CN202598189U - 一种设有散热器的发光二极管照明设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种设有散热器的发光二极管照明设备，其特征在于，包括用导电性胶粘结在电路金属片(11)底面上的LED芯片(10)，所述电路金属片(11)的上表面用导热胶粘接于一个绝缘陶瓷板(5)底面上，所述绝缘陶瓷板(5)上部用导热胶（14）粘结在封闭散热器的底面中部位置；所述散热器包括通过中间通孔(12)连通的下部吸热端(6)腔体和上部散热端(3)腔体；所述吸热端(6)的腔体为环形腔体，内部装有低沸点液体；所述吸热端(6)的中部环孔内穿设有导线(13)；所述导线(13)穿过所述绝缘陶瓷板(5)上设置的中心孔，连接所述电路金属片(11)以及配置有灯具接口的电源组件(2)。本实用新型形成高效率的发光二极管散热系统。
Description
技术领域
本发明涉及LED发光照明设备，更具体地说，涉及发光二极管照明设备中散热机构的改进。
背景技术
众所周知，发光二极管是当前各类照明器具中最节能和环保的，是低碳经济背景下最有发展前途的照明器具，已得到我国政府和相关部门的高度重视，列入了发展规划之中。
但发光二极管存在的不足是工作过程中会产生很大热量，这些热量会使发光二极管温度升高，而其工作温度每升高10℃，使用寿命会降低1倍，严重影响使用发光二极管的经济性。当前尚没有十分有效的散热方法来解决发光二极管的散热问题，因此发光二极管散热问题被认为是发光二极管照明灯具发展的瓶颈。
对发光二极管散热问题的研究早已普遍展开，我国这方面的专利有近200余项，涉及到的基本散热方法主要有三种：一是传导散热法，即借助温度差为传热推动力，通过不同结构的散热片将热量散发出去。这是最基本的散热方法，但热传导的速度是有限的，散热效果并不理想。第二是热管散热，热管内装有低沸点的液体，在热管的吸热端液体气化吸热，而在散热端借助散热片散热，使蒸汽冷凝后返回吸热端。但由于热管结构的限制，吸热端与二极管的接触面积有限，往往还要依赖于传导散热，因此传热效果也不理想。第三是利用空气对流散热，这种方法一般不能作为独立的方法，都是作为传导散热或热管散热的辅助方法。因此寻找更有效的散热方法是当务之急。
发明内容
针对上述问题，本发明将热传导、热管和对流传热统一起来，形成三位一体的散热系统，使发光二极管的散热效果最大化。
为了达到上述目的，本发明提供了一种设有散热器的发光二极管照明设备，包括用导电性胶粘结在呈一定图案的电路金属片底面上的LED芯片，所述金属片的上表面用导热胶粘接于一个绝缘陶瓷板底面上。其中，电路金属片是按电路配置要求冲切出的结构。所述绝缘陶瓷板上表面用导热胶粘结在封闭散热器的底面中部位置。优选方式下，散热器下部为吸热端，吸热端底壁为圆形凹槽，所述绝缘陶瓷板粘接在凹槽中。具体说，所述散热器包括通过中间通孔连通的下部吸热端腔体和上部散热端腔体；所述吸热端腔体为环形腔体，内部装有低沸点液体，并尽量排除其中的空气。所述吸热端的中部环孔内穿设有导线；所述导线穿过所述绝缘陶瓷板上设置的中心孔，连接两端的所述电路金属片以及配置有灯具接口的电源组件。
优选方式下，本发明照明设备，还包括承装散热器吸热端的灯具外壳，所述外壳的下方设置有透明灯罩。此外，所述散热器的散热端为上部敞口的筒形，且所述筒壁为双层，形成与所述吸热端腔体连通且整体封闭的环形腔体。所述电源组件位于所述散热端的筒内中心处且置于所述吸热端腔体顶壁上。所述电源组件的下部支架的四周开设有通气孔，所述透明灯罩上开设有透孔。从而，自所述透明灯罩的透孔起，依次经过所述绝缘陶瓷板的中心孔、所述吸热端的中部环孔、所述通气孔以及所述散热端的筒形敞口，构成空气流通的流道。
优选方式下，本发明所用低沸点液体为乙醚或丙酮等及其混合液。此外，散热器散热端的筒内或筒外可间隔方式设置散热片。
本发明将传导散热、热管相变散热和空气对流散热三合一，形成高效率的发光二极管散热系统。在热传导方面，尽量降低芯片和散热器间的热阻，扩大散热面积；在热管散热方面，合理设计热管形状，尽量增大散热器吸热端与散热体的接触面积，增大散热端的散热面积；在对流散热方面，形成灯内上下通道，利用烟囱效应使灯具内直接向外界散热。通过这种“三合一”的设计，可有效地解决发光二极管的散热问题。
具体说，有益效果如下：
(1)将低热阻热传导、高效率气化-冷凝相变传热及空气的烟囱效应强化的对流传热三为一体，组成发光二极管的散热系统。
(2)低热阻热传导，是将铝和铜等金属薄片通过导热胶直接粘接在导热性良好的绝缘陶瓷板上，使芯片与散热器间具有尽量低的热阻。
(3)高效率气化-冷凝相变传热，是使热管式散热器的吸热端包住整个陶瓷板的端面和底面，获得最大的吸热面积。
(4)热管式散热器由导热性好的金属、陶瓷、导热塑料等制成，最好是金属的。
(5)热管式散热器的散热端为圆柱或锥形，形成中间的纵向空气通道。
