CN203641947U - 具有散热功能的led灯具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有散热功能的LED灯具，包括具有内部空间的灯壳以及设于内部空间的灯板和电源，灯板包括安装面和导热面，安装面和导热面相对应设置，安装面上具有若干间隔设置的LED光源，灯板贯穿内部空间形成沿导热面布设的气流通道，导热面上涂覆有用于辐射LED光源产生的热量的辐射散热膜，灯板上还设置用于产生沿气流通道流通的离子风以冷却LED光源产生的热量的离子风散热装置。因此，本实用新型的LED灯具采用传导、辐射、对流三管齐下方式，达到了高效传热散热的效果，且辐射散热膜环保、高效，成本较低，并且能大规模工业化生产，离子风散热装置体积小、重量轻、迅速控制热流和温度、节能静音。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明领域，更具体地说，涉及一种具有散热功能的LED灯具。
背景技术
LED被称为第四代照明光源和绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛，其中LED散热一直是一个亟待解决的问题。LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。LED的电光转换效率大约只有20～30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。
由于市场上产品的发展趋势是越来越薄、越来越轻因此大多数的紧凑型灯具的设计是将驱动电源内置，这种内置电源的优点是可以让产品看起来更佳地紧凑，防护性也更佳。但是这种的结构设计也必然把电源的热量也就加入到壳体内，假设电源的效率为88%，所以就有12%的热量也要散去，假设LED本身的发光效率为30%，也就是有70%的电功率变成热量，相当于LED灯具一共有82%的电功率转变成热量，这无疑增加了产品的热量。使得LED灯具的散热又增加的一份困难，这使得灯具的LED光效与使用寿命也更加缩短。然而把电源放倒管子里面，电源本身就要承受由LED产生的较高的环境温度，这就大大降低了电源里电解电容的寿命，从而降低了整个灯具的整体寿命。
目前市面上的LED灯具常见采用的散热方式有自然对流散热方式、风扇强制散热等。
自然对流散热是透过散热器(例如：散热鳍片、灯具灯壳、系统电路板…等)和空气进行直接接触，散热器周边的空气因吸收热量成为热空气，接着热空气上升，冷空气下降，自然就会带动空气产生对流，达到散热的效果。随着高功率灯具产品的推出，使用自然对流散热需有较大的散热表面积，需提供较大的散热面积，强化对流散热的效果。散热鳍片的使用虽增加散热效果，但也增加了灯具的整体重量和成本，更增添了灯具安全悬挂的风险，此外，LED灯具常面临落尘堆积等问题，一旦经过长时间的使用，过多的脏污、灰尘累积于散热鳍片，将弱化散热能力。
风扇强制散热就是藉由风扇产生空气对流，将热空气导出灯具本体外来进行散热，使用风扇强制散热可以非常有效的将热排出。但是风扇有如下方面的缺点：首先会更费电，LED照明讲的就是节能,虽然有的小风扇的只有好几W,但长时间和灯一起耗,无端增加了能耗。其次风扇的寿命远比不上LED寿命，如果光靠风扇散热，风扇一出问题，这个灯就会马上面临严重的光衰和死灯现象。再次是噪音，采用风扇的灯具一开就有不小的噪声，而且灯具的使用环境大多不是很好,灰尘一多噪音就更大,同时灰尘带来阻力增加功耗的同时也让风扇短命。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述散热效率低、负作用的大缺陷，提供一种具有散热功能的LED灯具。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有散热功能的LED灯具，包括具有内部空间的灯壳以及设于所述内部空间的灯板和电源，所述灯板包括安装面和导热面，所述安装面和导热面相对应设置，所述安装面上具有若干间隔设置的LED光源，所述灯板贯穿所述内部空间形成沿所述导热面布设的气流通道，所述导热面上涂覆有用于辐射所述LED光源产生的热量的辐射散热膜，所述灯板上还设置有用于产生沿所述气流通道流通的离子风以冷却所述LED光源产生的热量的离子风散热装置。