[发明专利]散热装置和具有该散热装置的照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热装置以及一种具有该类型的散热装置的照明装置。 

背景技术

诸如像MR16、PAR38、A60以及GX53等类型的LED替代灯越来越多地替代传统的照明装置，例如白炽灯和荧光灯。这是因为这种类型的替代灯更加节能、尺寸更小并且具有更长的寿命。随着技术的发展，LED封装本身能够实现较高的效率，例如能够获得1401m/W的冷白光和901m/W的暖白光，并且其寿命达到五万小时。但是当LED与LED驱动器、热管理设备以及光学元件一同集成到替代灯中时，替代灯的效率和寿命高度取决于如何设计驱动器、散热装置和光学元件。在LED中转化成所消耗的电能转化成热能而不是光。根据美国能源部的统计，用于驱动LED的能量的75％到85％被转化成了热量，并且这些热量必须从LED芯片排导到在其下方的印刷电路板以及散热装置上。如果这些热量不能及时的排导出去，那么在短期内会降低LED的光输出性能并产生色移，长期还会缩短LED的寿命。而散热装置性能的好坏则直接对LED照明设备产生影响。一个良好设计的散热装置应该能够提供良好的局部空气流动条件、在表面之间的良好的辐射、较低的材料成本以及加工制造更加简单容易。 

为了获得良好的散热性能，多数散热装置被设计成通过在物理尺寸的限制范围内增加散热片的数量来加大散热面积。例如中国专利申请 CN200940816Y公开例一种用于LED点型灯的散热装置，该LED点型灯包括反射镜、灯罩和圆柱形的热扩散器。大量的散热片设置在该扩散器的外部。在扩散器的中部形成一个腔体。为了获得良好的热传递效果，散热片包围该腔体，并在该腔体中填充导热材料。 

上述公开的散热装置的散热片被设计用于通过对流来获得更好的散热能力或者为了更加良好的辐射而要求高的表面发射率。为此这些散热装置都通过增大散热片的散热面积以及采用着色表面来实现上述目的。此外，上述类型散热片的结构相对复杂，其多数情况下通过压铸工艺来制造。然而其缺点也是相当明显的：首先，用于压铸工艺的铝合金的热传导系数不是很高，其次，散热装置面积的增大不一定带来散热能力的显著提高，因为散热装置的散热能力不仅仅取决于散热装置的表面积，其还取决于各个面上的对流换热系数，这个系数与进行对流的流体的物理特性，发生对流的物理状况以及散热片的几何尺寸有关。此外，着色的表面虽然具有较好的表面发射率，但是着色的表面会带来附加的传导热阻，因为多数着色材料的热传导能力都很差。而且，压铸工艺的模具费用也相对较高。 

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种用于照明装置的散热装置，该散热装置能够在提供良好的散热能力的同时，具有相对较小的体积，并且本发明的散热装置的表面发射率也相对较高。此外，根据本发明的散热装置制造成本相对低廉。 

本发明的目的由此实现，即散热装置包括圆柱形的基体和在基体的外表面上径向向外延伸的多个散热片，在基体中形成有用于容纳照明装置的部件的容纳腔，其中，各个散热片至少在其远离基体的末端的至少一部分上形成有向相邻的散热片的方向延伸的弯折部。通过这种设计方案，显著地增大了散热片的散热面，但是散热装置的基本外形轮廓以及尺寸保持不变。 

优选的是，散热片的数量根据如下公式进行优化：N＝[5.8×R^0.63×H^0.1×L^-0.61×T^-0.32]；其中，N为散热片的数量；R为截面为圆形的散热装置的半径；H为散热装置的高度；L为散热片从基体至散热片的远离基体的末端的长度；T为散热片的厚度。通过该公式来计算是否复杂的散热片设计真的对散热性能有帮助。进而通过调整散热片的厚度和数量以及弯折部的尺寸和形状等等来获得最佳的散热性能。 

当然，在进行设计时，还需对弯折部进行优化，这需考虑到散热片的面积的增大以及各个散热片的对流换热系数。在设计弯曲部时，一方面通过弯折部增大散热片的面积，从而在进行对流时实现快速的热交换。另一方面要考虑弯折部的形状和尺寸，从而优化对流换热系数。根据牛顿热对流定律可知暴露在对流环境中的散热片的表面的对流热阻Rth＝1/(h*A)，其中h是对流换热系数，A是散热片的面积。由此可见对对流热阻产生影响的不仅仅是散热片的面积而且还有对流换热系数。因此，优选的是，弯折部延伸至少超过两个相邻的散热片之间的间隙的一半。通过该设计方案，尽可能大地增大了散热面的面积，而同时又不会对对流条件造成消极影响。 

进一步优选的是，弯折部切向地向相邻的散热片的方向延伸。通过这种方式增大了散热片的面积，而散热装置的外形轮廓和尺寸则保持不变。