CN107883211B - 一种led灯结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED灯领域。本发明的目的是提供一种具有高散热性能的LED灯结构。采用的技术方案是：一种LED灯结构，包括板体，板体上表面沿远离板体的方向依次设置安装基板、第一半导体制冷片、导热板、第二半导体制冷片和散热块。安装基板朝向板体的一面设置LED灯珠，板体上与LED灯珠相对的位置设置让位孔。散热块呈上小下大的台状，散热块的侧面均匀设置若干散热鳍片，散热鳍片沿散热块侧面的坡向延伸，相邻两散热鳍片之间构成上小下大的导风通道。本发明具有极高的散热性能，尤其适合高功率的LED灯。

Description

一种LED灯结构

技术领域

本发明属于LED灯领域，具体涉及具有高散热性能的一种LED灯结构。

背景技术

LED是发光二极管的简称，它利用电子与空穴复合时能辐射出可见光的原理制作而成。与传统的白炽灯、氖灯、高压钠灯等相比，其工作电压低、工作电流小、抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长。然而在LED使用过程中，发热一直是制约着其发展的一个重要问题，是影响其使用寿命和发光效率的一个重大因素。为此，现有的LED灯通常都设置有专门的散热结构，该散热结构一般是将LED灯珠的安装基板与散热板连接，散热板上设置散热鳍片，利用散热板和散热鳍片与空气直接进行热交换实现降温。在一些照明要求相对较低的场合，如：房间、过道、走廊等，由于发热量相对较小，采用传统的散热结构即可满足散热需求，即使散热性能不足也可以通过增大散热面(如：增加鳍片的数量、增大鳍片的面积等)或设置散热风扇的方式予以补足。但针对一些对照明要求较高的场所，如：道路、广场等，由于功率增大，发热量急剧上升。传统的通过增大散热面及设置散热风扇的方式仍然无法满足散热需求，因此严重的制约了LED灯在路灯、广场灯等方面的应用。

现有技术中LED的热传导的过程主要包括热量从安装基板向散热板转移，热量从散热板向空气中转移。由于导热速度与热传导双方的温差呈正相关，也就是说温差越大热传导的速度越快，温差越小热传导的速度越慢。冬季外界气温低时，散热板与空气之间的温差较大，其散热性能较好，勉强满足散热需求。而在炎热的夏季，散热板与空气之间的温差变小，其散热性能差，淤结在散热板中的热量极多。散热板温度的升高，导致安装基板与散热板之间的热传导变慢，大量的热淤结在安装基板上，造成LED灯珠烧毁。简而言之，现有技术中的LED灯不仅散热速度较慢，且高温淤结的区域均出现在靠近安装基板的位置，造成高功率LED灯容易因高温烧毁，使用寿命较低。

为此，发明人以提高热传导速度、使高温淤结区域远离安装基板为指导路线，进行了极为深入的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高散热性能的LED灯结构。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种LED灯结构，包括板体，所述板体上表面沿远离板体的方向依次设置安装基板、第一半导体制冷片、导热板、第二半导体制冷片和散热块；所述安装基板朝向板体的一面设置LED灯珠，所述板体上与LED灯珠相对的位置设置让位孔；

所述第一半导体制冷片的冷端与安装基板相对，热端与导热板相对；所述第二半导体制冷片的冷端与导热板相对，热端与散热块相对；所述散热块呈上小下大的台状，散热块的侧面均匀设置若干散热鳍片，所述散热鳍片沿散热块侧面的坡向延伸，相邻两散热鳍片之间构成上小下大的导风通道；所述板体上表面的边沿设置一圈环形的第一护板，所述第一护板内侧构成安装腔；所述安装基板、第一半导体制冷片、导热板和第二半导体制冷片均位于安装腔内。

优选的，还包括位于散热块正上方的导流盘，所述导流盘的边沿通过支杆与第一护板固接；所述导流盘的中心设置供气流上升的通孔。

优选的，还包括推流风扇、温度传感器和控制器，所述推流风扇位于通孔内且推流风扇的进风端朝下，出风端朝上；所述温度传感器位于散热块内，所述推流风扇由控制器控制，所述温度传感器与控制器电连接。

