CN209926323U - 一种发光器件以及led灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发光器件以及LED灯具，其中，发光器件包括线基体、包裹至布线基体外侧的发光体以及导流阀片；其中在布线基体的内部设置有用于盛装吸收发光体发光产生热量的液体媒介的容腔结构，发光体位于容腔结构的外侧；其中容腔结构具有开口，导流阀片倾斜设在容腔结构内，并与容腔结构之间分别形成出液口和入液口，且出液口靠近开口而入液口远离开口。本实用新型通过设置导流发片，采用引导散热的方式，使得液体媒介进行定向性流动，其结构简单、实用性强、散热效率更好。

Description

一种发光器件以及LED灯具

技术领域

本实用新型属于照明设备技术领域，具体涉及一种采用液冷方式的发光器件以及LED灯具。

背景技术

LED光源以其高效节能、使用寿命长以及绿色环保等众多优势而被广泛应用于户内外的照明场所，也被评为新一代的照明光源。然而，LED光源有别于普通的“热辐射”光源，其为一种冷光源，只有在充分解决其芯片散热的条件下，方能显示其特有的照明光源优势。

中国专利申请CN201380024264.4公开了一种具有集成的光导和热导并具有固态光源诸如LED的灯。光导包括具有第一表面和第二表面的材料，该第二表面与第一表面相背对并且形成内部体积。光导耦合到LED，以用于通过第一表面接收并分布来自LED灯光，并且该光通过光导传送，直到光从第一表面或第二表面被提取。光导可包括对准特征结构，诸如与基座配合的基准点。热导包含在内部体积内并与光导集成，以用于提供来自LED的热传导以将灯冷却。热导可开孔以提供用于冷却的空气的内部错流。上述现有技术中，采用热传导式固体散热，根据热学理论，热传导式固体的热阻较大，LED发光体发出的高热量来不及散发而致使发光体产生热囤积，影响光效发挥，降低发光体的发光效率甚至会烧毁发光体。

中国专利申请CN201020027045.5公布了一种贴面式高密度LED灯芯用、带液冷功能的灯具，包括有灯具外壳，灯具外壳内设有表面贴有LED灯的灯芯支架，灯芯支架体内和灯具外壳壁体内都设有流道，两处的流道接通且形成循环回路，流道内充有液冷媒质。在循环回路内设有驱使液冷媒质循环流动的微型泵。为了提高吸热效率，在灯芯支架流道内设有“排骨”状吸热金属叶片。上述技术方案中采用液体媒介进行散热，但是液体媒介需外部动力(潜水泵)驱动才能完成，一方面增加了制造难度，另一方面增加了成本，使得结构复杂，不利于产品化使用。

在申请人已经授权公布的中国专利申请(CN201621403364.5)中公开了一种利用液体受热后产生自由对流的特定而设计的发光装置，包括：固定支架，其内设有空腔，空腔内注有冷却液；灯芯板，其包覆于固定支架外围；吸热器，其包括载板和若干吸热片形成的吸热片组，吸热片组位于空腔内、且设置于载板上；散热器，其包括若干散热片形成的散热片组，散热片组也设置于载板上，散热片组和吸热片组分别位于载板的两侧。在上述技术方案中，LED热源发出的热量被依附于该热源表面智商的液体媒介分子所吸收，吸取热量而受热的液体媒介分子浮动到设于该装置上方位置的金属散热器时，将自身携带的热量传递给该散热器，并由散热器将热量向空气中释放。其缺陷是，受结构限制，液体媒介分子的流动路径单一，流动性差，金属散热器只能放置于液体媒介的上方位置，不利于产品化。

基于此，本申请提出了一种更加实用、散热效率更高的液冷式发光器件以及LED灯具。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种发光器件以及LED灯具，通过引导散热的方式，使得液体媒介进行定向性流动，其结构简单、实用性强、散热效率更好。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供了一种发光器件，包括布线基体、包裹至布线基体外侧的发光体以及导流阀片；

其中在布线基体的内部设置有用于盛装吸收发光体发光产生热量的液体媒介的容腔结构，发光体位于容腔结构的外侧；

其中容腔结构具有开口，导流阀片倾斜设在容腔结构内，并与容腔结构之间分别形成出液口和入液口，且出液口靠近开口而入液口远离开口。

在本实用新型的上述技术方案中，导流阀片倾斜设在容腔结构中，并靠近容腔结构的开口处；该倾斜的导流阀片将容腔结构分为两部分，即主要用于吸收发光体产生热量的吸热区间，以及用于与吸热区间内的液体媒介进行热交换以完成散热的冷却区间。

