Led燈的風(fēng)冷散熱裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，包括散熱風(fēng)扇[2]、翅片組和銅基板，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流流經(jīng)翅片的散熱面；還有導(dǎo)熱管[6]，導(dǎo)熱管由封閉的銅管和銅管內(nèi)的熱載體油構(gòu)成，導(dǎo)熱管一端與銅基板[12]緊密相貼，另一端穿過翅片組[4]上的每一片翅片，并且管壁與翅片緊密相貼。本實用新型提供的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，利用導(dǎo)熱管熱阻低、截面大的特點，將銅基板上的熱量快速地傳導(dǎo)到翅片上，使傳導(dǎo)速度大大快于從翅片與銅基板連接的一側(cè)傳導(dǎo)到翅片大部分散熱面的速度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)實際測試，在相同功率下，從同一溫度冷卻到同一溫度所需要的時間，本實用新型比自然對流冷卻的冷卻速度提高3—4倍。
【專利說明】LED燈的風(fēng)冷散熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，尤其是對軌道燈一類的大功率LED燈的散熱用的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]LED燈由于高效節(jié)能、工作穩(wěn)定、壽命長，無污染，其在城市景觀、道路交通、家居照明，汽車、屏幕顯示等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，市場前景非常廣闊。據(jù)介紹在LED照明中，輸入功率中約40% — 50%的能量轉(zhuǎn)化為熱量，如果散熱不及時就會導(dǎo)致LED發(fā)光效率降低，甚至燒毀。因此LED的散熱問題，已經(jīng)成為大功率LED照明的技術(shù)瓶頸?，F(xiàn)在3 — 5W的小功率LED燈都是采用肋片自然對流冷卻的，但功率增大后這種冷卻方式就不能適應(yīng)LED的散熱需求，尤其是在室內(nèi)的大功率LED照明系統(tǒng)，更加散熱困難。繼而有了風(fēng)扇強制散熱，但這一措施顯然散熱效果仍是不足以使大功率LED燈得到有效的冷卻。在“照明用LED新型冷卻方式的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢”(劉東等，《山西建筑》第39卷第12期，2013年4月)、“熱管換熱器應(yīng)用于大功率LED路燈冷卻系統(tǒng)的實驗研究”(勾昱君等，《照明工程學(xué)報》第23卷第2期，2012年4月)介紹了除上述兩種散熱技術(shù)以外的一些常用技術(shù)，如熱管、微結(jié)構(gòu)等散熱技術(shù)，此外還介紹了微槽群復(fù)合相變集成冷卻技術(shù)、新型熱管換熱器。更有人提出了熱電制冷技術(shù)。
[0003]熱管、微結(jié)構(gòu)以及熱電制冷，都具有成本很高的缺陷。而所述風(fēng)冷散熱則在微電機技術(shù)的進(jìn)步中得到躍升的條件，散熱風(fēng)扇的體積大幅縮小。風(fēng)冷散熱首先是在LED燈殼體內(nèi)安裝有一只散熱風(fēng)扇，其次是有熱交換器將LED芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱風(fēng)扇造成的氣流中，而熱交換器主要是銅基板及與銅基板連接的翅片組。但由于翅片組為了有一定的散熱面積，使截面比較小，因而其導(dǎo)熱量較低，不能迅速地將銅基板上的熱量傳導(dǎo)到整個翅片上，即翅片的散熱面積不能得到有效地利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是如何快速地將銅基板上的熱量傳導(dǎo)到翅片上，從而提出一種散熱效果能達(dá)到大功率LED燈散熱要求的LED燈的風(fēng)冷散熱
裝置。
