Led灯的风冷散热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供的LED灯的风冷散热装置，包括散热风扇[2]、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[6]，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[12]紧密相贴，另一端穿过翅片组[4]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。
【专利说明】LED灯的风冷散热装置
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]所述单个翅片的厚度在0.3mm以下。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]本发明提供的LED灯的风冷散热装置，还有温控开关二安装在铜基板上，其动作温度为保安温度，温控开关一的常闭触点连接在LED电源线上，当铜基板温度升到启动温度时，切断LED电源使其停止工作以保护LED。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明一实施例的结构图，图2为图1的A——A向剖视图，图中:1_壳体，2-散热风扇，3-风扇座,4-翅片组,5-卡簧,6-导热管,7-固定圈,8-透光罩,9-反射杯，10-温控开关，11-LED，12-铜基板；
[0019]图3为单个翅片的主视图，图4为图3中B——B向剖视图，图中:40_单个翅片，41-穿导热管的孔，42-扣合结构，43-定位孔。
【具体实施方式】
[0020]1、如图1、2所示，一以轨道灯方式安装的LED照明灯，功率35W。有壳体1，壳体内安装有透光罩8、反射杯9、LED11、散热风扇2、热交换器,分别在壳体两端用卡簧5和固定圈7将它们同轴固定在壳体内，其中LED以LED芯片及其基板构成。所述热交换器包括经导热胶贴在LED基板上的铜基板12，铜基板贴有LED基板的背面起有两道半圆槽。另有一风扇座3,风扇座是一板体零件,其一面起有两道半圆槽，风扇槽和铜基板相合后半圆槽合为两道圆形孔。有两根导热管6，导热管以铜管灌装热载体油(适用温度120) 1:后两端封闭制成，各以一端直管固定在两道圆形孔内，固定的方式是以螺钉将风扇座和铜基板紧固，从而将导热管压紧在内。导热管另一端是由两段组成的弯管，一段是圆弧另一段是连接圆弧段与直管且将圆弧段引导到风扇侧面的弯曲段。圆弧段上套有许多单个翅片，单个翅片的形状结构如图3、4所示。单个翅片40是厚度在0.3mm的铝合金薄片，翅片面与灯具的径向平面重合，其形状包括在风扇侧面的主散热面，穿导热管的孔41在该主散热面的中心，还包括在风扇座一侧的延伸向灯具轴线的翅片组底。单个翅片上除穿导热管的孔外还有定位孔43，两孔都有折边，还折有扣合结构42，他们都向翅片的同一侧折起，两孔的折起高度为翅片组中两个相邻的单个翅片之间的距离。由于是径面布置，所以穿导热管的孔折起高度如与定位孔折起高度一样，则前一孔仅用作与导热管扩大接触面用，也可以按所在半径的两个单个支翅片间距设计，则同时可以参与定位。扣合结构设置在最外缘，状如变形的字母Y，其两叉端连在翅片外缘，折起高度是其所在半径的两个单个支翅片间距，然后再延伸一个翅片厚度后向内折转(字母Y的一竖部分)，而翅片在两叉之间有一个厚度的缺口，以容另一个扣合结构扣入。在导热管弯管段不设翅片，在穿妥翅片后在导热管壁和穿导热管的孔内壁之间经回流焊工艺填充锡，使每根导热管上的单个翅片形成一个翅片组并与导热管紧密结合。两组翅片组安装到灯内后形成碗状，散热风扇安装到处于“碗”底的风扇座上，使其处于“碗”内。散热风扇采用CPU散热风扇，气流从“碗” 口及主散热面形成的“碗”边吸入，指向铜基板并从“碗”底部分翅片组底中间隙吹过，经反射杯从固定圈上所开孔吹出。
[0021]在铜基板侧面安装有两个温控开关10，其中一个连接在散热风扇的电源导线上，其动作温度为50°C，即当铜基板的温度达到或超过50°C时，散热风扇电源导通而自动启动，实施强制冷却，而当铜基板温度低于50°C时散热风扇自动关闭，以节约电能。另一个连接在LED的电源导线上，其动作温度为75°C，即当铜基板温度达到或超过75°C时灯自动关闭，当铜基板温度低于70°C时灯自动开启。
[0022]将功率都为35W的两组LED灯，一组采用自然对流散热，另一组采用本例散热装置进行实际测试。测得的最高温度:前者整灯的表面温度为75°C，LED芯片结点温度为120°C，后者整灯表面温度为45°C，芯片结点温度为55°C。
[0023]2、其中热交换器的构成是:所用翅片组是由纯铝加工形成的，由内管和管内外翅片构成。所用导热管为4根扁管，它们一端以扁平一侧与铜基板上同形凹陷焊接，另一端弯曲后分别穿在管内翅片和穿过内管部分上的孔并穿在管外翅片上。
【权利要求】
1.一种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；其特征是还有导热管，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。
2.如权利要求1所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
3.如权利要求2所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
4.如权利要求2所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
5.如权利要求3所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是所述翅片上孔壁与导热管壁之间以锡填充。
6.如权利要求2或3或4或5所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是所述翅片组分两组以上，每组翅片组配置一根导热管。
7.如权利要求1或2或3或4或5所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
8.如权利要求6所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
9.如权利要求1或2或3或4或5所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
10.如权利要求6所述的LED灯的风冷散热装置，其特征是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。
【文档编号】F21V29/00GK103644552SQ201310669793
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】周安平 申请人:周安平, 嵊泗森兴电器制造有限公司