CN104696759B - Led灯具 - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
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    • F21LIGHTING
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Abstract

一种LED灯具,包括:散热柱、灯头、基板、多个散热弧片和LED灯,散热柱为圆柱状结构。灯头设置于散热柱的第一端。基板设置于散热柱的第二端。多个散热弧片呈放射状设置于基板的边缘,散热弧片的两侧面分别设置凹形曲面和凸形曲面,散热弧片由位于基板上的一端到另一端逐渐向远离散热柱的轴心弯曲。所述散热弧片靠近所述基板的一端的横截面面积大于所述散热弧片远离所述基板的一端的横截面面积。LED灯设置于凹形曲面。上述LED灯具通过设置散热柱、基板和多个散热弧片,且多个散热弧片与基板围成一散热腔,可以极大地提高散热效果。此外,LED灯安装在散热弧片上可以使出光方向更加均匀。

Description

LED灯具

技术领域

[0001 ]本发明涉及散热技术领域,特别是涉及一种LED灯具。

背景技术

[0002] LED产业的快速发展,大大拉动了上游材料业的发展,也进一步促进了高端材料领 域的突破。其中,LED灯具中会用到大量的散热材料,包括LED晶片的封装元件、LED光学透 镜、光散射元件、高效散热元件、光反射和光漫射板等。

[0003] -直以来,散热不良会导致电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题,始终是LED照明 系统性能提升的重中之重。

[0004] 例如,中国专利201110178768.4公开了一种LED散热器及LED灯具,具体公开本发 明适用于照明灯具散热器生产技术领域,提供了一种LED散热器及LED灯具。该LED散热器包 括一铝基本体,所述铝基本体具有一中空部的中间部,其表面分布有多个散热筋;在所述铝 基本体中还嵌设有铜件。该LED灯具包括包括灯壳、设于所述灯壳内的LED光源、安装有LED 光源的铝基板、以及与所述铝基板固定连接的散热器,所述散热器为上述所述的LED散热 器。本发明提供的LED散热器及LED灯具,采用在传统的铝基散热体中嵌设导热率更高的铜 件,使得散热器在不增加散热片面积及体积的情况下散热效果得到大大提升,从而保证了 灯具内的LED的寿命。

[0005] 又如,中国专利201310061315.2公开了一种高散热LED灯具,具体公开本发明公开 了本发明公开了 LED灯具。该LED灯具包括外套管、LED光源板及散热热管,外套管与散热热 管连接,散热热管与所述LED光源板的底面连接,LED光源板的底面朝向向上,使散热热管的 吸热侧贴合LED光源板的底面,向外传导LED光源板的电路热量。本发明的LED灯具采用热管 传热散热的方式,散热效率高,有效的降低了 LED灯具内温度的持续升高,延长了 LED灯具的 使用寿命。

[0006] 又如,中国专利201310215665 .X公开了 一种散热板及LED灯具,具体公开本发明涉 及到LED灯具散热的技术领域,公开了一种散热板及LED灯具。所述散热板为金属散热板,所 述金属散热板具有多个隆起且间隔设置的散热栅网。本发明有益效果如下:通过采用隆起 且间隔设置的多个散热栅网将LED灯具照明时产生的热量传导散发出去,增大了散热板的 散热面积,降低了 LED的温升,从而提高了 LED灯具的使用寿命。

[0007] 然而,上述专利公开的LED灯具依然存在散热效果不佳的缺陷,导致LED灯具会出 现电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题。

发明内容

[0008] 基于此,有必要提供一种散热效果较好的LED灯具。

[0009] -种LED灯具,包括:散热柱、灯头、基板、多个散热弧片和LED灯,

[0010]所述散热柱为圆柱状结构;

[0011]所述灯头设置于所述散热柱的第一端;

[0012] 所述基板设置于所述散热柱的第二端;

[0013] 多个所述散热弧片呈放射状设置于所述基板的边缘,所述散热弧片的两侧面分别 设置凹形曲面和凸形曲面,所述散热弧片由位于所述基板上的一端到另一端逐渐向远离所 述散热柱的轴心弯曲;

[0014] 所述散热弧片靠近所述基板的一端的横截面面积大于所述散热弧片远离所述基 板的一端的横截面面积;

[0015] 所述LED灯设置于所述凹形曲面。

[0016] 在其中一个实施例中,所述LED灯为LED射灯。

[0017]在其中一个实施例中,每一所述凹形曲面设置多个所述LED灯。

[0018] 在其中一个实施例中,所述散热弧片包括依次叠加设置的绝缘层、导热层、传热 层、散热层和保护层。

[0019] 在其中一个实施例中,所述导热层包括如下质量份的各组分:石墨烯80份~95份 和碳纳米管0.1份~20份。

[0020] 在其中一个实施例中,所述导热层还包括如下质量份的各组分:纳米碳纤维0.1份 ~20份。

[0021]在其中一个实施例中,所述传热层包括如下质量份的各组分:铜93份~97份、铝2 份~4.5份和银0.1份~0.3份。

[0022]在其中一个实施例中,所述传热层还包括如下质量份的各组分:钒0.2份~1.2份、 锰0.1份~0.4份、钛0.1份~0.3份、铬0.1份~0.3份和铌0.1份~0.3份。

