CN105423255A - 一种用于led灯具的高效散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于LED灯具的高效散热装置，其包括：底板，其一侧用于安装LED灯；散热器，其连接于所述底板的另一侧，所述散热器具有多个从所述底部向远离LED灯方向延伸的多个散热片；紧固装置，其具有间隔设置于所述多个散热片之间的限位部，所述紧固装置以可拆卸的方式连接于所述散热器；弹性构件，其弹性地连接所述紧固装置和底板。本发明能够根据LED灯具的不同形状及大功率集成芯片的散热需要，灵活变换散热器的形状，且散热器重量轻、散热面积大，有效保证了LED集成芯片的散热需求和稳态工作。

Description

一种用于LED灯具的高效散热装置
技术领域
本发明涉及LED灯具散热领域。更具体地说，本发明涉及一种用于LED灯具的高效散热装置。
背景技术
LED作为一种固体光源，因其具有节能、寿命长、无污染等特点在照明领域获得了广泛的应用。但LED灯具和传统的高压钠灯和卤素灯相比，其耐热性能差，工作温度不能超过60℃，否则会引起严重的光衰，影响LED灯具的使用寿命。因此目前理论寿命可达10万小时以上的LED灯具，由于材料、制造技术、尤其是散热的问题，导致现有市场上的LED器件寿命一般只能达到1～2万小时。
此外，目前常用的性能比较稳定的大功率LED芯片还是1W或3W，为获得更高的光通量提高LED灯具的应用范围，通过集成百瓦级超高功率的LED芯片是发展趋势，集成芯片与单珠芯片相比具有亮度高、成本低、体积小、安装简便等诸多优点，但其温升也更为集中更高，散热问题也更为突出。
提高散热器单位质量散热面积的最好方法是减小散热片的厚度以增加翅片的数量，但目前散热器主要是通过压铸工艺一体成型，翅片的高度一般不高于50mm，厚度一般不小于1.5mm，若进一步对更薄翅片的高度进行增加，不但压铸成型工艺很难加工且成本较高，所以现多利用微喷冷系统、风扇辅助风冷、热电冷却、铜管水冷却等辅助降温手段，不但所起到的散热效果有限，而且还附加了灯具的体积、重量和能耗，尤其是对于维修本就困难的高杆照明灯具，附加的散热部件维修更是大大增加了成本。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种用于LED灯具的高效散热装置，其能够根据LED灯具的不同形状及大功率集成芯片的散热需要，灵活变换散热器的形状，且散热器重量轻、散热面积大，有效保证了LED集成芯片的散热需求和稳态工作。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于LED灯具的高效散热装置，其包括：
底板，其一侧用于安装LED灯；
散热器，其连接于所述底板的另一侧，所述散热器具有多个从所述底部向远离LED灯方向延伸的多个散热片；
紧固装置，其具有间隔设置于所述多个散热片之间的限位部，所述紧固装置以可拆卸的方式连接于所述散热器；
弹性构件，其弹性地连接所述紧固装置和底板。
优选的是，其中，所述紧固装置还包括一两端设有螺纹的丝杆，所述散热片和限位部设有相应的贯通孔，所述紧固装置与散热器的可拆卸连接通过丝杆依次贯穿所述贯通孔后其两端分别螺接一螺母实现。
优选的是，其中，所述多个散热片沿其延伸方向呈等高或阶梯状设置。
优选的是，其中，所述多个散热片沿垂直于其延伸的方向至少一侧呈等高或阶梯状设置。
优选的是，其中，所述散热片的底部与所述底板之间填充有一层导热膏。
优选的是，其中，所述散热片底部设置有一90°弯折部，所述弯折部与所述底板相接触。
优选的是，其中，所述散热片为铝片或铜片，铝的热传导性可达209W/m·k，加工性能好、成本低；铜的热传导率为390W/m·k，比铝高，但却比铝重三倍左右，并且没有铝片容易加工，所以一般情况下散热片可优先选择铝片，当散热器的应用场合受限于传导特性为重点时，通常使用铜片。
优选的是，其中，所述多个散热片之间的间距为7～12mm，以便于散热片散发热量与外界环境空气之间的畅通对流。
优选的是，其中，所述散热片的厚度为0.3～2mm，可根据LED集成芯片所需的散热能力和LED灯具的重量、体积进行灵活设计。
优选的是，其中，所述散热片的高度为60～500mm，根据LED灯具的散热需求灵活对散热片的高度进行调整并组件标准化生产。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明的散热器可确保LED灯具每瓦的散热面积在150cm2以上，在自然对流条件下即可很好满足200W大功率LED灯具的散热需求并长时间稳定在一个较低的温度，LED灯具的寿命可提升2～3倍；
