專利名稱：利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)散熱led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明設(shè)備散熱系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)LED 燈具散熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode,稱發(fā)光二極管)，屬于固態(tài)光源,具有非常好的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，相同光效下耗能僅為白熾燈的10 20%，被譽(yù)為"21世紀(jì)的照明新光源"。與傳統(tǒng)光源相比，半導(dǎo)體光源有節(jié)能、高效、體積小、壽命長、響應(yīng)速度快、驅(qū)動電壓低、抗震動等優(yōu)點。LED發(fā)光機(jī)理是靠電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光，其光譜中不包含紅外部分，所以其熱量不能靠輻射散出，所以說LED是‘冷’光源。但是，目前LED的發(fā)光效率僅能達(dá)到10% 20%，還有80% 90%的能量轉(zhuǎn)變成了熱量。若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會急速上升，當(dāng)其結(jié)溫上升超過最大允許溫度時(一般是150°C )，大功率LED會因過熱而損壞。即使沒有立即被燒毀，長期在高溫下工作LED的壽命會大打折扣。因此在LED照明燈具設(shè)計中，最主要的設(shè)計工作就是散熱設(shè)計。目前，市場上的LED燈具的散熱器多采用散熱翅片直接粘貼在散熱基板背后，依靠熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳遞至翅片表面，但實際上散熱基板的面積通常并不足以保證燈具具有充分的散熱效果。而且水平放置的散熱翅片不利于自然對流的形成，同時在長期的使用過程中還有積塵失效的風(fēng)險。而且無限制的增大散熱翅片的大小是不可行的，因為熱傳導(dǎo)速度較弱，很難將熱量傳輸至較遠(yuǎn)的翅片處，大的散熱器成本會相應(yīng)增加。需要新的散熱模式和結(jié)構(gòu)來解決這個矛盾。目前市場上有使用傳統(tǒng)管狀熱管穿插散熱翅片的方法增強(qiáng)散熱效果，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受到成本上的制約一時難以推廣。本發(fā)明突破傳統(tǒng)熱管為管狀的思維束縛，保留兩相沸騰高效換熱的原理優(yōu)點，將熱管改進(jìn)為適合LED燈具的結(jié)構(gòu)形式，即三維立體腔體形式， 能夠獲得較好的散熱效果的同時成本也比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種散熱效果好，成本較低的LED燈具散熱系統(tǒng)。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)散熱LED燈具，包括有散熱腔體，連接在散熱腔體底端的燈頭，燈頭內(nèi)設(shè)有LED發(fā)光模塊，LED 發(fā)光模塊朝外的一側(cè)上固定有透鏡，在散熱腔體內(nèi)設(shè)有電源盒，電源盒上連接有固定接頭， 所述散熱腔體內(nèi)部與LED發(fā)光模塊背面基板和燈頭之間形成密閉的空間，密閉空間內(nèi)抽真空后,在所述散熱腔體內(nèi)灌注有少許流體工質(zhì),不能充滿整個腔體,散熱腔體內(nèi)還具有一端與電源盒連接，另一端與燈頭連接的引線管。所述流體工質(zhì)在散熱腔體內(nèi)的液面高度為浸沒LED發(fā)光模塊基板背面和燈頭背面。這樣，流體在密閉空間內(nèi)始終處于氣液兩相狀態(tài)。當(dāng)LED發(fā)光模塊通電工作時，其發(fā)出的熱量加熱液態(tài)流體使其沸騰，產(chǎn)生的熱蒸汽上升擴(kuò)散至腔體內(nèi)表面各處后冷凝，冷凝后的液體流體在重力作用下回流至位于腔體底部的LED發(fā)光模塊基板背面。熱量最終通過腔體外表面與周圍空氣進(jìn)行熱交換而散失掉。 這樣，整個LED燈具實際上可以看作是一個熱管，雖然采用的是熱管的高效相變傳熱原理， 但完全沒有了“管”的形狀。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(a)散熱腔體可制成任意大小，能夠為燈具布置足夠的散熱面積；(b)散熱腔體的散熱面可在豎直方向布置，不會出現(xiàn)積塵現(xiàn)象， 雨水可以保證其清潔性；(C)而且豎直布置的散熱面到強(qiáng)化自然對流的散熱效果；(d)還具有使燈頭及LED發(fā)光模塊迅速均溫的作用；(e)該方法的原理屬于重力熱管無需過于復(fù)雜的吸液芯結(jié)構(gòu)，成本相對較低。


