CN106195654B - 一种led灯散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于散热装置技术领域，涉及一种LED灯散热装置，将低温锡膏印刷到LED基板的底面的焊接位置，将LED灯珠焊接到LED基板上，LED基板的一端通过导电连接块连接到驱动器电路板上，驱动器外壳罩住驱动器，亚克力玻璃卡入LED基板底面的卡槽中将LED灯珠罩住，轻质柔性散热膜安装在散热器外壳内的下基板上，轻质柔性散热膜与散热器外壳构成散热器，散热器外壳采用硬质散热塑料壳体，散热器外壳的下基板底面与LED基板上表面通过搭扣紧密连接，将LED灯珠芯片产生的热量迅速导出；散热效率高、价格低、质量轻，有效减缓光衰，延长LED灯的使用寿命，便于携带和运输，其结构设计简单，生产效率高，便于推广使用，应用环境友好。

Description

一种LED灯散热装置
技术领域：
本发明属于散热装置技术领域，涉及一种LED灯散热装置，特别是一种散热材料采用轻质柔性散热膜的新型散热装置。
背景技术：
LED(Light Emitting Diode)，中文名称为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能，具有体积小、耗电量低(不超过0.1W)、寿命长(在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时)、亮度高、热量低、坚固耐用和安全环保等优点，在世界各国得到普及推广。LED灯在工作过程中，能将20％的电能转换为光线，余下的能量转换为热能扩散到周围空气中，如果这个热能扩散的过程存在阻碍，则会使LED芯片温度上升，内阻降低，电流增大，当LED芯片温度达到一个限值后，会造成LED灯永久性的损伤，导致LED灯光衰而缩短使用寿命。LED灯产生热源有两个部分：(1)LED芯片，输入芯片功率的小部分用以发光，剩下大部分的功率都转化为了热能；(2)LED灯的驱动电路，驱动电路是将交流市电转变为LED芯片适用的恒流或限流直流电源，驱动电路有较多的电子元器件，这些元器件工作时要消耗电能，这些消耗的电能最终也转化为热能，尤其是大功率LED灯的芯片通过电流较大，加之驱动电路元器件多，总体产生的热量相当大。因此必须有良好的导热、散热装置才能确保LED灯的使用寿命，减缓光衰。根据权威机构发布的LED灯寿命报告显示，温度每下降10℃寿命将延长2倍且光通量提升3％-8％。为避免出现内阻降低、电流过大烧毁LED灯珠，通常采用散热装置将LED灯的温度控制在60℃以下，目前，LED散热主要用压铸铝、陶瓷等散热器，该散热器具有较好的散热效果，但是重量大、造价高等问题也使LED灯的应用受到限制。因此，寻求设计一种新型的LED灯散热装置，散热材料采用轻质柔性散热膜，具有散热效率高、价格低廉、质量轻的优点。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种LED灯散热装置，以解决LED灯散热设计不好，灯体过热降低使用寿命的问题，克服现有散热装置重量大、造价高的缺陷。
