CN101718424B - 大功率led灯的镁合金散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大功率LED灯的镁合金散热结构，其包括铜基覆铜板、若干LED灯珠以及镁合金散热外壳，其中，该LED灯珠具有正电极、负电极以及底部发热端，该铜基覆铜板由导热性能良好的金属铜制成，该铜基覆铜板具有LED接入面以及连接导热面，若干该LED灯珠电连接在该铜基覆铜板的该LED接入面上，该LED灯珠与该铜基覆铜板之间连接设置有硅胶导热层，该镁合金散热外壳与该铜基覆铜板相连接，该镁合金散热外壳由镁合金材料制成，该镁合金散热外壳包括罩体以及若干散热片，该铜基覆铜板固定设置在该镁合金散热外壳的该灯腔中，该铜基覆铜板与该灯腔之间设置有连接硅胶导热层，如上所述的该铜基覆铜板在实践的时候也可以由镁合金覆铜板取代。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热结构，特别是指一种利用镁合金制作成散热外壳，并将LED灯设置在铜质基板或者镁铝基板上的LED灯散热结构。
背景技术
光电子技术是继信息技术之后，世界上掀起的又一次新技术革命。其重要内容之一，是以半导体发光器件为新的照明光源，逐步替代传统白炽灯光源。其重要标志是半导体发光二极管，简称LED。作为光源，LED优势体现在三个方面：节能、环保和长寿命。LED不依靠灯丝发热获取光源，能量转化效率高，理论上只有白炽灯能耗的10％、荧光灯能耗的50％。在电压方面，LED使用低压隔离电源，供电电压在25-35V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。在适用性方面，其体积很小，每个单元LED小片是3-8mm的正方形或者是圆形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。在响应时间方面，众所周知，白炽灯的响应时间为毫秒级，而LED灯的响应时间为纳秒级。
如上所述，正是由于LED的众多优点在现在倡导节能减排的社会背景下，随着半导体科学技术的发展，高亮度发光二极管制作技术取得巨大突破，各个国家都希望推广和采用高光效的LED技术。而当前，推行照明节电产品存在的问题突出表现在：技术水平低，产品质量不稳定，寿命短，原生产灯具与LED灯具在生产技术上有截然不同的区别，传统的灯具(钠灯、卤族灯)要求掌握：光源质量、投光效果、造型设计，而LED灯要求掌握：光源质量、电路设计、投光效果、工作温度、散热效果、造型设计，LED灯质量的关键在于电路、工作温度和散热效果。控制不好工作温度和散热效果会使LED灯寿命严重缩短。因此，LED灯的生产关键在于工作温度的保持和散热效果良好的生产技术工艺。所以散热材料的选择与LED各个环节的衔接起着致命的作用。
就现在市面上出现的LED灯而言，其制作方法一般都是首先将铜制电路通过环氧树脂粘合在绝缘板上，这样的结构可以达到电路导通、隔热绝缘的作用，而后将LED灯珠的引脚逐一焊接在铜制电路上，最后，将焊接有LED灯珠的铝基板连接到铝合金的散热板或者是散热外壳上，但是利用如上所述这种方法制作出的LED灯具产品，其整体散热性能并不理想，由于其散热性能的不良表现，必然缩短了整体灯具产品的使用寿命，而此是为传统技术的主要缺点。
发明内容
本发明提供一种大功率LED灯的镁合金散热结构，其利用镁合金制作成散热外壳，并将LED灯设置在铜质基板或者镁铝基板上从而达到改善LED灯工作热量散发效率的目的，而此是为本发明的主要目的。
