一种大功率集成式LED高效散热灯具.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110326533.5

申请日:

2011.10.25

公开号:

CN102352976A

公开日:

2012.02.15

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F21S 2/00申请公布日:20120215|||实质审查的生效IPC(主分类):F21S 2/00申请日:20111025|||公开

IPC分类号:

F21S2/00; F21V29/00; F21Y101/02(2006.01)N

主分类号:

F21S2/00

申请人:

武汉华炬光电有限公司

发明人:

陈莉; 康娟

地址:

430074 湖北省武汉市关东科技工业园高新数码港武汉留学生创业园C栋1116室

优先权:

专利代理机构:

江西省专利事务所 36100

代理人:

胡里程

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内容摘要

本发明公开一种大功率集成式LED高效散热灯具,包括外壳,水冷腔,集成式LED光源,陶瓷基板,防水电源,铜导热块,冷凝散热器,固定支架。所述外壳采用铝合金材料。所述外壳两侧装有防水电源。所述集成式LED光源与陶瓷基板整体封装。所述铜导热块一端与陶瓷基板相连。所述冷凝散热管通过防水接头与水冷腔连接。所述固定支架与外壳相连。本发明将陶瓷导热、金属导热、水冷散热、风冷对流散热等功能方式进行科学分配,在保证散热良好的情况下能节约成本,独特设计的水冷腔结构散热效果更好,外壳体积更加紧凑。该LED灯具安装方便,通过不同的冷却液能灵活适应各种环境下的应用,有效延长采用集成式LED光源灯具的使用寿命。

权利要求书

1: 一种大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 该灯具包括外壳、 水冷腔、 集成 式 LED 光源、 陶瓷基板、 防水电源、 铜导热块、 冷凝散热器、 固定支架 ; 所述外壳采用铝合金 材料, 中间有水冷腔, 水冷腔呈 “M" 型, 水冷腔上有防水接口与冷凝散热器相连, 所述外壳 两侧装有防水电源, 通过从外壳内穿过的耐高温导线与设在外壳底面的集成式 LED 光源连 接; 所述外壳底面有反光层 ; 所述集成式 LED 光源与陶瓷基板一体化封装, LED 光源发光面 朝外 ; 所述铜导热块一端与陶瓷基板相连, 一端刻有沟槽, 紧密嵌入水冷腔内 ; 所述冷凝散 热器通过防水接头与水冷腔连接 ; 所述固定支架通过六角螺丝与外壳相连, 固定支架与外 壳连处有 “U” 型螺丝孔。
2: 根据权利要求 1 所述大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 所述外壳采用 铝合金材料, 外表面采用阳极氧化发黑处理 ; 水冷腔腔体内填充冷却液 ; 防水接头为不锈 钢, 两端均有螺纹。
3: 根据权利要求 1 所述大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 陶瓷基板主晶 相为氮化铝, 热导率大于 200W/m·K。
4: 根据权利要求 1 所述大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 所述外壳两侧 装有防水电源, 输入为宽幅电压 100V~280V 模式, 输出为恒定电流模式, 防护等级为 IP67 ; 防水电源通过内部耐高温导线与集成式 LED 光源连接, 耐高温导线外层为阻燃聚氯乙烯绝 缘材料。
5: 根据权利要求 1 所述大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 沟槽高度为铜 导热块厚度的二分之一 ; 铜导热块另一端与陶瓷基板通过高强度导热硅胶固定。
6: 根据权利要求 1 所述大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 所述冷凝散热 器通过防水接头与水冷腔连接, 形成密闭回路。
7: 根据权利要求 1 所述大功率集成式 LED 高效散热灯具, 其特征在于 : 所述固定支架 与外壳相连, 能够绕外壳 180°旋转, 支架后面有两个定位孔。

