CN205350865U - 一种水流散热led灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水流散热LED灯，包括LED晶片(1)、连接线(2)、透镜(3)、LED晶片基板(5)、系统电路板(6)、散热片(7)，散热片(7)下方设有用于散热的散热装置(8)，散热装置(8)的进水口(9)位于散热装置(8)正下方，散热装置(8)设有两个以上的出水口(10)，出水口(10)均匀分布于散热装置(8)侧面。本专利的有益效果是：将进水口设在正下方，出水口设在侧面，水流从下方进入，四周流出，使得温度较低的水从散热片的中间向两边形成流动，带走散热片上的热量，实现水流的均匀吸热，提高水流的吸热效率，保证散热片各区域温度的保持相同且稳定。

Description

一种水流散热LED灯

技术领域

本实用新型涉及照明领域，尤其涉及一种水流散热LED灯。

背景技术

LED作为新一代的照明光源，相比于传统光源具有作寿命长、功耗低、亮度高、体积小等优势，因而受到越来越多的关注。LED芯片正朝着小体积和大功率两个方向发展，但是其发光效率目前仅有10％-20％，也就是说有高达80％-90％的电能直接转化为了热量。目前应用于照明的大功率LED(功率>1W)芯片尺寸大多在1mm×1mm以上，热流密度超过了100W/cm，如果芯片的热量不能及时散发出去，芯片的结点温度过高会降低其发光效率和可靠性，会使芯片老化甚至失效，这是制约大功率白光LED光源发展的重要瓶颈。为了保证LED器件的正常工作和使用寿命，一般要求结点温度不超过80℃。若要实现大功率LED的规模化应用就必须解决其散热问题，对于这方面的问题，无论是从内部材料或封装还是外部辅助工具，国内外已经就此进行了诸多研究。

如公开号为CN102606896A的实用新型专利申请公开了一种水循环散热LED灯具，包括灯体，在灯体的光源腔内安装有用于照明的LED，该灯具还包括用于给灯具散热的水循环散热装置，该水循环散热装置嵌套在灯体与外界大气之间。在灯具上的灯体上嵌套一水循环散热装置，一部分设置在光源腔内，与LED紧贴，用于光源腔内热交换，另一部分外露大气中，用于与外界进行热交换，通过水循环散热装置内水的循环流动，加速热交换，降低灯具光源腔内的温度。该水循环散热装置中水会受热后变成蒸汽，在循环体系中设置水的沸点为79℃，对循环体系的密封性能要求非常高，操作困难。

又如公开号为CN103162146A的实用新型专利申请公开了一种储热式LED灯具，包括LED光源基板，光源基板后设置与后方储液桶的非金属外壳一次成型的内嵌铝壳，在非金属外壳与内嵌铝壳围成的腔体中放置储热液体，在储液桶外壳近侧设置一个随环境照度控制LED功率的内置驱动器。该实用新型结构合理，外壳采用非金属材料制作如碳纤维、玻璃纤维、ABS等，可有效降低制造成本，并提高灯具抗腐蚀能力，可使沿海地区或高腐蚀环境使用LED灯具无忧。但是该灯具无法适用于需要稳定照明效果的环境中，具有一定的局限性。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的散热效果差、散出热量浪费等问题，本实用新型提供了一种水流散热LED灯，包括LED晶片、连接线、透镜、LED晶片基板、系统电路板、散热片，所述连接线连接所述LED晶片与所述LED晶片基板，所述LED晶片、LED晶片基板、系统电路板和所述散热片从上到下依次连接，所述透镜固定在所述LED晶片基板上，将所述LED晶片封装在所述透镜与所述LED晶片基板形成的内部空间，所述散热片下方设有散热的散热装置，所述散热装置的进水口位于所述散热装置正下方，所述散热装置设有两个以上的出水口，所述出水口均匀分布于所述散热装置侧面。

水流从下方进入，四周流出，使得温度较低的水从散热片的中间向两边形成流动，带走散热片上的热量，实现水流的均匀吸热，提高水流的吸热效率，保证散热片各区域温度的保持相同且稳定。

优选地，所述散热片背向所述系统电路板的一侧设有两个以上的散热柱，每个所述散热柱上设有一个以上的通孔。

在散热片上设散热柱，可以增加散热片与水流的接触面积，在散热柱上设通孔，可以实现水流中间向两边的顺畅流动，稳定水体的流速，提高水流吸热的均匀性。

优选地，所述散热柱上的通孔均处在同一水平位置，所述通孔中点离所述散热柱根部的距离是所述散热柱高度的1/4-1/3。这样使得水流在靠近散热柱根部的位置改变方向，均衡水流对散热片的压力。

优选地，所述出水口与所述进水口之间通过主管道连通，连接所述出水口与所述进水口的主管道上设有水泵。调节水泵的功率可控制进水口和出水口的水流速度，这里出水口可以设置3个或4个，优选4个，进水口的截面面积是出水口的4-8倍，优选5倍，使得出水口的速度微微大于进水口的速度。

