一种LED助航灯散热结构的制作方法

本发明涉及一种LED助航灯散热结构。

背景技术：

助航灯安装于机场跑道、滑行道、机坪等位置，分为立式和嵌入式两大类，为飞机的滑行和起降提供必要目视助航引导。LED助航灯采用LED光源，灯具散热效果直接影响灯具寿命和光效。

机场所使用的LED助航灯在实际的使用过程中存在很大的散热问题。目前所使用的LED灯具采用散热方式是LED焊接在铝基板上，根据光路设计方案，铝基板固定在铝合金或铜制散热器上，散热器再固定在灯具外壳上。散热器的散热途径有两个：一、在散热器的外表面设有若干鳍片将热量散发到灯具内部空气中，再经由空气传导到灯具外壳上；二、散热器的上表面部分面积与外壳接触直接将热量传导到外壳上。散到灯具外壳上的热量通过外部的空气对流散发到空气中或传导到土壤中。

上面所述的途径一由于灯具内部是密闭空间，没有空气对流，热量从散热器到空气再到外壳都只能通过导热方式传递，而空气的导热率极低，故而导热热阻较大，且相对途径二而言增加了热量在空气中传导的导热环节，散热能力降低。而途径二中散热器与外壳接触的面积较小，导热面积小，散热能力也有限。

为了满足助航需求，LED助航灯的功率一般都比较大，从而散热需求也比较大，因此，改进散热器的结构从而提高其散热能力，增强LED助航灯的散热效果对于助航灯的长久使用具有重要的实际意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有超强散热能力的LED助航灯散热结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种LED助航灯散热结构，包括灯具外壳和散热器，所述的灯具外壳包括灯具上盖和灯具下盖；所述的灯具上盖设置有安装槽，安装槽内设置有若干辅助安装块，辅助安装块之间设置有用于固定散热器的固定槽，灯具上盖还设置有透光孔，透光孔的一端与安装槽连通；所述的散热器包括散热主体和与灯具上盖内设置的固定槽配合使用的固定柱，散热主体与固定柱连接，散热主体内设置有容置腔，容置腔用于安装LED与电路基板，散热主体上设置有散热鳍片；所述的灯具下盖与灯具上盖固定连接；散热器的上表面与灯具上盖的安装槽底部紧密贴合，散热器固定柱到散热器底面的这部分侧表面与下盖的内表面紧密贴合。

作为优选方式，所述的辅助安装块与灯具上盖一体成型，固定柱与安装槽底面和/或辅助安装块紧密贴合。

作为优选方式，散热主体为圆柱体，固定柱为四根，四根固定柱均匀分布在散热主体的侧面上；辅助安装块为四个，四个辅助安装块中的相邻两个辅助安装块之间形成一个固定槽用于安装固定柱。

作为优选方式，所述的安装槽为圆柱形凹槽，所述的辅助安装块为安装槽内设置的最大圆环被固定槽均匀分开后形成的4个部分，辅助安装块的高度等于或小于安装槽的高度。

作为优选方式，所述的固定柱、辅助安装块两者的高度一致，辅助安装块的高度小于安装槽的高度，灯具下盖的一部分设置在安装槽内，灯具下盖上表面与辅助安装块紧密贴合，且灯具下盖外表面与安装槽内表面紧密贴合。

作为优选方式，散热器与灯具上盖和/或灯具下盖接触的面上设置导热材料层以便使散热器上面的热量更快地传递到灯具上盖和/或灯具下盖。

作为优选方式，所述的散热器与灯具上盖和/或灯具下盖接触的面上涂抹导热硅脂或导热膏或散热膏或散热硅脂或散热油以便使散热器上面的热量更快地传递到灯具上盖和/或灯具下盖。

