一种轻质高效散热的led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种轻质高效散热的LED灯具，包括灯座、LED灯基板和散热器，所述的灯座与散热器连接，所述的LED灯基板上设有至少一个LED灯，所述的散热器内设有至少一个散热通道，所述的散热通道至少有一部分由LED灯基板构成，所述的散热通道设有进气口和出气口。本发明旨在提供一种散热迅速、结构简单、重量轻的轻质高效散热的LED灯具。
【专利说明】一种轻质高效散热的LED灯具
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED照明灯领域，特别是一种轻质高效散热的LED灯具。
【背景技术】
[0002] LED灯因为其节能、耐用、体积小、环保，现在已经成为一种广泛使用的光源，其用 途包括显示屏幕、照明等，众所周知地，当LED灯长时间使用过程中会产生热量，特别是密 集的LED灯汇集在一起时，如果热量不能及时散发，LED灯结温会显著增高，这样导致的结 果就是LED灯发光效率降低和使用寿命缩短。
[0003] 为了解决该问题，业内提出了多种解决方案，比较常用的有如下三种：
[0004] 1、热传导，即通过导热体将热量导出至低温环境中，比较常用的手段包括设置散 热翅，或者在设置散热翅的同时辅以低温冷媒带走热量。
[0005] 2、热辐射，通过辐射率高的材料将LED灯产生的热量主要以红外线的形式散发到 环境中。
[0006] 3、热对流，通过对流设备，比如合适规格的风扇等加速LED灯表面的热量散发。
[0007] 但是上述的方案存在各种各样的问题，热传导必须使用大量的导热体，导热体以 金属为主，即使采用导热性能好和重量轻的铝材，其重量依然大，制造成本较高。热辐射 的散热效率较低，无法及时的将热量散发，热对流结构复杂，加工难度大，电路多，增大耗电 量。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种散热迅速、结构简单、重量轻的轻质高效散热的LED灯 具。
[0009] 本发明提供的技术方案为：一种轻质高效散热的LED灯具，包括灯座、LED灯基板 和散热器，所述的灯座与散热器连接，所述的LED灯基板上设有至少一个LED灯，所述的散 热器内设有至少一个散热通道，所述的散热通道至少有一部分由LED灯基板构成，所述的 散热通道设有进气口和出气口。需要说明的是，散热通道可以为锥形、椭球形等，对此不作 过多限制。
[0010] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述的散热通道的一部分由LED灯基板构 成，所述的散热通道的其他部分由第一导热层构成，所述的第一导热层的材料为铝合金或 铜合金，所述的第一导热层的厚度为〇. 1?3mm。
[0011] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述的散热通道全部由LED灯基板围成。
[0012] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述的散热通道内设有强制通风设备。
[0013] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，在使用状态下，所述的进气口位于散热通 道的下侧，所述的出气口位于散热通道的上侧。
[0014] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述的进气口的面积大于出气口的面积。
[0015] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，LED灯的分布密度沿散热通道进气口至出 气口逐渐减小。
[0016] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述的进气口的面积、出气口的面积、垂直 投影整数绝对值之比为：1?2 :1 :4?6。需要说明的是，所述的垂直投影整数绝对值为所 述的轻质高效散热的LED灯具在使用状态下的投影面积。
[0017] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述的LED灯基板靠近散热通道的一侧设 有第二导热层。
[0018] 优选地，第二导热层的材料为铝合金或铜，所述的第二导热层的厚度为0. 1? 3mm 〇
