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一種水流散熱LED燈.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510734095.4

申請日:

2015.10.30

公開號:

CN105240711A

公開日:

2016.01.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F21S 2/00申請日:20151030|||公開
IPC分類號: F21S2/00(2016.01)I; F21V29/56(2015.01)I; F21V29/80(2015.01)I; F21V29/83(2015.01)I; F21V29/57(2015.01)I; F21V29/50(2015.01)I; F21Y115/10(2016.01)N 主分類號: F21S2/00
申請人: 江蘇天楹之光光電科技有限公司
發明人: 嚴圣軍
地址: 226601江蘇省南通市海安縣海安鎮西園大道69號
優先權:
專利代理機構: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙)11367 代理人: 蔣路帆
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510734095.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.16|||2016.02.10|||2016.01.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種水流散熱LED燈,包括LED晶片(1)、連接線(2)、透鏡(3)、LED晶片基板(5)、系統電路板(6)、散熱片(7),散熱片(7)下方設有用于散熱的散熱裝置(8),散熱裝置(8)的進水口(9)位于散熱裝置(8)正下方,散熱裝置(8)設有兩個以上的出水口(10),出水口(10)均勻分布于散熱裝置(8)側面。本發明的有益效果是:將進水口設在正下方,出水口設在側面,水流從下方進入,四周流出,使得溫度較低的水從散熱片的中間向兩邊形成流動,帶走散熱片上的熱量,實現水流的均勻吸熱,提高水流的吸熱效率,保證散熱片各區域溫度的保持相同且穩定。

權利要求書

權利要求書
1.  一種水流散熱LED燈,包括LED晶片(1)、連接線(2)、透鏡(3)、LED晶片基板(5)、系統電路板(6)、散熱片(7),所述連接線(2)連接所述LED晶片(1)與所述LED晶片基板(5),所述LED晶片(1)、LED晶片基板(5)、系統電路板(6)和所述散熱片(7)從上到下依次連接,所述透鏡(3)固定在所述LED晶片基板(5)上,將所述LED晶片(1)封裝在所述透鏡(3)與所述LED晶片基板(5)形成的內部空間,其特征在于,所述散熱片(7)下方設有用于散熱的散熱裝置(8),所述散熱裝置(8)的進水口(9)位于所述散熱裝置(8)正下方,所述散熱裝置(8)設有兩個以上的出水口(10),所述出水口(10)均勻分布于所述散熱裝置(8)側面。

2.  如權利要求1所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述散熱片(7)背向所述系統電路板(6)的一側設有兩個以上的散熱柱(71),每個所述散熱柱(71)上設有一個以上的通孔(12)。

3.  如權利要求2所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述散熱柱(71)上的通孔(12)均處在同一水平位置,所述通孔(12)中點離所述散熱柱(71)根部的距離是所述散熱柱(71)高度的1/4-1/3。

4.  如權利要求3所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述出水口(10)與所述進水口(9)之間通過主管道(13)連通,連接所述出水口(10)與所述進水口(9)的主管道上設有水泵(14)。

5.  如權利要求4所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述散熱柱(71)根部設有第一溫度傳感器(15),所述第一溫度傳感器(15)與所述水泵(14)相連。

6.  如權利要求5所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,連接所述出水口(10)與所述進水口(9)的主管道(13)上設有冷水進水管道(16)和熱水出水管道(17),所述熱水出水管道(17)位于所述出水口(10)位置處,所述冷水進水管道(16)和所述水泵(14)位于所述進水口(9)位置處,所述熱水出水管道(17)與所述主管道(13)連接處設有出水閥門(18),所述冷水進水管道(16)與所述主管道(13)連接處設有進水閥門(19)。

7.  如權利要求6所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述出水口(10)上設有第二溫度傳感器(20),所述第二溫度傳感器(20)與所述出水閥門(18)、所述進水閥門(19)連接。

8.  如權利要求1所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述LED晶片(1)與所述LED晶片基板(5)之間、所述LED晶片基板(5)與所述系統電路板(6)之間、所述系統電路板(6)與所述散熱片(7)之間通過一層固化的導熱膠(4)連接。

9.  如權利要求1所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述進水口(9)和所述出水口(10)的截面為橢圓形。