[0023]在其中一个实施例中,所述散热层还包括如下质量份的各组分:铜47份~50份、铝 49份~52份和镁0.2份~0.7份。

[0024]在其中一个实施例中,所述保护层包括如下质量份的各组分:石墨20份~40份,碳 纤维20份~30份和聚酰胺40份~60份,水溶性娃酸盐10份~20份。

[0025] 上述LED灯具通过设置散热柱、基板和多个散热弧片,且多个散热弧片与基板围成 一散热腔,可以极大地提高散热效果。此外,LED灯安装在散热弧片上可以使出光方向更加 均匀。

附图说明

[0026] 图1为本发明一实施方式的LED灯具的结构示意图;

[0027] 图2为图1所示的LED灯具的另一角度的结构示意图;

[0028] 图3为本发明另一实施方式的LED灯具的结构示意图;

[0029] 图4为本发明另一实施方式的LED灯具的结构示意图;

[0030] 图5为本发明另一实施方式的LED灯具的结构示意图;

[0031 ]图6为本发明另一实施方式的LED灯具的结构示意图;

[0032] 图7为本发明一实施方式的LED灯具的散热弧片的结构示意图;

[0033] 图8为本发明另一实施方式的LED灯具的散热弧片的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明 的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0035] 例如,一种LED灯具,包括:散热柱、灯头、基板、多个散热弧片和LED灯,所述散热柱 为圆柱状结构;所述灯头设置于所述散热柱的第一端;所述基板设置于所述散热柱的第二 端;多个所述散热弧片呈放射状设置于所述基板的边缘,所述散热弧片的两侧面分别设置 凹形曲面和凸形曲面,所述散热弧片由位于所述基板上的一端到另一端逐渐向远离所述散 热柱的轴心弯曲,且平缓过渡;所述散热弧片靠近所述基板的一端的横截面面积大于所述 散热弧片远离所述基板的一端的横截面面积;所述LED灯设置于所述凹形曲面。

[0036] 请参阅图1,其为本发明一实施方式的LED灯具10的结构示意图。

[0037] LED灯具10包括:散热柱100、灯头200、基板300、多个散热弧片400和LED灯500。灯 头200和基板300均设置于散热柱100,多个散热弧片400设置于基板300, LED灯500设置于散 热弧片400。

[0038]请参阅图1,散热柱100为圆柱状结构,且散热柱100具有两端小,中间粗的结构。散 热柱100还具有第一端110和第二端120,且第一端110和第二端120的端面设置为平面,以提 高平整性,如此,可以更好地安装灯头200和基板300。

[0039]请参阅图1,灯头200设置于散热柱100的第一端110。例如,灯头200可以安装在位 于天花板或者墙壁上灯座内,从而给LED灯具10的正常工作提供电能。

[0040]请参阅图1,基板300设置于散热柱100的第二端120。例如,基板300为圆盘状结构。 [0041]请一并参阅图1及图2,多个散热弧片400呈放射状设置于基板300的边缘,这样,多 个散热弧片400与基板300就可以围成一散热腔600,该散热腔600可以使散热弧片400更好 地将热量传递至该散热腔600内的空气介质中,提高对流传热的程度。例如,散热弧片400为 四个,当然,散热弧片400不局限于四个,根据实际情况,散热弧片400可以根据LED灯的数量 和散热的负荷进行调整。

[0042]为了更好地优化散热弧片400的安装结构,提高散热效果,请参阅图2,例如,多个 散热弧片400呈放射状均匀设置于基板300的边缘,又如,相邻的两个散热弧片400之间设置 有间隔,如此,可以更好地优化散热弧片400的安装结构,提高散热效果。

[0043]请参阅图1,散热弧片400的两侧面分别设置凹形曲面410和凸形曲面420,散热弧 片400由位于基板300上的一端到另一端逐渐向靠近散热柱100的轴心弯曲,且平缓过渡。 [0044]为了更好地提高散热弧片400的散热性能,例如,请参阅图2,所述散热弧片400靠 近所述基板300的一端的横截面面积大于所述散热弧片400远离所述基板300的一端的横截 面面积。也就是说,所述散热弧片400靠近所述基板300的一端的传热截面面积大于所述散 热弧片400远离所述基板300的一端的传热截面面积,根据热传导公式:

[0045]