[0019] 在上述的轻质高效散热的LED灯具中在上述的轻质高效散热的LED灯具中，所述 的LED灯基板的外侧设有透光保护罩，所述的透光保护罩与灯座固定连接。
[0020] 本发明将LED灯基板设在散热通道上，利用空气高效对流来提高LED灯的散热效 果，比传统LED灯主要采用热传导的方式进行散热所需要的面积明显减小，可以大大降低 散热器的重量。
[0021] 更进一步地说明，本发明采用冷空气低进，热空气高出的散热通道设计，利用热空 气密度较低，会自然上升，使散热通道内形成自然对流，带走通道内的热量，大大提高散热 效果。其中，还设有第一导热层，第一导热层采用超薄铝合金或铜合金，提高了散热通道内 的热空气和外界的冷空气的热传导，特别是采用铝合金的情况下，使本发明的LED灯具的 散热效率提高到22mm 2/w，因此其LED灯具的重量比传统灯具至少减轻70%以上，降低了灯 具支撑结构的支撑强度和生产成本。
[0022] 更进一步地，为了提高基板和气流的热交换，本发明采用进气口大，出气口小的设 计，使气流以喷射的形式散发出去，基板周围的气体流速增加，基板和空气的热传导加快。
[0023] 通过上述改进，降低了 LED灯的结温，相比于市售的LED灯，本发明中的LED灯的 结温降低了 3?5°C，提高了 LED灯的光衰周期，使LED灯具的使用寿命提高了 20%以上， 并且降低了成本，安装工序简易化。
[0024] 本发明为了提高加工的便捷性，在基板的内侧设有第二导热层，在实际制造过程 中，工厂只需按模具制造出该第二导热层，然后将LED灯基板直接固定在该第二导热层上， 降低整体制造难度，提高加工速度。
[0025] 为了进一步提高气体对流效果，本方案还增设有强制对流设备如风扇等。
[0026] 同时，在LED灯具的外侧增设透光保护罩，避免LED灯受雨水、灰尘的影响，提高使 用寿命和美观性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是本发明的具体实施例1的结构图；
[0028] 图2是本发明的具体实施例1的侧视图；
[0029] 图3是本发明的具体实施例1的左视图；
[0030] 图4是本发明的具体实施例1的右视图；
[0031] 图5是本发明的具体实施例1的仰视图；
[0032] 图6是本发明的具体实施例1的使用时的侧视图；
[0033] 图7是本发明的具体实施例1的使用时的空气流动不意图；
[0034] 图8是本发明的具体实施例2的结构图；
[0035] 图9是本发明的具体实施例2的剖视图；
[0036] 图10是本发明的具体实施例3的剖视图；
[0037] 图11是本发明的具体实施例4的剖视图；
[0038] 图12是本发明的具体实施例5的剖视图；
[0039] 图13是本发明的具体实施例6的剖视图；
[0040] 图14是本发明的具体实施例7的剖视图；
[0041] 图15是本发明的具体实施例7的结构图；
[0042] 图16是本发明的具体实施例8的结构图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合【具体实施方式】，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对 本发明的任何限制。
[0044] 实施例1
[0045] 如图1?5所示，本实施例为用于路灯的轻质高效散热的LED灯具，包括灯座1、 LED灯基板2和散热器3,所述的灯座1与散热器3连接，所述的灯座1上设有与外界连接 的连接件5,所述的LED灯基板2上设有多个LED灯，所述的散热器3内设有8个散热通道 31，所述的散热通道的一部分由LED灯基板2构成，其他部分由第一导热层34构成，所述 的第一导热层34的材料为铝合金，所述的第一散热层34的厚度为0. 3mm，在实际使用过程 中，第一散热层34位于LED灯基板2的上方，所述的散热通道31上设有进气口 32和出气 口 33, LED灯的分布密度沿散热通道31进气口 32至出气口 33逐渐减小，在使用状态下，所 述的进气口 32位于散热通道31的下侧，所述的出气口 33位于散热通道31的上侧，其中进 气口 32的数量为8个，出气口 33的数量同样也为8个。所述的LED灯基板2的外侧设有 透光保护罩4,所述的透光保护罩4与灯座1固定连接。在本实施例中，进气口 32和出气口 33的侧视形状均为弧形。
