用于led燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，包括保護(hù)外殼、LED芯片、塑料散熱器、金屬線路層、冷端換熱器、熱端換熱器，磁工質(zhì)，永磁體組，左換向閥和右換向閥，水泵、傳熱介質(zhì)和滑道。本實(shí)用新型還公開了一種用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)的散熱方法，包括以下步驟：步驟1：使磁工質(zhì)進(jìn)入磁場；步驟2：磁工質(zhì)進(jìn)入磁場，由于磁熱效應(yīng)，磁工質(zhì)放出熱量，左換向閥和右換向閥轉(zhuǎn)換為熱端循環(huán)模式；步驟3：使磁工質(zhì)退出磁場；步驟4：左換向閥和右換向閥轉(zhuǎn)換進(jìn)入冷端循環(huán)模式；步驟5：永磁體組往復(fù)運(yùn)動，降低塑料散熱器上的溫度。本實(shí)用新型具有克服了觸、漏電安全隱患等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種LED燈具的主動散熱【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]LED作為一種新型的固體照明光源，因節(jié)能環(huán)保、驅(qū)動電壓低、反應(yīng)速度快、耐震特性佳、使用壽命長及等諸多特點(diǎn)，在生產(chǎn)生活中逐步推廣應(yīng)用。目前大功率LED燈具發(fā)展的瓶頸主要是其芯片在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，如果熱量集中在芯片周圍不能及時散去，結(jié)溫過高會使得LED燈具出現(xiàn)壽命變短、光衰加劇、波長漂移等問題，嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性。因此，散熱技術(shù)是是半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)。
[0003]磁制冷技術(shù)是以磁性物質(zhì)為工質(zhì)，通過等溫磁化和絕熱去磁達(dá)到制冷目的的一種極具開發(fā)潛力的高新制冷技術(shù)，它依據(jù)的物理學(xué)原理是磁熱效應(yīng)，即磁性材料的磁熵和溫度隨外加磁場的變化而變化的一種物理現(xiàn)象，最早是德國物理學(xué)家Wartburg在1881年對金屬鐵的磁性研究中發(fā)現(xiàn)的。磁制冷技術(shù)具有高效節(jié)能，無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，是典型的高新、綠色環(huán)保制冷技術(shù)。
[0004]通過制冷技術(shù)對大功率LED燈具進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)，有助于提高燈具芯片與散熱器的溫度梯度，根據(jù)傅立葉傳熱學(xué)定律，將提高其散熱速率和效果，是一種新型的LED燈具散熱思路。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的首要目的在于提供一種用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的依靠翅片被動散熱方式，采用高新環(huán)保的制冷技術(shù)對大功率LED燈具進(jìn)行散熱，得到更好的散熱效果和熱特性。
[0006]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種所述的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)的散熱方法，該方法極大的改善了 LED燈具的散熱效果，克服了觸、漏電安全隱串
■/Q1、O
[0007]本實(shí)用新型的首要目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，包括:保護(hù)外殼、LED芯片、塑料散熱器、金屬線路層、冷端換熱器、熱端換熱器，磁工質(zhì)，永磁體組，左換向閥、右換向閥，水泵、傳熱介質(zhì)和滑道，所述金屬線路層的材料為銅。
[0008]所述保護(hù)外殼設(shè)置有穹形空心結(jié)構(gòu)，所述LED芯片位于穹形空心結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0009]所述保護(hù)外殼為玻璃保護(hù)外殼或環(huán)氧樹脂，用于進(jìn)行配光設(shè)計(jì)，所述保護(hù)外殼作為封裝材料由環(huán)氧樹脂或玻璃制成，一方面把LED芯片與塑料散熱器上的線路層跟外界環(huán)境完全隔離，起到防塵、防濕等作用，另一方面提供二次配光的功能，所述保護(hù)外殼密封地扣裝在塑料散熱器上端以實(shí)現(xiàn)對LED芯片的封裝。
[0010]所述塑料散熱器由高導(dǎo)熱工程塑料通過注塑成型，上端設(shè)置有金屬線路層，所述金屬線路層的材料為銅。用于連接LED芯片并提供電能，所述LED芯片焊接于金屬線路層上，所述保護(hù)外殼形狀為半球形或半橢圓形，并可根據(jù)照明需要，制成不同形狀。
