CN201897188U - 车灯用大功率led的主动散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车灯用大功率LED的主动散热装置，导热板紧密贴合在半导体制冷片的冷源端面，大功率LED安装在导热板的顶端、散热器上端面紧密贴合在半导体制冷片的热源端面，散热器底部与风扇连接，导热板和半导体制冷片安装在安装座上，安装在安装座上的盖板罩在导热板的外漏部分，安装在散热器上的散热温度传感器及导热板上的导热温度传感器和灯体内外的环境温度传感器的各输出端接入微处理控制器的输入端，微处理控制器的半导体制冷电源控制端与半导体制冷片的电源连接、风扇电机控制端与风扇电机的电源连接以及光源驱动端与大功率LED的电源端连接。本实用新型采用主动散热，使LED的工作温度稳定在控制在环境温度以下。

Description

车灯用大功率LED的主动散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种车灯用大功率LED的主动散热装置，属于车用照明灯具散热技术领域。

背景技术

大功率LED在车灯中广泛使用已经成为一种趋势。在车灯的前照灯中具有不可比拟的优势，其具有使用寿命长，反映时间短，发光效率高，发热量低等特点。

LED属于半导体材料发光的冷光源，受目前技术的限制，其在工作过程中还是要产生一定的热量，这部分热量如果不能及时的散发，会直接导致半导体材料发光效率的下降，严重时会烧毁LED光源；这种情况在大功率LED中尤其突出。目前使用的大功率LED的使用温度通常不超过120℃，其结点温度不超过150℃；在120℃条件下的发光效率仅能达到25℃条件下的75％左右，更多的能量被转化成了热能，而不是光能，进一步加重散热器的负担。当散热器不能将热量很好的散发时就会引起LED光源结点温度的升高，直至烧毁LED芯片，故在设计散热器时要考虑增加较大的余量，这就增加了散热器的成本和重量。

目前车灯散热常用是采用热管散热和散热器组合进行散热以及通过水冷散热等方式，均是被动式的散热，由于散热效果受环境温度的影响较大，LED光源只能工作在环境温度以上工作，一方面严重影响LED的使用寿命和发光效率，同时车灯的照明效果存在波动，随着开灯时间的推移，灯光将逐渐减暗，而影响行车安全。

卤素灯和HID灯的发光机理与LED光源不同，其发光点的温度可达数千摄氏度，环境温度的变化对其发光效率的影响微乎其微，完全可以忽略。采用这些光源的灯具的照明效果不会受到环境温度的影响。因此通过LED光源替代传统光源，应用在前照灯领域的重要的一条就是能够使LED光源的发光效率稳定，

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能主动散热，使LED的工作温度稳定在控制在环境温度以下的车灯用大功率LED的主动散热装置。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种车灯用大功率LED的主动散热装置，其特征在于：包括大功率LED、导热板、具有单向散热功能的半导体制冷片以及散热器、风扇和微处理控制器，所述的导热板紧密贴合在半导体制冷片的冷源端面，大功率LED安装在导热板的顶端，散热器的上端面紧密贴合在半导体制冷片的热源端面，散热器的底部与风扇连接，导热板和半导体制冷片安装在安装座上，安装在安装座上的盖板罩在导热板的外漏部分，安装在散热器上的散热温度传感器以及安装在导热板上的导热温度传感器和安装在灯体内或灯体外的环境温度传感器的各输出端接入微处理控制器的输入端，微处理控制器的半导体制冷电源控制端与半导体制冷片的电源连接、风扇电机控制端与风扇电机的电源连接、光源驱动端与大功率LED的电源端连接。

其中：所述所安装座设有装配孔，散热器与安装座连接，半导体制冷片安装在安装座的装配孔内其热源端面通过导热硅胶与散热器连接，导热板安装在安装座的装配孔内并通过导热硅胶与半导体制冷片冷源端面连接，导热板上部的轴颈伸出安装座的端面，具有安装孔的盖板安装在安装座的端面，且盖板底部与导热板的接合面贴合，盖板上的安装孔与导热板的轴颈四周面贴合。