在发光体工作过程中，单位时间内，吸热区间内的液体媒介因率先获得发光体发热所产生的热量，而令其温度升高，随着吸热区间内液体媒介分子温度的升高，吸热区间内液体媒介分子运动加剧，其体积逐渐在增大，密度随之减小；由于吸热区间的液体媒介受热后获得一定量的热能，从热在吸热区间内部形成液体媒介分子膨胀区，使得吸热区间具备一定量的膨胀势能而产生膨胀应力，在前述膨胀应力与液体媒介分子因密度变小产生“浮力”的共同作用下，吸热区间内的液体媒介将顺着倾斜设置的导流阀片的非等势面，涌向出液口，并与冷却区间内温度较低的液体媒介混合。

在冷却区间充分散热后的液体媒介由于密度增大而下沉，在液体媒介分子间引力以及来自前述膨胀应力(推动力)的作用下，驱赶位于冷却区间靠近入液口的、温度较低的液体冷媒涌向入液口，实现吸热区间、冷却区间内液体媒介的动态运载过程。

液体媒介如此反复在吸热区间、冷却区间内部、按照引流阀片的定向性引流进行循环，实现将发热体产长的热量进行快速散去。

需要特别说明的是，在前述液体媒介的定向性循环流动过程中，无需额外动力进行驱动，解决了能源的消耗问题，是一种节能的实现方式。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，导流阀片具有转轴，导流阀片围绕其转轴转动而形成不同的倾角大小。

进一步的，导流阀片的最大转动角度为10°。

其中，在导流阀片上设置转轴，可以实现导流阀片在一定角度范围内的转动，导流阀片的转动，可以增大、或者减小单位时间内出液口、入液口的流量，出液口、入液口的口径发生适应性的变化，由于导流阀片使用浸没在液体媒介中，所以，导流阀片的转动是一种速度缓慢的、与吸热区间内的温度变化幅度相匹配的、不会引起容腔结构内液体媒介发生紊流的、使用能够形成出液口与入液口的转动过程。

例如在发光体开启发光阶段，此时产生的热量较少，吸热区间内所吸收的热量较少，此时，导流阀片与容腔结构之间形成的出液口与入液口较小，整个吸热区间、冷却区间中液体冷媒的动态运载缓慢进行；随着发光体的持续发光，其产生的热量会增加，吸热区间内所吸收的热量随之增加，此时，导流阀片与容腔结构之间形成的出液口与入液口变大，整个吸热区间、冷却区间中液体冷媒的动态运载较为快速的进行，以实现对发光体的快速散热。

为了液体媒介更加顺畅的进行定向性流动，根据本实用新型的另一种具体实施方式，导流阀片的两侧表面均设有导流槽，其中，导流槽的槽长方向优选为从入液口延伸至出液口。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，布线基体为柱状结构体，其截面形状为圆形、椭圆形或者多边形，例如为圆柱或者方柱；容腔结构为柱状容腔，其截面形状为适应于布线基体截面形状的圆形、椭圆形或者多边形，例如为圆柱形容腔或者方形容腔。

另一方面，本实用新型提供了一种LED灯具，包括灯具支架、固定至灯具支架的散热器、固定至灯具支架的反光杯、设在反光杯内部并连接至散热器的布线基体以及位于反光杯内部并包裹至布线基体的外侧的LED灯珠；

其中在布线基体的内部设置有用于盛装吸收LED灯珠发光产生热量的液体媒介的容腔结构，LED灯珠位于容腔结构的外侧，容腔结构与散热器之间互相连通；以及

导流阀片，在布线基体的长度方向上，导流阀片朝向散热器倾斜设在容腔结构和/或散热器的内部。

在本实用新型的上述技术方案中，导流阀片可以设在容腔结构中，也可以设在散热器结构中，还可以设在容腔结构与散热器的连接处。

进一步的，灯具支架包括灯具的安装支架以及用于固定散热器的固定支架，其中，安装支架优选为可以改变安装的方向，例如安装支架铰接至固定支架上，以提供更多种类、方位的安装方式。

具体的，本实用新型中的反光杯的外层优选覆盖有搪瓷结构，特别是在港口、船舶、矿山等场合作为探照灯使用时，具有更强的结构稳定性，搪瓷结构一方面具有较强的隔热性能，另一方面可以有效防止反光杯内部的金属(铝)被腐蚀，使金属在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。

其中，散热器优选为金属散热器，在散热器的外周表面设置有散热翅片。

进一步的，本实用新型的中液体媒介例如为冷却液或者水。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，容腔结构具有与散热器内部连通的开口，吸收热量后的液体媒介沿导流阀片的一侧流至散热器的内部，散热器内部的液体媒介沿导流阀片的另一侧循环至容腔结构的内部。