说明书


一种大功率集成式 LED 高效散热灯具

    【技术领域】
     本发明涉及一种灯具, 尤其是一种大功率集成式 LED 高效散热灯具。背景技术 相比于传统室外照明灯具, LED 灯具具有光效高, 寿命长, 环保, 显色性好等优点, 目前 LED 灯具正在各个领域逐步取代传统照明。在 LED 户外灯具中, 通常采用分布式 LED 光源和集成式 LED 光源两种主流方案。分布式 LED 光源灯具散热均匀, 但灯具体积大, 光斑 分布均匀性不佳 ; 采用集成式 LED 光源灯具光通量高, 成本低廉, 但发热点集中, 散热比较 困难。LED 灯具是否稳定, 品质的好坏与灯体本身散热至为重要, 目前市场上大功率高亮度 集成式 LED 灯具的散热, 通常采用外壳自然散热, 效果并不理想。散热性能不佳, 灯具本身 的寿命也会受到严重影响。照明行业市场对集成式 LED 室外灯具的要求是提高使用寿命、 应用便利性与设计多样化, 因此, 解决大功率集成式 LED 灯具的散热问题是现在 LED 照明领 域研究的热点。
     发明内容
     本发明的目的在于提供一种大功率集成式 LED 高效散热灯具。该灯具散热效果 好, 使用寿命长, 便于运输安装, 适用于室外照明。
     本发明的技术方案为 : 一种大功率集成式 LED 高效散热灯具, 该灯具包括外壳、 水 冷腔、 集成式 LED 光源、 陶瓷基板、 防水电源、 铜导热块、 冷凝散热器、 固定支架 ; 所述外壳采 用铝合金材料, 外表面采用阳极氧化发黑处理。中间有水冷腔, 水冷腔呈 “M” 型, 水冷腔腔 体内填充冷却液。水冷腔上有防水接口与冷凝散热器相连, 防水接头 (5) 为不锈钢, 两端均 有螺纹。所述外壳两侧装有防水电源, 外壳两侧装有防水电源, 输入为宽幅电压 100V~280V 模式, 输出为恒定电流模式, 防护等级为 IP67。防水电源通过内部耐高温导线与集成式 LED 光源连接, 耐高温导线外层为阻燃聚氯乙烯绝缘材料。通过从外壳内穿过的耐高温导线与 设在外壳底面的集成式 LED 光源连接 ; 所述外壳底面有反光层 ; 所述集成式 LED 光源与陶 瓷基板一体化封装, 陶瓷基板主晶相为氮化铝 (AlN), 热导率大于 200W/m· K。LED 光源发光 面朝外 ; 所述铜导热块一端与陶瓷基板相连, 一端刻有沟槽, 紧密嵌入水冷腔内, 沟槽高度 为铜导热块厚度的二分之一 ; 铜导热块另一端与陶瓷基板通过高强度导热硅胶固定。所述 冷凝散热器通过防水接头与水冷腔连接, 所述冷凝散热器通过防水接头与水冷腔连接, 形 成密闭回路。所述固定支架通过六角螺丝与外壳相连, 固定支架与外壳连处有 “U” 型螺丝 孔, 所述固定支架与外壳相连, 能够绕外壳 180°旋转, 支架后面有两个定位孔。
     本发明的优点在于 : 1、 采用集成式 LED 作为光源, 具有光效高, 体积小, 能耗少, 寿命 长, 环保的优点 ; 2、 “M” 型水冷腔设计独特, 充分考虑了液体热传导的方向, 减少了腔内冷却 液的用量, 使外壳重量减轻 20%, 但散热效果可以提高 10% ; 3、 将集成式 LED 光源封装在陶瓷 基板上做为第一导热层, 相比传统铝基板封装方式, 陶瓷基板具有优良的电绝缘性能, 而且质量轻, 热阻更小, 导热效率更高, 耐高温性能更好。4、 LED 外壳内的水冷腔与铜导热块连 接, 陶瓷基板传递的热量通过铜材极高的导热性能, 能迅速传导至水冷系统, 有效提高 LED 光源散热效率, 延长 LED 寿命。5、 水冷腔与冷凝散热器通过防水接头连接, 便于运输、 安装、 拆卸, 并且可以根据使用场合不同 (如北方、 南方) 更换不同的冷却液。6、 冷凝散热器内冷却 液蒸汽运动路径回路多, 相当于增大了散热面积 ; 冷凝散热器管道间留有空气通道, 便于空 气对流散热。 7、 防水电源外置, 将电源产生的热量通过空气对流直接散热, 使灯具的内部温 度更低, 并且便于更换、 装卸。 附图说明 图 1 为本发明一种大功率集成式 LED 高效散热灯具结构示意图 ; 图 2 为本发明一种大功率集成式 LED 高效散热灯具俯视图 ; 图 3 为本发明一种大功率集成式 LED 高效散热灯具正视图 ; 图 4 为本发明一种大功率集成式 LED 高效散热灯具立体图。
