[发明专利]LED灯的风冷散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种LED灯的风冷散热装置，尤其是对轨道灯一类的大功率LED灯的散热用的装置。

背景技术

LED灯由于高效节能、工作稳定、寿命长，无污染，其在城市景观、道路交通、家居照明，汽车、屏幕显示等领域得到了广泛的应用，市场前景非常广阔。据介绍在LED照明中，输入功率中约40%—50%的能量转化为热量，如果散热不及时就会导致LED发光效率降低，甚至烧毁。因此LED的散热问题，已经成为大功率LED照明的技术瓶颈。现在3—5W的小功率LED灯都是采用肋片自然对流冷却的，但功率增大后这种冷却方式就不能适应LED的散热需求，尤其是在室内的大功率LED照明系统，更加散热困难。继而有了风扇强制散热，但这一措施显然散热效果仍是不足以使大功率LED灯得到有效的冷却。在“照明用LED新型冷却方式的现状及发展趋势”（刘东等，《山西建筑》第39卷第12期，2013年4月）、“热管换热器应用于大功率LED路灯冷却系统的实验研究”（勾昱君等，《照明工程学报》第23卷第2期，2012年4月）介绍了除上述两种散热技术以外的一些常用技术，如热管、微结构等散热技术，此外还介绍了微槽群复合相变集成冷却技术、新型热管换热器。更有人提出了热电制冷技术。

热管、微结构以及热电制冷，都具有成本很高的缺陷。而所述风冷散热则在微电机技术的进步中得到跃升的条件，散热风扇的体积大幅缩小。风冷散热首先是在LED灯壳体内安装有一只散热风扇，其次是有热交换器将LED芯片的热量传导到散热风扇造成的气流中，而热交换器主要是铜基板及与铜基板连接的翅片组。但由于翅片组为了有一定的散热面积，使截面比较小，因而其导热量较低，不能迅速地将铜基板上的热量传导到整个翅片上，即翅片的散热面积不能得到有效地利用。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是如何快速地将铜基板上的热量传导到翅片上，从而提出一种散热效果能达到大功率LED灯散热要求的LED灯的风冷散热装置。

本发明提供的LED灯的风冷散热装置，包括散热风扇、翅片组和铜基板，散热风扇产生的气流流经翅片的散热面；还有导热管，导热管由封闭的铜管和铜管内的热载体油构成，导热管一端与铜基板紧密相贴，另一端穿过翅片组上的每一片翅片，并且管壁与翅片紧密相贴。

本发明提供的LED灯的风冷散热装置，利用导热管热阻低、截面大的特点，将铜基板上的热量快速地传导到翅片上，使传导速度大大快于从翅片与铜基板连接的一侧传导到翅片大部分散热面的速度。与现有技术相比，经实际测试，在相同功率下，从同一温度冷却到同一温度所需要的时间，本发明比自然对流冷却的冷却速度提高3—4倍。

所述翅片组是由单个翅片组成的，每个翅片上有孔，翅片以孔穿在导热管上形成翅片组。以单个翅片组成翅片组与在整块材料上起槽构成的翅片组相比，能增加数倍散热面积，极大地提高散热效率；在保持散热面积的情况下则能缩小热交换器的体积和减少材料用量。

所述单个翅片穿导热管的孔有折边，折边高度最好与两个单个翅片间的距离相同，以使翅片与导热管的接触面积足够大和使两个单个翅片间距得到定位。

所述单个翅片的厚度在0.3mm以下。

所述单个翅片上还有定位孔和扣合结构，所述定位孔是有折边的小孔，折边高度最好与两个单个翅片间的距离相同；所述扣合结构是一个单个翅片边向另一个单个翅片折转的部分，且该部分经与两个单个翅片间的距离相同的长度后向内折转，使两个单个翅片相扣。定位孔和扣合结构既使翅片组整齐，又使翅片组形成整体，均匀热量分布，有利散热。

所述翅片组分两组以上，每组翅片组配置一根导热管，使导热管长度缩短、截面积进一步增加。

所述翅片上孔壁与导热管壁之间以锡填充，一般采用回流焊技术填充，使两者导热性能良好。

所述铜基板上有与导热管侧面形状相同的凹槽，导热管陷在凹槽内并相固定，使导热管与铜基板之间的接触面较大。

所述铜基板与导热管之间以焊接方式连接，使两者导热性能良好。

所述散热风扇为轴流型散热风扇，翅片组散热面布置在散热风扇的进风通道上，散热风扇产生的气流方向指向铜基板，以充分利用风冷效果。

本发明提供的LED灯的风冷散热装置，还有温控开关一安装在铜基板上，其动作温度为风扇启动温度，温控开关一的常开触点连接在风扇电机电源线上，当铜基板温度升到启动温度时，导通风机电源使其开始冷却工作。