本发明提供一种制作大功率LED灯的镁合金散热结构的方法，采用该方法可以制作出散热效率较高的LED灯，从而提升LED灯的散热效率，而此是为本发明的又一目的。
为了解决以上的技术问题，本发明所采取的技术方案是：大功率LED灯的镁合金散热结构，其包括铜基覆铜板、若干LED灯珠以及镁合金散热外壳，其中，该LED灯珠具有正电极、负电极以及底部发热端，该LED灯珠在工作的时候，首先需要将该正电极以及该负电极接入电路，而后该LED灯珠通电发光，而在该LED灯珠通电发光的过程中该LED灯珠工作所产生的热量主要集中在该底部发热端位置处。
该铜基覆铜板由导热性能良好的金属铜制成，该铜基覆铜板具有LED接入面以及连接导热面，若干该LED灯珠电连接在该铜基覆铜板的该LED接入面上，进一步描述为，该LED灯珠的该正电极以及该负电极通过焊接的方式电连接在该LED接入面上。
该LED灯珠与该铜基覆铜板的该LED接入面之间连接设置有硅胶导热层，进一步描述为，该硅胶导热层连接在该LED灯珠的该底部发热端与该铜基覆铜板的该LED接入面之间。
在该LED灯珠通电发光的过程中该LED灯珠工作所产生的热量首先自该底部发热端传递至该硅胶导热层，而后借助该硅胶导热层将热量进一步传递至该铜基覆铜板中。
该镁合金散热外壳与该铜基覆铜板相连接，该镁合金散热外壳由镁合金材料制成，该镁合金材料的密度为1.74-1.8g/cm3，比热为：0.209cal/g.℃，在光波长为200-2000微米时其透过率为92％，在光波长为2.5-7微米时其透过率大于92％，该镁合金材料为高压铸造、低压铸造、挤压成型的镁合金，其结晶温度间隔较宽，容易以糊状凝固的方式结晶，所以存在明显的树枝状结晶组织，有良好的透气性，良好的传导性能，导电性高，传热性高，电磁波屏蔽性好，镁合金的强度也比铝合金高，其耐腐蚀性已超过压铸铝合金A380，并且有其他金属不具备的高热消散性，所以镁合金壳体更适合大功率LED灯散热。
该镁合金散热外壳包括罩体以及若干散热片，该罩体自其底面向上凹设有灯腔，该灯腔具有开口以及散热连接面，若干该散热片连接设置在该罩体上，该铜基覆铜板固定设置在该镁合金散热外壳的该灯腔中，该铜基覆铜板的该连接导热面与该灯腔的该散热连接面之间设置有连接硅胶导热层，该LED灯珠通电发光的过程中该LED灯珠工作所产生的热量传递至该铜基覆铜板中之后，借助该连接硅胶导热层进一步将热量传递至该镁合金散热外壳，并借助该镁合金散热外壳的材料特性完成热量传递散发的过程，该镁合金散热外壳是通过该罩体以及若干该散热片将热量向外散发的。
最后，该铜基覆铜板与该镁合金散热外壳之间设置有防水胶圈，该镁合金散热外壳的该开口上卡接有透明灯罩，该透明灯罩通过卡接板卡接在该镁合金散热外壳的该开口上。
如上所述的该铜基覆铜板在实践的时候也可以由镁合金覆铜板取代。
在制作本发明的大功率LED灯的镁合金散热结构的时候，其生产方法包括如下步骤：
第一步、将硅胶导热层涂抹在LED灯珠的底部，该LED灯珠具有正电极、负电极以及底部发热端，并且将该LED灯珠沾合在铜基覆铜板上，该铜基覆铜板具有LED接入面以及连接导热面，该LED灯珠沾合在该铜基覆铜板的该LED接入面上，此刻，该硅胶导热层位于该LED灯珠的该底部发热端与该铜基覆铜板的该LED接入面之间，该铜基覆铜板由导热性能良好的金属铜制成。
第二步、将如上所述的该LED灯珠的该正电极以及该负电极分别焊接在该铜基覆铜板上，此刻，该LED灯珠的该正电极以及该负电极与该铜基覆铜板的该LED接入面形成电连接关系。
