CN201439890U - 液冷、纳米平板led节能灯具 - Google Patents

Abstract

一种液冷、纳米平板LED节能灯具，是由两组或四组有铝基板的LED灯分别嵌装在相对的两个铝型材框架的底侧凹槽里，紧贴LED灯外侧安装的纳米亚克力导光板被夹卡定位在铝型材框架的内侧凹槽；装有散热液体、且两端封闭后的两个L型导热管分别设置在两个相对的铝型材框架中间、与LED灯的铝基板紧邻的通孔中，形成两个封闭式液态散热的导热管；铝型材框架的外侧设有散热片，直角状连接板螺固连接四根铝型材框架的两端，组装成为一个矩形架构、兼有液冷和散热片的复合式散热部件的纳米平板LED节能灯具。该装置结构简单，制造容易，节能显著，性价比高，易于推广；尤其是其较好地解决了散热降温的难题，使得该LED节能灯具的使用寿命明显提高。

Description

液冷、纳米平板LED节能灯具

技术领域

本实用新型涉及一种结构新颖的新光源照明灯具，确切地说，涉及一种利用液体对流和铝合金型材框架上的散热片进行复合式散热降温、以解决LED散热的液冷、纳米平板LED节能灯具，属于将LED的点光源或线光源转变为面光源的LED节能灯具技术领域。

背景技术

近年来，随着国家产业政策的调整，以及大力提倡节能、减排、高效的绿色照明理念。LED灯具的应用也越来越受到社会各界的重视和得到迅速发展。

研究资料表明，LED灯具具有节能化、健康化、艺术化和人性化的发展趋势。例如，因LED是冷光源，半导体照明自身对环境没有任何污染，与白炽灯、荧光灯相比，节电效率可达50％以上。在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/10和荧光灯管的1/2。如果用LED取代我们目前传统照明的50％，我国每年节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和！其节能效益十分可观。LED还是一种绿色光源。LED灯用直流驱动，没有频闪；没有红外和紫外的光谱成分，没有辐射污染。目前的彩色LED产品已覆盖了整个可见光谱范围，且单色性好，色彩纯度高，显色性高，红、绿、黄LED的组合使色彩及灰度(1670万色)的选择具有很大灵活性，且有很强的发光方向性。调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差。冷光源发热量低，可以安全触摸。这些都是白炽灯和日光灯达不到的。LED技术使得灯具成为发光的雕塑，由材料、结构、形态和机理综合构造的灯具成为展示艺术的重要手段；它能够将科学性和艺术性更好地有机结合，使居室灯具打破传统灯具的边边框框，在视知觉与形态的艺术创意表现上，成为一种能够创造舒适优美的灯光艺术效果的视觉艺术。它既能提供令人舒适的光照空间，又能很好地满足人的生理健康需求，是保护视力并且环保的健康光源。此外，LED照明灯具还拥有长寿命、易集成、快响应、利环保、光分布易于控制、色彩丰富等许多优势。因此，中国照明电器协会的负责人在接受采访时说到：“LED将会是白炽灯和荧光灯的‘掘墓人’，就如同晶体管代替电子管一样，半导体灯替代白炽灯和荧光灯会是大势所趋。”

但是，LED灯具的散热问题一直无法有效解决，从而制约了LED灯具的推广和普及。LED灯具随着温度的升高，会大大降低其使用寿命，而且，随着温度的升高，LED灯具还会产生光衰，这两个难题使得LED灯具作为长时间的功能性照明装置产生一些阻力和障碍。而且，迄今为止，国内外对LED灯具所采用的各种单一的散热手段都不能达到满意的使用效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种液冷、纳米平板LED节能灯具，该装置结构简单，制造容易，节能显著，性价比高，易于推广；尤其是其较好地解决了散热降温的难题，使得该LED节能灯具的使用寿命明显增长。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种液冷、纳米平板LED节能灯具，是由带有铝基板的LED灯、纳米亚克力导光板、设有散热片的铝合金型材框架、装有散热液体的导热管和连接板所组成；其特征在于：两组或四组带有铝基板的LED灯分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架的底侧凹槽里，紧贴该LED灯体外侧安装的纳米亚克力导光板被夹卡定位在该铝合金型材的内侧凹槽；装有散热液体、且两端封闭后的两个导热管分别设置在该两个相对的铝合金型材框架中间、并与LED灯的铝基板紧邻的通孔型腔中，形成两个L型紧邻包围该LED灯及其外侧导光板的封闭式液态散热的导热管；该铝合金型材框架的外侧设有凸出的散热片，再用直角状连接板螺固连接四根铝合金型材框架的两端，组装成为一个矩形架构、兼有液冷和散热片的复合式散热部件的纳米平板LED节能灯具。