本方案中，吸收热量后的液体媒介沿导流阀片的一侧形成出液口，液体媒介沿出液口流至散热器的内部；散热器内部的液体媒介沿导流阀片的另一侧形成入液口，液体媒介沿入液口循环至容腔结构的内部。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，散热器内设有用于将沿导流阀片的一侧流至散热器内部的液体媒介进行分散的疏流结构。

本方案中，设置疏流结构的主要目的在于提高散热器的散热效率，将从出液口流出的液体媒介分散至散热器的边缘而进行快速的散热。

一种优选的疏流结构包括两个分隔板，两个分隔板之间呈V字形设置而形成上方疏流槽，两个分隔板分别与散热器的侧壁形成左侧疏流槽、右侧疏流槽，沿导流阀片的一侧流至散热器内部的液体媒介，分别流经至上方疏流槽、左侧疏流槽、右侧疏流槽后，形成自上而下的流动路径。

其中，上方疏流槽、左侧疏流槽与右侧疏流槽能较好地将从容腔结构中流出的、吸收一定热量的液体冷媒充分“削薄”后，并着力地擦过散热器的内壁，从而提高了液体与散热器之间的热交换效率。

具体的，为了降低从出液口流出的液体冷媒的阻力，分隔板优选为沿平行于布线基体的长度方向设置。

需要说明的是，本实用新型中所指的布线基体的长度方向的两个端部为前后方向。

本实用新型中，布线基体的内部集成有为发光体或者LED灯珠供电的电路模块，例如在散热器的外部或者灯具支架上还设有电源模块以及电源接口等电力设备。

本实用新型具备以下有益效果：

1、利用液体媒介分子受热后，自身产生的膨胀势能，使得液体媒介顺着导流阀片拟定的导流方向移动换热，该换热过程不会消耗外源能量，体现了本实用新型的节能设计理念，使灯具更加节能；

2、本实用新型中的导流阀门、疏流结构因无需复杂的外源激励系统(如潜水泵等)支持，故本实用新型的结构更加简单，成本更低，可靠性更高；

3、本实用新型的布线基体采用空心柱体结构，符合任何方向的散热要求，其用途更广、实用性更强，尤其是适用于需要进行配光的LED灯芯光源。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型发光器件的结构示意图；

图2是图1中，A－A截面的示意图；

图3是本实用新型LED灯具的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”以及“竖直”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，并不是指示或者暗示所指的装置或者特征必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，对于本领域的普通技术人员而言，应对上述术语做广义的理解，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1－2所示，一种发光器件，包括布线基体1、发光体2和导流阀片3。

其中，在布线基体1的内部设置有容腔结构11，容腔结构11中盛装吸收发光体2发光产生热量的液体媒介，发光体2包裹在布线基体1的外侧，并位于容腔结构11的主体部分之外。

本实施例中的容腔结构11的左端具有开口12，导流阀片3倾斜设在容腔结构11内，导流阀片3的倾斜方向如图1所示，其中，导流阀片3与容腔结构11之间分别形成位于上方的出液口13和位于下方的入液口14，具体的，出液口13靠近开口12而入液口14远离开口12。

本实施例中，该倾斜的导流阀片3将容腔结构11分为两部分，即主要用于吸收发光体2产生热量的吸热区间a，以及用于与吸热区间a内的液体媒介进行热交换以完成散热的冷却区间b。

发光体2例如为LED灯珠，在发光体2持续发光的过程中，吸热区间a内的液体媒介因率先获得发光体2发热所产生的热量，而令其温度升高，随着吸热区间a内液体媒介分子温度的升高，吸热区间a内液体媒介分子运动加剧，其体积逐渐在增大，密度随之减小；由于吸热区间a的液体媒介受热后获得一定量的热能，从热在吸热区间a内部形成液体媒介分子膨胀区，使得吸热区间a具备一定量的膨胀势能而产生膨胀应力，在前述膨胀应力与液体媒介分子因密度变小产生“浮力”的共同作用下，吸热区间a内的液体媒介将顺着倾斜设置的导流阀片3的非等势面，涌向出液口13，其中，吸热区间a内液体媒介某一时间的流动方向如图1中的空心箭头L1所示，从出液口13涌出的液体媒介与冷却区间b内温度较低的液体媒介混合。

在冷却区间b充分散热后的液体媒介由于密度增大而下沉，在液体媒介分子间引力以及来自前述膨胀应力(推动力)的作用下，驱赶位于冷却区间b靠近入液口14的、温度较低的液体冷媒涌向入液口14，其中，冷却区间b内液体媒介某一时间的流动方向如图1中的黑色箭头L2所示，实现吸热区间a、冷却区间b内液体媒介的动态运载过程。

