CN206988932U - 石墨烯散热led灯 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种石墨烯散热LED灯包括LED光源模组和电源模组、灯壳和防水快速接头；所述LED光源模组通过防水快速接头，与电源模组相连接形成LED模组总成。本实用新型在LED路灯的光源上封装加入石墨烯导热材料，使光源导热效率提高，延长使用寿命，同时，进一步提高了LED路灯的光效，而面对传统路灯拆卸更换不便，本实用新型通过设置独立模组，采用快速接头，无需拆卸工具，就可以快捷的完成安装。

Description

石墨烯散热LED灯
技术领域
本实用新型属于照明技术领域，具体涉及一种新型的石墨烯散热LED灯。
背景技术
在城市化建设过程中，道路用灯是非常重要的一个建设环节。有资料显示，目前照明消领域的耗约占国家电力消耗的20％，我国每年用于照明的电力接近2500亿度，这其中很大一部分是由于城市道路用灯的电力消耗。降低道路照明用电是城市建设能源节约的一个重要的环节。
目前城市道路上最常使用的照明灯具为钠灯。用做路灯的钠灯，在夜间可产生良好的路面能见度。这种桔黄色的灯光，在雾天的透射力强而且柔和，在这种灯光下的物体，可以看得很清楚。所以不少交通要道和人工照明上，都使用钠气灯来减少汽车的交通事故。
钠灯的结构如图1所示，其由外壳1、支架2、镇流器3、灯头支架4、灯头5、光源灯管6、外罩7和反光罩8组成。外壳1分为上壳体和下壳体，上下壳体形成空心外壳1，反光罩8通过螺丝固定安装在下壳体上，位于外壳1内侧，在反光罩8的尾部设有圆形口，供光源灯管6穿过，外罩7对应反光罩8通过螺丝和压脚固定安装在下壳体上，位于外壳1的外侧。
镇流器3如图2所示，通过螺丝固定安装在支架2上，灯头支架4外接在支架2上，灯头5安装在灯头支架4上，并且与光源灯管6相连接。支架2通过螺丝固定在外壳1的下壳体上，灯头支架4、灯头5和光源灯管6穿过反光罩8尾部的圆形口，位于反光罩8和外罩7形成的封闭空间内。
钠灯的工作原理如下：当灯泡启动后，光源灯管6中的电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使灯管内的液钠汞气受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原子，使其获得能量产生电离或激发，然后由激发态回复到基态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，此时，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。
虽然钠灯是目前最常用的道路用灯，但是其还存在以下诸多缺陷：1、功耗较高，电源效率低；2、色温较低，显色性较差；3、光源利用率较；4、启动时间较长，不可连续启动；5不环保(含汞)；6、使用寿命较短；7、拆卸复杂，更换、维修不便利。
由于钠灯所采用的光源灯管是360度发光，这种多向发光导致很多光能浪费，通过设置反光罩对部分光进行反射，但是这个反射过程也会使部分光能浪费，因此采用钠灯虽然有其优势，但是却不能满足城市道路建设过程中节约能源的问题。
随着近年来我国创建资源节约型、环境友好型社会，“绿色照明”的概念也在逐步深入人心。随着科技的不断进步，半导体材料应用技术的高速发展，小功率LED光源已广泛应用于的景观照明，大功率的LED路灯也越来越多的引起各方面的关注。
相对传统钠灯可节能约70％；LED灯具色温可以在2700-7000K之间灵活选择，显色指数可高达80以上，发光颜色接近自然光，而传统钠灯发光颜色为黄光且显色指数较低；钠灯的灯泡结构决定了其光源利用率低，仅为40％左右，LED灯具光源利用率高，可达95％；高压钠灯灯泡启动时间长，再次启动时需要有一定的时间间隔，LED灯不存在启动延时问题，可随时接通，随时工作；LED是固体光源，不添加任何气体。不含汞、铅，无紫外线，不会对人体造成伤害，也不会污染环境(还可以回收再利用)；LED理论寿命10万小时左右而传统钠灯理论寿命仅为2万小时左右。
虽然LED路灯相对于钠灯具有诸多优势，但是也存在不足。首先，不论是大功率LED路灯还是高温钠灯，由于其结构上的限制，更换起来非常的不便，尤其面对城市道路建设中大量更换工作，这种不便会严重制约着路灯建设发展。如何实现快速便捷的更换是一个亟待解决的问题。
