圆形灯罩防火防护外壳罩4 ;所述两个圆环型发光模块组包括内外部两圆环型发光模组3和5 ;所述内圆环发光模组3均匀设有第一组LED发光模块;所述外圆环发光模组5均匀设有第二组LED发光模块;所述第一发光模组和第二发光模组通过同一控制器,如何通过电源模块进行连接,所示每个发光模块底部均包含特殊加工工艺的散热体系,经过底座I将热量散发出去。
[0024] 如图3所示,所述圆环分布式全方位大功率LED灯及其散热系统包括每个发光模块单独的散热体系和各个发光模块散热体系汇合后总散热路线,所述单独散热体系包括:钻孔去掉敷铜层14和绝缘层13,在钻孔的部位,采用新加工工艺处理铝基板12,采用铝板上沉锌,锌面镀镍,镍上镀铜,在铜上喷锡的新工艺加工锡膏焊接块16 ;所述总散热路线包括散热铝型材10、导热石墨块衬底11、组成铝基板12〜15、铝板12、绝缘层13、敷铜层14、阻焊层15、电极17、底座20、LED的PN结16、硅胶18。
[0025] 所述采用导热石墨块衬底,不采用导热系数非常小的绝缘层进行导热,采用新加工工艺处理铝基板,大大增强LED灯具散热能力。同时采用导热石墨块取代硅胶作为导热介质,将大大提高导热效率,有效消除导热拼劲。
[0026] 所述采用先单独括每个发光模块单独的散热体系将每个LED的PN结产生的热量很快的传递出去,大大提高了散热效率。
[0027] 所述的采用石墨采用导热石墨块11硅胶作为导热介质,将大大提高导热效率,有效消除导热瓶颈。

Claims (6)

1.一种圆环分布式全方位LED灯结构,包括两个圆环形发光模组、发光模组上面的灯罩和内部圆环里面的电源转换模块、及电源转换模块上的防火防护外壳罩,其特征在于:所述内部圆环形发光模组上方还设有第一组发光模组,所述外部圆环形发光模组上方设有第二组发光模组,该两组发光模组均和驱动模块和控制器进行连接,所述的控制器和外部电源模块连接,同时电源模块据集中在内部圆环里面,采用椭圆形灯罩防火防护外壳罩进行防护,在该层防护罩侧面加工孔径不大于Φ5_或者宽度不超过Imm的通风孔。
2.根据权利要求1所述的圆环分布式全方位LED灯结构,其特征在于:所述的内、外两个圆环发光模组和LED灯底座采用螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的圆环分布式全方位LED灯结构,其特征在于:所述螺栓孔内还设有一封住螺栓的橡皮塞。
4.根据权利要求1所述的圆环分布式全方位LED灯结构,其特征在于:所述的两组环形发光部件通过电源线并联,均由内环中的电源转换模块供电控制。
5.根据权利要求1所述的圆环分布式全方位LED灯结构,其特征在于:所述的电源转换模块外部输入电压为AC220V±10%、频率50/60HZ,输出为实际需求的直流稳压为环形发光LED灯提供稳定的直流电源。
6.根据权利要求1所述的圆环分布式全方位LED灯结构,其特征在于:所述发光模组包括散热铝型材、导热石墨块衬底、由铝板、绝缘层、敷铜层、阻焊层依次排列组成的铝基板、电极、底座、LED的PN结、硅胶;经钻孔去掉铝基板上的敷铜层和绝缘层,在钻孔后的部位采用铝板上沉锌,锌面镀镍,镍上镀铜,在铜上喷锡的工艺加工锡膏焊接块;然后使用锡膏将LED焊接于铝上。
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