作为优选方式，所述的散热器容置腔底部设置有方便电线穿出的通孔、用于固定电路基板的安装孔以及用于电路基板定位的定位孔。

作为优选方式，所述的散热器容置腔呈圆柱形结构，容置腔的中部设置隔离板将容置腔隔离成两部分，分别用于固定一块电路基板。

作为优选方式，所述的灯具上盖设置有灯具上盖连接孔，所述的灯具下盖上设置有与灯具上盖连接孔配合使用的灯具下盖连接孔，灯具上盖与灯具下盖通过螺栓或螺钉连接。

本发明的有益效果是：本发明改变了传统的散热器结构，改变了散热器在灯具外壳上的固定方式，使其安装更加方便，且与灯具外壳贴合更密切；加大了外表面与灯具外壳的接触面积，增加了导热面积，使热量更多的通过更快速的途径传递到灯具外壳，从而加强散热效果。本发明使散热器结构更合理，导热更均匀；简化了其在灯具外盖上的固定方式；增加了散热器的上表面和侧表面的面积，且使其与灯具上盖和灯具下盖紧密贴合，增加了导热面积。改进后的结构改变了主要散热途径，减少了导热热阻，能使LED散发的热量能够更加快速的导出灯具外部，加强灯具的散热效果。

附图说明

图1为本发明所述的灯具上盖的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明所述的灯具下盖的结构示意图；

图4为LED助航灯整体拆分结构示意图；

图5为本发明散热器与上盖的拆分结构示意图；

图6为本发明散热器与上盖的组装结构示意图；

图7为本发明散热器与下盖的拆分结构示意图；

图8为本发明散热器与下盖的组装结构示意图；

图9为本发明的整体组装结构示意图；

图中，1-固定柱，2-散热器上表面，3-通孔，4-安装孔，5-定位孔，6-散热器侧表面，7-散热鳍片，8-固定槽，9-安装槽，10-灯具上盖连接孔，11-灯具下盖连接孔，12-灯具下盖内表面，13-灯具下盖上表面。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～图9所示，一种LED助航灯散热结构，包括灯具外壳和散热器，所述的灯具外壳包括灯具上盖和灯具下盖；所述的灯具上盖设置有安装槽9，安装槽9内设置有若干辅助安装块，辅助安装块之间设置有用于固定散热器的固定槽8，灯具上盖还设置有透光孔，透光孔的一端与安装槽9连通；所述的散热器包括散热主体和与灯具上盖内设置的固定槽8配合使用的固定柱1，散热主体与固定柱1连接，散热主体内设置有容置腔，容置腔用于安装LED与电路基板，散热主体上设置有散热鳍片7；所述的灯具下盖与灯具上盖固定连接；散热器的上表面与灯具上盖的安装槽9底部紧密贴合，散热器固定柱1到散热器底面的这部分侧表面与下盖的内表面紧密贴合。

优选地，所述的辅助安装块与灯具上盖一体成型，固定柱1与安装槽9底面和/或辅助安装块紧密贴合。

优选地，散热主体为圆柱体，固定柱1为四根，四根固定柱1均匀分布在散热主体的侧面上；辅助安装块为四个，四个辅助安装块中的相邻两个辅助安装块之间形成一个固定槽8用于安装固定柱1。

优选地，所述的安装槽9为圆柱形凹槽，所述的辅助安装块为安装槽9内设置的最大圆环被固定槽8均匀分开后形成的4个部分，辅助安装块的高度等于或小于安装槽9的高度。

优选地，所述的固定柱1、辅助安装块两者的高度一致，辅助安装块的高度小于安装槽9的高度，灯具下盖的一部分设置在安装槽9内，灯具下盖上表面13与辅助安装块紧密贴合，且灯具下盖外表面与安装槽9内表面紧密贴合。

优选地，散热器与灯具上盖和/或灯具下盖接触的面上设置导热材料层以便使散热器上面的热量更快地传递到灯具上盖和/或灯具下盖。

优选地，所述的散热器与灯具上盖和/或灯具下盖接触的面上涂抹导热硅脂或导热膏或散热膏或散热硅脂或散热油以便使散热器上面的热量更快地传递到灯具上盖和/或灯具下盖。

优选地，所述的散热器容置腔底部设置有方便电线穿出的通孔3、用于固定电路基板的安装孔4以及用于电路基板定位的定位孔5。

优选地，所述的散热器容置腔呈圆柱形结构，容置腔的中部设置隔离板将容置腔隔离成两部分，分别用于固定一块电路基板。

优选地，所述的灯具上盖设置有灯具上盖连接孔10(可为螺纹孔)，所述的灯具下盖上设置有与灯具上盖连接孔10配合使用的灯具下盖连接孔11(可为螺纹孔)，灯具上盖与灯具下盖通过螺栓或螺钉连接。

