CN204213872U - 一种基于红外辐射涂层的led照明散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置及方法，该装置包括路灯上外壳(6)、路灯下外壳(9)、导热硅胶(2)、金属导热片(3)、散热鳍片(4)、导热金属管(5)、LED灯珠(7)、LED光源配光透镜(8)，在路灯上外壳(6)和路灯下外壳(9)的表面设有红外辐射涂层(1)，金属导热片(3)与路灯上外壳(6)和路灯下外壳(9)通过导热硅胶(2)连接，所述金属导热片(3)与导热金属管(5)连接，导热金属管(5)与散热鳍片(4)和通过金属导热片(3)与路灯上外壳(6)和路灯下外壳(9)相连。本实用新型通过在LED灯具与外界环境的结合处增加了热辐射涂层，提高了热辐射效率，系统地改善了散热性能。

Description

一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置

技术领域

本实用新型属于照明技术领域，涉及一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置。

背景技术

照明用电总占全球用电总量的19％，采用绿色照明技术是节能减排的一个重要安发展方向。LED照明是近年来收到全球推广应用，目前最有效的绿色照明技术。例如，应用于道路照明的150WLED路灯与400W高压钠灯的光效等效，相对节能率达到60％以上。数据显示，如果全部采用LED照明，相对于传统照明，我国年节省用电量相当于三个三峡大坝的年发电总量。目前，我国政府已经陆续出台了一系列相关政策来支持和推广LED照明技术。到去年年底，我国已累计销售LED照明灯具7.8亿只，年节能320亿千瓦时。估计今年将超过1亿只。

LED照明技术主要由三大核心技术构成：包括衬底材料技术和外延材料技术的LED芯片技术、具有光学、热学和力学高稳定性和高可靠性的LED封装技术和由传热与散热技术构成的LED组装热管理技术。本实用新型技术属于大功率LED照明散热技术。LED照明是半导体照明技术。光源的发光效率、使用寿命与发光二级管的工作温度关系极大。散热技术是LED照明，尤其是100W以上，如道路照明等大功率照明的关键技术之一。主要为热管技术和导热板技术。二者均利用了相变吸热和气体分子的热运动实现空间传热的机理，非常有效地实现了快速导热，以使芯片与承载体(基板)之间形成了相对均衡的温度场。在利用空气对流散热和金属散热片辐射散热。辐射散热的效果取决于金属散热片材料的红外发射特性。

因为工艺和成本的原因，现有技术采用铝合金材料的金属散热鳍片。铝合金的热传导系数可以高达200m/W.K，但是其热辐射系数只有0.02-0.1，辐射散热作用很小。也有采用高热辐射塑料材料用于散热器的技术，其辐射系数可以达到0.8左右。但是，不适用于室外照明，如道路照明等，因为塑料在室外环境下易于老化。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置，采用红外辐射涂层技术解决LED灯具，尤其是大功率LED灯具金属表面红外发射系数不高，辐射散热特性不好的问题，以增强散热特性，降低LED发光芯片的PN结结温。其技术方案如下：

一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置，包括路灯上外壳6、路灯下外壳9、导热硅胶2、金属导热片3、散热鳍片4、导热金属管5、LED灯珠7、LED光源配光透镜8，在路灯上外壳6和路灯下外壳9的表面设有红外辐射涂层1，金属导热片3与路灯上外壳6和路灯下外壳9通过导热硅胶2连接，所述金属导热片3与导热金属管5连接，导热金属管5与散热鳍片4和通过金属导热片3与路灯上外壳6和路灯下外壳9相连。

进一步优选，所述散热鳍片4为阵列结构。

进一步优选，所述导热金属管5为导热铜管。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过在LED灯具与外界环境的结合处增加了热辐射涂层，提高了热辐射效率，系统地改善了散热性能。据实验，在目前通用的LED路灯结构上增加热辐射涂层后，LED芯片的工作温度下降了3℃左右，对提高LED的发光效率，降低LED灯具的光衰和延长灯具的使用寿命由明显的帮助。