     图中 : 1—— 集成式 LED 光源 2 ——防水电源 3 ——陶瓷基板 4 ——铜导热块 5——防水接头 6——面板 7——耐高温导线 8——固定支架 9——冷凝散热器 10——水冷腔 11 ——外壳 12——定位孔。
     具体实施方式 依据附图, 对本发明做进一步的描述。如图 1 所示, 为本发明大功率集成式 LED 灯 具剖视图。本实施例中, 该大功率集成式 LED 灯具包括外壳 11, 水冷腔 10, 集成式 LED 光源 1, 陶瓷基板 3, 防水电源 2, 铜导热块 4, 冷凝散热器 9、 固定支架 8 等。在本发明中, 外壳 11 采用铸造铝合金一次成型, 质量轻, 强度高, 本身也是良好的导热体。外壳内部加工为 “M" 型水冷腔 10, 该水冷腔 10 符合流体热力学原理, 可以充分利用冷却液的吸热性和热传导性 散热以及外壳金属散热。水冷腔 10 上有防水接头 5 与冷凝散热器 9 相连, 方便装卸。外壳 11 两侧装有防水恒流电源, 通过从外壳 11 内穿过的耐高温导线 7 与集成式 LED 光源 1 连 接。 外壳 11 底面镀镍作为反光层, 前面用有机玻璃或二次配光透镜作为面板 6。 集成式 LED 光源 1 与陶瓷基板 3 封装为一个整体。铜导热块 4 厚度不超过 1 厘米, 一端与绝缘的陶瓷 基板 3 相连, 一端刻有沟槽, 紧密嵌入水冷腔 10 内。冷凝散热器 9 通过防水接头 5 与水冷 腔 10 连接。固定支架 8 与外壳 11 相连, 能够 180°旋转, 支架后面有两个定位孔 12。通过 定位孔 12 可以固定灯具, 安装方式灵活。
     集成式 LED 光源 1 工作时产生的热量通过陶瓷基板 3 和铜导热块 4 迅速传导至水 冷腔 10, 水冷腔 10 内的冷却液受热沸腾蒸发, 蒸发气体上升在冷凝散热器 9 内凝结并释放 热量, 热量通过冷凝散热器 9 的表面与空气流通, 散发至大气 ; 凝结后的冷却液受重力作用 回流到水冷腔 10, 从而实现高效散热循环。
     在本实施例中, 固定支架 8、 冷凝散热器 9 和铝合金外壳 11 分开包装运输, 方便使 用安装。将防水接头 5 取下, 即可灌装冷却液, 冷却液需要注满整个水冷腔 10。灌装完后通 过防水接头 5 与冷凝散热器 9 连接密封。根据灯具使用地区的环境温度不同选择不同的冷
     却液, 并确定是否添加防冻剂。
     上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明, 该实施例并非用以限制本发 明的专利范围, 凡未脱离本发明所为的等效实施或变更, 均应包含于本案的专利范围中。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102352976A43申请公布日20120215CN102352976ACN102352976A21申请号201110326533522申请日20111025F21S2/00200601F21V29/00200601F21Y101/0220060171申请人武汉华炬光电有限公司地址430074湖北省武汉市关东科技工业园高新数码港武汉留学生创业园C栋1116室72发明人陈莉康娟74专利代理机构江西省专利事务所36100代理人胡里程54发明名称一种大功率集成式LED高效散热灯具57摘要本发明公开一种大功率集成式LED高效散热灯具,包括外壳,水冷腔,集成式LED光源,陶瓷基板,防。