[0011]所述冷端換熱器是由高導(dǎo)熱塑料加工成型的密閉微管，所述冷端換熱器與塑料散熱器一次注塑成型，所述冷端換熱器附著于塑料散熱器表面并與塑料散熱器緊密接觸，或者在注塑塑料散熱器時在其內(nèi)部鏤空成型。
[0012]所述滑道附著于塑料散熱器底部，與塑料散熱器一次注塑成型，內(nèi)含滾珠，滑道下端與永磁體組連接，永磁體組為空心組件，由電磁控制按一定頻率在滑道上來回滑動，使磁工質(zhì)有規(guī)律地進(jìn)出磁場，產(chǎn)生磁熱效應(yīng),永磁體組包括永磁體、聚磁體和磁屏蔽體,永磁體組用于減小對其他部件的磁干擾。
[0013]所述由高導(dǎo)熱塑料加工成型為微管的冷端換熱器為密閉微管，與塑料散熱器一次注塑成型，可附著于塑料散熱器表面，與塑料散熱器緊密接觸，其接觸面積及匝數(shù)不限；也可直接在一次性注塑塑料散熱器時在其內(nèi)部鏤空成型。
[0014]所述滑道附于塑料散熱器底部，可與塑料散熱器一次注塑成型，內(nèi)含滾珠，滑道下端與永磁體組連接，永磁體組為空心組件，由電磁控制按一定頻率在滑道上來回滑動，使磁工質(zhì)有規(guī)律地進(jìn)出磁場，產(chǎn)生磁熱效應(yīng)。永磁體組應(yīng)由永磁體、聚磁體、和磁屏蔽體組成,減小對其他部件的磁干擾。永磁體可由N52釹鐵硼合金制造，聚磁體采用電工純鐵材料，內(nèi)層磁屏蔽體可取鐵鋁合金或坡莫合金。
[0015]所述左換向閥和右換向閥由電磁控制換向頻率，其換向頻率與磁工質(zhì)進(jìn)出磁場頻率相配合，在磁工質(zhì)遠(yuǎn)離磁場吸收熱量時，使傳熱介質(zhì)進(jìn)入冷端換熱器傳熱，在磁工質(zhì)進(jìn)入磁場放出熱量時，使傳熱介質(zhì)進(jìn)入熱端換熱器散熱。
[0016]所述磁工質(zhì)為空心柱體，中間由微管穿過進(jìn)行換熱并起到支撐作用，磁工質(zhì)由金屬禮或MnFePhAsx等過渡族合金。制作時可將磁工質(zhì)材料混合后連續(xù)球磨0.5?4個小時，并在400?600°C真空或保護(hù)氣氛下預(yù)退火20分鐘后采用放電等離子技術(shù)對粉末燒結(jié)，保持30分鐘鑄件成型，冷卻至室溫后可得磁工質(zhì)部件。
[0017]所述熱端換熱器可根據(jù)需要由金屬或塑料制成形狀不同的密閉微管。
[0018]所述傳熱介質(zhì)12可為水或其他高導(dǎo)熱液體。
[0019]本實(shí)用新型的另一目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種所述的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)的散熱方法，包括以下步驟:
[0020]步驟1:磁工質(zhì)6固定不動,永磁體組7沿滑道13向左運(yùn)動,使磁工質(zhì)6進(jìn)入磁場；
[0021]步驟2:磁工質(zhì)6進(jìn)入磁場，由于磁熱效應(yīng)，磁工質(zhì)6放出熱量，左換向閥8和右換向閥9轉(zhuǎn)換為熱端循環(huán)模式，即傳熱介質(zhì)12經(jīng)過磁工質(zhì)6升溫后在水泵10的驅(qū)動下進(jìn)入熱端換熱器11散熱；
[0022]步驟3:永磁體組7到達(dá)到滑道13最左端后，沿滑道13向右運(yùn)動，使磁工質(zhì)6退出磁場；
[0023]步驟4:磁工質(zhì)6退出磁場并吸收熱量，使周邊的傳熱介質(zhì)12溫度降低，左換向閥8和右換向閥9轉(zhuǎn)換進(jìn)入冷端循環(huán)模式，即傳熱介質(zhì)12經(jīng)過磁工質(zhì)降溫后在水泵10的驅(qū)動下進(jìn)入冷端換熱器5吸熱，帶走塑料散熱器3上的熱量；
[0024]步驟5:永磁體組7往復(fù)運(yùn)動，可降低塑料散熱器3上的溫度，進(jìn)而提高LED燈具的散熱質(zhì)量和效率，降低LED芯片結(jié)溫，延長LED燈具壽命。
[0025]本實(shí)用新型的原理:本實(shí)用新型的磁制冷泵循環(huán)散熱部件附于LED模組散熱器下，通過電源驅(qū)動永磁體組往復(fù)運(yùn)動，使磁工質(zhì)在磁熱效應(yīng)作用下與傳熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，同時利用泵循環(huán)并依靠傳熱介質(zhì)將LED模組產(chǎn)生的熱量通過冷、熱端換熱器迅速轉(zhuǎn)移散發(fā)，所述磁制冷泵循環(huán)散熱部件適合于大功率、密集型封裝的LED照明領(lǐng)域，通過使用制冷技術(shù)的新型主動散熱方式可以達(dá)到更好的散熱效果和更穩(wěn)定的器件可靠性。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0027](I)本實(shí)用新型通過磁制冷技術(shù)對LED燈具進(jìn)行主動散熱，相比于被動散熱和傳統(tǒng)的主動散熱技術(shù)，能夠產(chǎn)生更大的換熱溫差，有利于極大改善LED燈具的散熱效果。
[0028](2)將塑料作為散熱器、滑道、冷、熱端換熱器的材料，實(shí)現(xiàn)一次性注塑成型，相比于熱管、射流散熱等主動散熱技術(shù)節(jié)約了成本，減輕了重量，并兼具基板與外殼的功能，克服了觸漏電安全隱患。