本实用新型将大功率LED通过导热板与半导体制冷片的冷源端面紧密贴合，而半导体制冷片的热源端面与散热器紧密贴合，由于半导体制冷片具有单向散热功能，半导体制冷片在电能的作用下将冷源端面的热量转移到热源端面，因此能将大功率LED产生的热量通过从半导体制冷片的冷源端面全部转移到热源端面，然后通过散热器将热量散发，由于热量被集中散热器上，因此使散热器表面的热量远高于导热板温度及环境温度，从而改变了传统的散热结构，使本实用新型的大功率LED工作时的温度远低于环境温度，并稳定在一个预先设定的范围内，故能使大功率LED结点温度可以保持恒定，LED的发光效率稳定，有效的减少因结点温度升高引起的发光效率降低的问题，提高电能的利用率，减少热量的产生。本实用新型采用的半导体制冷片具有单向散热功能，再在盖板以及安装座的隔离作用下，能够有效的阻止环境温度的变化对大功率LED的影响，同时半导体制冷片具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻、工作可靠等特点，易于冷量的调节。本实用新型在散热器、导热板以及灯体内部或外部安装有温度传感器，通过各温度传感器及时检测散热器处的温度、导热板处的温度以及灯体内外的环境温度，将各温度信号输入至微处理控制器内，通过微处理控制器内预先设定的程序进行对比和计算后输出控制信号，分别给半导体制冷片提供制冷电源，以控制半导体制冷片的制冷量，避免过度制冷造成的能源浪费，同时控制风扇的转速，给散热器提供充分的气流，并驱动大功率LED工作。本实用新型通过盖板可以防止半导体制冷片吸收大功率LED所产生热量以外的热量，以提高半导体制冷片的效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

图1是本实用新型车灯用大功率LED的主动散热装置的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

图3是本实用新型的电器控制原理框图。

其中：1-大功率LED，2-导热板，3-盖板，31-安装孔，4-安装座，41-装配孔，5-半导体制冷片，6-散热器，7-风扇。

具体实施方式

见图1、2所示，本实用新型的车灯用大功率LED的主动散热装置，包括大功率LED1、导热板2、具有单向散热功能的半导体制冷片5以及散热器6、风扇7和微处理控制器。本实用新型大功率LED1的功率可采用12-21瓦，半导体制冷片5的最大制冷量为60W，导热板2可采用紫铜板，导热板2紧密贴合在半导体制冷片5的冷源端面，大功率LED1安装在导热板2的顶端，而散热器6的上端面紧密贴合在半导体制冷片5的热源端面，散热器6的底部与风扇7连接，该散热器6可采用铝质的散热器，通过风扇7为散热器6提供流动的空气，导热板2安装在安装座4上，安装在安装座4上的盖板3罩在导热板2的外漏部分，为导热板2提供隔离作用。见图1、2所示，本实用新型的安装座4设有装配孔41，散热器6的顶面与安装座4连接，可采用卡接或粘接形式，而半导体制冷片5安装在安装座4的装配孔41内，半导体制冷片5的热源端面通过导热硅胶与散热器6连接，导热板2也安装在安装座4的装配孔41内并通过导热硅胶与半导体制冷片5的冷源端面连接，导热板2上部的轴颈伸出安装座4的端面，具有安装孔31的盖板3安装在安装座4的端面，且盖板3底部与导热板2的接合面贴合，盖板3上的安装孔31与导热板2的轴颈四周面贴合，通过半导体制冷片5将大功率LED1所产生的全部热量不断地通过其内部晶格的传递，将热量移动到热源端面再通过散热器6散发出去，将热源端面高于大功率LED1的热量散发掉，以尽快降低热端温度以增大两端温差，提高制冷效果，本实用新型风扇7和散热器6的最大散热功率为90W以上。