第三步、在镁合金散热外壳中涂抹设置连接硅胶导热层，该镁合金散热外壳包括罩体以及若干散热片，该罩体自其底面向上凹设有灯腔，该灯腔具有开口以及散热连接面，若干该散热片连接设置在该罩体上，该连接硅胶导热层设置在该导热连接面上，将如上所述第二步中的该铜基覆铜板固定设置在该镁合金散热外壳的该灯腔中，此刻，该铜基覆铜板的该连接导热面与该灯腔的该散热连接面之间设置有该连接硅胶导热层，最后，利用连接螺丝将该铜基覆铜板固定连接在该镁合金散热外壳中，以完成整体步骤。
如上所述的该铜基覆铜板在实践的时候也可以由镁合金覆铜板取代。
本发明的有益效果为：利用本发明所述的结构或者制作方法延长了LED灯的使用寿命，降低了能源消耗与投资，保证了节约电能，由于大功率镁合金LED路灯不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染，它是绿色环保的；耐冲击，抗震力强，LED发的光在可见光范围内，无紫外线和红外辐射，镁合金灯壳具有高频率电波屏蔽性，因此对人体无伤害、无辐射，其更为安全。
附图说明
图1为本发明的铜基覆铜板或者镁合金覆铜板与LED灯珠以及镁合金散热外壳的立体分解示意图；
图2为本发明的铜基覆铜板或者镁合金覆铜板以及LED灯珠的连接示意图；
图3为本发明的镁合金散热外壳的立体示意图；
图4为本发明的镁合金散热外壳的剖面结构示意图；
图5为本发明的镁合金散热外壳与铜基覆铜板或者镁合金覆铜板的剖面结构示意图；
图6为本发明的立体分解示意图；
图7为本发明组合的立体示意图。
具体实施方式
(如图1至7所示)大功率LED灯的镁合金散热结构，其包括铜基覆铜板10、若干LED灯珠20以及镁合金散热外壳30。
其中，(如图2所示)该LED灯珠20具有正电极21、负电极22以及底部发热端23，该LED灯珠20在工作的时候，首先需要将该正电极21以及该负电极22接入电路，而后该LED灯珠20通电发光，而在该LED灯珠20通电发光的过程中该LED灯珠20工作所产生的热量主要集中在该底部发热端23位置处。
该铜基覆铜板10由导散热性能良好的金属铜制成，该铜基覆铜板10具有LED接入面11以及连接导热面12。
若干该LED灯珠20电连接在该铜基覆铜板10的该LED接入面11上。
进一步描述为，该LED灯珠20的该正电极21以及该负电极22通过焊接的方式电连接在该LED接入面11上。
该LED灯珠20与该铜基覆铜板10的该LED接入面11之间连接设置有硅胶导热层40。
进一步描述为，该硅胶导热层40连接在该LED灯珠20的该底部发热端23与该铜基覆铜板10的该LED接入面11之间。
在该LED灯珠20通电发光的过程中该LED灯珠20工作所产生的热量首先自该底部发热端23传递至该硅胶导热层40，而后借助该硅胶导热层40将热量进一步传递至该铜基覆铜板10中。
该镁合金散热外壳30与该铜基覆铜板10相连接，该镁合金散热外壳30由镁合金材料制成。
该镁合金材料的密度为1.74-1.8g/cm3，比热为：0.209cal/g.℃，在光波长为200-2000微米时其透过率为92％，在光波长为2.5-7微米时其透过率大于92％。
该镁合金材料为采用高压铸造、低压铸造、挤压成型制成的镁合金，其结晶温度间隔较宽，容易以糊状凝固的方式结晶，所以存在明显的树枝状结晶组织，有良好的透气性，良好的传导性能，导电性高，传热性高，电磁波屏蔽性好，镁合金的强度也比铝合金高，其耐腐蚀性已超过压铸铝合金A380，并且有其他金属不具备的高热消散性，所以镁合金壳体更适合大功率LED灯散热。