优选的，所述导流盘的内部设置储水腔，导流盘的底部设置若干与储水腔连通的滴液管并设置有用于控制滴液管启闭的电磁阀，所述滴液管与导风通道的上端相对，所述电磁阀由控制器控制。

优选的，所述导流盘下表面绕通孔的开口设置环形的冷凝板，所述冷凝板的上表面设置第三半导体制冷片，所述第三半导体制冷片的冷端朝下热端朝上。

优选的，所述散热块的台面上设置弧形的存水凹槽，所述存水凹槽位于冷凝板的下方。

优选的，所述导流盘的上表面设置若干与储水腔连通的进水口，所述进水口内堵塞海绵块。

优选的，所述导流盘的上方还设置有连接耳，所述连接耳上设置穿杆孔。

优选的，所述通孔的上方设置弧形的挡板，所述挡板通过连杆架设在导流盘上。

优选的，所述板体下表面的边沿设置斜向外倾斜的第二护板，所述第二护板及板体之间构成聚光罩，所述聚光罩的开口处设置匀光板，所述聚光罩的内表面设置反光层。

优选的，所述安装基板与第一半导体制冷片之间、第一半导体制冷片与导热板之间、导热板与第二半导体制冷片之间、第二半导体制冷片与散热块之间、冷凝板与第三半导体制冷片之间均通过导热硅胶粘接。

本发明的有益效果集中体现在：

1、在使用时，通过第一半导体制冷片的冷端为安装基板降温，通过导热板将第一半导体制冷片热端的热量传导至第二半导体制冷片的冷端，利用第二半导体制冷片的冷端为第一半导体制冷片的热端制冷，降低第一半导体制冷片热端的温度，进而提高了第一半导体制冷片冷端的制冷效果。实现安装基板的低温运行，确保了LED灯珠的使用效果和使用寿命，非常适合在高功率的LED灯上进行使用。

2、通过第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的持续运行，从第一半导体制冷片到第二半导体制冷片之间的热传导过程中，热传导双方均存在较大的温度差、热传导速度快，使得该过程中淤结的热量较少，热量的淤结主要集中在散热块中。而散热块远离安装基板，使得安装基板基本不受影响，进一步确保了LED灯珠的低温运行。

3、散热块采用上小下大的台状设计，使得其自身与空气的接触面积大，提高了其与空气热交换的速度。另外，利用热空气上浮的特性，设计出独特的由散热鳍片构成的上小下大的导风通道，加快了导风通道内的对流速度，进而提升了散热块自身的散热性能。

4、优选设置在导流盘上的通孔，在热空气上浮的过程中产生类似烟囱的效果，加快了热空气汇集和上升的速度，从而迫使散热块周围的冷空气快速向散热块方向流动进行补充，进一步提高了散热块的散热速度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中所示结构的A-A向视图；

图4为图1中散热块的俯视图；

图5为图3中B部放大图。

具体实施方式

结合图1-5所示的一种LED灯结构，包括板体1，板体1的形状可根据LED灯的实际需求进行设置，例如当LED灯总体呈长方形时，则板体1就可以是长方形，当LED灯总体呈圆形时，则板体1就可以旋转圆形，为描述方便，在图中以圆形为例。如图3所示，所述板体1上表面沿远离板体1的方向依次设置安装基板2、第一半导体制冷片3、导热板4、第二半导体制冷片5和散热块6。也就是说，安装基板2、第一半导体制冷片3、导热板4、第二半导体制冷片5和散热块6由下至上依次设置，需保证相邻二者之间的接触面平整度满足使用要求，确保紧密接触，必要时可在接触面涂抹硅胶。