Figure CN104696759BD00051

[0046]其中,定义Q为单位时间内的传热量,定义k为导热系数,定义A为传热截面面积,定 义T为温度,定义D为导热层厚度。

[0047]由于单位时间内的传热量Q与传热截面面积A成正比,因此,位于靠近基板300的散 热弧片400的传热截面面积A越大,那么在一定时间内的传热量也越大,可以更好地将热量 传递给基板300,进而传递给散热柱100,如此,散热性能也越好。如此,通过优化散热弧片 400的结构,使所述散热弧片400靠近所述基板300的一端的横截面面积大于所述散热弧片 400远离所述基板300的一端的横截面面积,可以更好地提高散热性能。

[0048] 请一并参阅图1及图2,LED灯500设置于散热弧片400的凸形曲面420上。可以理解, 由于散热弧片400由位于基板300上的一端到另一端逐渐向靠近散热柱100的轴心弯曲,因 此,安装在凸形曲面420上的LED灯500发出的光线,可以较大程度地避开其他部件的干扰, 且基于凸形曲面420的反射和散射效果,可以使LED灯500的出光方向更均匀,亮度更高。 [0049]为了进一步提高所述LED灯具的散热性能,例如,请参阅图3,LED灯具10还设置有 散热泡700,散热泡700为半球形结构,散热泡700设置于基板300,且散热泡700的外表面与 凹形曲面410抵持;又如,散热泡700内填充冷却剂;又如,所述冷却剂的材质为轻水、重水、 液氨或氯氟烃,如此,通过设置散热泡700可以使散热弧片400上聚集的热量快速地传递至 散热泡700中,从而进一步提高了所述LED灯具的散热性能。

[0050] 为了进一步提高所述LED灯具的散热性能,例如,请参阅图4,LED灯具10还设置有 散热柱800,散热柱800的两端分别设置于凹形曲面410及基板300;又如,散热柱800开设有 多个通风孔810,通过设置散热柱800可以使散热弧片400上聚集的热量快速地传递至散热 柱800中,且通风孔810还可以提尚对流传热的程度,如此,可以进一步提尚所述LED灯具的 散热性能。

[0051] 为了进一步提高所述LED灯具的散热性能,例如,请参阅图5,散热柱100开设有多 个散热沟槽130,散热沟槽130与第一端110及第二端120连接;又如,每一散热沟槽130内开 设有多个散热孔131,当LED灯500的热量传递至散热柱100时,散热沟槽130和散热孔131可 以提尚散热表面积,从而可以进一步提尚所述LED灯具的散热性能。

[0052] 为了使所述LED灯具可以安装于桌子、柜子和工作台等较低的位置处,且不影响所 述LED灯具正常的出光方向,例如,请参阅图6,散热弧片400由位于基板300上的一端到另一 端逐渐向远离散热柱100的轴心弯曲,且平缓过渡,LED灯500设置于凹形曲面410,如此,凹 形曲面410可以将LED灯500发出的光束反射至散热弧片400的下方,从而可以使所述LED灯 具可以安装于桌子、柜子和工作台等较低的位置处,且不影响所述LED灯具正常的出光方 向。又如,所述LED灯为LED射灯;又如,每一所述凹形曲面设置多个所述LED灯。

[0053]上述LED灯具10通过设置散热柱100、基板300和多个散热弧片400,且多个散热弧 片400与基板300围成一散热腔600,可以极大地提高散热效果。此外,LED灯500安装在散热 弧片400上可以使出光方向更加均匀。

[0054]为了进一步使所述LED灯具的散热弧片具有绝缘性好、膨胀系数低、导热系数大、 散热效果好和质轻的优点。

[0055] 又一个例子是,请参阅图7,其为本发明一实施方式的所述LED灯具的散热弧片10a 的结构示意图。例如,散热弧片l〇a包括:依次叠加设置的绝缘层100a、导热层200a、传热层 300a、散热层400a和保护层500a,即绝缘层100a、导热层200a、传热层300a、散热层400a和保 护层500a依次叠加贴附,也就是说,导热层200a贴附于绝缘层100a上,传热层300a贴附于导 热层200a上,散热层400a贴附于传热层300a上,保护层500a贴附于散热层400a上。

[0056] 需要说明的是,所述绝缘层直接与发热源接触,例如,所述绝缘层与所述LED灯接 触,即所述LED灯直接安装在所述绝缘层上,以确保所述LED灯发光产生的热量可以直接传 递至所述绝缘层。

[0057] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的绝缘层,具有绝缘 效果好,导热系数大和热膨胀系数低的优点,如此,当所述LED灯的热量直接传递到所述绝 缘层时,所述绝缘层可以快速且及时地导走所述LED灯附近区域聚集的热量,以确保所述 LED灯的正常工作。其次,由于所述绝缘层与所述LED灯之间的距离最近,其承担的导热负荷 最大,当所述绝缘层的热膨胀系数低时,就可以避免所述绝缘层与所述导热层之间产生间 隙,和避免所述绝缘层自身产生缝隙,进而可以避免该间隙及缝隙填充空气后产生的导热 系数降低的问题。最后,由于所述LED灯直接安装在绝缘层上,容易发生电器元件直接与所 述绝缘层接触的问题,当所述绝缘层的绝缘效果好时,就可以避免绝缘层通电,从而提高了 所述散热弧片的安全性能,安规标准较高。