[0005]本實用新型提供的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，包括散熱風(fēng)扇、翅片組和銅基板，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流流經(jīng)翅片的散熱面；還有導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管由封閉的銅管和銅管內(nèi)的熱載體油構(gòu)成，導(dǎo)熱管一端與銅基板緊密相貼，另一端穿過翅片組上的每一片翅片，并且管壁與翅片緊密相貼。
[0006]本實用新型提供的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，利用導(dǎo)熱管熱阻低、截面大的特點，將銅基板上的熱量快速地傳導(dǎo)到翅片上，使傳導(dǎo)速度大大快于從翅片與銅基板連接的一側(cè)傳導(dǎo)到翅片大部分散熱面的速度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)實際測試，在相同功率下，從同一溫度冷卻到同一溫度所需要的時間，本實用新型比自然對流冷卻的冷卻速度提高3— 4倍。[0007]所述翅片組是由單個翅片組成的，每個翅片上有孔，翅片以孔穿在導(dǎo)熱管上形成翅片組。以單個翅片組成翅片組與在整塊材料上起槽構(gòu)成的翅片組相比，能增加數(shù)倍散熱面積，極大地提高散熱效率；在保持散熱面積的情況下則能縮小熱交換器的體積和減少材料用量。
[0008]所述單個翅片穿導(dǎo)熱管的孔有折邊，折邊高度最好與兩個單個翅片間的距離相同，以使翅片與導(dǎo)熱管的接觸面積足夠大和使兩個單個翅片間距得到定位。
[0009]所述單個翅片的厚度在0.3mm以下。
[0010]所述單個翅片上還有定位孔和扣合結(jié)構(gòu)，所述定位孔是有折邊的小孔，折邊高度最好與兩個單個翅片間的距離相同；所述扣合結(jié)構(gòu)是一個單個翅片邊向另一個單個翅片折轉(zhuǎn)的部分，且該部分經(jīng)與兩個單個翅片間的距離相同的長度后向內(nèi)折轉(zhuǎn)，使兩個單個翅片相扣。定位孔和扣合結(jié)構(gòu)既使翅片組整齊，又使翅片組形成整體，均勻熱量分布，有利散熱。
[0011]所述翅片組分兩組以上，每組翅片組配置一根導(dǎo)熱管，使導(dǎo)熱管長度縮短、截面積進(jìn)一步增加。
[0012]所述翅片上孔壁與導(dǎo)熱管壁之間以錫填充，一般采用回流焊技術(shù)填充，使兩者導(dǎo)熱性能良好。
[0013]所述銅基板上有與導(dǎo)熱管側(cè)面形狀相同的凹槽，導(dǎo)熱管陷在凹槽內(nèi)并相固定，使導(dǎo)熱管與銅基板之間的接觸面較大。
[0014]所述銅基板與導(dǎo)熱管之間以焊接方式連接，使兩者導(dǎo)熱性能良好。
[0015]所述散熱風(fēng)扇為軸流型散熱風(fēng)扇，翅片組散熱面布置在散熱風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)通道上，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流方向指向銅基板，以充分利用風(fēng)冷效果。
[0016]本實用新型提供的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，還有溫控開關(guān)一安裝在銅基板上，其動作溫度為風(fēng)扇啟動溫度，溫控開關(guān)一的常開觸點連接在風(fēng)扇電機電源線上，當(dāng)銅基板溫度升到啟動溫度時，導(dǎo)通風(fēng)機電源使其開始冷卻工作。
[0017]本實用新型提供的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，還有溫控開關(guān)二安裝在銅基板上，其動作溫度為保安溫度，溫控開關(guān)一的常閉觸點連接在LED電源線上，當(dāng)銅基板溫度升到啟動溫度時，切斷LED電源使其停止工作以保護(hù)LED。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)圖，圖2為圖1的A——A向剖視圖，圖中:1_殼體,2-散熱風(fēng)扇，3-風(fēng)扇座,4-翅片組,5-卡簧,6-導(dǎo)熱管,7-固定圈,8-透光罩,9-反射杯，10-溫控開關(guān)，11-LED，12-銅基板；