所述LED灯的铝基板应紧贴固装在铝合金型材框架的底侧凹槽上，或者在该LED灯的铝基板的底侧放置高导热的柔性填隙材料，使其与铝合金型材的底侧凹槽紧密接触。

所述导热管内的散热液体是水或导热油。

所述导热管是用紫铜管，或采用具有一定耐热性能、并能形成密闭循环工作环境的其它金属材料制成的管状构件。

所述纳米亚克力导光板与LED灯体外侧接触部位设有凹孔，且该凹孔形状要尽量与LED灯体外侧形状相同或相仿，以实现LED灯体光效的最大输出。

所述两组带有铝基板的LED灯分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架的对应位置是该矩形架构灯具的左、右两侧或前、后两侧，即其中间要被另一对铝合金型材框架隔开；在LED灯工作时，该另一对铝合金型材框架的通孔型腔则为置放于其中间的L型导热管内的液体提供产生温差的冷却空间。

所述四组带有铝基板的LED灯按照大、小不同功率分为两组，其中相同功率的两组LED灯分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架的对应位置，即该矩形架构灯具的左、右两侧或前、后两侧，使得该四组LED灯按照功率大、小、大、小的顺序设置在该矩形架构的四周；并在LED灯工作时，为铝合金型材框架中间通孔型腔中的L型导热管内的液体提供产生温差的冷却空间。

本实用新型是一种液冷、纳米平板LED节能灯具，它的两组或四组LED灯工作时，其产生的热量会迅速通过铝基板传递到铝合金型材框架，一方面通过该灯具的铝合金型材框架上的散热片直接散热，另一方面在铝合金型材框架通孔型腔中的L型导热管中的散热液体迅速吸收热量，温度上升，而没有安装LED灯的另一段导热管中的液体则与室温一致(或者装有较小功率的两组LED灯的铝合金型材框架型腔中的L型导热管中的散热液体的温度较低些)，从而产生不同温差的冷却空间，再根据冷、热水或油之间的不同比重，在该导热管中形成对流循环，液体散热时就会将LED灯所产生的热量迅速带走，并通过铝合金型材框架上的散热片散发热量，从而有效降低LED灯的工作环境温度。

本实用新型的散热速度快，大大地延长了LED灯的使用寿命，且结构简单，制造安装便利，性价比高，易于形成产业规模，便于推广应用。

总之，本实用新型的主要创新优点是该LED灯具采用了复合式散热模式，能够保证LED灯长期工作于较稳定的低温环境中，工作可靠，使用寿命长。对于用户而言，使用本实用新型有很好的社会效益和经济效益，因此，本实用新型具有相当看好的市场应用和推广前景。

附图说明

图1(A)、(B)分别是本实用新型液冷、纳米平板LED节能灯具总装构成的外观半剖的侧视图和主视图。

图2是图1的局部放大(旋转90度后)图。

图3是本实用新型中带有散热片的铝合金型材框架结构组成示意图。

图4(A)、(B)分别是本实用新型液冷、纳米平板LED节能灯具的导热管工作原理的两个示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