[0058] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的绝缘层,其包括如 下质量份的各组分:碳化硅40份~70份,三氧化二铝13份~55份,二氧化硅2份~15份,粘结 剂3份~25份,高岭土2份~20份,氧化镁0.5份~2份,东阳土0.5份~2份,轻质钙0.5份~2 份和稀土氧化物0.2份~0.5份。

[0059] 上述绝缘层利用碳化硅作为主要原料,并混合其余的可以用于制备陶瓷的原料, 从而使得上述绝缘层同时具备了导热系数高、绝缘性能好、热膨胀系数低和耐热性能较好 的优点,此外,上述绝缘层还具有易于生产制造和制造成本低的优点。

[0060] 优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的绝缘层包括如 下质量份的各组分:碳化硅50份~60份,三氧化二铝30份~50份,二氧化硅10份~15份,粘 结剂10份~20份,高岭土 15份~20份,氧化镁1份~1.5份,东阳土 1份~1.5份,轻质妈1份~ 1.5份和稀土氧化物0.3份~0.4份。

[0061] 优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的绝缘层包括如 下质量份的各组分:碳化硅55份,三氧化二铝40份,二氧化硅13份,粘结剂15份,高岭土 18 份,氧化镁1.5份,东阳土1.5份,轻质妈1.5份和稀土氧化物0.3份。

[0062] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的绝缘层的制备方 法,其包括如下步骤:按上述配比将碳化娃,三氧化二错,二氧化娃,粘结剂,高岭土,氧化 镁,东阳土,轻质钙和稀土氧化物混合;经塑化、加压成型、冷却和脱模后得到上述绝缘层。 [0063]需要说明的是,因上述导热层直接与所述绝缘层贴合,那么所述绝缘层会将从所 述LED灯吸收到的热量直接传递给所述导热层,这就要求所述导热层具有极高的导热系数, 可以将从所述绝缘层吸收到的热量迅速传递到所述导热层上,此外,也要求所述导热层同 时具有较好的散热性能,以及较低的热膨胀系数。

[0064] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的导热层,其具有导 热系数高,散热性能好和机械性能好的优点,如此,当所述绝缘层将从所述LED灯吸收到的 热量直接传递给所述导热层,那么所述绝缘层吸收到的热量就可以迅速传递到所述导热层 上,且在导热的过程中,基于所述导热层优良的散热性能,还可以将所述导热层上的热量散 失到外界的空气中。其次,由于所述导热层还处于与所述LED灯相对较近的距离,其本身的 温度也会较高,但是,基于所述导热层较低的热膨胀系数,就可以避免所述导热层与所述传 热层之间产生缝隙,确保了两者贴合的紧密性。

[0065] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的导热层,其包括如 下质量份的各组分:石墨稀80份~95份,碳纳米管0.1份~20份和纳米碳纤维0.1份~20份。

[0066] 上述导热层通过采用石墨烯为主要原料,使得其导热系数得到了极大地提高,导 热效果较佳。此外,再通过添加碳纳米管及碳纤维,可以形成散热通道,散热性能也较佳。

[0067] 在此需要强调的是,由于上述导热层采用了石墨烯这种导电效果较好的材料,因 此,本发明将所述导电层与所述绝缘层贴合,以隔离所述LED灯具内部的电路元件,从而避 免所述导热层直接带电,进而提高了所述散热弧片的安全性能,安规标准较高。

[0068]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的导热层包括如 下质量份的各组分:石墨稀85份~90份,碳纳米管5份~15份和纳米碳纤维5份~15份。 [0069]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的导热层包括如 下质量份的各组分:石墨烯90份,碳纳米管10份和纳米碳纤维10份。

[0070] 需要说明的是,因所述LED灯发光产生的热量经过前两层,即经过所述绝缘层及所 述导热层后,会有一部分的热量散失到外界的空气中。此外,由于所述导热层的成本较高, 其主要原因在于,所述导热层的主要原料为制备成本较高的石墨烯,因此,基于所述传热层 的传热及散热负担相对较小的情况下,所述传热层可以使用当今市场最常用的金属散热材 料,以达到降低成本和获得较好传热性能的效果。

[0071] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的传热层,其具有导 热系数高,散热性能好、机械性能好以及成本较低的优点,如此,当所述导热层的热量传递 给所述传热层时,那么所述导热层吸收到的热量就可以较迅速地传递到所述传热层上,且 在传热的过程中,所述传热层也可以将部分的热量直接传递到外界的空气中。