[0046] 在本实施例中，所述的进气口 32的面积、出气口 33的面积、所述的轻质高效散热 的LED灯具的垂直投影整数绝对值之比为：2 :1 :4。
[0047] 如图6和7所示，本实施例的轻质高效散热的LED灯具具体安装在路灯杆26上， 功率为200w，其安装具有一定的角度，如15°、20°、30°、35°、45°等，图7示出了本实施 例的一个散热通道31的空气流动示意图，由于LED灯基板2设在第一导热层34的下侧，空 气受热（一般散热通道内空气温度超过40°C，本实施例的效果会非常明显）后会膨胀，密度 减小，产生上升的动力，上升的空气和进入散热通道2的空气共同作用下，散热通道31内的 空气会以一定的角度拂过第一导热层34的内侧面，由于第一导热层34为热的良导体，散热 通道31内的空气的温度快速降低。出于对用于路灯的LED灯具的实际安装角度的考虑，采 用本实施例的设计，克服了入气口和出气口高度差低、烟囱效应不明显的缺陷，通过在一定 角度上空气流动与第一导热层34的正面冲击，加速了热空气和第一导热层34的热交换，力口 速了散热，保证LED灯具的LED灯的温度处于较低的温度下，通过上述设计，在使用状态下， LED灯基板2由下而上的温度逐渐升高，在散热通道31和LED灯基板2上形成稳定的温度 梯度，温度梯度的存在，加速了散热通道内空气流动的速度，并且保证热量很好的散发。
[0048] 在本实施例中，LED灯具的功率为200w，灯体重量为5Kg，相比于现有的LED路灯， 其重量减轻了 75%。
[0049] 实施例2
[0050] 如图8至图9所示，本实施例为球泡形的轻质高效散热的LED灯具，包括灯座1、 LED灯基板2和散热器3,所述的灯座1与散热器3连接，所述的灯座1上设有与外界连接 的连接件5,所述的LED灯基板2上设有多个LED灯，所述的散热器3内设有一条散热通道 31，所述的散热通道31全部由LED灯基板2围成，所述的散热通道31上设有进气口 32和出 气口 33, LED灯的分布密度沿散热通道31的进气口 32至出气口 33逐渐减小。在使用状态 下，所述的进气口 32位于散热通道31的下侧，所述的出气口 33位于散热通道31的上侧。 所述的LED灯基板2的外侧设有透光保护罩4,所述的透光保护罩4与灯座1固定连接。在 本实施例中，透光保护罩4由上下两部分构成，上部为半个椭球形，下部为半个球形。
[0051] 在本实施例中，所述的进气口 32的面积、出气口 33的面积、所述的球泡形的轻质 高效散热的LED灯具的垂直投影整数绝对值之比为：1. 5 :1 :5。
[0052] 图9示出了本实施例的散热通道31的空气流动示意图，在实际使用的过程中，由 于底部的LED灯基板2在工作过程中产生大量的热，在底部的LED灯基板2的上层的空气 受热膨胀密度降低，空气不断上升进而形成一层低压区，从外部进来的空气快速的汇入该 区域，然后上升，两侧的LED灯基板31在产生热的同时起到导流板的作用，引导受热的空气 上升，随着空气不断上升，膨胀的空气不断被压缩，热空气的压力和流速越来越大，通过上 述设计，，在使用状态下，LED灯基板2由下而上的温度逐渐升高，在散热通道31和LED灯 基板2上形成稳定的温度梯度，温度梯度的存在，加速了散热通道内空气流动的速度，并且 保证热量很好的散发。
[0053] 实施例3
[0054] 如图10所示，其和实施例2大致相同，不同的地方在于，在LED灯基板2靠近散热 通道31的地方增设了第二导热层35,这样有利于模具加工，安装过程中，只需要将LED灯基 板1粘附在第二导热层35上即可。所述的第二导热层35的材料为铝合金，所述的第二导 热层35的厚度为0· 8mm。
[0055] 本实施例并不限于球泡形的LED灯，同样可以适用于用于路灯的LED灯，出于文件 简洁的需要，本实施例并不再一一详述，但是其原理与本实施例相同。
[0056] 实施例4
[0057] 如图11所示，本实施例示出了另外一种球泡形的轻质高效散热的LED灯具，其与 实施例2大致相同，不同的地方在于，本实施例的散热通道31仅有部分由LED灯基板2围 成，即底部的LED灯基板2,上侧为第一导热层34。所述的第一导热层34的材料为铜，所述 的第一导热层34的厚度为1. 5mm
[0058] 图11示出了本实施例的散热通道31的空气流动，在实际使用的过程中，由于底部 的LED灯基板2在工作过程中产生大量的热，在底部的LED灯基板2的上层的空气受热膨 胀密度降低，空气不断上升进而形成一层低压区，从外部进来的空气快速的汇入该区域，然 后上升。上升过程中，热空气与第一导热层34交换，空气密度迅速增大，空气体积被压缩， 在第一导热层34表面形成又一层低压区，这样会使热空气不断的与第一导热层34接触，冷 却后的空气上升继续冷却，提高了散热效果，并且会在出气口形成喷射效果，散热迅速。