另一方面，对于大功率LED路灯，散热问题也是影响其应用的一个非常重要的。LED路灯的光源利用率极高，在这么高的光源利用率的情况下，散热问题就是一个不可忽视的问题，无法解决好散热，LED路灯的损耗也会加剧，影响其正常使用。
实用新型内容
为克服上述技术问题，本实用新型提供一种新型的石墨烯散热LED灯，通过在LED路灯的光源上封装加入石墨烯导热材料，使光源导热效率提高，延长使用寿命，同时，进一步提高了LED路灯的光效，而面对传统路灯拆卸更换不便，本实用新型通过设置独立模组，采用快速接头，无需拆卸工具，就可以快捷的完成安装。
本实用新型提供的石墨烯散热LED灯，其包括LED光源模组和电源模组、灯壳和防水快速接头；
所述LED光源模组通过防水快速接头，与电源模组相连接形成LED模组总成。
其中，所述LED模组总成通过若干个螺丝和压脚与灯壳相固定组成LED路灯灯头。
其中，所述LED光源模组数量为2～4个。
其中，所述LED光源模组包括透镜、胶圈、压圈、LED光源、太阳花散热器、后盖、上盖、石墨烯相变材料圆柱、螺丝和防水快速接头。
其中，所述太阳花散热器是一个中空的带多齿辐射状翅片的散热结构，石墨烯相变材料灌注入太阳花散热器的中空部分，待其凝固后呈圆柱形。
其中，太阳花散热器的中空部分会通过上盖和后盖封住。
其中，所述透镜与密封胶圈扣合，压圈通过螺丝与太阳花散热器上盖固定，将透镜和密封胶圈紧密贴合在太阳花散热器上盖上。
其中，防水快速接头通过太阳花散热器中预留有的防水通孔将光源与电源的防水快速接头连接。
有益的技术效果
本实用新型提供一种新型的石墨烯散热LED灯，通过在LED路灯的光源上封装加入石墨烯导热材料，使光源导热效率提高，延长使用寿命，同时，进一步提高了LED路灯的光效，而面对传统路灯拆卸更换不便，本实用新型通过设置独立模组，采用快速接头，无需拆卸工具，就可以快捷的完成安装。
附图说明
图1为现有技术的高压钠灯的整体示意图。
图2为传统钠灯的镇流器的示意图。
图3是本实用新型石墨烯散热LED灯的整体分解示意图。
图4为本实用新型的光源模组整体示意图。
图5为钠灯改造后的示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的石墨烯散热LED灯包括若干个LED光源模组和电源模组、灯壳和防水快速接头。
所述若干个光源模组通过防水快速接头，与电源模组相连接形成LED模组总成。
所述LED模组总成通过若干个螺丝和压脚与灯壳相固定组成LED路灯灯头。
所述LED光源模组数量优选为2～4个。
所述LED光源模组包括透镜、胶圈、压圈、LED光源、石墨烯导热硅胶、太阳花散热器、后盖、上盖、石墨烯相变材料、螺丝和防水快速接头。
所述太阳花散热器是一个中空的带多齿辐射状翅片的散热结构，石墨烯相变材料灌注入太阳花散热器的中空部分，待其凝固后呈圆柱形，太阳花散热器的中空部分会通过上盖和后盖封住。光源通过螺丝固定在太阳花散热器的上盖上，在光源与上盖中间会涂抹上石墨烯材料制备而成的导热硅胶，此导热硅胶凝固后将使光源与太阳花散热器上盖紧密连接。透镜与密封胶圈扣合，压圈通过螺丝与太阳花散热器上盖固定，将透镜和密封胶圈紧密贴合在太阳花散热器上盖上。防水快速接头通过太阳花散热器中预留有的防水通孔将光源与电源的防水快速接头连接。所述若干个光源模组通过带垫片和弹垫的螺丝与光源衬板相固定。
所述透镜为高硼硅玻璃透镜，透光率达到96％左右，减少LED光损。
本实用新型提供的光源为COB光源，光源与太阳花散热器的上盖通过石墨烯导热硅胶连接，使散热器与光源之间的温差控制在2℃以内，极大提高LED芯片的热传导效率，使光源芯片温度得以保持在一个良好的范围内，减小了LED芯片的光衰，延长了LED的使用寿命。石墨烯导热硅脂贴合后会凝固为固体，性质稳定不易受外界环境影响，可使光源芯片与散热器紧密连接，普通导热硅脂状态易受温度影响而产生游离导致芯片与散热平台产生缝隙降低散热效率。石墨烯导热硅脂散热系数为5，而传统的导热硅脂散热系数仅为2.5左右，传热性能提升一倍。石墨烯导热硅脂使用寿命为10年左右，也大大优于传统导热硅脂的2年左右，因此，采用石墨烯导热硅脂可以更好的实现太阳花散热器对光源的散热。所采用的石墨烯导热硅脂材料在申请人之前的专利CN201210119361.9已经公开，在此不再详述。