2、水电源,铜导热块,冷凝散热器,固定支架。所述外壳采用铝合金材料。所述外壳两侧装有防水电源。所述集成式LED光源与陶瓷基板整体封装。所述铜导热块一端与陶瓷基板相连。所述冷凝散热管通过防水接头与水冷腔连接。所述固定支架与外壳相连。本发明将陶瓷导热、金属导热、水冷散热、风冷对流散热等功能方式进行科学分配,在保证散热良好的情况下能节约成本,独特设计的水冷腔结构散热效果更好,外壳体积更加紧凑。该LED灯具安装方便,通过不同的冷却液能灵活适应各种环境下的应用,有效延长采用集成式LED光源灯具的使用寿命。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102。

3、352983A1/1页21一种大功率集成式LED高效散热灯具,其特征在于该灯具包括外壳、水冷腔、集成式LED光源、陶瓷基板、防水电源、铜导热块、冷凝散热器、固定支架;所述外壳采用铝合金材料,中间有水冷腔,水冷腔呈“M“型,水冷腔上有防水接口与冷凝散热器相连,所述外壳两侧装有防水电源,通过从外壳内穿过的耐高温导线与设在外壳底面的集成式LED光源连接;所述外壳底面有反光层;所述集成式LED光源与陶瓷基板一体化封装,LED光源发光面朝外;所述铜导热块一端与陶瓷基板相连,一端刻有沟槽,紧密嵌入水冷腔内;所述冷凝散热器通过防水接头与水冷腔连接;所述固定支架通过六角螺丝与外壳相连,固定支架与外壳连处有“U。

4、”型螺丝孔。2根据权利要求1所述大功率集成式LED高效散热灯具,其特征在于所述外壳采用铝合金材料,外表面采用阳极氧化发黑处理;水冷腔腔体内填充冷却液;防水接头为不锈钢,两端均有螺纹。3根据权利要求1所述大功率集成式LED高效散热灯具,其特征在于陶瓷基板主晶相为氮化铝,热导率大于200W/MK。4根据权利要求1所述大功率集成式LED高效散热灯具,其特征在于所述外壳两侧装有防水电源,输入为宽幅电压100V280V模式,输出为恒定电流模式,防护等级为IP67;防水电源通过内部耐高温导线与集成式LED光源连接,耐高温导线外层为阻燃聚氯乙烯绝缘材料。5根据权利要求1所述大功率集成式LED高效散热灯具,其。

5、特征在于沟槽高度为铜导热块厚度的二分之一;铜导热块另一端与陶瓷基板通过高强度导热硅胶固定。6根据权利要求1所述大功率集成式LED高效散热灯具,其特征在于所述冷凝散热器通过防水接头与水冷腔连接,形成密闭回路。7根据权利要求1所述大功率集成式LED高效散热灯具,其特征在于所述固定支架与外壳相连,能够绕外壳180旋转,支架后面有两个定位孔。权利要求书CN102352976ACN102352983A1/3页3一种大功率集成式LED高效散热灯具技术领域0001本发明涉及一种灯具,尤其是一种大功率集成式LED高效散热灯具。背景技术0002相比于传统室外照明灯具,LED灯具具有光效高,寿命长,环保,显色性好。

6、等优点,目前LED灯具正在各个领域逐步取代传统照明。在LED户外灯具中,通常采用分布式LED光源和集成式LED光源两种主流方案。分布式LED光源灯具散热均匀,但灯具体积大,光斑分布均匀性不佳;采用集成式LED光源灯具光通量高,成本低廉,但发热点集中,散热比较困难。LED灯具是否稳定,品质的好坏与灯体本身散热至为重要,目前市场上大功率高亮度集成式LED灯具的散热,通常采用外壳自然散热,效果并不理想。散热性能不佳,灯具本身的寿命也会受到严重影响。照明行业市场对集成式LED室外灯具的要求是提高使用寿命、应用便利性与设计多样化,因此,解决大功率集成式LED灯具的散热问题是现在LED照明领域研究的热点。。

7、发明内容0003本发明的目的在于提供一种大功率集成式LED高效散热灯具。该灯具散热效果好,使用寿命长,便于运输安装,适用于室外照明。0004本发明的技术方案为一种大功率集成式LED高效散热灯具,该灯具包括外壳、水冷腔、集成式LED光源、陶瓷基板、防水电源、铜导热块、冷凝散热器、固定支架;所述外壳采用铝合金材料,外表面采用阳极氧化发黑处理。中间有水冷腔,水冷腔呈“M”型,水冷腔腔体内填充冷却液。水冷腔上有防水接口与冷凝散热器相连,防水接头5为不锈钢,两端均有螺纹。所述外壳两侧装有防水电源,外壳两侧装有防水电源,输入为宽幅电压100V280V模式,输出为恒定电流模式,防护等级为IP67。防水电源通。

8、过内部耐高温导线与集成式LED光源连接,耐高温导线外层为阻燃聚氯乙烯绝缘材料。通过从外壳内穿过的耐高温导线与设在外壳底面的集成式LED光源连接;所述外壳底面有反光层;所述集成式LED光源与陶瓷基板一体化封装,陶瓷基板主晶相为氮化铝(ALN,热导率大于200W/MK。LED光源发光面朝外;所述铜导热块一端与陶瓷基板相连,一端刻有沟槽,紧密嵌入水冷腔内,沟槽高度为铜导热块厚度的二分之一;铜导热块另一端与陶瓷基板通过高强度导热硅胶固定。所述冷凝散热器通过防水接头与水冷腔连接,所述冷凝散热器通过防水接头与水冷腔连接,形成密闭回路。所述固定支架通过六角螺丝与外壳相连,固定支架与外壳连处有“U”型螺丝孔,。

