CN105436346B - 一种led灯具超薄散热器和一种散热铝板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于LED灯具的超薄散热器，由金属铝制成，其特征在于，所述铝质散热器由双层铝板一体冲压成型，所述双层铝板之间冲压形成蜂窝状管道，管道内容纳超导介质。本发明的铝质散热器可以直接用作灯具的外壳，造型多样，具有超强散热性能，特别适合与大功率LED光源组件配合使用，以简洁的设计满足大功率LED发光模组的散热需求。

Description

一种LED灯具超薄散热器和一种散热铝板及其制造方法

技术领域

本发明涉及LED照明设备技术领域，具体地涉及LED灯具的散热技术。

背景技术

随着LED路灯技术的发展，大功率高流明成为趋势，因此LED路灯的壳体散热性能成为限制LED路灯功率增长的技术瓶颈。

申请人本人持有的专利zl201520208157.3(图1所示)采用导热铜管200作为导热件，将铝基板300的热量传导至散热铝片100实现散热。导热铜管可选用传热速度为30万W/M.K的超导铜管，采用40片散热铝片为250W灯具提供散热。利用超导铜管，使得散热器的散热性能得到大大提升。然而在一些对灯具结构轻巧性要求较高的场合，例如狭窄的工矿场合，或者对灯具美观度要求较高的场合，例如城市市政照明灯等，这种散热器体积庞大，无法满足灯具的设计需求，因此这些场合大功率LED照明设备的散热问题仍然无法得到有效解决。

发明内容

本发明提出一种适用于LED路灯的超薄散热器，可以作为灯具壳体使用，同时具有极高传热速度，能够快速将热量导离LED发光元件，适合与大功率LED发光模组配合使用。此外，这种超薄散热器可以借助于模具做成各种外形形状，能够满足人们对灯具外观的多样化需求。

具体地，本发明提供一种散热铝板，其特征在于，由相同尺寸的第一O态铝板和第二O态铝板冲压而成，所述第一O态铝板和第二O态铝板之间局部形成有相互连通的蜂窝状通道，所述蜂窝状通道中容纳有超导介质。

优选地，所述蜂窝状通道的内壁设置毛细结构。

优选地，所述蜂窝状通道具有向所述散热铝板边缘附近延伸的端部，所述超导介质从所述端部通入所述蜂窝状通道。

优选地，所述第二O态铝板的外表面具有与所述蜂窝状通道相对应的蜂窝状凸起。

一种制造散热铝板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将一块第一O态铝板与一块相同尺寸的第二O态铝板放入模具中，其中第二O态铝板比第一O态铝板薄，所述模具中与第二O态铝板相对应的表面上形成有蜂窝状凹槽结构，所述蜂窝状凹槽结构内部连通并且一端延伸至模具边缘；

步骤2)在400-500℃冲压成型，制成双层铝板，其中所述双层铝板之间形成有蜂窝状通道，第二O态铝板的外表面形成蜂窝状凸起，所述蜂窝状通道在双层铝板的边缘形成开口端；

步骤3)常温状态下对双层铝板之间的蜂窝状通道抽真空，再充入传热介质，并对蜂窝状通道的开口端焊接封口，制成散热铝板。

优选地，所述第二O态铝板与所述第一O态铝板相对的表面上形成有毛细结构。

一种由前述任一种散热铝板制成的LED灯具的超薄散热器，其特征在于，由所述散热铝板经冲压拉伸一体成型，并用作LED灯具的壳体。

优选地，所述超薄散热器的厚度为2.5-3mm。

优选地，所述第一O态铝板的厚度为2-2.5mm，所述第二O态铝板的厚度为0.5mm。

优选地，所述超薄散热器包括LED光源组件安装部。

本发明提供的散热铝板通过在内部设置超导管道，使铝板的散热性能得到大幅度提升，能够达到普通散热铝板的万倍以上，散热速度能够达到30万W/M.K。由于其具有优良的散热性能，能够在LED灯具中兼用作灯具的壳体和散热器，省略了单独设置散热器，简化了灯体结构，能够兼顾满足灯具结构设计的美观、轻薄、多样化需求与大功率照明需求。

附图说明

本说明书将结合以下附图对本发明的实施方式进行更详细说明：

图1为背景技术示意图；

图2为本发明散热铝板第一实施例的结构示意图；

图3为本发明超薄散热器第一实施例的结构示意图；

图4为本发明散热铝板第二实施例的结构示意图；

图5为本发明超薄散热器第二实施例的结构示意图；

图6为本发明散热铝板第三实施例的结构示意图；

图7为本发明超薄散热器第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

第一实施例

图2示出了本发明第一实施例的双层铝板1，正面可以看到蜂窝状凸起2分布在大部分的铝板表面，其中蜂窝状凸起用黑线代替，实际凸起具有一定的宽度以使内部通道具有一定的内径。所述蜂窝状凸起2在双层铝板1的内部对应着蜂窝状通道，所述蜂窝状通道内部连通并且至少一个端部3延伸至铝板边缘附近。优选地，所述蜂窝状通道和所述端部3距离边缘足够的距离，使得铝板在根据设计需要对边缘进行裁切时不会切断所述通道。