液体媒介如此反复在吸热区间a、冷却区间b内部、按照引流阀片的定向性引流进行循环，实现将发热体产长的热量进行快速散去。

在本实用新型的其他优选示例中，为了加强散热的稳定性，导流阀片3还可以具有转轴31，导流阀片3围绕其转轴31转动而形成不同的倾角大小。

进一步的，导流阀片3的最大转动角度优选为10°，其中图1中示出了导流阀片3转动角度为5°的情况。

通过在导流阀片3上设置转轴31的方式，可以实现导流阀片3在一定角度范围内的转动，导流阀片3的转动，可以增大、或者减小单位时间内出液口13、入液口14的流量，出液口13、入液口14的口径发生适应性的变化，由于导流阀片3使用浸没在液体媒介中，所以，导流阀片3的转动是一种速度缓慢的、与吸热区间a内的温度变化幅度相匹配的、不会引起容腔结构11内液体媒介发生紊流的、使用能够形成出液口13与入液口14的转动过程。

为了液体媒介更加顺畅的进行定向性流动，在本实用新型的又一优选示例中，导流阀片3的两侧表面还可以设有导流槽32，如图2所示，导流槽32的槽长方向优选为从入液口14延伸至出液口13。

本实用新型中，布线基体1为柱状结构体，其截面形状为圆形、椭圆形或者多边形，例如为圆柱或者方柱；容腔结构11为柱状容腔，其截面形状为适应于布线基体1截面形状的圆形、椭圆形或者多边形，例如为圆柱形容腔或者方形容腔。

实施例2

如图1－2所示，一种发光器件，本实施例与实施例1的区别在于，在实施例1的基础之上，还设置有散热器4，在散热器的内部位于导流阀片3的上端设置有疏流结构5。

如图1所示，散热器4优选为具有散热翅片的金属散热器，容腔结构11与散热器4内部之间相互连通，可以进行液体媒介的循环流动。其中疏流结构5的主要作用是将沿出液口13流至散热器4内部的液体媒介进行分散至散热器4的外侧壁处，充分与散热器4的外侧壁进行接触，以更快速的散热。

一种优选的疏流结构5包括两个相同的分隔板51，两个分隔板51例如通过连接板的方式固定在散热器4内壁上；两个分隔板51之间呈V字形设置而形成上方疏流槽52，两个分隔板51分别与散热器4的侧壁形成左侧疏流槽53、右侧疏流槽54，沿导流阀片3的一侧流至散热器4内部的液体媒介，分别流经至上方疏流槽52、左侧疏流槽53、右侧疏流槽54后，形成自上而下的流动路径。

其中，上方疏流槽52、左侧疏流槽53与右侧疏流槽54能较好地将从容腔结构11中流出的、吸收一定热量的液体冷媒充分“削薄”后，并着力地擦过散热器4的内壁，从而提高了液体与散热器4之间的热交换效率。

具体的，为了降低从出液口13流出的液体冷媒的阻力，分隔板51优选为沿平行于布线基体1的长度方向设置，如图2所示。

本实施例1与实施例2均示出了布线基体1呈水平姿态下的流动分布，这种布置方式尤其适用于需要长时间固定使用的灯具中，作为发光器件使用，例如矿山探照灯、港口照射灯等等。虽然前述实施例仅仅示出了水平姿态下的流动分布情况，但并不是限定本实用新型仅能在水平姿态下进行使用。

实施例3

如图3所示，一种LED灯具，包括灯具支架6、散热器7、反光杯8、布线基体9以及导流阀片10；

其中，灯具支架6优选为组合式支架，可以根据使用环境进行适应性组装，例如图3中示出的灯具支架6包括安装支架61和固定支架62，其中固定支架62用于固定散热器7，安装支架61优选为可以改变安装的方向，例如安装支架62铰接至固定支架62上，以提供更多种类、方位的安装方式。

散热器7固定在灯具支架6上，反光杯8固定在灯具支架6上并与散热器7相对固定，布线基体9设在反光杯8的内部，在布线基体9上设有LED灯珠91，并在其内部设置有用于盛装吸收LED灯珠91发光产生热量的液体媒介的容腔结构92，容腔结构92与散热器7的内部之间互相连通，LED灯珠91包裹至布线基体9的外侧，作为发光体使用。