(2)本发明散热器不需模具压铸成型，使用薄铝片或铜片即可加工而成，大幅度降低了模具几十万甚至几千万的设计和制造成本，产品开发的周期也明显缩短；
(3)本发明可针对灯具的不同形状和集成芯片的实际散热需要，对散热片灵活的设计并能组件标准化生产，且在有效保证散热器散热能力的同时显著减轻了散热器的重量，便于LED灯具在高杆场地照明中的应用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中散热片等高设置的用于LED灯具的高效散热装置的侧视图；
图2为本发明的一个实施例中散热片等高设置的用于LED灯具的高效散热装置的主视图；
图3为本发明的另一个实施例中散热片顶端呈阶梯状设置的用于LED灯具的高效散热装置的侧视图；
图4为本发明的一个实施例中散热片顶端呈阶梯状设置的用于LED灯具的高效散热装置的主视图；
图5为本发明的另一个实施例中散热片一侧呈阶梯状设置的用于LED灯具的高效散热装置的侧视图；
图6为本发明的另一个实施例中散热片一侧呈阶梯状设置的用于LED灯具的高效散热装置的主视图；
图7为本发明的一个实施例中一侧呈阶梯状设置的两组散热装在LED灯具中配合使用的示意图。
图中：1、LED灯，2、底板，3、散热片，4、限位部，5、弹性构件，6、丝杆，7、螺母，8、弯折部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1～图7示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：
底板2，其一侧用于安装LED灯1；
散热器，其连接于所述底板2的另一侧，所述散热器具有多个从所述底部向远离LED灯方向延伸的多个散热片3；
紧固装置，其具有间隔设置于所述多个散热片3之间的限位部4，所述紧固装置以可拆卸的方式连接于所述散热器，便于散热片的后期维修及散热片间距的调整；
弹性构件5，其弹性地连接所述紧固装置和底板2，用以将散热器固定于地板上。
在这种技术方案中，根据LED灯壳的实际形状裁剪加工导热系数较高的薄金属片，并以可拆卸的方式对散热器进行紧固连接后，通过一弹性构件设置于底板上，用于将底板另一侧的LED灯具在工作时产生的热量导出。一般LED灯具的外壳都开设有与外界空气的对流通气孔，LED在发光时产生的热量自底板传递给散热器并通过灯壳上的通气孔散失到外界环境中，无需强制对流的辅助部件，即可达到高热散的效果。
上述方案中紧固装置以可拆卸的方式连接于所述散热器的一种实现方式为：所述紧固装置还包括一两端设有螺纹的丝杆6，所述散热片3和限位部4设有相应的贯通孔，所述紧固装置与散热器的可拆卸连接通过丝杆依次贯穿所述贯通孔后其两端分别螺接一螺母7实现。
上述方案中，所述散热片3的底部与所述底板2之间填充有一层导热膏，以提高底板向散热片的导热效果。
上述方案中，所述散热片底部设置有一90°弯折部8，所述弯折部与所述底板相接触，以增大散热片与底板的导热接触面积。
上述方案中，所述散热片为铝片或铜片，铝的热传导性可达209W/m·k，加工性能好、成本低；铜的热传导率为390W/m·k，比铝高，但却比铝重三倍左右，并且没有铝片容易加工，所以一般情况下散热片可优先选择铝片，当散热器的应用场合受限于传导特性为重点时，通常使用铜片。
上述方案中，根据LED灯具的不同形状：
参照图1和图2，所述多个散热片3的一种实现方式为：
散热片沿其延伸方向呈等高设置，散热片之间相互平行，相邻散热片之间保持适当的间距形成热量与外界环境对流散失的通风槽，可通过增加散热片的数量或者高度增大散热面积利于集成芯片热量的散发。
其中，散热片为铝片，散热片的高度为80mm，散热片之间的间距为7mm，散热片的厚度为1.8mm，LED为100W的单颗集成芯片，为考虑LED整体的散热性能，将灯具置于25℃的空调密闭室内，在LED工作条件下，每6h对其结温进行测定，90h后系统的平均结温温升为15℃。
参照图3和图4，所述多个散热片3的另一种实现方式为：
散热片沿其延伸方向呈阶梯状设置，并使散热片顶端整体侧面形成一可与灯壳相匹配的近似峰形或弧形结构，以应用于灯壳横截面沿散热片延伸方向逐渐缩小的LED灯具；