10.  如權利要求9所述的一種水流散熱LED燈,其特征在于,所述進水口(9)處設有一段與所述散熱裝置(8)平滑連接的過渡段,所述過渡段從下到上面積逐漸增加。

說明書

說明書一種水流散熱LED燈
技術領域
本發明涉及照明領域,尤其涉及一種水流散熱LED燈。
背景技術
LED作為新一代的照明光源,相比于傳統光源具有作壽命長、功耗低、亮度高、體積小等優勢,因而受到越來越多的關注。LED芯片正朝著小體積和大功率兩個方向發展,但是其發光效率目前僅有10%-20%,也就是說有高達80%-90%的電能直接轉化為了熱量。目前應用于照明的大功率LED(功率>1W)芯片尺寸大多在1mm×1mm以上,熱流密度超過了100W/cm,如果芯片的熱量不能及時散發出去,芯片的結點溫度過高會降低其發光效率和可靠性,會使芯片老化甚至失效,這是制約大功率白光LED光源發展的重要瓶頸。為了保證LED器件的正常工作和使用壽命,一般要求結點溫度不超過80℃。若要實現大功率LED的規模化應用就必須解決其散熱問題,對于這方面的問題,無論是從內部材料或封裝還是外部輔助工具,國內外已經就此進行了諸多研究。
如公開號為CN102606896A的發明專利申請公開了一種水循環散熱LED燈具,包括燈體,在燈體的光源腔內安裝有用于照明的LED,該燈具還包括用于給燈具散熱的水循環散熱裝置,該水循環散熱裝置嵌套在燈體與外界大氣之間。在燈具上的燈體上嵌套一水循環散熱裝置,一部分設置在光源腔內,與LED緊貼,用于光源腔內熱交換,另一部分外露大氣中,用于與外界進行熱交換,通過水循環散熱裝置內水的循環流動,加速熱交換,降低燈具光源腔內的溫度。該水循環散熱裝置中水會受熱后變成蒸汽,在循環體系中設置水的沸點為79℃,對循環體系的密封性能要求非常高,操作困難。
又如公開號為CN103162146A的發明專利申請公開了一種儲熱式LED燈具,包括LED光源基板,光源基板后設置與后方儲液桶的非金屬外殼一次成型的內嵌鋁殼,在非金屬外殼與內嵌鋁殼圍成的腔體中放置儲熱液體,在儲液桶外殼近側設置一個隨環境照度控制LED功率的內置驅動器。該發明結構合理,外殼采用非金屬材料制作如碳纖維、玻璃纖維、ABS等,可有效降低制造成本,并 提高燈具抗腐蝕能力,可使沿海地區或高腐蝕環境使用LED燈具無憂。但是該燈具無法適用于需要穩定照明效果的環境中,具有一定的局限性。
發明內容
為克服現有技術中存在的散熱效果差、散出熱量浪費等問題,本發明提供了一種水流散熱LED燈,包括LED晶片、連接線、透鏡、LED晶片基板、系統電路板、散熱片,所述連接線連接所述LED晶片與所述LED晶片基板,所述LED晶片、LED晶片基板、系統電路板和所述散熱片從上到下依次連接,所述透鏡固定在所述LED晶片基板上,將所述LED晶片封裝在所述透鏡與所述LED晶片基板形成的內部空間,所述散熱片下方設有用于散熱的散熱裝置,所述散熱裝置的進水口位于所述散熱裝置正下方,所述散熱裝置設有兩個以上的出水口,所述出水口均勻分布于所述散熱裝置側面。
水流從下方進入,四周流出,使得溫度較低的水從散熱片的中間向兩邊形成流動,帶走散熱片上的熱量,實現水流的均勻吸熱,提高水流的吸熱效率,保證散熱片各區域溫度的保持相同且穩定。
優選地,所述散熱片背向所述系統電路板的一側設有兩個以上的散熱柱,每個所述散熱柱上設有一個以上的通孔。
在散熱片上設散熱柱,可以增加散熱片與水流的接觸面積,在散熱柱上設通孔,可以實現水流中間向兩邊的順暢流動,穩定水體的流速,提高水流吸熱的均勻性。
優選地,所述散熱柱上的通孔均處在同一水平位置,所述通孔中點離所述散熱柱根部的距離是所述散熱柱高度的1/4-1/3。這樣使得水流在靠近散熱柱根部的位置改變方向,均衡水流對散熱片的壓力。