本实用新型散热器6上安装有散热温度传感器，以检测散热器6上的温度，该散热温度传感器可安装在散热器6表面，而导热板2上安装有导热温度传感器，以检测导热板2上的温度，该导热温度传感器可安装在导热板2的顶部，而灯体内部或外部安装有环境温度传感器，以检测环境温度，散热温度传感器、导热温度传感器以及环境温度传感器的各输出端接入微处理控制器的输入端，本实用新型的微处理控制器可采用现有的CPU处理器，或MCU处理器，通过微处理控制器内部设定的程序，对输入的各温度传感器信号进行对比和计算后输出各控制信号，该微处理控制器的半导体制冷电源控制端与半导体制冷片5的电源连接，控制其制冷量，并通过调节制冷量有效避免过度制冷造成的能源浪费，微处理控制器的风扇电机控制端与风扇电机的电源连接，以控制风扇7的转速，给散热器6提供充分的气流，通过环境温度与散热温度，使微处理控制器的风扇电机控制端改变风扇电机的转速，微处理控制器的光源驱动端与大功率LED1的电源连接，给大功率LED1提供驱动电源，当微处理控制器接通电源后，本实用新型的主动散热装置就可以工作。

当本实用新型半导体制冷片5对大功率LED1的制冷量为60瓦时，根据需要可以调整，对应21瓦的大功率LED1有将近3倍的余量，散热器6和风扇7构成的散热系统能够提供90瓦的散热量，因此对半导体制冷片5有50％的富裕散热量。

本实用新型的在主动散热装置使用时，可以将的主动散热装置全部装到灯体内部；也可以将散热器6和风扇7装到灯体的外部，以安装座4为分界面。

当微处理处理器接通电源，给大功率LED1提供驱动电源，大功率LED1点亮，导热板2与大功率LED1表面相接触，将大功率LED1的热量传入导热板2上，导热板2再将热量通过半导体制冷片5的冷源端面迅速送至热源端面，使冷源端面和热源端面出现较大的温差，热量便不断地通过半导体制冷片5内的晶格传递，将热量移动到热源端面并通散热器6和风扇7将散发出去，同时通过有导热温度传感器、散热温度传感器以及环境温度传感器不断将各处的温度信号输入至微处理控制器内，通过微处理控制器的对比、计算，分别输出对应的半导体制冷电源控制信号和风扇电机控制信号，分别控制半导体制冷片5的制冷量以及控制风扇电机的转速，对大功率LED1强制散热，使大功率LED1的工作温度稳定在25℃以内。

Claims (2)

1.一种车灯用大功率LED的主动散热装置，其特征在于：包括大功率LED(1)、导热板(2)、具有单向散热功能的半导体制冷片(5)以及散热器(6)、风扇(7)和微处理控制器，所述的导热板(2)紧密贴合在半导体制冷片(5)的冷源端面，大功率LED(1)安装在导热板(2)的顶端，散热器(6)的上端面紧密贴合在半导体制冷片(5)的热源端面，散热器(6)的底部与风扇(7)连接，导热板(2)和半导体制冷片(5)安装在安装座(4)上，安装在安装座(4)上的盖板(3)罩在导热板(2)的外漏部分，安装在散热器(6)上的散热温度传感器以及安装在导热板(2)上的导热温度传感器和安装在灯体内或灯体外的环境温度传感器的各输出端接入微处理控制器的输入端，微处理控制器的半导体制冷电源控制端与半导体制冷片(5)的电源连接、风扇电机控制端与风扇电机的电源连接、光源驱动端与大功率LED(1)的电源连接。

2.根据权利要求1所述的车灯用大功率LED的主动散热装置，其特征在于：所述所安装座(4)设有装配孔(41)，散热器(6)与安装座(4)连接，半导体制冷片(5)安装在安装座(4)的装配孔(41)内其热源端面通过导热硅胶与散热器(6)连接，导热板(2)安装在安装座(4)的装配孔(41)内并通过导热硅胶与半导体制冷片(5)冷源端面连接，导热板(2)上部的轴颈伸出安装座(4)的端面，具有安装孔(31)的盖板(3)安装在安装座(4)的端面，且盖板(3)底部与导热板(2)的接合面贴合，盖板(3)上的安装孔(31)与导热板(2)的轴颈四周面贴合。

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