优选地，所述散热柱根部设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述水泵相连。当散热柱根部的温度达到设定值，优选75℃时，水泵会加快水流速度，从而使散热柱根部的温度降低到75℃以下，优选70℃左右。

优选地，连接所述出水口与所述进水口的主管道上设有冷水进水管道和热水出水管道，所述热水出水管道位于所述出水口位置处，所述冷水进水管道和所述水泵位于所述进水口位置处所述热水出水管道与所述主管道连接处设有出水阀门，所述冷水进水管道与所述主管道连接处设有进水阀门。

优选地，所述出水口上设有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述出水阀门、所述进水阀门连接。当第二温度传感器检测到出水口温度达到设定值，优选70℃时，打开出水阀门和进水阀门，持续从热水出水管道流出，冷水从时水管道进入，这里优选冷水的水温为20-30℃，当出水口水温度小于65℃时，关闭出水阀门和进水阀门。

优选地，所述LED晶片与所述LED晶片基板之间、所述LED晶片基板与所述系统电路板之间、所述系统电路板与所述散热片之间通过一层固化的导热胶连接。通过导热胶可以增加晶片与基板、基板与电路板、电路板与散热片之间连接的紧密性，提高导热面积，实现高效导热。

优选地，所述导热胶的按重量百分比计,包括以下组分:20-30％的端甲基乙烯基硅氧烷、20-30％超支化环氧树脂、3-8％纳米氧化铝、3-8％铜粉、3-8％银粉、2-7％铝粉、1-2％交联剂、30-50％的溶剂。通过超支化环氧树脂、端甲基乙烯基硅氧烷和纳米氧化铝的合理搭配，可以有效地提高导热胶与基板、晶片、电路板和散热片之间的结合性能，提高其导热性，再加入一定量的铜粉、银，进一步扩大了纳米氧化铝在导热胶中的作用，提高了固化后整体的导热效果。

优选地，所述散热片为铜合金，按重量百分比计,包括以下成份：97-99％铜、0-0.5％银、0-0.5％铝钛硼和0-3％金属杂质。在选择合理的铜合金配比，并通过与少量的银和铝钛硼，提高铜合金的细化效果和导热效果，其中的金属杂质是铝、铁、锡等。

优选地，所述进水口和所述出水口的截面为椭圆形。

优选地，所述进水口处设有一段与所述散热装置平滑连接的过渡段，所述过渡段从下到上面积逐渐增加。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)将进水口设在正下方，出水口设在侧面，水流从下方进入，四周流出，使得温度较低的水从散热片的中间向两边形成流动，带走散热片上的热量，实现水流的均匀吸热，提高水流的吸热效率，保证散热片各区域温度的保持相同且稳定；

(2)在散热片上设散热柱，可以增加散热片与水流的接触面积，在散热柱上设通孔，可以实现水流中间向两边的顺畅流动，稳定水体的流速，提高水流吸热的均匀性；

(3)通过导热胶可以增加晶片与基板、基板与电路板、电路板与散热片之间连接的紧密性，提高导热面积，实现高效导热；通过超支化环氧树脂、端甲基乙烯基硅氧烷和纳米氧化铝的合理搭配，可以有效地提高导热胶与基板、晶片、电路板和散热片之间的结合性能，提高其导热性，再加入一定量的铜粉、银，进一步扩大了纳米氧化铝在导热胶中的作用，提高了固化后整体的导热效果；

(4)散热片通过选择合理的铜合金配比，并与少量的银和铝钛硼，提高了铜合金的细化效果和导热效果；

(5)从热水出水管道流出的热水温度为75℃，刚好可用于日常的洗澡等，起到节约用电的作用；从冷水进水管进入的水温为常规温度，来源充足，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型较佳之正面剖视图；

图2是本实用新型较佳之仰视图；

图3是本实用新型较佳之水流示意图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-2所示分别为本实用新型较佳之正面剖视图和仰视图，包括LED晶片1、连接线2、透镜3、LED晶片基板5、系统电路板6、散热片7，连接线2连接LED晶片1与LED晶片基板5，LED晶片1、LED晶片基板5、系统电路板6和散热片7从上到下依次连接，透镜3固定在LED晶片基板5上，将LED晶片1封装在透镜3与LED晶片基板5形成的内部空间，散热片7下方设有散热的散热装置8，散热装置8的进水口9位于散热装置8正下方，散热装置8设有两个以上的出水口10，出水口10均匀分布于所述散热装置8侧面，进水口9和出水口形状均为椭圆形。

水流从下方进入，四周流出，使得温度较低的水从散热片的中间向两边形成流动，带走散热片上的热量，实现水流的均匀吸热，提高水流的吸热效率，保证散热片各区域温度的保持相同且稳定。