(如图3所示)该镁合金散热外壳30包括罩体31以及若干散热片32。
(如图4所示)该罩体31自其底面向上凹设有灯腔33，该灯腔33具有开口331以及散热连接面332。
若干该散热片32连接设置在该罩体31上。
(如图5所示)该铜基覆铜板10固定设置在该镁合金散热外壳30的该灯腔33中，该铜基覆铜板10的该连接导热面12与该灯腔33的该散热连接面332之间设置有连接硅胶导热层50。
该LED灯珠20通电发光的过程中该LED灯珠20工作所产生的热量传递至该铜基覆铜板10中之后，借助该连接硅胶导热层50进一步将热量传递至该镁合金散热外壳30，并借助该镁合金散热外壳30的材料特性完成热量传递散发的过程。
该镁合金散热外壳30是通过该罩体31以及若干该散热片32将热量向外散发的。
最后，(如图6至7所示)该铜基覆铜板10与该镁合金散热外壳30之间设置有防水胶圈61。
该镁合金散热外壳30的该开口331上卡接有透明灯罩62，该透明灯罩62通过卡接板63卡接在该镁合金散热外壳30的该开口331上。
如上所述的该铜基覆铜板10在实践的时候也可以由镁合金覆铜板取代。
(如图1至7所示)在制作本发明的大功率LED灯的镁合金散热结构的时候，其生产方法包括如下步骤：
第一步、将硅胶导热层40涂抹在LED灯珠20的底部，该LED灯珠20具有正电极21、负电极22以及底部发热端23，并且将该LED灯珠20沾合在铜基覆铜板10上。
该铜基覆铜板10具有LED接入面11以及连接导热面12，该LED灯珠20沾合在该铜基覆铜板10的该LED接入面11上，此刻，该硅胶导热层40位于该LED灯珠20的该底部发热端23与该铜基覆铜板10的该LED接入面11之间，该铜基覆铜板10由导热性能良好的金属铜制成。
第二步、将如上所述的该LED灯珠20的该正电极21以及该负电极22分别焊接在该铜基覆铜板10上，此刻，该LED灯珠20的该正电极21以及该负电极22与该铜基覆铜板10的该LED接入面11形成电连接关系。
第三步、在镁合金散热外壳30中涂抹设置连接硅胶导热层50，该镁合金散热外壳30包括罩体31以及若干散热片32，该罩体31自其底面向上凹设有灯腔33，该灯腔33具有开口331以及散热连接面332。
若干该散热片32连接设置在该罩体31上，该连接硅胶导热层50设置在该散热连接面332上，将如上所述第二步中的该铜基覆铜板10固定设置在该镁合金散热外壳30的该灯腔33中，此刻，该铜基覆铜板10的该连接导热面12与该灯腔33的该散热连接面332之间设置有该连接硅胶导热层50，最后，利用连接螺丝将该铜基覆铜板10固定连接在该镁合金散热外壳30中，以完成整体步骤。
如上所述的该铜基覆铜板10在实践的时候也可以由镁合金覆铜板取代。
如上所述本发明产品以及制作方法的特点为，让LED底部金属面严密接触铜基覆铜板，通过铜基覆铜板把LED的热能高速传输至镁合金壳体，通过镁合金的高强热消散性从而达到良好散热。因LED输入电能，输出10％至20％的光能，其余80％至90％转换为热能。为了使大功率的LED灯正常使用，必须采用具有高效导热性能的铜基覆铜板通过硅胶吸收LED底部工作所产生的全部热能，利用散热胶水致密连接到及具热消散性的镁合金灯壳散热鳞片，排除严重影响LED寿命的热能。
本发明的产品以及制作方法，首先其是可以实施的，根据多次实验证明，目前已经制作出40W、80W、120W、150W镁合金LED路灯；60W、100W镁合金隧道灯；1W、3W、4W、5W、12W镁合金投光灯、射灯。