圖I為本發(fā)明的腔體式散熱LED照明燈具外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I燈具的剖視圖；附圖標(biāo)記說明I-透鏡，2-LED發(fā)光模塊，3_燈頭，4_流體工質(zhì)，5_引線管，6_散熱腔體，7-電源盒，8-固定接頭。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例請參閱圖I和圖2所示，利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)散熱LED燈具，包括有散熱腔體6，連接在散熱腔體6底端的燈頭3，燈頭3內(nèi)設(shè)有LED發(fā)光模塊2，LED發(fā)光模塊2朝外的一側(cè)上固定有透鏡1，在散熱腔體6內(nèi)設(shè)有電源盒7，電源盒7上連接有固定接頭8，散熱腔體6內(nèi)部與LED發(fā)光模塊2背面基板和燈頭3之間形成密閉的空間，在散熱腔體6內(nèi)灌注有流體工質(zhì)4，散熱腔體6內(nèi)還具有一端與電源盒7連接，另一端與燈頭3連接的引線管 5。本實施例除開透鏡I和固定接頭8，其他部分通過焊接或者密封膠組成一個密閉空間，該密閉空間內(nèi)抽真空后，充入少量流體工質(zhì)4，充注量以其液態(tài)流體浸沒發(fā)光模塊2 背面和燈頭為宜，使流體處以氣液兩相狀態(tài)。密閉空間大部分是氣態(tài)流體，液態(tài)僅占小部分體積，這樣可減輕燈具的總重。當(dāng) LED發(fā)光模塊2通電亮燈后發(fā)出的熱量使得液態(tài)流體沸騰，產(chǎn)生的熱蒸汽通過對流傳至散熱腔體6內(nèi)表面進(jìn)行散熱冷凝，冷凝后的液體又流回底部的燈頭3和LED發(fā)光模塊2。而受熱后的散熱腔6通過外表面與空氣進(jìn)行自然對流換熱，最終將熱量散發(fā)至周圍空氣中。這樣，通過流體工質(zhì)的沸騰和冷凝兩個過程，源源不斷的將LED發(fā)出的熱量迅速傳導(dǎo)至散熱腔體6表面進(jìn)行散熱。氣液相變傳熱的優(yōu)點是速度非常快，是不同導(dǎo)熱的幾百倍，傳熱距離可以很長，可以做大的散熱表面，為LED燈具提供充足的散熱面。另外要說明的是，散熱腔體6的壁厚可以做的盡量薄，但要能夠維持密閉空間的密封性和燈具的一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因為薄壁使燈具的重量和成本降低，也更利于熱量從內(nèi)表面?zhèn)鲗?dǎo)至外表面。散熱腔體6在附圖中為球形，但實際上是不受限制的，可以是任何美觀的形狀，只要能夠形成密閉空間即可。流體工質(zhì)4可以水、甲醇、乙醇和各類制冷劑等等，可根據(jù)成本和環(huán)境需要選定。LED發(fā)光模塊2可以集成封裝LED，也可以是多顆LED點陣式的發(fā)光模組。充注流體工質(zhì)4的口可以在散熱腔體6的任何方便的位置焊接一根細(xì)銅管即可。 充注操作完成后又對細(xì)管進(jìn)行截短封堵，所以沒有在附圖中表示出來。固定接頭8在附圖中以連接路燈燈桿的接頭形式繪制，但本發(fā)明不受此限制，例如放在室內(nèi)使用的LED燈，接頭8可以做成一個懸掛吊鉤即可。上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)散熱LED燈具，其特征在于包括有散熱腔體(6)，連接在散熱腔體(6)底端的燈頭(3)，燈頭(3)內(nèi)設(shè)有LED發(fā)光模塊(2)，LED發(fā)光模塊(2)朝外的一側(cè)上固定有透鏡(1)，在散熱腔體出)內(nèi)設(shè)有電源盒(7)，電源盒(7)上連接有固定接頭(8)，所述散熱腔體(6)內(nèi)部與LED發(fā)光模塊⑵背面基板和燈頭(3)之間形成密閉的空間，在所述散熱腔體￠)內(nèi)灌注有流體工質(zhì)(4)，散熱腔體￠)內(nèi)還具有一端與電源盒(7)連接、另一端與燈頭(3)連接的引線管(5)。
2.如權(quán)利要求I所述的利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)散熱LED燈具，其特征在于所述流體工質(zhì)(4)在散熱腔體(6)內(nèi)的液面高度為浸沒LED發(fā)光模塊(2)基板背面和燈頭(3) 背面。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用相變傳熱的腔體式結(jié)構(gòu)散熱LED燈具，包括有散熱腔體，連接在散熱腔體底端的燈頭，燈頭內(nèi)設(shè)有LED發(fā)光模塊，LED發(fā)光模塊朝外的一側(cè)上固定有透鏡，在散熱腔體內(nèi)設(shè)有電源盒，電源盒上連接有固定接頭，所述散熱腔體內(nèi)部與LED發(fā)光模塊背面基板和燈頭之間形成密閉的空間，密閉空間內(nèi)抽真空后，在所述散熱腔體內(nèi)灌注有少許流體工質(zhì)，不能充滿整個腔體，散熱腔體內(nèi)還具有一端與電源盒連接，另一端與燈頭連接的引線管。散熱腔體可制成任意大小，能夠為燈具布置足夠的散熱面積；散熱腔體的散熱面可在豎直方向布置，不會出現(xiàn)積塵現(xiàn)象，雨水可以保證其清潔性；而且豎直布置的散熱面到強(qiáng)化自然對流的散熱效果；還具有使燈頭及LED發(fā)光模塊迅速均溫的作用。
文檔編號F21V29/00GK102588791SQ20121004650
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者劉培, 岑繼文, 王亦偉, 蔣方明 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所