在竖直方向(布线基体9的长度方向)上，导流阀片10朝向散热器7倾斜设在容腔结构92和/或散热器7的内部，其中，导流阀片10可以完全设在容腔结构92中，也可以完全设在散热器7结构中，还可以设在容腔结构92与散热器7的连接处，图3示出了导流阀片10可以完全设在散热器7内部的情况。

其中，散热器7优选为金属散热器，在散热器7的外周表面设置有散热翅片。

容腔结构92具有与散热器7内部连通的开口93，吸收热量后的液体媒介沿导流阀片10的右侧流至散热器7的内部，散热器7内部的液体媒介沿导流阀片10的左侧循环至容腔结构92的内部。

具体的，吸收热量后的液体媒介沿导流阀片10右侧形成出液口94，液体媒介沿出液口94流至散热器7的内部；散热器7内部的液体媒介沿导流阀片10的左侧形成入液口95，液体媒介沿入液口95循环至容腔结构92的内部。

进一步的，为了进行快速散热，在散热器7内设有用于将沿导流阀片10的右侧流至散热器7内部的液体媒介进行分散的疏流结构71，其中，疏流结构71的设置与实施例2接近相同，在这里不再重复赘述。

本实用新型中，在散热器7处设置有开口以及封堵开口的液体膨胀缓冲阀72，通过前述开口，向散热器7的内部以及空腔结构92内补充或者更换液体媒介；采用液体膨胀缓冲阀72封堵开口，液体膨胀缓冲阀72具有形变功能，尤其是在液体媒介受热膨胀后，液体膨胀缓冲阀72出现适应性的形变，依旧可以对前述开口进行密封。

在本实用新型的其他优选示例中，在反光杯8的前端设置有硬度及光学性能良好的玻璃前罩81，以及在发光杯8的外层优选覆盖有搪瓷结构，特别是在港口、船舶、矿山等场合作为探照灯使用时，具有更强的结构稳定性，搪瓷结构一方面具有较强的隔热性能，另一方面可以有效防止反光杯8内部的金属(铝)被腐蚀，使金属在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种发光器件，其特征在于，包括：

布线基体；

发光体，包裹至所述布线基体的外侧；以及

导流阀片；

其中在所述布线基体的内部设置有用于盛装吸收所述发光体发光产生热量的液体媒介的容腔结构，所述发光体位于所述容腔结构的外侧；

其中所述容腔结构具有开口，所述导流阀片倾斜设在所述容腔结构内，并与容腔结构之间分别形成出液口和入液口，且所述出液口靠近所述开口而所述入液口远离所述开口。

2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述导流阀片具有转轴，所述导流阀片围绕其转轴转动而形成不同的倾角大小。

3.如权利要求2所述的发光器件，其特征在于，所述导流阀片的最大转动角度为10°。

4.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述导流阀片的两侧表面均设有导流槽。

5.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述布线基体为柱状结构体，其截面形状为圆形、椭圆形或者多边形，所述容腔结构为柱状容腔，其截面形状为适应于所述布线基体截面形状的圆形、椭圆形或者多边形。

6.一种LED灯具，其特征在于，包括：

灯具支架；

散热器，固定至所述灯具支架；

反光杯，固定至所述灯具支架；

布线基体，设在所述反光杯内部，并连接至所述散热器；

LED灯珠，位于所述反光杯内部，并包裹至所述布线基体的外侧；

其中在所述布线基体的内部设置有用于盛装吸收所述LED灯珠发光产生热量的液体媒介的容腔结构，所述LED灯珠位于所述容腔结构的外侧，所述容腔结构与所述散热器之间互相连通；以及

导流阀片，在所述布线基体的长度方向上，所述导流阀片朝向所述散热器倾斜设在所述容腔结构和/或所述散热器的内部。

7.如权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述容腔结构具有与所述散热器内部连通的开口，吸收热量后的液体媒介沿所述导流阀片的一侧流至所述散热器的内部，所述散热器内部的液体媒介沿所述导流阀片的另一侧循环至所述容腔结构的内部。

8.如权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，所述散热器内设有用于将沿所述导流阀片的一侧流至散热器内部的液体媒介进行分散的疏流结构。

9.如权利要求8所述的LED灯具，其特征在于，所述疏流结构包括两个分隔板，其中，两个所述分隔板之间呈V字形设置而形成上方疏流槽，两个所述分隔板分别与所述散热器的侧壁形成左侧疏流槽、右侧疏流槽，沿所述导流阀片的一侧流至所述散热器内部的液体媒介，流经至所述上方疏流槽、所述左侧疏流槽、所述右侧疏流槽后，形成自上而下的流动路径。

10.如权利要求9所述的LED灯具，其特征在于，所述分隔板沿平行于所述布线基体的长度方向设置。

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