[0019]圖3為單個翅片的主視圖，圖4為圖3中B——B向剖視圖，圖中:40_單個翅片，41-穿導(dǎo)熱管的孔，42-扣合結(jié)構(gòu)，43-定位孔。
【具體實施方式】
[0020]1、如圖1、2所示，一以軌道燈方式安裝的LED照明燈，功率35W。有殼體1，殼體內(nèi)安裝有透光罩8、反射杯9、LED11、散熱風(fēng)扇2、熱交換器,分別在殼體兩端用卡簧5和固定圈7將它們同軸固定在殼體內(nèi)，其中LED以LED芯片及其基板構(gòu)成。所述熱交換器包括經(jīng)導(dǎo)熱膠貼在LED基板上的銅基板12，銅基板貼有LED基板的背面起有兩道半圓槽。另有一風(fēng)扇座3,風(fēng)扇座是一板體零件,其一面起有兩道半圓槽，風(fēng)扇槽和銅基板相合后半圓槽合為兩道圓形孔。有兩根導(dǎo)熱管6，導(dǎo)熱管以銅管灌裝熱載體油(適用溫度120°C)后兩端封閉制成，各以一端直管固定在兩道圓形孔內(nèi)，固定的方式是以螺釘將風(fēng)扇座和銅基板緊固，從而將導(dǎo)熱管壓緊在內(nèi)。導(dǎo)熱管另一端是由兩段組成的彎管，一段是圓弧另一段是連接圓弧段與直管且將圓弧段引導(dǎo)到風(fēng)扇側(cè)面的彎曲段。圓弧段上套有許多單個翅片，單個翅片的形狀結(jié)構(gòu)如圖3、4所示。單個翅片40是厚度在0.3mm的鋁合金薄片，翅片面與燈具的徑向平面重合，其形狀包括在風(fēng)扇側(cè)面的主散熱面，穿導(dǎo)熱管的孔41在該主散熱面的中心，還包括在風(fēng)扇座一側(cè)的延伸向燈具軸線的翅片組底。單個翅片上除穿導(dǎo)熱管的孔外還有定位孔43，兩孔都有折邊，還折有扣合結(jié)構(gòu)42，他們都向翅片的同一側(cè)折起，兩孔的折起高度為翅片組中兩個相鄰的單個翅片之間的距離。由于是徑面布置，所以穿導(dǎo)熱管的孔折起高度如與定位孔折起高度一樣，則前一孔僅用作與導(dǎo)熱管擴大接觸面用，也可以按所在半徑的兩個單個支翅片間距設(shè)計，則同時可以參與定位?？酆辖Y(jié)構(gòu)設(shè)置在最外緣，狀如變形的字母Y，其兩叉端連在翅片外緣，折起高度是其所在半徑的兩個單個支翅片間距，然后再延伸一個翅片厚度后向內(nèi)折轉(zhuǎn)(字母Y的一豎部分)，而翅片在兩叉之間有一個厚度的缺口，以容另一個扣合結(jié)構(gòu)扣入。在導(dǎo)熱管彎管段不設(shè)翅片，在穿妥翅片后在導(dǎo)熱管壁和穿導(dǎo)熱管的孔內(nèi)壁之間經(jīng)回流焊工藝填充錫，使每根導(dǎo)熱管上的單個翅片形成一個翅片組并與導(dǎo)熱管緊密結(jié)合。兩組翅片組安裝到燈內(nèi)后形成碗狀，散熱風(fēng)扇安裝到處于“碗”底的風(fēng)扇座上，使其處于“碗”內(nèi)。散熱風(fēng)扇采用CPU散熱風(fēng)扇，氣流從“碗” 口及主散熱面形成的“碗”邊吸入，指向銅基板并從“碗”底部分翅片組底中間隙吹過，經(jīng)反射杯從固定圈上所開孔吹出。
[0021]在銅基板側(cè)面安裝有兩個溫控開關(guān)10，其中一個連接在散熱風(fēng)扇的電源導(dǎo)線上，其動作溫度為50°C，即當(dāng)銅基板的溫度達(dá)到或超過50°C時，散熱風(fēng)扇電源導(dǎo)通而自動啟動，實施強制冷卻，而當(dāng)銅基板溫度低于50°C時散熱風(fēng)扇自動關(guān)閉，以節(jié)約電能。另一個連接在LED的電源導(dǎo)線上，其動作溫度為75°C，即當(dāng)銅基板溫度達(dá)到或超過75°C時燈自動關(guān)閉，當(dāng)銅基板溫度低于70°C時燈自動開啟。
[0022]將功率都為35W的兩組LED燈，一組采用自然對流散熱，另一組采用本例散熱裝置進(jìn)行實際測試。測得的最高溫度:前者整燈的表面溫度為75°C，LED芯片結(jié)點溫度為120°C，后者整燈表面溫度為45°C，芯片結(jié)點溫度為55°C。