[0072] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的传热层,其包括如 下质量份的各组分:铜93份~97份、铝2份~4.5份、镍0.1份~0.3份、钒0.2份~1.2份、锰 0.1份~0.4份、钛0.1份~0.3份、铬0.1份~0.3份和铌0.1份~0.3份。

[0073] 上述传热层含有铜(Cu)可以使传热层的导热性能保持在一个比较高的水准。当铜 的质量份为93份~97份时,所述传热层的热传导系数可以达到380W/mK以上,可以较快速地 将所述导热层上传递而来的热量传走,进而均匀地分散在所述传热层整体的结构上,以防 止热量在所述导热层与所述传热层之间的接触位置上积累,造成局部过热现象的产生。而 且,所述传热层的密度却仅有8.Okg/m 3~8. lkg/m3,远远小于纯铜的密度,这样可以有效地 减轻所述传热层的重量,更利于安装制造,同时也极大地降低了成本。此外,所述传热层含 有质量份为2份~4.5份的铝、0.1份~0.3份的镍、0.2份~1.2份的钒、0.1份~0.4份的锰、 0.1份~0.3份的钛、0.1份~0.3份的铬以及的铌0.1份~0.3份的钒。相对于纯铜,传热层的 延展性能、韧性、强度以及耐高温性能均大大得到改善,且不易烧结。

[0074] 为了使所述传热层具有更好地性能,例如,所述传热层含有质量份为0.1份~0.3 份的镍(Ni),可以提高传热层的耐高温性能。又如,传热层含有质量份为0.2份~1.2份的钒 (V)可以抑制传热层晶粒长大,获得较均匀细小的晶粒组织,以减小所述传热层的脆性,改 善所述传热层整体的力学性能,以提高韧性和强度。又如,所述传热层含有质量份为〇. 1份 ~0.3份的钛(Ti),可以使得所述传热层的晶粒微细化,以提高所述传热层的延展性能;又 如,所述传热层还包括质量份为1份~2.5份的硅(Si),当所述传热层含有适量的硅时,可以 在不影响所述传热层导热性能的前提下,有效提升所述传热层的硬度与耐磨度。但是,经多 次理论分析和实验佐证发现,当传热层中硅的质量太多,例如质量百分比超过15份以上时, 会使传热层的外表分布黑色粒子,且延展性能降低,不利于所述传热层的生产成型。

[0075]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述传热层包 括如下质量份的各组分:铜94份~96份、铝3份~4份、镍0.2份~0.3份、钒0.5份~1份、锰 0.2份~0.3份、钛0.2份~0.3份、铬0.2份~0.3份和铌0.2份~0.3份。

[0076]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述传热层包 括如下质量份的各组分:铜95份、铝3.5份、镍0.3份、钒0.8份、锰0.2份~0.3份、钛0.2份~ 0.3份、铬0.2份~0.3份和铌0.2份~0.3份。

[0077]需要说明的是,当所述LED灯产生的热量经过前三层,即分别为所述绝缘层,所述 导热层和所述传热层后,会有相对较大一部分热量在传递中散失在空气介质中,此外,由于 所述传热层的主要原料为铜,其质量较重,因此,基于所述散热层散热负担相对较小的情况 下,所述散热层可以使用散热效果较佳,重量较轻、成本较低的材料,以达到降低成本和重 量,以及获得较好散热性能的效果。

[0078] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的散热层,其具有散 热效果较佳,重量较轻和成本较低的优点,如此,当所述传热层的热量传递所述散热层时, 那么所述散热层可以将绝大部分的热量散失在空气介质中,以配合所述绝缘层、所述导热 层和所述传热层完成梯度传热的效果,这样,可以针对不同的热量区域,即以与所述LED灯 距离的远近来度量,实现热量的梯度传递和散失的效果,解决了传统散热器材料绝缘性差, 成本高,质量重,导热和散热效果差的问题。

[0079] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的散热层,其包括如 下质量份的各组分:铜47份~50份、铝49份~52份、镁0.2份~0.7份、铁0.2份~0.7份、锰 0 • 2份~0 • 5份、钛0 • 1份~0 • 3份、铬0 • 05份~0 • 1份和钒0 • 1份~0 • 3份。

[0080] 上述散热层含有质量份为47份~50份的铜以及49份~52份的铝,可以使得所述散 热层的热传导系数保持在300W/mK~350W/mK,以保证所述散热层可以将由所述传热层传递 过来的热量快速地散失在空气介质中,进而防止热量在所述散热层上堆积,造成局部过热 现象产生。相对于现有技术,单纯地采用价格较昂贵且质量较大的铜,上述散热层既具有散 热效果好,能快速地将热量散失到空气中,又具有质量较轻、便于安装铸造、价格较低廉的 优点。同时,相对于现有技术,单纯地采用散热效果较差的铝合金,上述散热层具有更佳的 传热性能。此外,散热层含有质量份为0.2份~0.7份的镁、0.2份~0.7份的铁、0.2份~0.5 份的锰、0.1份~0.3份的钛、0.05份~0.1份的铬以及0.1份~0.3的钒,改善了散热层的屈 服强度、抗拉强度以及耐高温性能。例如,经多次实验佐证和理论分析发现,散热层含有质 量份为〇. 2份~0.7份的镁,可以在一定程度上赋予散热层屈服强度和抗拉强度。