参见各个附图，介绍本实用新型液冷、纳米平板LED节能灯具的结构组成。它是由纳米亚克力导光板1、设有散热片的铝合金型材框架2、带有铝基板的LED灯3、装有散热液体6的导热管4和连接板5所组成。其中，两组或四组带有铝基板的LED灯3分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架2的底侧凹槽22里，紧贴该LED灯体外侧安装的纳米亚克力导光板1被夹卡定位在该铝合金型材框架2的内侧凹槽23；装有散热液体6、且两端封闭后的两个导热管4分别设置在该两个相对的铝合金型材框架2中间、并与LED灯3的铝基板紧邻的通孔型腔25中，形成两个L型紧邻包围该LED灯3及其外侧导光板1的封闭式液态散热的导热管4；该铝合金型材框架2的外侧设有凸出的散热片21，再用直角状连接板5螺固连接四根铝合金型材框架2的两端，组装成为一个矩形架构、兼有液冷和散热片的复合式散热部件的纳米平板LED节能灯具。

其中的纳米亚克力导光板1是在普通亚克力、即有机玻璃浇铸时，添加纳米级光散射粒子所构成的光学与材料高科技融合的结晶产品，该纳米级光散射粒子能将点光源或线光源高效转换为均匀的面光源。纳米亚克力导光板又称为纯聚甲基丙烯酸甲酯PMMA导光板。该纳米亚克力导光板1与LED灯体3外侧接触部位设有凹孔，且该凹孔形状要一一对应地尽量与LED灯体外侧形状相同或相仿，以实现LED灯体光效的最大输出。LED灯3的控制部分隐藏在导光板1的背部。该部件导光板1也可以直接采用光学级压克力为基材，用光谱分析原理与脉冲激光雕刻技术生产加工制成，其厚度、缺口的数量和形状均与LED灯体3的光珠功率、尺寸和客户要求有关。

两组或四组LED灯3的铝基板应分别相对地紧贴固装在铝合金型材框架2的底例凹槽22上，或者在该LED灯3的铝基板的底侧放置高导热的柔性填隙材料，使其与铝合金型材框架的底侧凹槽22紧密接触。

两根L形导热管4是用紫铜管，或采用具有一定耐热性能、并能形成密闭循环工作环境的其它金属材料制成的管状构件。导热管4的形状没有限制，可以是矩形管或圆管，两两独立，封闭前在管内注满90％左右的散热液体6：水、导热油或其它导热液体，形成一个密闭的带有导热液体6的通道。然后将该存有散热液体6的循环导热管4插入铝合金型材框架2的专用通孔型腔25中。

图4展示了装有两组LED灯3的实施例中，导热管4中导热液体6进行温差循环流动的示意。如果两组带有铝基板的LED灯3分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架2的对应位置：该矩形架构灯具的左、右两侧或前、后两侧时，其中间要被另一对铝合金型材框架2所隔开。在LED灯3工作时，该另一对铝合金型材框架2的通孔型腔25则为置放于其中间的L型导热管4内的液体6提供产生温差的冷却空间。

如果有四组带有铝基板的LED灯3，就按照其大、小不同功率分为两组，其中相同功率的两组LED灯3分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架2的对应位置，即该矩形架构灯具的左、右两侧或前、后两侧，使得该四组LED灯按照功率大、小、大、小的顺序设置在该矩形架构的四周。在LED灯工作时，为铝合金型材框架2中间的通孔型腔25中的L型导热管4内的液体6提供产生温差的冷却空间。

本实用新型组装时，先将带铝基板的两组(或四组)LED灯3分别插入相对的两根铝合金型材框架2的底端凹槽22内，并抽出输入导线，再将导光板1按对应方向插入铝合金型材框架2的卡夹凹槽23中，然后将灌装好散热液体6的导热管4放入铝合金型材框架2中间的方形通孔型腔25里(导热管4先充入散热液体6，再将两端焊接封严，形成两个完全封闭的通道)，最后，用四个铝合金型材框架2将导光板1的四周卡住，再用直角连接件5螺固这四个铝合金型材框架2的两端而组装为一体。

