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CN201145244Y - 自致冷散热led灯 - Google Patents

自致冷散热led灯 Download PDF

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CN201145244Y
CN201145244Y CNU2007200617219U CN200720061721U CN201145244Y CN 201145244 Y CN201145244 Y CN 201145244Y CN U2007200617219 U CNU2007200617219 U CN U2007200617219U CN 200720061721 U CN200720061721 U CN 200720061721U CN 201145244 Y CN201145244 Y CN 201145244Y
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CN
China
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lamp
coolant tubes
power
refrigeration
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陈炳武
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/51—Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/233—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating a spot light distribution, e.g. for substitution of reflector lamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种大功率自致冷散热LED照明灯，由灯头、壳体、LED发光元件和散热器等组成，散热器中设计有致冷管，其内封装有致冷剂液体，致冷管的四周连接有散热翅片或散热片，大功率LED发光元件贴装在致冷管的封闭底部位置，当芯片所在部位温度高于致冷剂沸点温度时，致冷剂将汽化，将底部端的热量带到管道的上端，热量传递给管壁及散热片后，致冷剂凝结成液滴回流底端，吸热后再循环，如此可使管底温度降低，确保芯片的温度不会上升太高，达到延缓芯片光衰进程提高芯片有效工作寿命的目的，本实用新型灯具还有结构简单，LED的功率可相对增加，使相同功率的灯具成本下降的优点，具有实用的社会经济效益。

Description

自致冷散热LED灯
技术领域
本实用新型涉及照明装置，具体涉及LED照明技术领域。
背景技术
现有的大功率LED照明灯多采用常规散热结构设计，即一般是通过金属的导热性能将LED芯片产生的热量传递到灯壳的外表面，然后散发到空气中去，但这种设计的导热性能有限，当LED的功率增大后，热量不能及时快速地传递出去，将导致芯片温度超过允许的工作温度，使芯片的光衰进程加快，有效工作寿命缩短。因此LED灯具的散热不良是影响LED灯向更大功率发展的因素。
发明目的
本实用新型提供了一种新的自致冷散热结构设计，目的是改善大功率LED灯具的导热散热性能，推动灯具向更大功率方向发展，并可提高LED的有效工作寿命。
发明内容
本实用新型的技术方案是：灯具中有自致冷散热器，由至少一根致冷管和连接在致冷管管径上的散热翅片或散热板片组成，致冷管内注入适量的致冷剂液体工质，两端密封，大功率LED发光元件贴装在致冷管的封闭底部位置，其工作原理是，当芯片部位的温度上升到致冷剂液体的沸点温度时，致冷剂将汽化并带走汽化热上升到管道的顶部，同时将热量传递给致冷管管壁，致冷剂冷却后，凝结成液体回流到底部，吸热后再循环以上放热过程，如此下去芯片部位得到降温，让温度维持在允许的工作温度范围内。如果没有致冷剂的作用，芯片产生的热量只能沿着散热装置的导热路径缓慢逐渐地传递到远离芯片的外壳，热量将不能及时快速地导走，芯片的温度就很快升高。灯具的散热问题其实就是LED芯片的散热问题，正是致冷剂的致冷作用保证了芯片处的温度不会上升太高，使LED灯具有了自致冷散热性能。
技术效果
显而易见，大功率LED灯采用本实用新型技术方案后，灯具的导热散热性能大为提高，可以相对提高LED的功率，可以延缓LED芯片的光衰进程，提高LED灯的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型技术方案之一的结构示意图；
图2是图1的剖面视图；
图3、图4是方案之一扩展结构的横截面俯视示意图；
图5是本实用新型技术方案之二的结构示意图；
图6是图5的横截面俯视图；
图7是方案二扩展结构的横截面俯视图；
具体实施方式
图1、图2是具体实施技术方案之一的结构示意图，图中示意出灯头1、电源模块2、壳体3，这些为普通灯具上所共有或相似，本实用新型的特征结构是自致冷散热器，它由致冷管5和连接其四周的若干散热翅片4组成，管内封装有适量的致冷剂液体6，大功率LED发光元件7贴装在致冷管的封闭底部位置，与现有技术相同，电源模块2的电源输入线接灯头1，2条电源输出线接LED的正、负极，灯的端头部位有透镜或玻盖8封闭。致冷管和散热翅片通常可用铝质材料由挤压工艺或压铸工艺制成，所说致冷剂是沸点在-10℃致100℃之间的某种单质液体或多种液体物质的混合液体，具体配制需根据灯具的设计要素灵活控制。工作原理是：大功率LED发光元件芯片产生的热量使致冷管底部的温度超过致冷剂的沸点时，部分致冷剂液体开始汽化，汽化后的蒸汽带走热量快速上升到管道的上端，将热量传递给管壁后凝结成液滴回流管底，吸热后再循环上述吸热放热过程，这样就起到对管底部即芯片所在区域的致冷作用，可避免芯片的温度上升太高。
图3、图4是图1结构的延伸扩展，是由多根致冷管5和与之一体的散热翅片4组成的复合散热器，图3是由7根致冷管组合成的散热器的俯视图；图4则是更多致冷管按矩阵排列的示意图，以此满足更大功率灯具的设计要求。
图5、图6是具体实施技术方案之二的结构示意图，图中灯头1、壳体3等同方案一，区别是下部的散热器，它由致冷管5和按一定间距垂直叠装于其管径上的若干散热片9组成，管内封装有适量的致冷剂液体6，大功率LED发光元件7贴装在致冷管的封闭底部位置。工作原理同前述。
图7是方案二的延伸扩展结构俯视图，此散热器由多根(图中示意出7根)致冷管5并列安装于相同的一叠散热片9中，可对多颗大功率LED同时致冷散热。
致冷管由金属材料制成，优选铜质或铝质管材制作，散热片9由金属薄板冲制而成，优选铝板制作。
上述所说致冷剂是沸点在-10℃至100℃之间的单质液体或多种液体物质的混合液体，具体配制可根据灯具设计的要求要素灵活控制确定。

Claims (5)

1、一种自致冷散热LED灯，包括LED发光元件、灯头、壳体，其特征在于：还包括有自致冷散热器，该自致冷散热器至少有一根致冷管，其内封装有致冷剂液体，致冷管的四周连接有若干散热翅片，大功率LED发光元件贴装在致冷管的封闭底部位置。
2、一种自致冷散热LED灯，包括LED发光元件、灯头、壳体，其特征在于：还包括有自致冷散热器，该自致冷散热器由一根以上封装有致冷剂液体的致冷管和垂直层叠间隔安装于其管径上的若干数量散热片组成，大功率LED发光元件贴装在致冷管的封闭底部位置。
3、根据权利要求1所述的自致冷散热LED灯，其特征是：致冷管和散热翅片是用铝质材料由挤压工艺或压铸工艺制成。
4、根据权利要求2所述的自致冷散热LED灯，其特征是：致冷管由金属材料制成，优选铜质或铝质管材制作，所说散热片由金属薄板冲制而成，优选铝质板材制作。
5、根据权利要求1或2所述的自致冷散热LED灯，其特征是：所说致冷剂是沸点在-10℃至100℃之间的单质液体或多种液体物质的混合液体。
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