[发明专利]一种集成LED灯高效散热装置及方法

说明书

本发明公开一种集成LED灯高效散热装置及方法，LED面光源工作产生的热量通过陶瓷基板直接传给U型热管，U型热管内的介质吸热变成气体，流向散热器翅片的侧壁冷凝端，热量散到空气中；LED面光源没有被U型热管带走的热量通过固定架下板传给斯特林发动机，斯特林发动机运转，带动微型发电机产生电，电能传给电源模块，电源模块给LED面光源供电，在每个散热器翅片的正下方各设有一个电风扇，电源模块连接电风扇，电风扇的风力向上吹向散热器翅片；本发明能够有效地降低传统热管散热器中热管与散热翅片的接触热阻，促进热量的更好传递，把LED面光源没有散掉的余热进行回收利用，降低大功率LED的工作温度，提高LED的光效。

技术领域

本发明涉及集成大功率LED灯领域，具体是LED灯的散热装置，用于降低LED灯工作温度，收集LED灯发出的热量，实现热资源再利用。

背景技术

作为新一代的照明光源，大功率发光二极管 LED 具有节能、环保、发光效率高、响应速度快，寿命长等突出优点，但 LED 的发光效率约为20%，剩下的 80%的能量都转换成热量，热量使大功率 LED 的温度上升，导致工作电压减小，光强减小，光波长变长，严重影响LED 的可靠性与使用寿命。LED 灯具一般由多颗点光源集成，形成集成光源面，为了保证器件正常工作，对灯具散热管理很重要，良好的散热设计是灯具质量及可靠性的保障，因此解决大功率LED灯的散热问题变得尤为重要，LED灯的散热问题也成为制约LED发展的重要因数。

现有的应对LED散热问题的方法有两种：（1）改善LED内部芯片的质量，降低单颗放热量，提高发光效率；（2）改善大功率LED外部的散热设计，配备合理的散热装置。第一种散热方式由于目前LED电光转换效率维持在20-30%，对LED芯片质量的改善难以突破电光转换效率的限制；第二种散热方式是用的较多的散热方式。目前，LED灯散热方式又可以分为四种：散热片自然散热、加装风扇强制散热、回路热管散热和半导体制冷散热，其中，半导体制冷是利用帕尔（Peltier）效应，即两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两种金属接头之间将产生温差。例如：中国专利公开号为CN203147378U、名称为“基于半导体制冷散热的大功率LED灯具”的文献中公开的LED灯具就是利用半导体制冷散热，但该灯具并没有充分利用半导体制冷片（PN型半导体片），对收集LED灯发出的热量没有再利用，不具有节能的效果。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的集成大功率LED散热问题，提出了一种集成LED灯高效散热装置和散热方法，充分降低大功率LED的工作温度，并且回收利用LED面光源没有散掉的余热。

为实现上述目的，本发明所述的一种集成LED灯高效散热装置采用的技术方案是：其底部是水平布置的底座，顶部是水平布置的用以固定LED面光源的固定支架，LED面光源由陶瓷基板和LED芯片组成，所述的固定支架由固定架上板和固定架下板组成，陶瓷基板水平布置在固定架上板和固定架下板之间，陶瓷基板的下底面和固定架下板的上表面之间接触穿过U型热管的底壁，U型热管的U型开口朝向正下方且其两个侧壁各自分别伸入在一个散热器翅片中； 固定架下板的正下方是斯特林发动机，固定架下板下表面与斯特林发动机的热腔上表面紧密接触相接，斯特林发动机的冷腔外部连接微型发电机，微型发电机经导线连接电源模块，电源模块经电源线连接LED面光源。

进一步地，在底座的内部，位于每个散热器翅片的正下方各设有一个电风扇，电源模块通过电源线连接电风扇。

进一步地，固定架下板的上表面上设有若干个相互平行的凹槽，每个凹槽紧密卡住一个U型热管的底壁部分，U型热管的上表面与陶瓷基板下表面相接触，凹槽里面填充含银导热硅脂

所述的一种集成LED灯高效散热装置的散热方法采用的技术方案是：LED面光源工作产生的热量通过陶瓷基板直接传给U型热管，U型热管内的介质吸热变成气体，流向散热器翅片的侧壁冷凝端，热量散到空气中；LED面光源没有被U型热管带走的热量通过固定架下板传给斯特林发动机，斯特林发动机运转，带动微型发电机产生电，电能传给电源模块，电源模块给LED面光源供电。