其次，本发明的产品以及制作方法在导热、散热结构中应用镁合金做散热材料、铜做导热材料的完美结合，使大功率LED灯达到最佳的工作温度，保证、延长大功率LED灯的使用寿命。
再次，本发明中的镁合金与LED结合应用的照明，延长了灯的使用寿命，降低了能源消耗与投资，保证了节约电能，由于大功率镁合金LED路灯不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染，它是绿色环保的；耐冲击，抗震力强，LED发的光在可见光范围内，无紫外线和红外辐射，镁合金灯壳具有高频率电波屏蔽性，因此对人体无伤害、无辐射，它更安全。
传统LED与铝合金的结合，由于铝合金的热惰性导致散热效果不理想，使LED工作温度保持在60℃以上，致使LED灯的寿命缩短至1万小时以下，本发明的产品LED与镁合金的有效结合使LED灯的工作温度保持在30℃至45℃间，从而延长LED灯的寿命到5万小时至10万小时，
铝合金密度大，生产出来的灯壳重、散热差、浪费原材料；而镁合金的密度小，产品轻、节约原材料、减少产品自重所带来的应力问题、便于安装、又无毒、无污染可重复使用。所以使用镁合金与LED结合能使节能、环保走上良性循环，既为国家节约了能源又使投资者得到良好的节能回报。在实践中本发明的技术适用于大功率LED照明的所有灯具。
Claims (1)
1.大功率LED灯的镁合金散热结构，其特征在于：其包括镁合金覆铜板、若干LED灯珠以及镁合金散热外壳，其中，该LED灯珠具有正电极、负电极以及底部发热端，该LED灯珠在工作的时候，首先需要将该正电极以及该负电极接入电路，而后该LED灯珠通电发光，而在该LED灯珠通电发光的过程中该LED灯珠工作所产生的热量主要集中在该底部发热端位置处，
该镁合金覆铜板具有LED接入面以及连接导热面，若干该LED灯珠电连接在该镁合金覆铜板的该LED接入面上，该LED灯珠与该镁合金覆铜板的该LED接入面之间连接设置有硅胶导热层，在该LED灯珠通电发光的过程中该LED灯珠工作所产生的热量首先自该底部发热端传递至该硅胶导热层，而后借助该硅胶导热层将热量进一步传递至该镁合金覆铜板中，
该镁合金散热外壳与该镁合金覆铜板相连接，该镁合金散热外壳由镁合金材料制成，该镁合金散热外壳包括罩体以及若干散热片，该罩体自其底面向上凹设有灯腔，该灯腔具有开口以及散热连接面，若干该散热片连接设置在该罩体上，该镁合金覆铜板固定设置在该镁合金散热外壳的该灯腔中，该镁合金覆铜板的该连接导热面与该灯腔的该散热连接面之间设置有连接硅胶导热层，该LED灯珠通电发光的过程中该LED灯珠工作所产生的热量传递至该镁合金覆铜板中之后，借助该连接硅胶导热层进一步将热量传递至该镁合金散热外壳，并借助该镁合金散热外壳的材料特性完成热量传递散发的过程，
该LED灯珠的该正电极以及该负电极通过焊接的方式电连接在该LED接入面上，
该硅胶导热层连接在该LED灯珠的该底部发热端与该镁合金覆铜板的该LED接入面之间，
该镁合金材料的密度为1.74-1.8g/cm3，比热为：0.209cal/g.℃，在光波长为200-2000微米时其透过率为92％，在光波长为2.5-7微米时其透过率大于92％，
最后，该镁合金覆铜板与该镁合金散热外壳之间设置有防水胶圈，该镁合金散热外壳的该开口上卡接有透明灯罩，该透明灯罩通过卡接板卡接在该镁合金散热外壳的该开口上。
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