[0023]2、其中熱交換器的構(gòu)成是:所用翅片組是由純鋁加工形成的，由內(nèi)管和管內(nèi)外翅片構(gòu)成。所用導(dǎo)熱管為4根扁管，它們一端以扁平一側(cè)與銅基板上同形凹陷焊接，另一端彎曲后分別穿在管內(nèi)翅片和穿過內(nèi)管部分上的孔并穿在管外翅片上。
【權(quán)利要求】
1.一種LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，包括散熱風(fēng)扇、翅片組和銅基板，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流流經(jīng)翅片的散熱面；其特征是還有導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱管由封閉的銅管和銅管內(nèi)的熱載體油構(gòu)成，導(dǎo)熱管一端與銅基板緊密相貼，另一端穿過翅片組上的每一片翅片，并且管壁與翅片緊密相貼。
2.如權(quán)利要求1所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述翅片組是由單個翅片組成的，每個翅片上有孔，翅片以孔穿在導(dǎo)熱管上形成翅片組。
3.如權(quán)利要求2所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述單個翅片穿導(dǎo)熱管的孔有折邊，折邊高度最好與兩個單個翅片間的距離相同，以使翅片與導(dǎo)熱管的接觸面積足夠大和使兩個單個翅片間距得到定位。
4.如權(quán)利要求2所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述單個翅片上還有定位孔和扣合結(jié)構(gòu)，所述定位孔是有折邊的小孔，折邊高度最好與兩個單個翅片間的距離相同；所述扣合結(jié)構(gòu)是一個單個翅片邊向另一個單個翅片折轉(zhuǎn)的部分，且該部分經(jīng)與兩個單個翅片間的距離相同的長度后向內(nèi)折轉(zhuǎn)，使兩個單個翅片相扣。
5.如權(quán)利要求3所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述翅片上孔壁與導(dǎo)熱管壁之間以錫填充。
6.如權(quán)利要求2或3或4或5所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述翅片組分兩組以上，每組翅片組配置一根導(dǎo)熱管。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述銅基板上有與導(dǎo)熱管側(cè)面形狀相同的凹槽，導(dǎo)熱管陷在凹槽內(nèi)并相固定。
8.如權(quán)利要求6所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述銅基板上有與導(dǎo)熱管側(cè)面形狀相同的凹槽，導(dǎo)熱管陷在凹槽內(nèi)并相固定。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述散熱風(fēng)扇為軸流型散熱風(fēng)扇，翅片組散熱面布置在散熱風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)通道上，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流方向指向銅基板。
10.如權(quán)利要求6所述的LED燈的風(fēng)冷散熱裝置，其特征是所述散熱風(fēng)扇為軸流型散熱風(fēng)扇，翅片組散熱面布置在散熱風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)通道上，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流方向指向銅基板。
【文檔編號】F21Y101/02GK203615299SQ201320811535
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】周安平 申請人:周安平, 嵊泗森興電器制造有限公司