CN102734649A - 一种高效陶瓷红外辐射散热led灯 - Google Patents

一种高效陶瓷红外辐射散热led灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，包括灯壳、LED光源模组，以及设置在LED光源模组出光方向上的散光板和灯盖，该灯壳为塑料灯壳，LED光源模组包括陶瓷基板以及直接封装在陶瓷基板上的多个LED芯片，陶瓷基板的表面涂覆有一层红外辐射散热层。由于本发明将LED芯片直接封装在陶瓷基板上，因此减少了热传递的传导层数，提高了热传递效率，大幅降低了热阻。另外本发明在陶瓷基板的表面涂覆有红外辐射散热层，可进一步加速LED的热传递效率。由于本发明具有高效的散热性能，因此可以采用塑料灯壳完全取代传统笨重的金属灯壳，可大幅度降低产品的制造成本，有助于推动LED灯具的全面普及，促进我国低碳经济的稳步发展。

Description

一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯
【技术领域】
本发明涉及一种LED灯，特指一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯。
【背景技术】
LED灯具有发光效率高、省电和使用寿命长的特点，因而应用越来越广泛。现有LED灯基本结构是由LED光源与电子组件***套上较大体积的金属散热鳍片形式的散热器组成。当LED通电后，LED与电子组件会产生大量的热量和电磁辐射。LED对热量非常敏感，LED在高温下工作会加剧荧光胶的衰减，最终降低LED的出光效率，长时间或不间断地使用情况下会造成LED灯的死灯现象。
LED模组目前普遍使用的自然冷却方法是：将LED光源直接焊接在铝基板，铝基板通过螺钉或铆压等方式与带翅片的散热块连接；在LED光源热沉与铝基板之间、铝基板与散热块之间由于存在接触间隙，一般均匀涂覆一层导热硅脂，以增强整个结构的导热性能。这样的结构由三大部分组成：LED光源、铝基板、散热块。由于在每两部分之间不可避免地存在安装间隙，虽然有导热硅脂的存在，但与整体的结构比起，其热阻明显提高；而且由于工件的增加，使得LED光源发出的热量其传导行程明显增加，使整个结构的导热系数明显降低。同时由于零件的增多、辅材的增加，也导致成本的明显提高。
LED灯的散热结构一般采用热传导系数在180以上的金属材质，在灯杯周围设置尽可能多的散热鳍片，单一地靠增加与空气的接触面来实现散热。如中国发明专利CN101149135A所公开的LED灯的散热结构，也是将散热片呈翼状环形排布底座上。而这种LED灯的散热结构存在以下不足：
1.耗用更多的金属原材料，增加了灯的成本。
2.外形体积增大造成无法取代目前市场上通用规格设计的传统卤素灯，阻碍了用LED灯的应用。
3.LED以及电子组件工作时，在产生热量的同时也产生电磁辐射波，该电磁辐射波不但会影响其他电子组件的寿命，而且对人体健康有害。
因此，寻求高散热性能、低成本的LED灯的是LED照明领域亟待解决的技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种高散热性能、低成本的LED灯。
为了达到上述技术目的，本发明所采取的技术手段是一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，包括灯壳，安装固定在灯壳内的LED光源模组，以及设置在LED光源模组出光方向上的散光板和将散光板固定在灯壳上的灯盖，其特征在于：所述灯壳为塑料灯壳，所述LED光源模组包括陶瓷基板以及直接封装在所述陶瓷基板上的多个LED芯片，所述陶瓷基板的表面涂覆有一层红外辐射散热层。
优选地，所述灯盖与灯壳之间还设置有一固定件，该固定件用于安装固定灯具。
优选地，还包括一安装在灯壳上的电源，该电源用于将市电转化为LED灯所需的稳定的直流电。
优选地，所述灯壳的底部以及侧壁阵列设置有多个透气孔，该散热孔用于空气对流散热。
优选地，所述红外辐射散热层内添加有纳米碳管，该纳米碳管可以提高陶瓷基板的热传导率。
优选地，所述红外辐射散热层的表面具有增加散热面积的粗糙结构，表面粗造化可以增加散热面积，进而进一步提高散热效率。
优选地，所述红外辐射散热层内添加有被电子跃迁过的多种尖晶石，所述的尖晶石可以提升红外辐射的效率，并保持相应的热稳定性、耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能。
优选地，所述红外辐射散热层内添加有稀土元素的氧化物，稀土元素的氧化物能提高红外辐射散热层的活性和稳定性。
由于本发明将LED芯片直接封装在陶瓷基板上，因此减少了热传递的传导层数，提高了热传递效率，大幅度降低了热阻，并简化了灯具的结构；另外本发明采用陶瓷基板相对于传统的铝基板具有更好的导热性能和耐腐蚀性能；另一方面本发明在陶瓷基板的表面涂覆有红外辐射散热层，可进一步加速LED的热传递效率，消除电磁辐射，并以红外辐射的形式散热，不但没有电磁污染，而且红外辐射对人体有益，有助于较少身体疾病，提高身体免疫力。同时本发明的红外辐射散热层还具有钻石级的机械硬度和抗冲击能力，可以保护陶瓷基板不受外界的机械和化学损伤。