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述离子风散热装置包括设置在所述灯板上的用于将市电转换为高压的离子风产生电路以及连接至所述离子风产生电路的用于接收所述高压的若干对放电电极，每对放电电极均包括用于在所述高压的驱动下电离空气产生正电离子的正电极和用于在所述高压的驱动下电离空气产生负电离子的负电极，所有的所述正电极和负电极分别分离设置在靠近所述气流通道的两通气口的位置以使所述正电离子和负电离子相互吸引并带动空气形成沿所述气流通道流通的稳定气流。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述放电电极由金属材料制成，且所述放电电极为电极针或者具有尖端的电极片。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述放电电极形成等间距的排列，且相邻的两个正电极和相邻的两个负电极之间的距离均为5mm～20mm。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，每个所述放电电极包括固定地插设在所述灯板上的固定部及延伸出所述导热面的延伸部。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述延伸部的长度为20mm～80mm，所述延伸部靠近所述灯板区域部分地包裹有用于防止高压对所述灯板上的元器件击穿的绝缘材料。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述辐射散热膜由石墨烯制成。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述辐射散热膜的厚度为0.3nm～2nm。
本实用新型所述的具有散热功能的LED灯具，其中，所述灯壳包括条形的主板和沿所述主板的两侧边缘折弯延伸的两个侧板，所述主板、两个所述侧板以及灯板共同围合形成所述气流通道。
实施本实用新型的具有散热功能的LED灯具，具有以下有益效果：本实用新型的具有散热功能的LED灯具在将LED光源产生的热量通过灯板传导到导热面的一侧，导热面上涂覆辐射散热膜，可以通过辐射方式散发该热量，同时，在导热面上设置离子风散热装置，产生沿气流通道流通的离子风，离子风实现对流传热，因此，本实用新型的LED灯具采用传导、辐射、对流三管齐下方式，达到了高效传热散热的效果，且辐射散热膜环保、高效，成本较低，并且能大规模工业化生产，离子风散热装置体积小、重量轻、迅速控制热流和温度、节能静音。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型具有散热功能的LED灯具的较佳实施例的立体结构示意图；
图2是图1中的主视图；
图3是放电电极分布示意图；
图4是放电电极固定示意图。
具体实施方式
本实用新型为了解决现有技术中LED灯存在的散热效率低、负作用的大缺陷，提供一种具有散热功能的LED灯具，将LED光源产生的热量通过灯板传导到导热面的一侧，导热面上涂覆辐射散热膜，可以通过辐射方式散发该热量，同时，在导热面上设置离子风散热装置，产生沿气流通道6流通的离子风，离子风实现对流传热，因此，本实用新型的LED灯具采用传导、辐射、对流三管齐下方式，达到了高效传热散热的效果，且辐射散热膜环保、高效，成本较低，并且能大规模工业化生产，离子风散热装置体积小、重量轻、迅速控制热流和温度、节能静音。
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
图1是本实用新型具有散热功能的LED灯具的较佳实施例的立体结构示意图；图2是图1中的主视图。
具有散热功能的LED灯具，包括具有内部空间的灯壳1以及设于所述内部空间的灯板2和电源3，所述灯板2包括安装面21和导热面22，所述安装面21和导热面22相对应设置，所述安装面21上具有若干间隔设置的LED光源4，所述灯板2贯穿所述内部空间形成沿所述导热面22布设的气流通道6，所述导热面22上涂覆有用于辐射所述LED光源4产生的热量的辐射散热膜，所述灯板2上还设置用于产生沿所述气流通道6流通的离子风以冷却所述LED光源4产生的热量的离子风散热装置。
所述离子风散热装置包括设置在所述灯板2上的用于将市电转换为高压的离子风产生电路以及连接至所述离子风产生电路的用于接收所述高压的若干对放电电极5，每对放电电极5均包括用于在所述高压的驱动下电离空气产生正电离子的正电极53和用于在所述高压的驱动下电离空气产生负电离子的负电极54，所有的所述正电极53和负电极54分别分离设置在靠近所述气流通道6的两通气口的位置以使所述正电离子和负电离子相互吸引并带动空气形成沿所述气流通道6流通的稳定气流。
