CN107238029A - 一种地面大功率led射灯相变散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于LED灯具技术领域，具体涉及一种商场地面大功率LED射灯相变散热装置。包括依次连接的冷凝腔‑传导腔‑蒸发腔‑传导腔‑冷凝腔，整个装置为密封装置，冷凝腔所处水平面高于蒸发腔，蒸发腔内部放置工质。工作中LED结温升高，蒸发腔内的工质吸收热能汽化，经传导腔上升到冷凝腔中，冷凝腔腔体及内部隔板相对气态工质温度较低，从而使气态工质冷凝成液态工质，通过传导腔下层的液体回流层回流到蒸发腔中。从而实现将LED热量传导到空气中的整个热量交换循环，进而降低LED工作结温。

Description

一种地面大功率LED射灯相变散热装置
技术领域
本发明属于LED灯具技术领域，具体涉及一种地面大功率LED射灯相变散热装置。
背景技术
发光二极管LED作为一种能够将电能直接转化为光能的新型环保照明光源相比于传统的白炽灯和节能灯具有非常大的优势。首先从工作寿命上来讲LED作为一种导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命。其亮度半衰期通常可达到十万小时。远超普通节能灯一万小时工作寿命。其次，LED是一种低压工作器件，在同等亮度下，耗电最小，可大量降低能耗。除此之外，LED还具有响应时间快、体积小、可控性大等优点。基于上述优点，发光二极管LED必将成为未来照明的主要领导者。
但是目前LED由于成本过高并没有完全占领照明市场。导致LED成本过高的直接原因在于LED在发光的过程中会有60％-80％左右的能量转化为热能，大量的热能会使LED在工作过程中结温升高。过高的工作结温会缩短LED工作寿命、影响LED发光效率、发生色偏等，尤其是在商场等人多的地方，过高的温度会造成安全隐患。目前大功率LED光源主要有两种，一种是阵列分布式大功率LED光源，将数个LED灯珠集中在一块铝基板上；另外一种是集成式大功率LED光源，是将多个LED芯片进行集成封装，形成一颗大功率LED芯片。上述两种光源虽然从理论上达到了大功率，但是在工作工程中由于散热面积不足会影响LED的工作效率，因此需要外延散热器来帮助LED扩散散热面积，降低结温。
地面LED射灯散热装置埋在地下，空气不流通，散热效果非常差，LED工作温度非常高，据报道，地面LED射灯温度可达到180℃，对其附近人员的人身安全造成了极大威胁。同时，过高的LED结温会缩短LED使用寿命，降低LED发光效率。因此，地面LED射灯进行有效散热成为一个待解决问题。
发明内容
针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种地面大功率LED射灯相变散热装置，以对地面LED射灯进行有效散热。应用相变技术，通过密封腔体内部工质的相变，实现热量的快速传导和散发，降低LED工作结温。
一种地面大功率LED射灯相变散热装置，包括依次连接的冷凝腔-传导腔-蒸发腔-传导腔-冷凝腔，整个装置为密封装置，且冷凝腔所处水平面高于蒸发腔所处水平面。
蒸发腔四周密闭，内部设有与蒸发腔一体的隔板，其两端与大小相适应的二个传导腔的端口密封连接；蒸发腔内部放置有工质，以增大蒸发腔与其内部放置的工质的接触面积，从而使工质吸收蒸发腔传导其上方LED热源产生的热量。
传导腔分为两层，分别是上层具有挡板的蒸汽上升层和下层具有吸液芯的液体回流层，上下两层大小相适应，并固定连接；蒸汽上升层的挡板在压紧吸液芯的同时与传导腔的腔体形成一个通道，供工质汽化的蒸汽流通；传导腔的两端分别与大小相适应的蒸发腔和冷凝腔端口密封连接；液体回流层中的吸液芯，为工质液体回流提供单独通道，消除气液面剪切力，增加回流效率。
冷凝腔结构与蒸发腔结构一致，一端口密封连接传导腔对应端口，另一端口直接密封。
上述商场地面大功率LED射灯相变散热装置，使用时，冷凝腔置于地面；蒸发腔通过高导热硅脂连接置于LED射灯的正下方，与其接触。
进一步的，所述腔体和吸液芯采用高导热材料制成；工质使用水、甲醇、氨等高汽化潜热的相变工质；吸液芯为熔渣吸液芯或纤维吸液芯。
进一步的，所述商场地面大功率LED射灯相变散热装置的密封环境为真空或者负压。
进一步的，当涉及多个LED射灯时，以冷凝腔-传导腔-蒸发腔-传导腔为一个循环单元，对应LED射灯数目依次循环装配。
工作过程中LED结温升高，蒸发腔内的工质吸收热能汽化，经传导腔上升到冷凝腔中，冷凝腔腔体及内部隔板相对气态工质温度较低，从而使气态工质冷凝成液态工质，通过传导腔下层的液体回流层回流到蒸发腔中，从而将LED热量传导到空气中，完成一次热量交换，上述热量交换过程不断循环，进而降低LED工作结温。
本发明的优点在于：
(1)该相变散热器通过理论分析与实践结合，得出了相变散热相较于传统热传导散热方式的优势，证明了在本装置中使用相变散热能够有效降低地面LED的工作结温。
(2)本装置的特点在于使用热管原理，直接将地下LED工作时产生的热量快速传送地面，进行及时有效地散热。
(3)冷凝腔和蒸发腔内增加隔板，加快工质蒸发速度和蒸汽冷凝速度。
(4)传导腔设有双层结构，减少上升汽化工质与回流液态工质之间的气液界面剪切力，加快传导速度。
(5)传导腔蒸汽上升层留有蒸汽上升通道，方便汽化后的工质进行传输。传导腔液体回流层设有吸液芯，加快液体回流速度。
(6)为了保证工质能够进行有效的蒸发和冷凝，装置的整体腔体内为真空或者负压。
(7)整个装置结构简单，工作不需要外动力，均由装置自发完成散热，后期维护方便，只需要定期检查和填充工质。
附图说明
图1是本发明使用时的结构示意图；
图2是实施例的蒸发腔和冷凝腔结构示意图；
图3是实施例的传导腔端面示意图；
图4是实施例的传导腔蒸汽上升层结构示意图；
图5是实施例的传导腔液体回流层结构示意图；
附图标记：1.地面 2.透光玻璃 3.灯罩 4.LED 5.灯具电源驱动等电路结构 6.蒸发腔 7.传导腔 8.冷凝腔 9.吸液芯 10.传导腔液体回流层腔体。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
图1示出本实施例应用于地面LED射灯，地面1、射灯透光玻璃2、射灯灯罩3、LED灯珠4、LED电源驱动5、蒸发腔6、传导腔7、冷凝腔8、吸液芯9。
图4中的传导腔蒸汽上升层与图5中液体回流层进行焊接之后构成实施例的传导腔。焊接之后图4中蒸汽上升层中的挡板会压紧图5中液体回流层中的的吸液芯。
蒸发腔6、传导腔7、冷凝腔8传热结构均使用高热导率金属铜。蒸发腔6，传导腔7，冷凝腔8进行焊接，焊接后的腔体进行密封检验，确认腔体内部气密性良好后向腔体内部注入工质，工质选用水，注入工质后对整个装置再进行密封处理。LED射灯的正下方与相变散热装置的蒸发腔6之间使用低热阻硅胶进行粘合连接。
具体工作过程如下，在LED没有工作时，工质由于重力会聚集在蒸发腔6内。当LED开始工作时，结温升高，导致蒸发腔6内温度升高，蒸发腔6内的液态工质发生汽化，汽化后的工质沿着传导腔7中的蒸气上升层上升到冷凝腔8内，由于冷凝腔8裸露在地面，与空气之间对流频繁，温度相对较低，因此上升到冷凝腔8内的汽化工质会释放热量冷凝成液态工质。冷凝腔8内的液态工质会在重力和吸液芯毛吸力的作用下回流到蒸发腔6内。至此完成一次热量交换循环。
根据上述热量交换循环，只要LED处于工作状态，本发明装置就能自发地将LED工作时产生的热量传递到地面，降低LED工作时的结温，从而消除安全隐患，延长LED的使用寿命。