優選地,所述出水口與所述進水口之間通過主管道連通,連接所述出水口與所述進水口的主管道上設有水泵。調節水泵的功率可控制進水口和出水口的水流速度,這里出水口可以設置3個或4個,優選4個,進水口的截面面積是出水口的4-8倍,優選5倍,使得出水口的速度微微大于進水口的速度。
優選地,所述散熱柱根部設有第一溫度傳感器,所述第一溫度傳感器與所述水泵相連。當散熱柱根部的溫度達到設定值,優選75℃時,水泵會加快水流 速度,從而使散熱柱根部的溫度降低到75℃以下,優選70℃左右。
優選地,連接所述出水口與所述進水口的主管道上設有冷水進水管道和熱水出水管道,所述熱水出水管道位于所述出水口位置處,所述冷水進水管道和所述水泵位于所述進水口位置處所述熱水出水管道與所述主管道連接處設有出水閥門,所述冷水進水管道與所述主管道連接處設有進水閥門。
優選地,所述出水口上設有第二溫度傳感器,所述第二溫度傳感器與所述出水閥門、所述進水閥門連接。當第二溫度傳感器檢測到出水口溫度達到設定值,優選70℃時,打開出水閥門和進水閥門,持續從熱水出水管道流出,冷水從時水管道進入,這里優選冷水的水溫為20-30℃,當出水口水溫度小于65℃時,關閉出水閥門和進水閥門。
優選地,所述LED晶片與所述LED晶片基板之間、所述LED晶片基板與所述系統電路板之間、所述系統電路板與所述散熱片之間通過一層固化的導熱膠連接。通過導熱膠可以增加晶片與基板、基板與電路板、電路板與散熱片之間連接的緊密性,提高導熱面積,實現高效導熱。
優選地,所述導熱膠的按重量百分比計,包括以下組分:20-30%的端甲基乙烯基硅氧烷、20-30%超支化環氧樹脂、3-8%納米氧化鋁、3-8%銅粉、3-8%銀粉、2-7%鋁粉、1-2%交聯劑、30-50%的溶劑。通過超支化環氧樹脂、端甲基乙烯基硅氧烷和納米氧化鋁的合理搭配,可以有效地提高導熱膠與基板、晶片、電路板和散熱片之間的結合性能,提高其導熱性,再加入一定量的銅粉、銀,進一步擴大了納米氧化鋁在導熱膠中的作用,提高了固化后整體的導熱效果。
優選地,所述散熱片為銅合金,按重量百分比計,包括以下成份:97-99%銅、0-0.5%銀、0-0.5%鋁鈦硼和0-3%金屬雜質。在選擇合理的銅合金配比,并通過與少量的銀和鋁鈦硼,提高銅合金的細化效果和導熱效果,其中的金屬雜質是鋁、鐵、錫等。
優選地,所述進水口和所述出水口的截面為橢圓形。
優選地,所述進水口處設有一段與所述散熱裝置平滑連接的過渡段,所述過渡段從下到上面積逐漸增加。
與現有技術相比,本發明的有益效果是:
(1)將進水口設在正下方,出水口設在側面,水流從下方進入,四周流 出,使得溫度較低的水從散熱片的中間向兩邊形成流動,帶走散熱片上的熱量,實現水流的均勻吸熱,提高水流的吸熱效率,使散熱片各區域溫度保持相同且穩定;
(2)在散熱片上設散熱柱,可以增加散熱片與水流的接觸面積,在散熱柱上設通孔,可以實現水流中間向兩邊的順暢流動,穩定水體的流速,提高水流吸熱的均勻性;
(3)通過導熱膠可以增加晶片與基板、基板與電路板、電路板與散熱片之間連接的緊密性,提高導熱面積,實現高效導熱;通過超支化環氧樹脂、端甲基乙烯基硅氧烷和納米氧化鋁的合理搭配,可以有效地提高導熱膠與基板、晶片、電路板和散熱片之間的結合性能,提高其導熱性,再加入一定量的銅粉、銀,進一步擴大了納米氧化鋁在導熱膠中的作用,提高了固化后整體的導熱效果;
(4)散熱片通過選擇合理的銅合金配比,并與少量的銀和鋁鈦硼,提高了銅合金的細化效果和導熱效果;
(5)從熱水出水管道流出的熱水溫度為75℃左右,剛好可用于日常的洗澡等,起到節約用電的作用;從冷水進水管進入的水溫為常規溫度,來源充足,操作方便。
附圖說明
圖1是本發明較佳之正面剖視圖;
圖2是本發明較佳之仰視圖;
圖3是本發明較佳之水流示意圖。
具體實施方式
以下結合實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明,并不用于限定本發明。