也就是说，为了保证接触的紧密性，安装基板2与第一半导体制冷片3之间、第一半导体制冷片3与导热板4之间、导热板4与第二半导体制冷片5之间、第二半导体制冷片5与散热块6之间均通过导热硅胶粘接。如图1-3所示，所述板体1上表面的边沿设置一圈环形的第一护板9，护板9通常垂直于板体1的板面，护板9的高度以足够容纳安装基板2、第一半导体制冷片3、导热板4和第二半导体制冷片5为宜。所述第一护板9内侧构成安装腔，所述安装基板2、第一半导体制冷片3、导热板4和第二半导体制冷片5均位于安装腔内。在安装到位时，要确保安装腔内的密封性，在有缝隙的位置需要涂抹密封胶或通过密封环进行密封，从而避免水汽和灰尘等在安装基板2、导热板4等组件安装完成后进入安装腔内造成污染。

如图3所示，所述安装基板2朝向板体1的一面设置LED灯珠7，LED灯珠7的数量和规格根据LED灯的需求进行具体设置，以满足客户要求的照明参数为准。所述板体1上与LED灯珠7相对的位置设置让位孔，也就是每隔LED灯珠7相对的板体1上均设置一个让位孔，LED灯珠7由让位孔内伸出并穿过板体1。LED灯珠7可选择半球形灯珠，方形灯珠等，其中圆形灯珠具有更大的发光角度，更适合作为LED灯珠7的材料。

如图3所示，所述第一半导体制冷片3的冷端与安装基板2相对，热端与导热板4相对。所述第二半导体制冷片5的冷端与导热板4相对，热端与散热块6相对。也就是说第一半导体制冷片3和第二半导体制冷片5均是冷端在下，热端在上，第一半导体制冷片3下表面与安装基板2贴合，上表面与导热板4贴合，第二半导体制冷片5的下表面与导热板4贴合，上表面与散热块6的底面贴合。所述散热块6呈上小下大的台状，如图中所示，当LED灯总体呈圆形时，则散热块6呈上下下大的圆台状，散热块6可采用市售的具有高导热性能的铝合金制成。散热块6的侧面均匀设置若干散热鳍片8，结合图3和4所示，所述散热鳍片8沿散热块6侧面的坡向延伸，相邻两散热鳍片8之间构成上小下大的导风通道。

本发明在使用时，通过第一半导体制冷片3的冷端为安装基板2降温，通过导热板4将第一半导体制冷片3热端的热量传导至第二半导体制冷片5的冷端，利用第二半导体制冷片5的冷端为第一半导体制冷片3的热端制冷，降低第一半导体制冷片3热端的温度，进而提高了第一半导体制冷片3冷端的制冷效果。实现安装基板2的低温运行，确保了LED灯珠7的使用效果和使用寿命，非常适合在高功率的LED灯上进行使用。同时，通过第一半导体制冷片3和第二半导体制冷片5的持续运行，从第一半导体制冷片3到第二半导体制冷片5之间的热传导过程中，热传导双方均存在较大的温度差、热传导速度快，使得该过程中淤结的热量较少，热量的淤结主要集中在散热块6中。而散热块6远离安装基板2，使得安装基板2基本不受影响，进一步确保了LED灯珠的低温运行。另外，散热块6采用上小下大的台状设计，使得其自身与空气的接触面积大，提高了其与空气热交换的速度。另外，利用热空气上浮的特性，设计出独特的由散热鳍片8构成的上小下大的导风通道，加快了导风通道内的对流速度，进而提升了散热块6自身的散热性能，从而进一步减少淤结在散热块6内的热量，极大的提升了本发明总体的散热性能。

为了进一步提高本发明的性能，本发明还可以包括位于散热块6正上方的导流盘10，所述导流盘10的边沿通过支杆11与第一护板9固接。所述导流盘10的中心设置供气流上升的通孔12。导流盘10的具体形状较多，例如：可以是具有一定高度的圆盘形、圆台形等。只要确保通孔12在竖向上具有一定的长度即可，为了降低导流盘10的重量及降低成本，通常导流盘10采用塑料制成。在热空气上浮的过程中，通孔12产生类似烟囱的效果，加快了热空气汇集和上升的速度，从而迫使散热块6周围的冷空气快速向散热块6方向流动进行补充，进一步提高了散热块6的散热速度，减少了热量的淤结。

