[实用新型]一种高效散热的LED灯具

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种高效散热的LED灯具，可以使大功率LED灯的散热问题得到明显解决，属于LED散热技术领域。

背景技术

随着科学技术和工业化生产的不断发展，全球能源问题的日益突出，强化传热在能源的开发和节约中起着至关重要的作用，对热交换系统的高效、低阻、紧凑等性能指标的要求也越来越高。LED(Light-Emitting-Diode)：即发光二极管，是一种能够将电能转化为光能的场致发光半导体。LED作为继白炽灯、荧光灯、高强度气体灯之后的第四代光源，属于全固体冷光源。与传统光源相比LED具有体积小、重量轻、结构坚固、工作电压低、使用寿命长、节能环保等优点。白光LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。美国市场调研机构StrategiesUnlimited的报告显示：2010年全球LED照明市场的总收入为55亿美元，2011年则为94亿美元。近几年，随着大功率LED应用于照明的形式逐渐形成，解决散热问题已经成为大功率LED应用的先决条件，对于现有LED等效水平而言，输入电能的80％左右将转变成为无法借助辐射释放的热量，而且LED芯片尺寸很小，如果散热不及时，则会使芯片温度升高，引起热应力分布不均、芯片发光效率降低、荧光粉激射效率下降，以及封装LED灯的有机胶加速老化，从而大大降低了LED灯的使用寿命。

我国在2007年首次明确地把“大功率LED封装及散热新技术”列为当前高新技术产业研究重点，支持“高效节能、长寿命的半导体照明材料与产品及其制备技术与设备”的研发工作。广东省科学技术情报研究所针对大功率LED散热封装专利技术进行了检索分析。结果表明：截至2008年末，相关专利文献共有1645件，其中，改良散热鳍片结构的有697件，改良基板和内部热沉结构的有473件，改良固晶封装方法的有285件，水冷或其他微循环系统有203件，荧光粉等材料的改良有189件，其他32件。

有研究表明，当温度超过一定值后，LED芯片的失效率将呈指数规律攀升。目前市场上的LED灯散热装置主要是利用铝合金做成较大规模的整体热沉，采用较为单一的增大散热面积的方法来散热，也存在很小一部分采用组合热管阵列加外翅片的散热方法。以上两种方法对于小功率密度的LED灯具能达到一定的效果，当大功率密度LED装置采用以上方法时，需要将散热装置做的相当庞大，使整个设备的体积和材料使用量大大提高，制造和安装成本将大大提高。当前关于大功率LED散热的众多科研工作表明：对于LED散热的设计，不同材料的选择和组合对于提高LED的散热能力只有少许的帮助，解决LED散热问题的关键不在于寻找高热导率的材料，还是在于增加散热面积和改变散热方式和结构，如此才能大幅度地提高LED的散热能力，达到更好的散热效果。本实用新型着重于散热结构的简化，采用蒸汽腔型热管，结合一体化中空型翅片，可以有效地解决散热问题，并且大幅降低器件所需的材料用量，从而大大节约成本。因此，本实用新型具有重要的社会效益。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高效散热的LED灯具，显著解决LED灯的散热问题，并且降低器件的成本。

本实用新型的技术方案如图1所示，包括电源整流系统6和LED芯片4，LED芯片4通过与电源整流系统6相连供电，还包括中空型翅片1和热管蒸汽腔2，LED芯片4上设置热管蒸汽腔2，中空型翅片为一端开口，其开口端与热管蒸汽腔2连接且与热管蒸汽腔2的腔体连通。

所述中空型翅片1与热管蒸汽腔2为一体成型，中空型翅片管和热管蒸汽腔所使用的材料必须是一样的，所用材料为铝合金、铜合金或者碳钢。

所述中空型翅片1与热管蒸汽腔2内部有传热工质，所选用的传热工质根据器件所产生的热量以及中空翅片和热管蒸汽腔所选用的材料来进行具体选择，所选用的工质与中空型翅片1和热管蒸汽腔2所用材料相容，蒸汽压较低、蒸发潜热高即可，例如丙酮、乙醚等。

所述热管蒸汽腔2为圆饼型空腔结构，热管蒸汽腔2圆饼型的圆形一面垂直分布有一系列的中空型翅片1，圆形另一面安装有LED芯片4。

所述中空型翅片1与热管的结构相同，可以为平直翅片或螺旋形翅片，截面可以为各种有利于散热的形状，例如平行流管（口琴管）形、欧米茄形、梯形、倒梯形、三角形、矩形或圆形，如图2和4所示。

所述中空型翅片1可以根据服役场合环境的空气流动，设计结构匹配的二次外延翅片，即在原有翅片的外壁上再连通有翅片，如图3所示。