[发明专利]三维散热大功率LED照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种半导体照明装置，特别是一种三维(3D)散热的大功率LED照明装置。用于家庭、办公室、商场、道路、隧道、舞台等照明灯具。

背景技术

所说的大功率LED、指的是单管功率为1W左右和1W以上的大功率LED，也称功率型LED。

现有大功率LED单管都不能单独使用，必须附加有散热装置、必须有良好的散热条件，以保证LED工作于正常工作温度。一个大功率LED照明灯具，通常会有几个乃至几百个大功率LED单管，各LED单管的热沉经导热胶或焊接剂与散热器热连接，把LED工作时产生的大量热量经散热器散发掉。LED作为一种半导体器件、对温度十分敏感，高温对LED的发光效率、使用寿命、可靠性和失效率的伤害极大，在高温下，LED不仅发光效率将显著下降，而且很容易损坏失效。因此，散热装置的设计是大功率LED照明装置的关键环节之一。

现有技术LED的散热装置五花八门，大体上可分为二类，即有源散热器和无源散热器。有源散热器、例如带有风扇的风冷散热器、液流致冷散热器、带有帕尔帖电子致冷元件的散热器等。无源散热器有带有一系列各种形状的沟槽和散热鳍片的散热器、带有热管的散热器等。

现有大功率LED照明常用的是带有一系列各种形状的沟槽和散热鳍片的无源散热器，所述的沟槽和散热鳍片分布在一个平面或曲面上，构成二维(2D)散热器；大功率LED单管、包括附加有一块金属基电路板的星形(Star)LED被安装在所述散热器的一个或几个平面上。所述散热器由高热导率的金属、例如铝或铝合金、铜或铜合金、铜芯铝等制成。这类散热器历史悠久，已被广泛使用。目前、大功率LED照明装置、例如射灯、路灯、隧道灯等、大多使用这类散热器。由于照明灯要求在静止空气中正常工作，鳍片间沟槽中的空气基本上是静止的，而干燥空气是很好的绝热体，无法把鳍片中部和深部表面的热量传导并发散出去，因此，实际起散热作用的仅仅是鳍片近散热器的外表面的小部分，大部分鳍片形同虚设，白白浪费了大量金属材料，因此，大功率LED灯需要很大体积的散热器，致使灯具体积大、重量重、成本高，有的大功率LED灯的散热器的成本几乎与LED相等。不仅如此，这大体积的散热器实际上成了一个热容量很大的热库，存贮了大量热量，使整灯温度升高，降低了整灯的发光效率和使用寿命。

现有技术的自镇流LED节能灯大多也用这种散热器，由于散热器散热效果差，难于制成大功率高效率的LED节能灯，现有LED节能灯的功率一般小于7W，若要制成更大功率的LED节能灯就要用很大体积的散热器，例如现有技术的15W LED节能灯，体积比A21白炽灯还大，重量约为白炽灯的20倍；更有的12W灯的散热器高达160mm、直径130mm，而普通100W白炽灯的高度为118mm，灯泡直径为60mm；现有技术难于制成20W-100W或更大功率的节能灯。同时，发光效率也因散热效果欠佳而明显下降；即使散热器或灯罩上有一些通气孔，例如中国专利03207297.X、200710039473.2和200710076766.8等，但其通气孔通道小、散热器上下端温差小，散热效果差，仍难于制成大功率、高效率LED节能灯。

现有技术的LED路灯、隧道灯等也大多用这种散热器，由于这类灯要求有更大的输出光通量，即要求有更大功率的LED，散热器体积大、成本高的矛盾更为突出。

因此，如何提高散热器的散热效率、减小散热器的体积重量和成本对LED照明技术的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述之不足，而提供一种散热效果好、体积小、重量轻、金属用量少、成本低、发光效率高、寿命长的3D散热的大功率LED照明装置，使制造10W-100W或更大功率的LED节能灯成为可能，使制造重量轻、低成本的LED路灯成为可能。