关于离子风产生电路具体电路，申请人之前已经申请了相关专利，主要是将市电经过升压处理以输出高压，此处不再赘述。放电电极5在高压驱动下会电离空气产生电离子，包括正电离子和负电离子，基于正负电子中和的原理，由一对放电电极5的正电极53产生正电离子，飞向负电极54与负电离子“会合”时，便能推动空气中的中性分子运动进而带动空气形成稳定气流，即离子风。
其实离子风是电晕放电过程中特有的现象，也称为电晕风。在尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，便会出现相对稳定的电晕放电。在一定的电压和技术条件下，电晕放电是可以通过电离子在两个电极间的“对流”产生风能的。便能带动空气形成稳定气流，即“离子风”带走热量，在完全没有活动部件的情况下实现了静音散热。只需一个离子风产生电路和电极就可达到迅速控制热流和温度的目的，所消耗的电功耗和传热量相比可忽略不计。不仅具备高效的散热性能，还节能静音。
与目前流行的风扇强制散热相比，这种离子风散热最大的特点在于没有任何运动组件，而又具有与风扇相同的效果。从理论上说，这种离子风散热器可以产生最高达2.4米／秒的风速，而普通的机械风扇最高只能产生0.7～1.7米／秒的风速。离子风散热技术的散热效果与现在的散热技术相比可以提升不少。
离子风散热器没有任何机械结构，可以保持零噪音运作，这也是机械风扇所无法比拟的。另外，离子风散热器的体积比机械风扇小得多，通常只有后者的四、五分之一，非常容易安置，可让灯具做得轻薄。符合时代的审美和节能环保需求。
其中，所述放电电极5由金属材料制成，且所述放电电极5为电极针或者具有尖端的电极片。本实施例中优选的具有尖端的电极片。参考图4是放电电极固定示意图，每个所述放电电极5包括固定地插设在所述灯板2上的固定部51及伸出导热面22的延伸部52。
由于高压可能对灯板2上的其他电学元器件产生影响，以及高压对安全性能的影响，且由于放电集中在放电电极5的尖端，因此，所述延伸部52靠近所述灯板2区域部分地包裹有用于防止高压对所述灯板2上的元器件击穿的由绝缘材料制成的绝缘层。
考虑到离子风产生的气流的流通，所述延伸部52的长度为20mm～80mm，放电尖端如果距离灯板2的导热面22太远，则不能及时有效的将靠近导热面22的热量驱除，尖端如果距离灯板2的导热面22太近，则可能会影响灯板2上的其他元器件和电路。
进一步的，为了使气流集中且均匀，所述放电电极5形成等间距的排列，且相邻的两个正电极53和相邻的两个负电极54之间的距离相等，参考图3是放电电极分布示意图。每对放电电极5中的正电极53均匀排列在导热面22的靠近气流通道6的一个通气口的位置，负电极54均匀排列在导热面22的靠近气流通道6的另一个通气口的位置，所有的正电极53和负电极分别沿垂于与气流通道6的气流流通路径的方向上一字排开，且相邻的两个正电极53和相邻的两个负电极54之间的距离均为5mm～20mm。
其中，所述辐射散热膜由石墨烯制成。所述辐射散热膜的厚度为0.3nm～2nm。
石墨烯室温下的电阻值却只有铜Cu的2/3。石墨烯可耐受1亿～2亿A/cm2的电流密度，这是铜耐受量的100倍左右。载流子迁移速度很快，可达到光的1/300。传热率与金刚石相当，导热系数可达5000W/m·K。再加上其薄片形状，所以石墨烯是一种很好的散热材料。
其中，关于辐射散热膜的制成，采用氧化石墨还原法制备石墨烯：将石墨片分散在强氧化性混合酸中，例如浓硝酸和浓硫酸，然后加入高锰酸钾或氯酸钾强等氧化剂氧化得到氧化石墨烯(GO)水溶胶，涂覆在LED灯板背面与壳体内、外表面上，再经过超声处理得到氧化石墨烯,最后通过还原得到石墨烯。石墨烯在热界面材料中的应用及其超高等效热导率和超低界面热阻。具有极大辐射散热的能力。
石墨烯制成的辐射散热膜环保、高效，成本较低，并且能大规模工业化生产。虽然强氧化剂会严重破坏石墨烯的电子结构以及晶体的完整性，影响电子性质，因而在一定程度上限制了其在精密的微电子领域的应用，但是就本实用新型的LED灯具来说已经足够了。
较佳实施例中，所述灯壳1呈直条型且横截面呈U型，具体包括：所述灯壳1包括条形的主板11和沿所述主板11的相对距离更短的两侧边缘折弯延伸的两个侧板12。本实施例中，两个侧板12与主板11垂直，所述灯板2呈直条型。由于电源3也会产生大量的热量，因此将电源3设置在所述气流通道6内，且位于气流流通路径的中间位置，便于热量的均匀有效扩散，