(6)热管式散热器散热端的表面可以带有散热翅片，获得更大的散热面积。
(7)烟囱效应由灯具的中间通道形成，包括灯罩四周的多个透孔、散热器吸热端和绝缘陶瓷板的中心孔、电源组件延长段的开孔，以及金属散热器的散热端与电源组件之间的间隙，构成灯具内的上下通道。
附图说明
图1是本发明散热器的结构原理示意图；
图2是本发明散热器吸热端与灯具外壳装配的局部放大结构示意图；
图3是本发明散热器形成烟囱效应的空气流动示意图；
图4是图1中A处的局部放大示意图。
图中，1-灯具接口 2-电源组件 3-散热器散热端 4-通气孔 5-绝缘陶瓷板 6-散热器吸热端 7-灯具外壳 8-透孔 9-透明灯罩 10-芯片 11-电路金属片 12-通孔 13-导线 14-导热胶层。
具体实施方式
如图1所示，本发明设有散热器的发光二极管照明设备，包括位于下部用作承装散热器吸热端的灯具外壳7。外壳7内设置有LED芯片10。一个或多个芯片10用导电性胶粘剂粘结在铜或铝等金属薄片冲切成的电路金属片11上。用导热性好的胶将粘有芯片10的电路金属片11粘结在绝缘陶瓷板5上。将粘有芯片10和电路金属片11的陶瓷板5用导热胶层14(如图4所示)粘剂镶在铝制金属散热器吸热端6的凹槽中。图中，金属散热器的吸热端6装在灯具外壳7的凹槽中，并用胶固定。从而，尽量增大散热体与散热器的接触面积，并使芯片与散热器间的热阻降为最低。
散热器内装有乙醚、丙酮等低沸点的液体，同时排除其中的空气。此外，散热器包括通过中部通孔12连通的下部吸热端6腔体和上部散热端3腔体。如图2所示，工作状态下，低沸点液体吸收芯片发出的热量使液体气化，蒸气通过金属散热器吸热端和散热端的通孔12进入散热端3，散热后产生的冷凝液流回金属散热器的吸热端6。优选方式下，散热端带有散热翅片，即位于散热端3的筒内或筒外间隔方式设置有散热片，以便获得尽量大的散热面积。
绝缘陶瓷板5中间部分留有穿线用的中心孔。散热器吸热端6为环形腔体，中部的环形孔也用于导线13的穿设。导线13将电路金属片11与电源组件2相连，电源组件2通过灯具的接口1与电源相连，实现对芯片的供电。
外壳7的下方中部设置有透明灯罩9，透明灯罩9上开设有透孔8；为了美观，透孔8设置于透明灯罩9的周边。此外，优选方式下，如图1和图3所示，散热器的散热端3为上部敞口的筒形，且筒壁为双层，形成与吸热端6腔体连通的环形腔体。电源组件2位于散热端3的筒内中心处。而电源组件2下方有一个具有开孔4的支架，与散热器散热端的表面用胶连接，从而，自透孔8起，依次经过绝缘陶瓷板5的中心孔、吸热端6的中部环孔、通气孔4以及散热端3的敞口筒形构成空气流通的流道。
透明灯罩9的透孔8与金属散热器和绝缘陶瓷板的中心孔、电源组件支架的开孔4，以及金属散热器的散热端与电源组件之间的间隙构成灯具内的上下通道，形成热空气上升的烟囱效应提高对流散热效果(如图3所示)。由于灯内外的空气温度差，环境中的冷空气借助烟囱效应，沿上下通道上升，可进一步发挥金属散热器内腔各表面及灯罩内各表面的散热作用，提高散热效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种设有散热器的发光二极管照明设备，其特征在于，包括用导电性胶粘结在电路金属片(11)底面上的LED芯片(10)，所述电路金属片(11)的上表面用导热胶粘接于一个绝缘陶瓷板(5)底面上，所述绝缘陶瓷板(5)上部用导热胶（14）粘结在封闭散热器的底面中部位置；
所述散热器包括通过中间通孔(12)连通的下部吸热端(6)腔体和上部散热端(3)腔体；所述吸热端(6)的腔体为环形腔体，内部装有低沸点液体；
所述吸热端(6)的中部环孔内穿设有导线(13)；所述导线(13)穿过所述绝缘陶瓷板(5)上设置的中心孔，连接所述电路金属片(11)以及配置有灯具接口的电源组件(2)。
2.根据权利要求1所述设有散热器的发光二极管照明设备，其特征在于，还包括承装所述散热器的灯具外壳(7)，所述外壳(7)的下方设置有透明灯罩(9)；
此外，所述散热器的散热端(3)为上部敞口的筒形，且所述筒壁为双层，形成与所述吸热端(6)腔体连通的环形腔体；所述电源组件(2)位于所述散热端(3)的筒内中心处且置于所述吸热端(6)顶壁上；
所述电源组件(2)的下部支架的四周开设有通气孔(4)，所述透明灯罩(9)上开设有透孔(8)；从而，自所述透明灯罩(9)的透孔(8)起，依次经过所述绝缘陶瓷板(5)的中心孔、所述吸热端(6)的中部环孔、所述通气孔(4)以及所述散热端(3)的筒形敞口，构成空气流通的流道。
3.根据权利要求1或2所述设有散热器的发光二极管照明设备，其特征在于，所述低沸点液体为乙醚或丙酮。
4.根据权利要求3所述设有散热器的发光二极管照明设备，其特征在于，所述散热端(3)的筒内或筒外间隔方式设置有散热片。
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