在此基础上，为了使通孔12内的空气的上升速度更快，本发明还可以包括推流风扇13、温度传感器14和控制器，所述推流风扇13位于通孔12内且推流风扇13的进风端朝下，出风端朝上。也就是推流风扇13由下向上抽风，所述温度传感器14位于散热块6内，用于实时检测散热块6的温度。所述推流风扇13由控制器控制启停，所述温度传感器14与控制器电连接，控制器可接收温度传感器14的探测信号。为节约成本，控制器可采用单片机。当然也可以采用其他起到相同的控制装置，例如微型电脑、工控机等。多台LED灯壳共同使用一个控制器，实现综合管控。

本发明除采用常规的与空气进行热交换的风冷方式外，还可另设储水机构，利用水冷的方式对散热块6进行冷却，需注意的是，在增设水冷机构的情况下，更需要确保安装腔的密封性能。如图3所示，所述导流盘10的内部设置储水腔15，导流盘10的底部设置若干与储水腔15连通的滴液管16并设置有用于控制滴液管16启闭的电磁阀，所述滴液管16与导风通道的上端相对，所述电磁阀由控制器控制。当温度传感器14探测到散热块6温度过高时，控制器控制电磁阀打开，储水腔15内的水可由滴液管16流出，落在散热块6上。在顺着导风通道下滑的过程中，水蒸发大量的吸收散热块6的热量。并最终跟随热气流从通孔12内排出。电磁阀优选采用可对流量进行调节的电磁阀，可根据散热块6的温度高低进行流量的控制，实现滴、浇、冲的切换。同时，在长期使用过程中，散热块6表面灰尘较多、散热性能差时，可利用储水腔15中的水冲洗散热块6表面，实现清洁。这尤其适用于露天使用的广场灯、路灯等。

储水腔15内的水可通过输水管道进行补充，该方式补水不受局限，可实现随时补水，具体的结构较为简单，此处不再赘述。但考虑到管线布置的成本，通常储水腔15内的水还可采用雨水进行补充。为此，所述导流盘10的上表面设置若干与储水腔15连通的进水口20，进水口20的数量可设置多个，且可将进水口20的口部设置为倒锥形，便于雨水的汇集。所述进水口20内堵塞海绵块，也就是说进水口20处设置有海绵制成的堵块，海绵块一方面可起到过滤的作用，避免过多的杂质进入储水腔15内部，另一方面由于多孔结构的隔热性能好，能够有效的避免储水腔15内的水蒸发。当然，导流盘10通常还设置有保温层，以减缓储水腔15内的水蒸发，起到长期储水的作用。

为了进一步提高本发明的性能，如图5所示，还可以在所述导流盘10下表面绕通孔12的开口设置环形的冷凝板17，所述冷凝板17的上表面设置第三半导体制冷片18，所述第三半导体制冷片18的冷端朝下热端朝上。通过第三半导体制冷片18对冷凝板17进行制冷，第三半导体制冷片18和冷凝板17之间通常也通过导热硅胶粘接。在夹带有大量水汽的热空气上升的过程中，冷凝板17可实现对水汽的冷凝，冷凝后的水落在散热块6上后，可重复进行利用，提高了水的利用率。同时，半导体制冷片的功率较低，节能环保。更好的做法是，如图3、4和5所示，所述散热块6的台面上设置弧形的存水凹槽19，所述存水凹槽19位于冷凝板17的下方。存水凹槽19使散热块6上表面可长时间保持一部分冷凝水，使得散热块6的散热效率更高。

为了便于本发明的安装，通常所述导流盘10的上方还设置有连接耳21，所述连接耳21上设置穿杆孔，利用安装杆穿过穿杆孔可实现本发明的快速安装。当然，也可以采用其他方式对本发明进行安装，由于具体结构较多，此处不再一一赘述。所述通孔12的上方设置弧形的挡板22，所述挡板22通过连杆23架设在导流盘10上，挡板22可起到保护推流风扇13的作用。