[0029](3)通過對保護(hù)外殼外形進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以得到需要的照明效果，簡便的設(shè)計(jì)二次配光，相比于單個LED芯片封裝，使用玻璃或環(huán)氧樹脂作為殼進(jìn)行集中封裝，增加了散熱上通道的散熱效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0032]圖3為本實(shí)用新型用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)的散熱過程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0034]實(shí)施例1
[0035]如圖1所示，一種用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)及其方法，包括LED芯片2、保護(hù)外殼1、由高導(dǎo)熱塑料加工成型的塑料散熱器3、冷端換熱器5、熱端換熱器11，磁工質(zhì)6，永磁體組7，左換向閥8和右換向閥9，水泵10、傳熱介質(zhì)12和滑道13。所述塑料散熱器3上端設(shè)置有以銅為材料的金屬線路層4，所述LED芯片2焊接于金屬線路層4上，所述保護(hù)外殼I為玻璃保護(hù)外殼，密封地扣裝在塑料散熱器3上端以實(shí)現(xiàn)對LED芯片2的封裝。
[0036]所述玻璃殼作為封裝材料，把LED芯片2與塑料散熱器3上的金屬線路層4跟外界環(huán)境完全隔離，起到防塵、防濕等作用。
[0037]所述保護(hù)外殼I形狀為半橢圓形，設(shè)置有穹形空心結(jié)構(gòu)，所述LED芯片2位于該空心結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0038]所述保護(hù)外殼I形狀為半橢圓形，亦可根據(jù)照明需要，制成不同形狀。
[0039]所述冷端換熱器5為在塑料散熱器3 —次性注塑成型時得到的鏤空微管。
[0040]散熱過程如圖3所示，所述永磁體組7經(jīng)電磁控制沿著滑道13往復(fù)運(yùn)動，使磁工質(zhì)6按一定頻率進(jìn)出磁場,從而產(chǎn)生磁熱效應(yīng),對傳熱介質(zhì)吸熱或放熱。通過控制左換向閥8和右換向閥9，使冷、熱傳熱介質(zhì)12分別進(jìn)入冷、熱端換熱器進(jìn)行熱交換。
[0041]本實(shí)施例可以將LED芯片2所產(chǎn)生的大部分熱量，通過熱傳遞到塑料散熱器3上，與冷端換熱器5中的低溫傳熱介質(zhì)12進(jìn)行高效熱傳導(dǎo)，并經(jīng)過水泵10循環(huán)到熱端散熱器11中散熱，提高了燈具的散熱效果。
[0042]實(shí)施例2
[0043]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:如圖2所示，所述冷端換熱器5與塑料散熱器3同時由高導(dǎo)熱塑料一次性注塑而成，冷端換熱器緊密接觸塑料散熱器外部，而非在內(nèi)部鏤空成型，冷端換熱器5中的傳熱介質(zhì)12進(jìn)過磁工質(zhì)6吸熱后降溫，與塑料散熱器3產(chǎn)生的較大溫差，大大提高熱傳導(dǎo)效率，實(shí)現(xiàn)高效的LED燈具散熱效果。
[0044]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:保護(hù)外殼(I)、LED芯片(2)、塑料散熱器(3)、金屬線路層(4)、冷端換熱器(5)、熱端換熱器(11)、磁工質(zhì)(6)、永磁體組(7)、左換向閥(8)、右換向閥(9)、水泵(10)、傳熱介質(zhì)(12)和滑道(13);所述保護(hù)外殼(I)內(nèi)設(shè)置有穹形空心結(jié)構(gòu)，所述LED芯片(2)位于所述穹形空心結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述保護(hù)外殼(I)密封地扣裝在塑料散熱器(3)上，所述塑料散熱器(3)上端設(shè)置有金屬線路層(4)，所述LED芯片(2)焊接于金屬線路層(4)上，所述冷端換熱器(5)附著于塑料散熱器(3)表面并與塑料散熱器(3)緊密接觸，所述滑道(13)附著于塑料散熱器(3)底部，所述滑道(13)的下端與永磁體組(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)外殼(I)的形狀為半球形或半橢圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述滑道(13)內(nèi)放置有滾珠，所述永磁體組(7)為空心組件，所述永磁體組(7)包括永磁體、聚磁體和磁屏蔽體。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的用于LED燈具的基于磁制冷泵循環(huán)散熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述磁工質(zhì)(6)為空心柱體。
【文檔編號】F21Y101/02GK203980217SQ201420375870
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】文尚勝, 黃偉明 申請人:華南理工大學(xué)