其中，散热片为铜片散热片的高度为200～500mm，散热片之间的间距为10mm，散热片的厚度为0.5mm，LED为200W的单颗集成芯片，为考虑LED整体的散热性能，将灯具置于30℃的空调密闭室内，在LED工作条件下，每6h对其结温进行测定，90h后系统的平均结温温升为14℃。
参照图5～图7所述多个散热片3的另一种实现方式为：
所述多个散热片沿其延伸方向呈阶梯状设置，沿垂直于其延伸的方向至少一侧呈等高或阶梯状设置，以适用于细长形状LED灯具的散热需求。参照图7，分别由多个散热片组成的两组散热装置设置于一较细长型灯具的底板上，在灯具纵向上，两散热装置的顶端的侧面呈近似峰形或弧形结构，在灯壳横向上，两散热装置相邻的内侧均呈等长设置，以避免两散热器安装时的干涉，两散热装置的外侧整体呈近似峰形或弧形结构。
其中，散热片为铝片，散热片的高度为100～160mm，散热片之间的间距为11mm，散热片的厚度为1.2mm，两个LED灯均为100W的集成芯片，为考虑LED整体的散热性能，将灯具置于35℃的空调密闭室内，在LED工作条件下，每6h对其结温进行测定，90h后系统的平均结温温升为16℃。
并且，所述多个散热片的实现形式并不限于此，其可以根据LED灯具的不同形状进行不同的弯折、剪裁加工设计，并进行标准化生产以最大程度上满足LED灯具的散热需求。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的用于LED灯具的高效散热装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
如上所述，根据本发明，散热器可确保LED灯具每瓦的散热面积在150cm2以上，在自然对流条件下即可很好满足200W大功率LED灯具的散热需求并长时间稳定在一个较低的温度，LED灯具的寿命可提升2～3倍；
此外，本发明散热器不需模具压铸成型，使用薄铝片或铜片即可加工而成，大幅度降低了模具几十万甚至几千万的设计和制造成本，产品开发的周期也明显缩短；
此外，本发明可针对灯具的不同形状和集成芯片的实际散热需要，对散热片灵活的设计并能组件标准化生产，且在有效保证散热器散热能力的同时显著减轻了散热器的重量，便于LED灯具在高杆场地照明中的应用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，包括：
底板，其一侧用于安装LED灯；
散热器，其连接于所述底板的另一侧，所述散热器具有多个从所述底部向远离LED灯方向延伸的多个散热片；
紧固装置，其具有间隔设置于所述多个散热片之间的限位部，所述紧固装置以可拆卸的方式连接于所述散热器；
弹性构件，其弹性地连接所述紧固装置和底板。
2.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述紧固装置还包括一两端设有螺纹的丝杆，所述散热片和限位部设有相应的贯通孔，所述紧固装置与散热器的可拆卸连接通过丝杆依次贯穿所述贯通孔后其两端分别螺接一螺母实现。
3.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述多个散热片沿其延伸方向呈等高或阶梯状设置。
4.如权利要求3所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述多个散热片沿垂直于其延伸的方向至少一侧呈等高或阶梯状设置。
5.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述散热片的底部与所述底板之间填充有一层导热膏。
6.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述散热片底部设置有一90°弯折部，所述弯折部与所述底板相接触。
7.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述散热片为铝片或铜片。
8.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述多个散热片之间的间距为7～12mm。
9.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述散热片的厚度为0.3～2mm。
10.如权利要求1所述的用于LED灯具的高效散热装置，其特征在于，所述散热片的高度为60～500mm。
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