本实用新型的工作机理是：本实用新型灯具在开始工作后，由LED灯3的温升带来的热量会通过其铝基板将热量传递给铝合金型材框架2上的散热片21而直接散热，此外，还通过LED灯3的铝基板通过铝合金型材框架2将热量传递给导热管4，使其中的导热液体6加热，再由热传递使得导热液体6因温度差异造成的不同比重而形成其液体的对流循环，从而达到LED灯3的快速散热。

本实用新型已经试制出样品若干，它是先裁剪四根铝型材，两组带铝基板的LED灯分别相对地插入左右或上下两根铝合金型材框架的插槽内，LED灯的铝基板通过高导热柔性填隙材料紧密接触铝金型材框架。再将导热管插入铝金型材框架的通孔内(管材是用紫铜加工，壁厚δ在0.4～0.8之间)，将它弯成L形，长度由需要而定，在注入90％左右的液体(实施例为水)封闭两端，最后用连接件将导光板与铝型材框架连接起来。

对本实用新型LED灯具的两个实施例样品1、2和不采用上述散热模式的常规LED灯具进行了性能测试的对比试验。两种灯具的功率均为36W，下面是两种灯具表面温度随时间的变化的测试表：

总结上述测试数据，说明采用本实用新型复合式散热模式的液冷、纳米平板LED节能灯具的能够有效、快速地将LED灯工作时产生的热量散发出去，保证了LED灯能够长期工作在稳定的低温环境中，工作可靠，使用寿命延长。

Claims (7)

1.一种液冷、纳米平板LED节能灯具，是由带有铝基板的LED灯、纳米亚克力导光板、设有散热片的铝合金型材框架、装有散热液体的导热管和连接板所组成；其特征在于：两组或四组带有铝基板的LED灯分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架的底侧凹槽里，紧贴该LED灯体外侧安装的纳米亚克力导光板被夹卡定位在该铝合金型材框架的内侧凹槽；装有散热液体、且两端封闭后的两个导热管分别设置在该两个相对的铝合金型材框架中间、并与LED灯的铝基板紧邻的通孔型腔中，形成两个L型紧邻包围该LED灯及其外侧导光板的封闭式液态散热的导热管；该铝合金型材框架的外侧设有凸出的散热片，再用直角状连接板螺固连接四根铝合金型材框架的两端，组装成为一个矩形架构、兼有液冷和散热片的复合式散热部件的纳米平板LED节能灯具。

2.根据权利要求1所述的液冷、纳米平板LED节能灯具，其特征在于：所述LED灯的铝基板应紧贴固装在铝合金型材框架的底侧凹槽上，或者在该LED灯的铝基板的底侧放置高导热的柔性填隙材料，使其与铝合金型材的底侧凹槽紧密接触。

3.根据权利要求1所述的液冷、纳米平板LED节能灯具，其特征在于：所述导热管内的散热液体是水或导热油。

4.根据权利要求3所述的液冷、纳米平板LED节能灯具，其特征在于：所述导热管是用紫铜管，或采用具有一定耐热性能、并能形成密闭循环工作环境的其它金属材料制成的管状构件。

5.根据权利要求1所述的液冷、纳米平板LED节能灯具，其特征在于：所述纳米亚克力导光板与LED灯体外侧接触部位设有凹孔，且该凹孔形状要尽量与LED灯体外侧形状相同或相仿，以实现LED灯体光效的最大输出。

6.根据权利要求1所述的液冷、纳米平板LED节能灯具，其特征在于：所述两组带有铝基板的LED灯分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架的对应位置是该矩形架构灯具的左、右两侧或前、后两侧，即其中间要被另一对铝合金型材框架隔开。

7.根据权利要求1所述的液冷、纳米平板LED节能灯具，其特征在于：所述四组带有铝基板的LED灯按照大、小不同功率分为两组，其中相同功率的两组LED灯分别嵌装在相对的两个铝合金型材框架的对应位置，即该矩形架构灯具的左、右两侧或前、后两侧，使得该四组LED灯按照功率大、小、大、小的顺序设置在该矩形架构的四周。

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