9、所述固定支架与外壳相连,能够绕外壳180旋转,支架后面有两个定位孔。0005本发明的优点在于1、采用集成式LED作为光源,具有光效高,体积小,能耗少,寿命长,环保的优点;2、“M”型水冷腔设计独特,充分考虑了液体热传导的方向,减少了腔内冷却液的用量,使外壳重量减轻20,但散热效果可以提高10;3、将集成式LED光源封装在陶瓷基板上做为第一导热层,相比传统铝基板封装方式,陶瓷基板具有优良的电绝缘性能,而且说明书CN102352976ACN102352983A2/3页4质量轻,热阻更小,导热效率更高,耐高温性能更好。4、LED外壳内的水冷腔与铜导热块连接,陶瓷基板传递的热量通过铜材极高的导热性能,。

10、能迅速传导至水冷系统,有效提高LED光源散热效率,延长LED寿命。5、水冷腔与冷凝散热器通过防水接头连接,便于运输、安装、拆卸,并且可以根据使用场合不同(如北方、南方)更换不同的冷却液。6、冷凝散热器内冷却液蒸汽运动路径回路多,相当于增大了散热面积;冷凝散热器管道间留有空气通道,便于空气对流散热。7、防水电源外置,将电源产生的热量通过空气对流直接散热,使灯具的内部温度更低,并且便于更换、装卸。附图说明0006图1为本发明一种大功率集成式LED高效散热灯具结构示意图;图2为本发明一种大功率集成式LED高效散热灯具俯视图;图3为本发明一种大功率集成式LED高效散热灯具正视图;图4为本发明一种大功率。

11、集成式LED高效散热灯具立体图。0007图中1集成式LED光源2防水电源3陶瓷基板4铜导热块5防水接头6面板7耐高温导线8固定支架9冷凝散热器10水冷腔11外壳12定位孔。具体实施方式0008依据附图,对本发明做进一步的描述。如图1所示,为本发明大功率集成式LED灯具剖视图。本实施例中,该大功率集成式LED灯具包括外壳11,水冷腔10,集成式LED光源1,陶瓷基板3,防水电源2,铜导热块4,冷凝散热器9、固定支架8等。在本发明中,外壳11采用铸造铝合金一次成型,质量轻,强度高,本身也是良好的导热体。外壳内部加工为“M“型水冷腔10,该水冷腔10符合流体热力学原理,可以充分利用冷却液的吸热性和热。

12、传导性散热以及外壳金属散热。水冷腔10上有防水接头5与冷凝散热器9相连,方便装卸。外壳11两侧装有防水恒流电源,通过从外壳11内穿过的耐高温导线7与集成式LED光源1连接。外壳11底面镀镍作为反光层,前面用有机玻璃或二次配光透镜作为面板6。集成式LED光源1与陶瓷基板3封装为一个整体。铜导热块4厚度不超过1厘米,一端与绝缘的陶瓷基板3相连,一端刻有沟槽,紧密嵌入水冷腔10内。冷凝散热器9通过防水接头5与水冷腔10连接。固定支架8与外壳11相连,能够180旋转,支架后面有两个定位孔12。通过定位孔12可以固定灯具,安装方式灵活。0009集成式LED光源1工作时产生的热量通过陶瓷基板3和铜导热块4。

13、迅速传导至水冷腔10,水冷腔10内的冷却液受热沸腾蒸发,蒸发气体上升在冷凝散热器9内凝结并释放热量,热量通过冷凝散热器9的表面与空气流通,散发至大气;凝结后的冷却液受重力作用回流到水冷腔10,从而实现高效散热循环。0010在本实施例中,固定支架8、冷凝散热器9和铝合金外壳11分开包装运输,方便使用安装。将防水接头5取下,即可灌装冷却液,冷却液需要注满整个水冷腔10。灌装完后通过防水接头5与冷凝散热器9连接密封。根据灯具使用地区的环境温度不同选择不同的冷说明书CN102352976ACN102352983A3/3页5却液,并确定是否添加防冻剂。0011上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。说明书CN102352976ACN102352983A1/2页6图1图2说明书附图CN102352976ACN102352983A2/2页7图3图4说明书附图CN102352976A。

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