所述蜂窝状通道所在的区域中心留出大体呈圆形的空白区域20，在该区域内为了安装光源而通常有连接件穿过，因此不设置蜂窝状通道。无蜂窝状通道的区域20内平行设置多条连接蜂窝结构的平直连通通道10。管道10的设置用于促进超导介质在蜂窝管道内的流动，同时直线结构不会对减小空白区20的面积。可以理解的是，根据灯具设计需求，需要连接件穿设的区域，要在其周边留出足够大的面积不设置蜂窝状管道，以避免连接件穿设时破坏蜂窝状管道的封闭性。

所述蜂窝状通道从端部3开口后，内部抽真空以后被注入相变介质，即超导介质。所述相变介质优选采用多种无机元素的液态混合物，相变介质例如可以是包含过锰酸锌、氯化镁、四硼酸钠、重铬酸钾、二氧化钛等成分的水基超导液体。当然，本发明并不对相变介质的成分做过多限制。超导介质导热迅速，导热速度能够达到数万W/M.K，从而使双层铝板1成为超导双层散热铝板，具有高速传热性能，从而能够满足快速导热的需要。

优选地，在蜂窝状通道内具有毛细结构，毛细结构可以是金属丝网、微型沟槽、纤维丝或粉末烧结层构成的微细结构。这些毛细结构可以预先成型在铝板的表面，并在冲压成型时保留在蜂窝状通道内。

制作这样的一个超导双层散热铝板，采用以下方法：

步骤1)：首先根据灯具设计需求开一个模具。所述模具中与第二O态铝板相对应的表面上形成有蜂窝状凹槽结构，所述蜂窝状凹槽结构内部连通并且一端延伸至模具边缘，所述蜂窝状凹槽中的单元组织结构为正六角形或长六角形或其他适当的单元组织结构；

将一块2.2mm第一O态铝板与一块相同尺寸的0.5mm第二O态铝板放入模具中冲压成型，其中第二O态铝板比第一O态铝板薄，优选两块O态铝板至少有一块的一个表面上设置有毛细结构。

步骤2)将铝板带有毛细结构的一面相对放入模具，加热到400-500℃左右，再进行冲压成型，合成一块整体，制成双层铝板，其中所述双层铝板之间形成有蜂窝状通道，第二O态铝板的外表面形成蜂窝状凸起，所述蜂窝状通道在双层铝板的边缘形成开口端；

步骤3)常温状态下在第二O态铝板上端部3的位置开孔，从这里对蜂窝状通道抽真空，再充入传热介质，并对蜂窝状通道的端部开孔处焊接封口，制成超导双层铝板，也就是板材散热器。

O态铝板上的毛细结构可以通过粉末烧结形成，也可以直接在O态铝板上形成拉丝结构。

将成型后的板材散热器，经过传统的冲压模具拉伸、折弯、冲孔等工艺，可以根据灯具外观设计要求制作成具有优良散热性能的超薄散热器，所述超薄散热器应用在LED灯具中时，可以充当灯具发光光源背部的壳体，同时兼做散热器使用。即使LED光源功率很大的情况下，也无需额外的散热器，能够满足散热需求。采用这样的散热器，能够实现灯具的轻薄、多样化。

图3示出了采用图2中超导双层散热铝板所制作的超薄散热器的主视图，所述散热器通过将散热铝板折弯、冲孔形成，成型后包括水平的LED光源安装部4和与LED光源安装部4呈大致75度角的散热区域5，LED光源安装部4与散热区域5之间由圆弧过渡。LED光源组件通过螺钉安装于LED光源安装部，并且光源组件和散热器整体借助于吊装结构(未示出)进行悬挂安装。安装后，散热区域5位于光源吊装结构的侧面，用于为LED光源提供足够的散热面积。散热区域5提供散热的同时也兼做外壳，状似风帆，同时起到散热、保护和美观三重作用。前述蜂窝状管道分布在该散热区域5和LED光源安装部4，在光源安装部4内留出中心区域不设置蜂窝状管道，供连接件穿设在中心区域，孔16设置在中心区域供连接件穿过，以固定安装光源组件。

第二实施例

图4示出了本发明第二实施例的超导双层散热铝板的示意图。正面可以看到蜂窝状凸起2’分布在大部分的铝板表面，蜂窝状区域内部存在空白区域20’，所述空白区域20’内平行设置多条连接蜂窝结构的平直通道10’。所述蜂窝状凸起2’在双层铝板1’的内部对应着蜂窝状通道，所述蜂窝状通道内部连通并且至少一个端部3’延伸至铝板边缘附近。优选地，所述蜂窝状通道和所述端部3距离边缘足够的距离，使得铝板在根据设计需要对边缘进行裁切时不会切断所述通道。制作第二实施例的散热铝板的方法与第一实施例相同，在此不再赘述。