为了实现上述目的，本发明涉及的LED灯散热装置，其主体结构包括亚克力玻璃、LED灯珠、驱动器外壳、驱动器、LED基板、散热器、轻质柔性散热膜和散热器外壳；在138～180℃环境内，将低温锡膏印刷到LED基板的底面的焊接位置，采用过回流焊工艺将LED灯珠焊接到印刷有低温锡膏侧的LED基板上；LED基板的一端通过导电连接块连接到驱动器电路板上，使LED基板与驱动器电源导电连接紧密、牢固；驱动器外壳罩住驱动器，起散热和保护作用；亚克力玻璃卡入LED基板底面的卡槽中将LED灯珠罩住，周圈用橡胶质进行密封处理；将石墨烯散热膜贴附于柔性铝箔的内外侧面制成轻质柔性散热膜，轻质柔性散热膜安装在散热器外壳内的下基板上，轻质柔性散热膜与散热器外壳构成散热器，散热器外壳采用硬质散热塑料壳体，增强散热效果，起到防护作用，达到美观效果；散热器外壳的下基板底面与LED基板上表面通过搭扣紧密连接，将LED灯珠芯片产生的热量迅速导出，并通过散热器对流散热，将热量迅速扩散到周围环境中，保持整体温度低于60℃，有效减缓光衰，延长LED灯使用寿命。
本发明涉及的驱动器外壳和散热器外壳采用石墨烯复合散热塑料，散热器外壳上设置百叶窗式格栅，能实现空气对流，增强散热效果，起到防雨雪作用，达到美观的效果。
本发明与现有技术相比，散热材料采用轻质柔性散热膜，散热效率高、价格低、质量轻，有效减缓光衰，延长LED灯的使用寿命，便于携带和运输；其结构设计简单，操作方便，生产效率高，原理科学，便于推广使用，应用环境友好。
附图说明：
图1为本发明的剖面结构原理示意图。
图2为本发明涉及的散热器结构原理示意图。
图3为石墨烯散热膜与压铸铝散热片在25℃的环境下温度变化曲
线对比图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的LED灯散热装置，其主体结构包括：亚克力玻璃1、LED灯珠2、驱动器外壳3、驱动器4、LED基板5、散热器6、轻质柔性散热膜7和散热器外壳8；在138～180℃环境内，将低温锡膏印刷到LED基板5底面的焊接位置，采用过回流焊工艺将LED灯珠2焊接到印刷有低温锡膏侧的LED基板5上；LED基板5的一端通过导电连接块连接到驱动器4电路板上，使LED基板5与驱动器4电源导电连接紧密、牢固；驱动器外壳3罩住驱动器4，起散热和保护作用；亚克力玻璃1卡入LED基板5底面的卡槽中将LED灯珠2罩住，周圈用橡胶质进行密封处理；将石墨烯散热膜贴附于柔性铝箔的内外侧面制成轻质柔性散热膜7，轻质柔性散热膜7安装在散热器外壳8内的下基板上，轻质柔性散热膜7与散热器外壳8构成散热器6，散热器外壳8采用空气对流硬质壳体，增强散热效果，起到防护作用，达到美观效果；散热器外壳8的下基板底面与LED基板上表面通过搭扣紧密连接，将LED灯珠2芯片产生的热量迅速导出，并通过散热器6对流散热，将热量迅速扩散到周围环境中，保持整体温度低于60℃，有效减缓光衰，延长LED灯使用寿命。
本实施例涉及的石墨烯散热膜，通过制备高浓度不团聚的石墨烯溶液，再利用辊涂技术形成有良好定向性的石墨烯微片层状结构，然后在高温特定环境下还原，使石墨烯微片边缘晶粒长大，最后扩展成为大面积连续二维结构的石墨烯散热膜，其厚度在3～1000μm，尺寸大小可以调节，制得的石墨烯散热膜的导热系数高达800-4200W/(m·k)，该石墨烯散热膜与传统散热材料相比，具有快速导热与快速散热的特性，广泛地应用于高发热量的电子器件、LED灯具以及液晶显示屏产品中，对现有的散热材料具有较好的替代性。
实施例2：
本实施例涉及的LED灯散热装置，其主体结构中的散热器6的结构包括：轻质柔性散热膜7、散热器外壳8、左基板9、右基板10、上基板11、下基板12、前基板13、后基板14和百叶窗式格栅15；在下基板4上制作均布的与轻质柔性散热膜7相匹配的插槽3～20个，将轻质柔性散热膜7插入插槽中，与下基板4外侧紧密贴合，根据实际需求调节轻质柔性散热膜7上端的预留高度；下基板4分别于左基板1、右基板2、前基板5和后基板6硫化密封连接，并与上基板3硫化密封为整体内空式结构散热器外壳8；在左基板1、右基板2、上基板3、下基板4、前基板5和后基板6上分别制作若干百叶窗式格栅8，能实现空气对流，增强散热效果，通过调节百叶窗式格栅8的角度起到防雨雪作用，同时又达到美观的效果。