[0081] 优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述散热层包 括如下质量份的各组分:铜48份~49份、铝50份~52份、镁0.2份~0.5份、铁0.2份~0.5份、 锰0 • 3份~0 • 5份、钛0 • 2份~0 • 3份、铬0 • 05份~0 • 08份和钒0 • 2份~0 • 3份。

[0082]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述散热层包 括如下质量份的各组分:铜48份、铝51份、镁0.3份、铁0.3份、锰0.4份、钛0.4份、铬0.08份和 隹凡0.3份。

[0083]为了进一步减轻所述散热层的重量,且获得较好的散热效果,例如,本发明还提供 一辅助散热层,所述辅助散热层设置于所述散热层远离所述传热层一侧面。

[0084]例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的辅助散热层,其包 括如下质量份的各组分:铝88份~93份、硅5.5份~10.5份、镁0.3份~0.7份、铜0.05份~ 0.3份、铁0.2份~0.8份、锰0.2份~0.5份、钛0.05份~0.3份、铬0.05份~0.1份以及钒0.05 份~0.3份。

[0085]上述辅助散热层含有质量份为88份~93份的铝,可以使得辅助散热层的热传导系 数保持在200W/mK~220W/mK,散热效果较佳,可以满足将剩余热量传递到空气介质中的需 要,同时,其质量更轻,更利于运输。此外,辅助散热层含有质量份为5.5份~10.5份的硅、 0.3份~0.7份的镁、0.05份~0.3份的铜、0.2份~0.8份的铁、0.2份~0.5份的锰、0.05份~ 〇. 3份的钛、0.05份~0.1份的铬以及0.05份~0.3份的钒,可以极大地改善辅助散热层的散 热性能。例如,辅助散热层含有质量份为5.5份~10.5份的硅和0.05份~0.3份的铜,可以确 保辅助散热层具有良好机械性能和质量较轻的优点,同时,还可以进一步改善辅助散热层 的散热性能。又如,辅助散热层还包括质量份为0.3份~0.6份的铅(Pb),当辅助散热层含有 0.3份~0.6份的铅可以改善辅助散热层的抗拉强度,这样,可以防止当将辅助散热层被铸 造冲压成片状或膜状的结构时,受到过大的冲压拉扯应力而断裂。又如,辅助散热层还包括 质量份为〇. 02份~0.04份的铌(Nb),当铌的质量份大于0.02份时,可以极大地提高辅助散 热层的抗氧化性能,然而,当铌的质量份大于0.04份时,会导致辅助散热层的磁性急剧增 加,会对所述LED灯具中的其他部件产生影响。又如,辅助散热层还包括质量份为0.02份~ 0.03份的锗(Ge),当锗的质量份大于0.02份时,会对辅助散热层的散热性能的提高起到意 想不到的效果,然而,当锗的质量占比过多,例如锗的质量份大于2份时,又会使辅助散热层 的脆度增加。

[0086] 需要说明的是,因所述LED灯发光产生的热量经过前四层,即经过所述绝缘层、所 述导热层、所述传热层和所述散热层后,极大一部分的热量已散失到外界的空气中。因此, 基于所述保护层的散热负担相对较小,及本身温度较低的情况下,热膨胀系数较大产生的 影响极小的情况下,所述传热层可以使用当今市场最常用的塑料材料,以达到降低成本和 重量,以及获得较好表面保护性能。

[0087] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的保护层,其具有表 面保护性能好,重量较轻、成本较低优点,如此,当所述保护层位于所述散热弧片的最外层 时,可以具有较好的散热性能,较好的表面保护性能,较轻的重量和较低的成本。

[0088] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的保护层,其包括如 下质量份的各组分:所述保护层包括如下质量份的各组分:石墨20份~40份,碳纤维20份~ 30份,聚酰胺40份~60份,水溶性硅酸盐10份~20份,六方氮化硼1份~8份,双马来酰亚胺2 份~5份,娃烷偶联剂0.5份~2份,抗氧剂0.25份~1份。

[0089] 上述水溶性硅酸盐与石墨及碳纤维混合时,在高温条件下可以与聚酰胺的发生共 聚反应,形成散热通道,从而提高散热性能,且较蓬空的结构,质量更轻。此外,由于添加了 碳纤维,其表面保护性能和机械性能更好,例如,更抗氧化,更耐酸碱,更耐腐蚀。