如圖1-2所示分別為本發明較佳之正面剖視圖和仰視圖,包括LED晶片1、連接線2、透鏡3、LED晶片基板5、系統電路板6、散熱片7,連接線2連接LED晶片1與LED晶片基板5,LED晶片1、LED晶片基板5、系統電路板6和散熱片7從上到下依次連接,透鏡3固定在LED晶片基板5上,將LED晶片 1封裝在透鏡3與LED晶片基板5形成的內部空間,散熱片7下方設有散熱的散熱裝置8,散熱裝置8的進水口9位于散熱裝置8正下方,散熱裝置8設有兩個以上的出水口10,出水口10均勻分布于所述散熱裝置8側面,進水口9和出水口形狀均為橢圓形。
水流從下方進入,四周流出,使得溫度較低的水從散熱片的中間向兩邊形成流動,帶走散熱片上的熱量,實現水流的均勻吸熱,提高水流的吸熱效率,保證散熱片各區域溫度的保持相同且穩定。
散熱片7背向系統電路板6的一側設有兩個以上的散熱柱71,每個散熱柱71上設有一個以上的通孔12。在散熱片上設散熱柱,可以增加散熱片與水流的接觸面積,在散熱柱上設通孔,可以實現水流中間向兩邊的順暢流動,穩定水體的流速,提高水流吸熱的均勻性。
散熱柱71上的通孔12均處在同一水平位置,通孔12中點離散熱柱71根部的距離是所述散熱柱71高度的0.3。通孔也可以設兩排或多排,相鄰兩排通過的距離相等。如圖3所示為本發明較佳之水流示意圖,出水口10與所述進水口9之間通過主管道13連通,連接出水口10與進水口9的主管道上設有水泵14。
散熱柱71根部設有第一溫度傳感器15,第一溫度傳感器15與水泵14相連。
連接出水口10與進水口9的主管道13上設有冷水進水管道16和熱水出水管道17,熱水出水管道17位于所述出水口10位置處,冷水進水管道16和所述水泵14位于所述進水口9位置處,熱水出水管道17與主管道13連接處設有出水閥門18,冷水進水管道16與主管道13連接處設有進水閥門19。
出水口10上設有第二溫度傳感器20,第二溫度傳感器20與出水閥門18、進水閥門19連接。LED晶片1與LED晶片基板5之間、LED晶片基板5與系統電路板6之間、系統電路板6與散熱片7之間通過一層固化的導熱膠4連接。
進水口9和所述出水口10的截面為橢圓形;進水口9處設有一段與散熱裝置8平滑連接的過渡段,過渡段從下到上面積逐漸增加。
導熱膠4的按重量百分比計,包括以下組分:25%的端甲基乙烯基硅氧烷、20%超支化環氧樹脂、5%納米氧化鋁、5%銅粉、5%銀粉、5%鋁粉、1%交聯劑、 34%的溶劑。
導熱膠4的按重量百分比計,還可以由以下組分組成:20%的端甲基乙烯基硅氧烷、25%超支化環氧樹脂、4%納米氧化鋁、6%銅粉、4%銀粉、5%鋁粉、1%交聯劑、35%的溶劑。
散熱片7為銅合金,按重量百分比計,包括以下成份:99%銅、0.3%銀、0.3%鋁鈦硼和0.4%金屬雜質。
散熱片7為銅合金,按重量百分比計,還可以由以下成份組成:98%銅、0.5%銀、0.5%鋁鈦硼和1%金屬雜質。
上述說明示出并描述了本發明的優選實施例,如前所述,應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式,不應看作是對其他實施例的排除,而可用于各種其他組合、修改和環境,并能夠在本文所述發明構想范圍內,通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍,則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。

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一種 水流 散熱 LED
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