更好的是，为了实现对LED灯珠7的保护，还可以在所述板体1下表面的边沿设置斜向外倾斜的第二护板24，所述第二护板24及板体1之间构成聚光罩，聚光罩起到聚光的作用，所述聚光罩的开口处设置匀光板25，所述聚光罩的内表面设置反光层26。本发明的聚光罩采用全密封设置，能够避免聚光罩内进入蚊虫而影响本发明的照明效果。

Claims (6)

1.一种LED灯结构，其特征在于：包括板体（1），所述板体（1）上表面沿远离板体（1）的方向依次设置安装基板（2）、第一半导体制冷片（3）、导热板（4）、第二半导体制冷片（5）和散热块（6）；所述安装基板（2）朝向板体（1）的一面设置LED灯珠（7），所述板体（1）上与LED灯珠（7）相对的位置设置让位孔；

所述第一半导体制冷片（3）的冷端与安装基板（2）相对，热端与导热板（4）相对；所述第二半导体制冷片（5）的冷端与导热板（4）相对，热端与散热块（6）相对；所述散热块（6）呈上小下大的台状，散热块（6）的侧面均匀设置若干散热鳍片（8），所述散热鳍片（8）沿散热块（6）侧面的坡向延伸，相邻两散热鳍片（8）之间构成上小下大的导风通道；所述板体（1）上表面的边沿设置一圈环形的第一护板（9），所述第一护板（9）内侧构成安装腔；所述安装基板（2）、第一半导体制冷片（3）、导热板（4）和第二半导体制冷片（5）均位于安装腔内；

所述散热块（6）正上方的导流盘（10），所述导流盘（10）的边沿通过支杆（11）与第一护板（9）固接；所述导流盘（10）的中心设置供气流上升的通孔（12）；所述导流盘（10）下表面绕通孔（12）的开口设置环形的冷凝板（17），所述冷凝板（17）的上表面设置第三半导体制冷片（18），所述第三半导体制冷片（18）的冷端朝下热端朝上；所述散热块（6）的台面上设置弧形的存水凹槽（19），所述存水凹槽（19）位于冷凝板（17）的下方；

所述导流盘（10）的内部设置储水腔（15），导流盘（10）的底部设置若干与储水腔（15）连通的滴液管（16）并设置有用于控制滴液管（16）启闭的电磁阀，所述滴液管（16）与导风通道的上端相对，所述电磁阀由控制器控制。

2.根据权利要求1所述的LED灯结构，其特征在于：还包括推流风扇（13）、温度传感器（14）和控制器，所述推流风扇（13）位于通孔（12）内且推流风扇（13）的进风端朝下，出风端朝上；所述温度传感器（14）位于散热块（6）内，所述推流风扇（13）由控制器控制，所述温度传感器（14）与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的LED灯结构，其特征在于：所述导流盘（10）的上表面设置若干与储水腔（15）连通的进水口（20），所述进水口（20）内堵塞海绵块。

4.根据权利要求3所述的LED灯结构，其特征在于：所述导流盘（10）的上方还设置有连接耳（21），所述连接耳（21）上设置穿杆孔；所述通孔（12）的上方设置弧形的挡板（22），所述挡板（22）通过连杆（23）架设在导流盘（10）上。

5.根据权利要求4所述的LED灯结构，其特征在于：所述板体（1）下表面的边沿设置斜向外倾斜的第二护板（24），所述第二护板（24）及板体（1）之间构成聚光罩，所述聚光罩的开口处设置匀光板（25），所述聚光罩的内表面设置反光层（26）。

6.根据权利要求5所述的LED灯结构，其特征在于：所述安装基板（2）与第一半导体制冷片（3）之间、第一半导体制冷片（3）与导热板（4）之间、导热板（4）与第二半导体制冷片（5）之间、第二半导体制冷片（5）与散热块（6）之间、冷凝板（17）与第三半导体制冷片（18）之间均通过导热硅胶粘接。

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