实验数据显示，采用本发明的技术方案相对于传统的灯具结构可延长LED灯2至3年的使用寿命。
由于本发明采用了高效散热的红外辐射陶瓷基板，可以采用塑料做灯壳，可完全取代传统笨重的金属灯壳，可大幅度降低产品的制造成本，有助于推动LED灯具的全面普及，促进我国低碳经济的稳步发展。
【附图说明】
图1所示为本发明的结构分解示意图；
图2所示为本发明的陶瓷基板与LED芯片的位置关系示意图；
图3所示为本发明陶瓷基板封装LED芯片的结构示意图；
图4为图3所示A-A剖面的立体剖视图；
图5所示为图4所示B部分的局部放大结构示意图。
【具体实施方式】
为了进一步详细地阐述本发明的设计方案，下面结合附图进行详细说明。
参见附图1至图5所示，本发明公开了一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，包括灯壳1，安装固定在灯壳1内的LED光源模组2，以及设置在LED光源模组2出光方向上的散光板4和将散光板4固定在灯壳1上的灯盖5，所述灯壳1为塑料灯壳，LED光源模组2包括陶瓷基板21以及直接封装在所述陶瓷基板21上的多个LED芯片23，如图2、图3、图4、图5所示，所述陶瓷基板21上设置于多个杯碗22，所述LED芯片23固定在杯碗22内，并通过封装胶体26直接固晶在陶瓷基板21上，形成直接封装的LED24，所述陶瓷基板21的表面涂覆有一层红外辐射散热层25。
本发明的灯盖5与灯壳1之间还设置有一固定件3，该固定件3用于安装固定灯具；灯壳1的背面安装有电源6，该电源6用于将市电转化为LED灯所需的稳定的直流电；灯壳1的底部阵列设置有透气孔12，灯壳1的侧壁阵列设置有多个透气孔13，该透气孔12以及透气孔13用于空气对流散热；本发明的红外辐射散热层25内添加有纳米碳管，该纳米碳管可以提高陶瓷基板的热传导率；另外红外辐射散热层25的表面具有增加散热面积的粗糙结构，表面粗造化可以增加散热面积，进而进一步提高散热效率；所述红外辐射散热层25内还添加有被电子跃迁过的多种尖晶石，所述的尖晶石可以提升红外辐射的效率，并保持相应的热稳定性、耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能；所述红外辐射散热层25内添加有稀土元素的氧化物，稀土元素的氧化物能提高红外辐射散热层的活性和稳定性。
由于本发明将LED芯片23直接封装在陶瓷基板21上，减少了热传递的传导层数，提高了热传递效率，大幅度降低了热阻；另外本发明采用陶瓷基板21相对于传统的铝基板具有更好的导热性能和耐腐蚀性能；另一方面本发明在陶瓷基板21的表面涂覆有红外辐射散热层25，可进一步加速LED的热传递效率，消除电磁辐射，并以红外辐射的形式散热，不但没有电磁污染，而且红外辐射对人体有益，有助于较少身体疾病，提高身体免疫力。同时本发明的红外辐射散热层25还具有钻石级的机械硬度和抗冲击能力，可以保护陶瓷基板21不受外界的机械和化学损伤。由于本发明采用了高效散热的红外辐射陶瓷基板，可以采用塑料做灯壳，可完全取代传统笨重的金属灯壳，可大幅度降低产品的制造成本，有助于推动LED灯具的全面普及，促进我国低碳经济的稳步发展。
以上描述仅以方便说明本发明，并非对本发明的限制，在不脱离本发明创作精神的范畴内，任何熟知此技术的本领域的技术人员所做的任何简单的修饰与变形，仍属于本发明的保护范畴。

Claims (8)

1.一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，包括灯壳，安装固定在灯壳内的LED光源模组，以及设置在LED光源模组出光方向上的散光板和将散光板固定在灯壳上的灯盖，其特征在于：所述灯壳为塑料灯壳，所述LED光源模组包括陶瓷基板以及直接封装在所述陶瓷基板上的多个LED芯片，所述陶瓷基板的表面涂覆有一层红外辐射散热层。
2.根据权利要求1所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：所述灯盖与灯壳之间还设置有一固定件。
3.根据权利要求1所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：还包括一安装在灯壳上的电源。
4.根据权利要求1所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：所述灯壳的底部以及侧壁阵列设置有多个透气孔。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：所述红外辐射散热层内添加有纳米碳管。
6.根据权利要求5所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：所述红外辐射散热层的表面具有增加散热面积的粗糙结构。
7.根据权利要求6所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：所述红外辐射散热层内添加有被电子跃迁过的多种尖晶石。
8.根据权利要求7所述的一种高效陶瓷红外辐射散热LED灯，其特征在于：所述红外辐射散热层内添加有稀土元素的氧化物。
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