[0090] 优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述保护层包 括如下质量份的各组分:石墨30份~35份,碳纤维25份~30份,聚酰胺45份~50份,水溶性 娃酸盐15份~20份,六方氮化硼4份~6份,双马来酰亚胺3份~4份,硅烷偶联剂1份~1.5 份,抗氧剂〇. 5份~1份。

[0091] 优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述保护层包 括如下质量份的各组分:石墨35份,碳纤维28份,聚酰胺45份,水溶性硅酸盐18份,六方氮化 硼5份,双马来酰亚胺3.5份,硅烷偶联剂1.8份,抗氧剂0.7份。

[0092] 为了更好地使得所述绝缘层、所述导热层、所述传热层、所述散热层及所述保护层 的的导热和散热途径更加优化,因此,综合考虑成本,重量,导热和散热效果,以及表面保护 性能的情况下,本发明一实施方式的所述绝缘层、所述导热层、所述传热层、所述散热层及 所述保护层厚度比为1~1.5:8~12:5~7:6~10:2~2.5,如此,可以使得所述绝缘层、所述 导热层、所述传热层、所述散热层及所述保护层的的导热和散热途径更加优化。

[0093] 为了进一步使得所述绝缘层、所述导热层、所述传热层、所述散热层和所述保护层 固定在一起,以进一步提高结构稳定性,且减小对所述LED灯具的散热弧片导热和传热性能 的影响。

[0094] 例如,请参阅图8,绝缘层100a与导热层200a之间设置第一填充粘合层600a,导热 层200a与传热层300a之间设置第二填充粘合层700a,传热层300a与散热层400a之间设置有 第三填充粘合层800a,散热层400a与保护层500a之间设置第四填充粘合层900a。可以理解, 绝缘层l〇〇a、导热层200a、导热层200a、传热层300a、散热层400a和保护层500a的的两两相 邻界面之间存在着结构微小且数量较多的缝隙,其原因主要在于,由于上述各层材料的贴 合面不够紧密,而通过设置第一填充粘合层600a、第二填充粘合层700a、第三填充粘合层 800a和第四填充粘合层900a可以较好地填充这些缝隙,同时也起到粘合的作用。

[0095]例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的第一填充粘合层, 其包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒300份~1000份,甲基乙烯基硅橡胶5份~30 份,乙烯基硅油10份~50份,二甲基硅油10份~100份和MQ硅树脂1份~20份。

[0096]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第一填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒800份~1000份,甲基乙烯基硅橡胶20份 ~30份,乙烯基硅油40份~50份,二甲基硅油80份~100份和MQ硅树脂15份~20份。

[0097]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第一填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒900份,甲基乙烯基硅橡胶25份,乙烯基 硅油45份,二甲基硅油85份和MQ硅树脂20份。

[0098]例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的第二填充粘合层, 其包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒200份~800份,甲基乙烯基硅橡胶10份~40 份,乙烯基硅油10份~50份,二甲基硅油10份~100份和MQ硅树脂1份~20份;

[0099]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第二填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒500份~700份,甲基乙烯基硅橡胶20份 ~30份,乙烯基硅油30份~40份,二甲基硅油50份~80份和MQ硅树脂10份~15份。

[0100] 优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第二填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒600份,甲基乙烯基硅橡胶15份,乙烯基 硅油35份,二甲基硅油65份和MQ硅树脂15份。

[0101] 例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的第三填充粘合层, 其包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒200份~700份,甲基乙烯基硅橡胶10份~40 份,乙烯基硅油10份~50份,二甲基硅油10份~100份和MQ硅树脂1份~20份。

[0102]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第三填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒200份~600份,甲基乙烯基硅橡胶20份 ~40份,乙烯基硅油20份~50份,二甲基硅油30份~100份和MQ硅树脂5份~10份。

[0103]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第三填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒500份,甲基乙烯基硅橡胶25份,乙烯基 硅油25份,二甲基硅油30份和MQ硅树脂8份。

[0104]例如,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的第四填充粘合层, 其包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒150份~700份,甲基乙烯基硅橡胶15份~45 份,乙烯基硅油10份~50份,二甲基硅油10份~100份和MQ硅树脂1份~20份。

[0105]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第四填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒150份~450份,甲基乙烯基硅橡胶15份 ~25份,乙烯基硅油10份~25份,二甲基硅油80份~100份和MQ硅树脂1份~10份。

[0106]优选的,本发明一实施方式的所述LED灯具,其中,所述散热弧片的所述第四填充 粘合层包括如下质量份的各组分:纳米氧化铝颗粒250份,甲基乙烯基硅橡胶18份,乙烯基 硅油20份,二甲基硅油95份和MQ硅树脂5份。