本实用新型在太阳花散热器空腔内置石墨烯相变纳米储热材料，进一步提升了散热器20％的散热效率，在相同的散热条件下使散热器体积缩小3/4，使LED模组更为轻便易安装。本实用新型提供的石墨烯相变纳米储热材料在申请人之前的专利CN201310714156.1已经公开，其所采用的内层相变层采用各种现有的相变材料制备而成，可以采用固液相变材料、液气相变材料、固固相变材料者固气相变材料，具体材料可以选择有机物或者无机物。优选采用固液相变材料，将固液相变材料储存在变相层内部即可实现，相变材料具有能随温度变化而改变形态并能提供潜热的特性。在相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程中，相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，使得其能够较长时间的保持一定的温度，所述固液相变材料相变温度范围0～200℃，材料优选Na2SO4·10H2O、石蜡、十六酸、多元醇、结晶水酸盐、磷酸盐、醋酸盐、脂肪烃、脂肪酸、芳香烃。
本实用新型提供的太阳花散热器表面加入由RLCP石墨烯氟树脂复合材料涂层，增强红外辐射，提升10％散热效率。普通散热器表面辐射系数为0.2，加入RLCP石墨烯氟树脂复合材料涂层后辐射系数增加至0.7。对外辐射和存热大大增强。所采用的RLCP石墨烯氟树脂复合材料在申请人之前的专利CN201310089504.0已经公开，在此不再详述。
所述电源模组包括电源、电源衬板，电源和电源衬板通过螺丝连接组成电源模组。
本实用新型提供的光源模块通过封装加入石墨烯导热材料，使整个LED的导热效率提高，光效相比传统钠灯提高200％，相比传统LED灯提高30％左右。
本实用新型提供的整个LED灯通过防水快速接头，密封圈、压圈等的使用使防护等级易达到IP67，可保证灯具在各种不同环境下正常工作。本实用新型通过将光源和电源分别设置成独立模组，LED光源模组与电源模组之间采用快速接头连接，不同于传统的LED灯将诸多部件固定连接，具有方便安装，易于维护的优势。此外，通过使用高导热效率的太阳花散热器可以更好的提高整个灯的导热效率。
以下采用实施例和附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
如图3和图5所示，本实用新型提供的石墨烯散热LED灯石墨烯散热LED灯包括2个LED光源模组和电源模组、灯壳9和防水快速接头22，2个LED光源模组位于灯壳内部。所述光源模组通过防水快速接头22，与电源模组相连接形成LED模组总成。所述LED模组总成通过螺丝和压脚与灯壳相固定组成LED路灯灯头。如图5所示，所述LED光源模组数量为2个。
所述LED光源模组包括透镜16、胶圈17、压圈18、LED光源15、石墨烯导热硅胶、太阳花散热器13、后盖10、上盖14、石墨烯相变材料23、螺丝和防水快速接头12。
所述太阳花散热器13是一个中空的带多齿辐射状翅片的散热结构，石墨烯相变材料23灌注入太阳花散热器的中空部分，待其凝固后呈圆柱形，太阳花散热器13的中空部分会通过上盖14和后盖10封住。LED光源15通过螺丝固定在太阳花散热器的上盖14上，在光源与上盖中间会涂抹上石墨烯材料制备而成的导热硅脂，此导热硅脂凝固后将使光源与太阳花散热器上盖紧密连接。透镜16与密封胶圈17扣合，压圈18通过螺丝与太阳花散热器13上盖固定，将透镜16和密封胶圈17紧密贴合在太阳花散热器上盖14上。防水快速接头通过太阳花散热器13中预留有的防水通孔将光源与电源的防水快速接头12连接。所述若干个光源模组通过带垫片和弹垫的螺丝与光源衬板相固定。图4为LED光源模组组合后的整体示意图。
所述石墨烯相变材料具体制备为：
采用的添加物成分及其质量比为：碳纳米管、石墨烯、颗粒物、气相二氧化硅的质量比为1∶10∶8∶1，添加物整体与相变材料的质量比为1∶4。
所述碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％。
所述颗粒物为氧化铝(Al2O3)，平均粒径为10um。
所述相变材料为石蜡，相变温度为70℃。
将石蜡加热至完全融化，再将质量比为1∶10∶8的碳纳米管、石墨烯与颗粒物倒入石蜡熔融液中进行预混，搅拌至混合均匀后，缓慢加入所需质量的气相二氧化硅，继续搅拌至混合均匀后，冷却即可得最终的新型相变材料。