附图说明

图1为本实用新型基于红外辐射涂层的LED照明散热装置的剖视图；

图2为本实用新型基于红外辐射涂层的LED照明散热装置的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1-图2，一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置，包括路灯上外壳6、路灯下外壳9、导热硅胶2、金属导热片3、散热鳍片4、导热金属管5、LED灯珠7、LED光源配光透镜8，在路灯上外壳6和路灯下外壳9的表面设有红外辐射涂层1，金属导热片3与路灯上外壳6和路灯下外壳9通过导热硅胶2连接，所述金属导热片3与导热金属管5连接，导热金属管5与散热鳍片4和通过金属导热片3与路灯上外壳6和路灯下外壳9相连。所述散热鳍片4为阵列结构。所述导热金属管5为导热铜管。

其结构的详细说明如下：

1红外辐射涂层。喷涂在灯具的外壳的外表面。其作用是利用其高辐射特性将灯具外壳的热量辐射散发到外环境中。

原理上，红外辐射涂层(以下简称涂层)的辐射特性是可逆的，辐射系数高则吸收系数也高。辐射还是吸收，取决于涂层的温度与环境温度的比较。在环境温度高于涂层温度的条件下，涂层从环境吸收热量，反之向环境辐射热量。LED灯具，尤其是室外LED灯具(如LED路灯)一般在夜间工作，其LED光源(发光二极管)的工作温度一般在70℃左右，通过导热和散热鳍片的辐射，灯具外壳的温度(由于涂层与外壳一体，也即涂层的温度)一般在60℃左右，远高于外环境温度，涂层向外环境辐射热量而散热。

涂层与外环境温度差越大，辐射效率越高。因此，必须提高从LED光源向灯具外壳的导热效率，涂层与光源之间温差越小，辐射效率越高。因此，结构中，具有在与光源导热连接的散热鳍片和灯具外壳之间的导热连接。这种连接由导热金属(如普通铜管)的简单连接，或者热管构成。除了导热连接之外，还可以在灯具外壳的内壁加上吸收涂层(结构图中未标示)。其作用是吸收散热鳍片的热辐射，更有利于提高辐射涂层的辐射效率。

红外辐射涂层属于陶瓷涂层，具有多种系列的成熟产品。其制作工艺包括：待涂层金属表面去油污和去锈蚀处理、液态涂层材料喷涂、烘烤烧结固化。

本实用新型针对150W的LED路灯的对比试验获得数据显示，与未采用采用涂层比较，LED光源工作温度的下降幅度高于4℃，散热特性有显著改善。对提高LED发光效率，工作寿命、可靠性和稳定性有明显改善。

本实用新型保护的是红外辐射涂层在LED照明中的应用。所示路灯结构仅为一个具体的应用。通过此例来说明专利的技术思想。本实用新型技术适应于各种不同的灯具(如各种室内外LED照明灯具和采用如分立技术和COB集成技术的灯具等)、灯具结构和导热连接。

2导热硅胶。具有良好导热特性。将与导热金属管(如铜管)相连接的金属导热片与灯具外壳粘接的起来，实现散热鳍片与灯具外壳之间的导热连接。

3金属导热片。与导热金属管相连接，将热量的管状一维传导转换为平面二维传导，以利于与灯具外壳表面的热耦合。

4散热鳍片。阵列结构，与LED光源装载体——金属导热基板相连。向环境辐射热量和通过金属管向外壳传导热量。

5导热铜管。也可以是适应于更大功率灯具的热管。与散热鳍片和通过金属导热片与灯具外壳相连，实现热传导。

6路灯外壳上表面。为涂层承载面。

7LED灯珠，即LED光源。此为分立光源，也可以是COB集成光源。

8LED光源配光透镜实现LED光源的二次配光，以满足应用要求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于红外辐射涂层的LED照明散热装置，其特征在于，包括路灯上外壳(6)、路灯下外壳(9)、导热硅胶(2)、金属导热片(3)、散热鳍片(4)、导热金属管(5)、LED灯珠(7)、LED光源配光透镜(8)，在路灯上外壳(6)和路灯下外壳(9)的表面设有红外辐射涂层(1)，金属导热片(3)与路灯上外壳(6)和路灯下外壳(9)通过导热硅胶(2)连接，所述金属导热片(3)与导热金属管(5)连接，导热金属管(5)与散热鳍片(4)和通过金属导热片(3)与路灯上外壳(6)和路灯下外壳(9)相连。

2.根据权利要求1所述的基于红外辐射涂层的LED照明散热装置，其特征在于，所述散热鳍片(4)为阵列结构。

3.根据权利要求1所述的基于红外辐射涂层的LED照明散热装置，其特征在于，所述导热金属管(5)为导热铜管。