本实施例涉及的驱动器外壳3和散热器外壳8均采用石墨烯复合散热塑料，该材料的制备工艺通过溶液法、熔融法和原位聚合等方法使优质石墨烯和普通的工程塑料复合，生产得到石墨烯质量分数为0.5～20％的新型石墨烯复合散热塑料，实现对工程塑料的散热性、抗老化性、硬度等性能的优化。通过对石墨烯质量分数为2％的石墨烯复合散热塑料进行检测，检测结果具体参数为：(1)导热系数约为11.8W/m·K，(2)弯曲强度为56.4MPa，(3)断裂应力30.5MPa，(4)断裂伸长率0.86％，其性能明显优化提升。
实施例3：
本实施例在25℃条件下分别测试实施例1制备的LED灯散热装置和锯齿形压铸铝散热片LED装置的温度变化，并做成温度变化曲线比较图，如图3曲线1所示，锯齿形压铸铝散热片的散热面积为2000cm2，重量为3.5Kg，成本65元左右，导热系数为113W/(m·K)，可保持LED基板表面温度在35.3℃左右；曲线2所示，石墨烯散热膜装置的散热面积为1200cm2，重量为1.12Kg，成本30元左右，导热系数为1010W/(m·K)，可保持LED基板表面温度在32℃左右。比较曲线1和2可知，采用石墨烯散热膜的LED灯散热装置与采用锯齿形压铸铝散热片的LED散热装置相比，前者散热面积降低近1倍，重量减轻近60％，价格降低近55％，导热系数提高近10倍，性能明显优化提升。

Claims (1)

1.一种LED灯散热装置，其特征在于其主体结构包括亚克力玻璃、LED灯珠、驱动器外壳、驱动器、LED基板、散热器、轻质柔性散热膜和散热器外壳；在138～180℃环境内，将低温锡膏印刷到LED基板的底面的焊接位置，采用过回流焊工艺将LED灯珠焊接到印刷有低温锡膏侧的LED基板上；LED基板的一端通过导电连接块连接到驱动器电路板上；驱动器外壳罩住驱动器，亚克力玻璃卡入LED基板底面的卡槽中将LED灯珠罩住，周圈用橡胶质进行密封处理；将石墨烯散热膜贴附于柔性铝箔的内外侧面制成轻质柔性散热膜，轻质柔性散热膜安装在散热器外壳内的下基板上，轻质柔性散热膜与散热器外壳构成散热器，散热器外壳采用硬质散热塑料壳体；散热器外壳的下基板底面与LED基板上表面通过搭扣连接，将LED灯珠芯片产生的热量导出，并通过散热器对流散热，将热量扩散到周围环境中，保持整体温度低于60℃；所述的石墨烯散热膜，通过制备高浓度不团聚的石墨烯溶液，再利用辊涂技术形成有定向性的石墨烯微片层状结构，然后在高温环境下还原，使石墨烯微片边缘晶粒长大，最后扩展成为大面积连续二维结构的石墨烯散热膜，尺寸大小可以调节，制得的石墨烯散热膜的导热系数高达800-4200W/(m·k)；所述的驱动器外壳和散热器外壳采用石墨烯复合散热塑料，散热器外壳上设置百叶窗式格栅，能实现空气对流，石墨烯复合散热塑料的制备工艺通过溶液法、熔融法和原位聚合方法使石墨烯和工程塑料复合，生产得到石墨烯质量分数为0.5～20％的石墨烯复合散热塑料，通过对石墨烯质量分数为2％的石墨烯复合散热塑料进行检测，检测结果具体参数为：(1)导热系数约为11.8W/m·K，(2)弯曲强度为56.4MPa，(3)断裂应力30.5MPa，(4)断裂伸长率0.86％。
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