所述石墨烯导热硅脂具体制备为：
采用的添加物成分及其质量比如下：碳纳米管、石墨烯、颗粒物的质量比为1∶6∶3，添加物整体与硅油的体积比为6∶4。
所述碳纳米管的纯度≥95wt％，灰分≤0.2wt％。
所述颗粒物为包裹石蜡的相变胶囊，包括石蜡的材料为氧化铝，相变温度为29℃，平均粒径为60um。
所述的硅油选择粘度在25℃时为500000cSt的二甲基硅油和含氢硅油的混合物。
制备方法
将质量比为6∶3的石墨烯与颗粒物倒入少量硅油中进行预混，在机械搅拌的条件下，缓慢加入所需质量的碳纳米管，同时随时补充硅油直至所需硅油含量。继续机械搅拌半小时后，用对辊研磨机对混合物继续研磨一小时，即得最终硅脂。
本实用新型提供的透镜为高硼硅玻璃透镜，透光率达到96％左右，减少LED光损。本实用新型提供的光源为COB光源。
本实用新型在太阳花散热器空腔内置石墨烯相变纳米储热材料，进一步提升了散热器20％的散热效率，在相同的散热条件下使散热器体积缩小3/4，使LED模组更为轻便易安装。
本实用新型提供的太阳花散热器表面加入RLCP石墨烯氟树脂复合材料石墨烯涂层，增强红外辐射，提升10％散热效率。普通散热器表面辐射系数为0.2，加入石墨烯涂层后辐射系数增加至0.7。对外辐射和存热大大增强。
所述RLCP石墨烯氟树脂复合材料具体为：
质量百分比50％的氟硅树脂(上海荟研新材料有限公司提供)、40％的丙烯酸稀释剂、4％的电子转移型有机化合物聚丙烯、1％的石墨烯、1％的碳纳米管、1％的钛白粉、3％的固化剂环氧树脂按步骤混合后在常温800-1000转/分钟条件下搅拌均匀形成目标涂料。给需要喷涂散热器表面做去油、去污清洁处理，将目标涂料充分搅拌后倒入喷枪，喷枪压力设置为0.4MPa，对准目标表面，两者距离为10-20cm，来回喷涂2-3遍，使涂料均匀覆盖物体表面。涂层均匀、亮泽，其厚度可以根据需要优化选择，涂层可以自然风干固化12小时或者置于烘箱内烘烤10分钟快速固化。
本实用新型提供的光源模块通过封装加入石墨烯导热材料，使整个LED的导热效率提高，光效相比传统钠灯提高200％，相比传统LED灯提高30％左右。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.石墨烯散热LED灯，其特征在于：包括LED光源模组和电源模组、灯壳和防水快速接头；
所述LED光源模组通过防水快速接头，与电源模组相连接形成LED模组总成；
所述LED光源模组还包括石墨烯相变材料圆柱。
2.如权利要求1所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：所述LED模组总成通过螺丝和压脚与灯壳相固定组成LED路灯灯头。
3.如权利要求1或2所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：所述LED光源模组数量为2～4个。
4.如权利要求1或2所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：所述LED光源模组包括太阳花散热器。
5.如权利要求4所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：所述太阳花散热器是一个中空的带多齿辐射状翅片的散热结构。
6.如权利要求5所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：石墨烯相变材料灌注入太阳花散热器的中空部分，待其凝固后呈圆柱形。
7.如权利要求1或2所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：所述LED光源模组包括透镜、胶圈、压圈、LED光源、后盖、上盖、螺丝和防水快速接头。
8.如权利要求4所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：太阳花散热器的中空部分会通过上盖和后盖封住。
9.如权利要求7所述的石墨烯散热LED灯，其特征在于：所述透镜与密封胶圈扣合，压圈通过螺丝与太阳花散热器上盖固定，将透镜和密封胶圈紧密贴合在太阳花散热器上盖上。
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