[0107]上述第一填充粘合层600a、第二填充粘合层700a、第三填充粘合层800a和第四填 充粘合层900a均以有机硅树脂为基体材料,并添加具有较好导热效果的纳米氧化铝颗粒。 通过在有机硅树脂基体内加入导热粉体纳米氧化铝,从而可以制备出粘接力较强,导热系 数高填充粘合材料,进而可以更好地使得所述绝缘层、所述导热层、所述传热层、所述散热 层和所述保护层固定在一起,以进一步提高结构稳定性。

[0108]需要强调的时,第一填充粘合层600a、第二填充粘合层700a、第三填充粘合层800a 和第四填充粘合层900a中纳米氧化铝颗粒的含量依次递减,是因为热量负荷亦是从绝缘 层、导热层、传热层、散热层至所述保护层依次递减,这样,可以更好地取到梯度导热和散热 的效果。

[0109]为了更好地粘持所述绝缘层、所述导热层、所述传热层、所述散热层和所述保护 层,同时避免增加过大的厚度,且减少对导热和散热性能的影响,例如,所述第一填充粘合 层、所述第二填充粘合层、所述第三填充粘合层和第四填充粘合层的厚度比为1~1.5:2~ 2.5:3~3.5:4~4.5,又如,所述第一填充粘合层与所述绝缘层的厚度比为1:50~80。

[0110] 所述LED灯具的散热弧片10a通过依次叠加设置绝缘层100a、导热层200a、传热层 300a、散热层400a和保护层500a,可以获得绝缘性好、膨胀系数低、导热系数大、散热效果好 和质轻的优点,此外,将散热弧片l〇a应用于所述LED灯具中时,也可以使所述LED灯具获得 绝缘性好、膨胀系数低、导热系数大、散热效果好和质轻的优点。

[0111]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保 护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1. 一种LED灯具,其特征在于,包括:散热柱、灯头、基板、多个散热弧片和LED灯, 所述散热柱为圆柱状结构; 所述灯头设置于所述散热柱的第一端; 所述基板设置于所述散热柱的第二端; 多个所述散热弧片呈放射状设置于所述基板的边缘,所述散热弧片的两侧面分别设置 凹形曲面和凸形曲面,所述散热弧片由位于所述基板上的一端到另一端逐渐向远离所述散 热柱的轴心弯曲; 所述散热弧片靠近所述基板的一端的横截面面积大于所述散热弧片远离所述基板的 一端的横截面面积;所述LED灯设置于所述凹形曲面; 其中,所述散热弧片包括:依次叠加设置的绝缘层、导热层、传热层、散热层和保护层, 所述导热层贴附于绝缘层上,所述传热层贴附于导热层上,所述散热层贴附于所述传热层 上,所述保护层贴附于所述散热层上,所述绝缘层与所述LED灯接触,即所述LED灯直接安装 在所述绝缘层上; 所述绝缘层包括如下质量份的各组分:碳化硅40份~70份,三氧化二铝13份~55份,二 氧化硅2份~15份,粘结剂3份~25份,高岭土2份~20份,氧化镁0.5份~2份,东阳土0.5份 ~2份,轻质|丐0.5份~2份和稀土氧化物0.2份~0.5份; 所述导热层包括如下质量份的各组分:石墨稀80份~95份,碳纳米管0.1份~20份和纳 米碳纤维0.1份~20份; 所述传热层包括如下质量份的各组分:铜93份~97份、错2份~4.5份、镍0.1份~0.3 份、钒0.2份~1.2份、锰0.1份~0.4份、钛0.1份~0.3份、铬0.1份~0.3份和铌0.1份~0.3 份; 所述散热层包括如下质量份的各组分:铜47份~50份、铝49份~52份、镁0.2份~0.7 份、铁0.2份~0.7份、锰0.2份~0.5份、钛0.1份~0.3份、铬0.05份~0.1份和钒0.1份~0.3 份; 还包括一辅助散热层,所述辅助散热层设置于所述散热层远离所述传热层一侧面,所 述散热弧片的辅助散热层包括如下质量份的各组分:铝88份~93份、硅5.5份~10.5份、镁 0.3份~0.7份、铜0.05份~0.3份、铁0.2份~0.8份、锰0.2份~0.5份、钛0.05份~0.3份、铬 0.05份~0.1份以及钒0.05份~0.3份; 所述保护层包括如下质量份的各组分:石墨20份~40份,碳纤维20份~30份,聚酰胺40 份~60份,水溶性娃酸盐10份~20份,六方氮化硼1份~8份,双马来酰亚胺2份~5份,硅烷 偶联剂〇. 5份~2份,抗氧剂0.25份~1份; 所述绝缘层、所述导热层、所述传热层、所述散热层及所述保护层厚度比为1~1.5:8~ 12:5~7:6~10:2~2.5〇
2. 根据权利要求1所述的LED灯具,其特征在于,所述LED灯为LED射灯。
3. 根据权利要求1所述的LED灯具,其特征在于,每一所述凹形曲面设置多个所述LED 灯。
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