CN101581406B - 一种热管型大功率led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热管型大功率LED灯具。它包括LED板、外壳，所述LED板为LED灯的热管式散热板，热管式散热板是用吹胀成型工艺将金属基板制成外表面一面光洁，另一面均匀设有许多凹陷结构的平板式热管，热管式散热板平坦的一面直接制备大功率LED灯的铜箔电路，热管式散热板板的侧面有管道与外壳上的热管散热器相连通。本发明具有重量更轻、热阻更小、散热能力超强、成本更低、基板温度均匀性更好的突出优点，可做成500W以上的LED灯具。

Description

一种热管型大功率LED灯具
技术领域
本发明涉及一种LED灯，特别涉及一种热管型大功率LED灯具。
背景技术
目前大功率LED照明灯具如路灯、舞台照明灯、效果灯、城市亮化的洗墙灯等都是由数十至上百个1-5W的LED功率器件组合成模块构成的。对于单个LED而言，如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出，会导致芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降，导致产生严重的光衰。为了保证器件的寿命，一般要求PN结的结温在100℃以下。随着PN结的温度升高，白光LED器件的发光波长还将发生红移。研究资料表明：在100℃的温度下，波长可以红移4～9nm，从而导致YAG荧光粉吸收率下降，总的发光强度会减少，白光色度变差。在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右。当多个大功率LED密集排列组成白光照明***时，热量的耗散问题更严重。因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。目前，大功率发光二极管(LED)的发光效率仅能达到10％～30％，70％～90％的能量转换成了热量。以白光LED为例，1瓦的电功率完全转化为光能时，相当于300lm的光照度，但实际上目前效率最高的LED也只有100lm/W左右。也就是其余70％的注入电功率全都转变成了焦耳热。为了保证器件的寿命，一般要求结温在100℃以下。研究表明：当温度超过100℃，器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2℃，可靠性下降10％。所以散热对LED意义重大。以点亮一个300W的路灯为例，将会产生200W左右的焦耳热。如果这些热量不能有效地耗散，将对整个模组产生两个方面的致命影响：降低大功率LED路灯的发光效率，缩短模组的使用寿命。由于LED的工作寿命随温度增加呈现指数缩减，准确测量并有效降低温升是目前大功率LED照明技术研发中亟待解决的关键问题之一。所以，对电子元器件实现有效的温升测量控制措施是提高大功率LED路灯工作可靠性的关键。
近年来，关于目前大功率LED模组的***级散热的问题，国际上已有很多相关报道。目前国内外普遍采用的方法是通过改变LED基板材料、封装结构和其他辅助工具带走热量的方法来试图解决LED的散热问题。然而，一方面金属基材料的质量密度和价格使得模组整体较重，导致成本难以降低；另一方面由于其有限的热导率，在需要耗散特大热功率密度的极端苛刻条件下，散热能力远远不足，影响器件的光效、寿命和可靠性，导致目前有了大功率的LED单管(5W、7W)也不敢高密度装配应用，使大功率LED照明灯具的总功率做不大(500W左右)。如何有效地将灯具内特别是密封条件要求很高的户外大功率LED照明灯具内的热量散发出去，成为了目前大功率LED照明技术发展的瓶颈。
发明内容
为了解决现有存在大功率LED灯散热存在的上述技术问题，本发明提供一种散热效果好的热管型大功率LED灯具。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括LED板、外壳，其特征在于：LED板为LED灯的热管式散热板，热管式散热板的一面直接制备装大功率LED灯的铜箔电路，所述热管式散热板是用吹胀成型工艺将金属基板制成外表面一面光洁平坦，另一面均匀设有许多凹陷结构的平板式热管，凹陷结构将金属基板的上下板融接，所述凹陷结构是孤立的，从而热管式散热板的内腔是相互连通的，热管式散热板的所述内腔灌注工质，热管式散热板的侧面有热管与外壳上的热管散热器相连通
上述的热管型大功率LED灯具中，所述的外壳包含热管和散热翅片。
本发明的技术效果在于：本发明将热管式散热板作为LED灯的安装基板，LED灯安装线路直接做在热管式散热板上，这样就消除了LED灯与热管间的接触热阻，大大改善了散热效果，并且热管式散热板与灯具热管型外壳连为一体，灯具具有重量更轻、热阻更小、散热能力超强、成本更低、基板温度均匀性更好的突出优点，更易满足不同类型灯具造型要求，为发展长寿命的大功率LED灯具提供了一种优异的热学结构，可一举突破大功率LED模块应用的散热瓶颈，大幅提升大功率LED照明灯具的总功率水平，拓展其应用范围。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明实施例1的热管式散热板的结构图。
图2为图1的A-A向剖视图。
图3为本发明实施例2中热管式散热板的结构图。
图4为本发明实施例1的外壳结构图。
图5为本发明实施例2的外壳结构图。
图6为本发明的结构图。
具体实施方式
参见图1、2，图1、2本发明实施例1的热管式散热板结构图。其中基板1为金属基板，一般可用铝板制作，用吹胀成型工艺将金属基板1制成外表面一面光洁平坦，另一面均匀设有许多凹陷结构的平板式热管，基板1上的凹陷结构2将金属基板的上下板融接，这样可提高热管式散热板的承压强度，防止在一定温升下腔内压力升高时基板发生形变，由于这些凹陷是孤立的，热管式散热板的内腔4是相互连通的，所以当热管工作时，具有很低的热阻，基板1光洁平坦的一侧按常规的铝基电路板工艺制备大功率LED灯的倒装焊接电路板，并安装LED灯4，3是热管式散热板的热管。
参见图3，图3本发明实施例2的热管式散热板结构图。本实施例中，热管3直接热压粘合于基板1上，基板1的另一面按常规的铝基电路板工艺制备大功率LED灯的倒装焊接电路板，并安装LED灯4。
参见图4，图4为本发明实施例1的外壳结构图。用压铸的方式将热管9和外壳6形成一体，热管9的两端口7、8与基板的热管相连。
参见图5，图5为本发明实施例2的外壳结构图。用热压粘合的方式将热管9粘合于外壳6上，热管9尽量置于靠近上部。
参见图6，图6为本发明的结构图。图中基板1与外壳6接合，基板1的热管3与外壳上的热管9相连，热管9尽量置于靠近上部。
本发明中，当LED灯点亮时，热管式散热板受热，热管启动，液态工质蒸发成气态通过管道向温度低的外壳散热器快速转移，在散热器上放热冷凝成液体后流回基板的热管腔内。由于整个散热***的热阻小，基板与外壳散热器的温差很小，这种相变传质传热方式能有效地带走LED灯发热产生的热量，很容易将基板的LED灯总功率做到500W以上并使整个模块上各处的温度非常均匀，不存在常规散热方法产生的由基板中心向边沿的温度梯度，能保证每一颗大功率LED都在安全的温度范围内工作。

Claims (2)

1.一种热管型大功率LED灯具，包括LED板、外壳，其特征在于：LED板为LED灯的热管式散热板，热管式散热板的一面直接制备装大功率LED灯的铜箔电路，所述热管式散热板是用吹胀成型工艺将金属基板制成外表面一面光洁平坦，另一面均匀设有许多凹陷结构的平板式热管，凹陷结构将金属基板的上下板融接，所述凹陷结构是孤立的，从而热管式散热板的内腔是相互连通的，热管式散热板的所述内腔灌注工质，热管式散热板的侧面有热管与外壳上的热管散热器相连通。
2.根据权利要求1所述的热管型大功率LED灯具，其特征在于：所述的外壳包含热管和散热翅片。
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