优选地，本发明的电路基本采用铝材质，灯具上盖、灯具下盖以及散热器采用铜材质。

优选地，圆a的半径+0.5mm～2mm＝圆b的半径＝圆c的半径；圆d的半径＝圆e的半径+0.5mm～2mm，其中，圆a为散热器侧表面6截面圆，圆b为辅助安装块形成的最大圆环的内壁截面圆，圆c为灯具下盖内表面12截面圆，圆d为安装槽9侧壁的截面圆，圆e为灯具下盖外表面最大的截面圆。

本发明是一种散热能力超强的LED助航灯散热结构。散热器的内凹面(安装槽9)采用圆面，增加了上表面的面积；散热器侧面为圆柱面，增加了侧表面的面积；散热器顶部四周设有固定柱1，与上盖的固定槽8完全咬合，如附图5所示，然后将下盖盖上，用下盖的圆环上表面顶住固定柱1将其固定在固定槽8内，再将下盖与上盖通过螺纹孔、用螺栓连接固定，散热器不再需要通过螺丝与上盖固定；散热器的上表面与上盖内凹面、散热器的侧表面与下盖的内表面均紧密贴合，安装时在散热器表面涂抹导热硅胶。

计算分析：

从散热器下表面到灯具内空气再到灯具下盖的传热过程可以简化为有限空间中的自然对流换热。这是流动和换热形态都相当复杂的—类情形，工程上简化为按“导热”的形式来处理，并由此引入当量导热系数的概念。夹层内流体的流动，主要取决于以夹层厚度δ为特征长度的Gr数

${\mathrm{Gr}}_{\mathrm{\δ}}=\frac{{\mathrm{g\α\Δt\δ}}^3}{v^2}---\left(1\right)$

式中α＝1/Tm(K-1)为体积膨胀系数；式中温度单位为K。

假定散热器下部温度为100℃，铸铁灯具外盖的温度为50℃,散热器下表面与铸铁灯具下盖间距离为3cm。则特征温度tm＝75℃，此温度下空气的运动粘度ν＝20.5×10-6m2/s，λ＝3.005×10-2W/(m·K)，Pr＝0.693。由式(1)可得Gr_δ＝90463。当Gr_δ＝7×103～3.2×105时，努塞尔数Nu_δ＝0.212(Gr_δPr)^1/4＝3.35，等效热导率λ_e＝Nu_δλ＝0.1W/(m·K)。

散热器材料黄铜温度在100℃时热导率为131W/(m·K)，温度在50℃时热导率为143W/(m·K)，散热器内部平均热导率取λ_Cu＝137W/(m·K)。散热器上表面2和侧表面涂抹的导热硅胶用银硅脂，其热导率λ_Si＝9W/(m·K)。

散热器上表面2外圆半径为5cm，内圆半径为3cm，侧表面高3cm，散热鳍片7厚度为5mm。当热量通过散热器下表面传递到灯具内空气再传递到灯具外壳时，导热热阻导热量当热量通过散热器侧表面6传递到灯具外壳时，散热器内部为圆筒壁导热，导热热阻内壁温度比散热器底部温度要低，平均温度取70℃，导热量当热量通过散热器上表面2传递到灯具外壳时，导热热阻下表面平均温度取75℃，导热量

热量通过散热器下表面传递到灯具内空气再传递到灯具外壳时导热量仅为1.31W，而通过散热器侧表面6和上表面传递到灯具外壳时导热量可达到284W和833W。可见散热器主要通过上表面和侧表面散热，达到了本发明改变主要散热途径的目的。而通过侧表面的导热量为上表面导热量的3倍，达到了本发明通过改变结构增加侧表面导热面积从而加强导热的目的。本散热器发明能使LED散发的热量能够更加快速的导出灯具外部，加强灯具的散热效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。