所述灯壳1的两个侧板12对称开设有沿平行于所述主板11方向延伸的条形安装槽，所述灯板2的相对距离更短的两个边部嵌入所述条形安装槽内，于是所述主板11、两个所述侧板12以及灯板2共同围合形成所述气流通道6。因此，灯壳1的内部空间的位于灯板2导热面22一侧的空间形成气流通道6。由于灯壳1两端是连通的，因此，如此形成的气流通道6完全是直线型，便于气流的流通，电源产生的热量以及LED光源通过灯板2传导过来的热量得以有一个很大的空间扩散，且离子风在此气流通道6内实现无阻对流，加快了热量的驱散速度。
当然本实用新型中灯壳1的形状并不限于此，灯壳1横截面还可以是拱形或者其他不规则形状，只要气流通道6的两个出气口之间能够实现气流的直线流通即可。
综上所述，本实用新型的具有散热功能的LED灯具在将LED光源产生的热量通过灯板传导到导热面的一侧，导热面上涂覆辐射散热膜，可以通过辐射方式散发该热量，同时，在导热面上设置离子风散热装置，产生沿气流通道流通的离子风，离子风实现对流传热，因此，本实用新型的LED灯具采用传导、辐射、对流三管齐下方式，达到了高效传热散热的效果，且辐射散热膜环保、高效，成本较低，并且能大规模工业化生产，离子风散热装置体积小、重量轻、迅速控制热流和温度、节能静音。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (9)
1.一种具有散热功能的LED灯具，包括具有内部空间的灯壳（1）以及设于所述内部空间的灯板（2）和电源（3），所述灯板（2）包括安装面（21）和导热面（22），所述安装面（21）和导热面（22）相对应设置，所述安装面（21）上具有若干间隔设置的LED光源（4），其特征在于，所述灯板（2）贯穿所述内部空间形成沿所述导热面（22）布设的气流通道（6），所述导热面（22）上涂覆有用于辐射所述LED光源（4）产生的热量的辐射散热膜，所述灯板（2）上还设置有用于产生沿所述气流通道（6）流通的离子风以冷却所述LED光源（4）产生的热量的离子风散热装置。
2.根据权利要求1所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述离子风散热装置包括设置在所述灯板（2）上的用于将市电转换为高压的离子风产生电路以及连接至所述离子风产生电路的用于接收所述高压的若干对放电电极（5），每对放电电极（5）均包括用于在所述高压的驱动下电离空气产生正电离子的正电极（53）和用于在所述高压的驱动下电离空气产生负电离子的负电极（54），所有的所述正电极（53）和负电极（54）分别分离设置在靠近所述气流通道（6）的两通气口的位置以使所述正电离子和负电离子相互吸引并带动空气形成沿所述气流通道（6）流通的稳定气流。
3.根据权利要求2所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述放电电极（5）由金属材料制成，且所述放电电极（5）为电极针或者具有尖端的电极片。
4.根据权利要求2所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述放电电极（5）形成等间距的排列，且相邻的两个正电极（53）和相邻的两个负电极（54）之间的距离均为5mm～20mm。
5.根据权利要求2所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，每个所述放电电极（5）包括固定地插设在所述灯板（2）上的固定部（51）及延伸出所述导热面（22）的延伸部（52）。
6.根据权利要求5所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述延伸部（52）的长度为20mm～80mm，所述延伸部（52）靠近所述灯板（2）区域部分地包裹有用于防止高压对所述灯板（2）上的元器件击穿的绝缘材料。
7.根据权利要求1所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述辐射散热膜由石墨烯制成。
8.根据权利要求1所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述辐射散热膜的厚度为0.3nm～2nm。
9.根据权利要求1所述的具有散热功能的LED灯具，其特征在于，所述灯壳（1）包括条形的主板（11）和沿所述主板（11）的两侧边缘折弯延伸的两个侧板（12），所述主板（11）、两个所述侧板（12）以及灯板（2）共同围合形成所述气流通道（6）。
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