Claims (9)

1.一种地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：
包括依次连接的冷凝腔-传导腔-蒸发腔-传导腔-冷凝腔，整个装置为密封装置，且冷凝腔所处水平面高于蒸发腔所处水平面；
所述蒸发腔四周密闭，内部设有与蒸发腔一体的隔板，其两端与大小相适应的两个传导腔的端口密封连接，蒸发腔内部放置有工质；
所述传导腔分为两层，分别是上层具有挡板的蒸汽上升层和下层具有吸液芯的液体回流层，上下两层大小相适应，并固定连接；蒸汽上升层的挡板在压紧吸液芯的同时与传导腔的腔体形成一个通道，供工质汽化的蒸汽流通；传导腔的两端分别与大小相适应的蒸发腔和冷凝腔端口密封连接；
所述冷凝腔结构与蒸发腔结构一致，一端口密封连接传导腔对应端口，另一端口直接密封。
2.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：所述腔体和吸液芯采用高导热材料制成。
3.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：所述工质使用水、甲醇或氨高汽化潜热的相变工质。
4.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：所述吸液芯为熔渣吸液芯或纤维吸液芯。
5.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：装置的密封环境为真空或者负压。
6.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：应用于多个LED射灯时，以冷凝腔-传导腔-蒸发腔-传导腔为一个循环单元，对应LED射灯数目依次循环装配。
7.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：使用时，冷凝腔置于地面；蒸发腔通过高导热硅脂连接置于LED射灯的正下方，与其接触。
8.如权利要求8所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其特在于：所述蒸发腔与LED射灯正下方的接触为完全接触。
9.如权利要求1所述地面大功率LED射灯相变散热装置，其工作流程为：
工作过程中LED结温升高，蒸发腔内的工质吸收热能汽化，经传导腔上升到冷凝腔中，冷凝腔腔体及内部隔板相对气态工质温度较低，从而使气态工质冷凝成液态工质，通过传导腔下层的液体回流层回流到蒸发腔中，从而将LED热量传导到空气中，完成一次热量交换，上述热量交换过程不断循环，进而降低LED工作结温。
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