散热片7背向系统电路板6的一侧设有两个以上的散热柱71，每个散热柱71上设有一个以上的通孔12。在散热片上设散热柱，可以增加散热片与水流的接触面积，在散热柱上设通孔，可以实现水流中间向两边的顺畅流动，稳定水体的流速，提高水流吸热的均匀性。

散热柱71上的通孔12均处在同一水平位置，通孔12中点离散热柱71根部的距离是所述散热柱71高度的0.3。通孔也可以设两排或多排，相邻两排通过的距离相等。如图3所示为本实用新型较佳之水流示意图，出水口10与所述进水口9之间通过主管道13连通，连接出水口10与进水口9的主管道上设有水泵14。

散热柱71根部设有第一温度传感器15，第一温度传感器15与水泵14相连。

连接出水口10与进水口9的主管道13上设有冷水进水管道16和热水出水管道17，热水出水管道17位于所述出水口10位置处，冷水进水管道16和所述水泵14位于所述进水口9位置处，热水出水管道17与主管道13连接处设有出水阀门18，冷水进水管道16与主管道13连接处设有进水阀门19。

出水口10上设有第二温度传感器20，第二温度传感器20与出水阀门18、进水阀门19连接。LED晶片1与LED晶片基板5之间、LED晶片基板5与系统电路板6之间、系统电路板6与散热片7之间通过一层固化的导热胶4连接。

进水口9和所述出水口10的截面为椭圆形；进水口9处设有一段与散热装置8平滑连接的过渡段，过渡段从下到上面积逐渐增加。

导热胶4的按重量百分比计,包括以下组分:25％的端甲基乙烯基硅氧烷、20％超支化环氧树脂、5％纳米氧化铝、5％铜粉、5％银粉、5％铝粉、1％交联剂、34％的溶剂。

导热胶4的按重量百分比计,还可以由以下组分组成:20％的端甲基乙烯基硅氧烷、25％超支化环氧树脂、4％纳米氧化铝、6％铜粉、4％银粉、5％铝粉、1％交联剂、35％的溶剂。

散热片7为铜合金，按重量百分比计,包括以下成份：99％铜、0.3％银、0.3％铝钛硼和0.4％金属杂质。

散热片7为铜合金，按重量百分比计,还可以由以下成份组成：98％铜、0.5％银、0.5％铝钛硼和1％金属杂质。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水流散热LED灯，包括LED晶片(1)、连接线(2)、透镜(3)、LED晶片基板(5)、系统电路板(6)、散热片(7)，所述连接线(2)连接所述LED晶片(1)与所述LED晶片基板(5)，所述LED晶片(1)、LED晶片基板(5)、系统电路板(6)和所述散热片(7)从上到下依次连接，所述透镜(3)固定在所述LED晶片基板(5)上，将所述LED晶片(1)封装在所述透镜(3)与所述LED晶片基板(5)形成的内部空间，其特征在于，所述散热片(7)下方设有用于散热的散热装置(8)，所述散热装置(8)的进水口(9)位于所述散热装置(8)正下方，所述散热装置(8)设有两个以上的出水口(10)，所述出水口(10)均匀分布于所述散热装置(8)侧面。

2.如权利要求1所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述散热片(7)背向所述系统电路板(6)的一侧设有两个以上的散热柱(71)，每个所述散热柱(71)上设有一个以上的通孔(12)。

3.如权利要求2所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述散热柱(71)上的通孔(12)均处在同一水平位置，所述通孔(12)中点离所述散热柱(71)根部的距离是所述散热柱(71)高度的1/4-1/3。

4.如权利要求3所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述出水口(10)与所述进水口(9)之间通过主管道(13)连通，连接所述出水口(10)与所述进水口(9)的主管道上设有水泵(14)。

5.如权利要求4所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述散热柱(71)根部设有第一温度传感器(15)，所述第一温度传感器(15)与所述水泵(14)相连。

6.如权利要求5所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，连接所述出水口(10)与所述进水口(9)的主管道(13)上设有冷水进水管道(16)和热水出水管道(17)，所述热水出水管道(17)位于所述出水口(10)位置处，所述冷水进水管道(16)和所述水泵(14)位于所述进水口(9)位置处，所述热水出水管道(17)与所述主管道(13)连接处设有出水阀门(18)，所述冷水进水管道(16)与所述主管道(13)连接处设有进水阀门(19)。

7.如权利要求6所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述出水口(10)上设有第二温度传感器(20)，所述第二温度传感器(20)与所述出水阀门(18)、所述进水阀门(19)连接。

8.如权利要求1所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述LED晶片(1)与所述LED晶片基板(5)之间、所述LED晶片基板(5)与所述系统电路板(6)之间、所述系统电路板(6)与所述散热片(7)之间通过一层固化的导热胶(4)连接。

9.如权利要求1所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述进水口(9)和所述出水口(10)的截面为椭圆形。

10.如权利要求9所述的一种水流散热LED灯，其特征在于，所述进水口(9)处设有一段与所述散热装置(8)平滑连接的过渡段，所述过渡段从下到上面积逐渐增加。