图5示出了采用图4中超导双层散热铝板所制作的超薄散热器。该超薄散热器通过对散热铝板裁切、冲压拉伸、冲孔制成，具有大致翼型的对称扁平结构，包括散热区域5、LED光源安装部6、电源仓7、灯杆安装部8和结构加强部9。其中散热区域5位于翼形末端，与水平面呈大致5度夹角，用于为LED光源提供足够的散热面积，前述蜂窝状管道主要分布在该区域。LED光源安装部6位于翼型的大致质量中心位置，是超薄散热器在冲压成型时形成的向下凹进的具有斜底面的凹进结构。在灯具安装时，光源安装部6的斜底面优选与水平面呈10度夹角。电源仓7位于光源安装部6和灯杆安装部8之间并与二者相邻，电源仓7也是超薄散热器在冲压成型时形成的向下凹进的矩形凹进结构，底面优选为水平面。灯杆安装部8为沿散热器对称轴线设置的半圆筒结构，优选为上半圆筒，当然也可以是下半圆筒，并借助于两侧的螺钉孔和螺钉与与之匹配的半圆夹片配合而将灯具安装在圆柱形灯杆上。结构加强部9是散热器在冲压成型时形成的凹凸结构。由于翼型散热器向前延伸长度较长，散热器电源仓7与灯杆安装部8之间承受较大力矩，因此在此区域设置加强结构以增加灯具的刚度。

第三实施例

图6示出了本发明第三实施例的超导双层散热铝板的示意图。正面可以看到蜂窝状凸起2”分布在大部分的铝板表面，中心包括空白区域20”。与图2的线条表达有所不同的是，图6中用双线表达蜂窝状凸起。所述蜂窝状凸起2”在双层铝板1”的内部对应着蜂窝状通道，所述蜂窝状通道内部连通并且至少一个端部3”延伸至铝板边缘。制作第三实施例的散热铝板的方法与第一实施例相同，在此不再赘述。

图7示出了采用图6中超导双层散热铝板所制作的超薄散热器。散热器大致呈圆盘状，从中心向周边依次包括中心孔11、向上隆起的穹顶部12、平面部13以及坡形台14。其中中心孔用于穿设灯具安装结构，穹顶部用于与内部加强件配合起增加灯具刚度和散热作用，平面部下方安装光源组件，坡形台用于与外框配合。所述蜂窝状通道分布在穹顶部12和平面部13。该散热器在安装使用时，穹顶部上表面12和平面部13均可见蜂窝状凸起(未示出)。并且，平面部13上开设有用于安装灯具防水接头和呼吸器的通孔15。图6中蜂窝状结构的区域在外围包括一些缺口就是为了将通孔15设计在这些缺口区域，避免加工通孔15破坏蜂窝状通孔。另外图6中另外一些缺口是用于避免光源组件安装在铝板下表面时连接件破坏蜂窝状通孔。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种散热铝板，其特征在于，由相同尺寸的第一O态铝板和第二O态铝板冲压而成，所述第一O态铝板和第二O态铝板之间局部形成有相互连通的蜂窝状通道，所述蜂窝状通道中容纳有超导介质；

所述散热铝板由以下方法制备，包括以下步骤：

步骤1）：将一块第一O态铝板与一块相同尺寸的第二O态铝板放入模具中，其中第二O态铝板比第一O态铝板薄，所述模具中与第二O态铝板相对应的表面上形成有蜂窝状凹槽结构，所述蜂窝状凹槽结构内部连通并且一端延伸至模具边缘；

步骤2）在400-500℃冲压成型，制成双层铝板，其中所述双层铝板之间形成有蜂窝状通道，第二O态铝板的外表面形成蜂窝状凸起，所述蜂窝状通道在双层铝板的边缘形成开口端；

步骤3）常温状态下对双层铝板之间的蜂窝状通道抽真空，再充入超导介质，并对蜂窝状通道的开口端焊接封口，制成散热铝板。

2.根据权利要求1所述的散热铝板，其特征在于，所述蜂窝状通道的内壁设置毛细结构。

3.根据权利要求1所述的散热铝板，其特征在于，所述蜂窝状通道具有向所述散热铝板边缘附近延伸的端部，所述超导介质从所述端部通入所述蜂窝状通道。

4.根据权利要求1所述的散热铝板，其特征在于，所述第二O态铝板与所述第一O态铝板相对的表面上形成有毛细结构。

5.一种由权利要求1-4任一项的散热铝板制成的LED灯具的超薄散热器，其特征在于，由所述散热铝板经冲压拉伸一体成型，并用作LED灯具的壳体。

6.根据权利要求5所述的超薄散热器，其特征在于，LED灯具的超薄散热器的厚度为2.5-3mm。

7.根据权利要求6所述的超薄散热器，其特征在于，所述第一O态铝板的厚度为2-2.5mm，所述第二O态铝板的厚度为0.5mm。

8.根据权利要求7所述的超薄散热器，其特征在于，LED灯具的超薄散热器包括LED光源组件安装部。