[0059] 实施例5 :
[0060] 如图12所示，本实施例与实施例3相同，不同的地方在于，在进气口 32的位置增 设了强制通风设备36-风扇，以提高空气流通的效果，提高散热效率。
[0061] 需要说明的是，在本实施例中，风扇可以采用电风扇，也可以采用风叶，当采用风 叶时风叶置于散热通道31的中部，以起到搅动气流，增加换热效果的目的。当采用电风扇 时，其安装位置可以选择散热通道31内的任何位置，本实施例的安装位置仅为例举，不代 表对本发明的任何限制。
[0062] 实施例6 :
[0063] 如图13所示，本实施例示出了一种平板式的轻质高效散热的LED灯具，用于天花 板顶灯，包括灯座1、LED灯基板2和散热器3,所述的灯座1与散热器3连接，所述的灯座1 上设有与外界连接的连接件5,所述的LED灯基板2上设有至少一个LED灯，所述的散热器 3内设有8个散热通道31，所述的散热通道31的一部分由LED灯基板2构成，其他部分由 第一导热层34构成，所述的第一导热层34的材料为铝合金，所述的第一散热层34的厚度 为1.2mm，所述的散热通道31具有8个进气口 32和8个出气口 33。在进气口 32的位置设 置有强制通风设备36-风扇。所述的LED灯基板2的外侧设有透光保护罩4,所述的透光保 护罩4与灯座1固定连接。
[0064] 在本实施例中，强制通风设备36的选定并不仅仅限于风扇，凡是能够起到强制通 风的作用的设备均可适用。
[0065] 实施例7
[0066] 如图14?15所示，本实施例示出了一种轻质高效散热的LED筒灯，包括灯座1、 LED灯基板2和散热器3,所述的灯座1与散热器3连接，所述的灯座1上设有与外界连接 的连接件5,所述的LED灯基板2上设有多个LED灯，所述的散热器3内设有1个散热通道 31，所述的散热通道31的一部分由LED灯基板2构成，其他部分由第一导热层34构成，所 述的第一导热层34的材料为铝合金，所述的第一散热层34的厚度为1mm，所述的散热通道 31具有1个进气口 32和5个出气口 33, LED灯的分布密度沿散热通道31进气口 32至出 气口 33逐渐减小。所述的LED灯基板2的外侧设有透光保护罩4,所述的透光保护罩4与 灯座1固定连接，在灯座1的外侧设有与外界连接的连接件5-弹簧夹。在灯座1的底部连 接有用于固定透光保护罩4的筒罩7。
[0067] 在本实施例中，所述的进气口 32的面积、出气口 33的面积、所述的轻质高效散热 的LED灯具的垂直投影整数绝对值之比为：2 :1 :6。
[0068] 在实际使用的过程中，由于底部的LED灯基板2在工作过程中产生大量的热，在底 部的LED灯基板2的上层的空气受热膨胀密度降低，空气不断上升进而形成一层低压区， 从外部进来的空气快速的汇入该区域，然后上升。上升过程中，热空气与第一导热层34交 换，空气密度迅速增大，空气体积被压缩，在第一导热层34表面形成又一层低压区，这样会 使热空气不断的与第一导热层34接触，冷却后的空气上升继续冷却，提高了散热效果，并 且会在出气口形成喷射效果，散热迅速。在本实施例中，第一导热层34为上端封闭的筒形， 5个出气口 33设置在筒形的上部封闭端的四周，其形状为弧形，这样设置的目的在于，第一 导热层34的筒形的内壁附近空气流量大，能够快速的将热导出。筒形的第一导热层34的 中间设有供电源线穿过的通孔6。
[0069] 实施例8
[0070] 如图16所示，实施例示出了一种轻质高效散热塑料材质的LED灯具，该LED灯具 的功率较小，具体来说小于l〇〇w，更优选地，小于25w，其包括灯座1、LED灯基板2和散热器 3,所述的灯座1与散热器3连接，所述的灯座1上设有与外界连接的连接件5,所述的LED 灯基板2上设有多个LED灯，所述的散热器3内设有1个散热通道31，所述的散热通道31 的一部分由LED灯基板2构成，其他部分由塑料材料层8构成，所述的塑料材料层8的材料 为聚苯乙烯或者其他的塑料材料，所述的塑料材料层8的厚度为2_，所述的散热通道31具 有1个进气口 32和1个出气口 33, LED灯的分布密度沿散热通道31进气口 32至出气口 33逐渐减小。所述的LED灯基板2的外侧设有透光保护罩4,所述的透光保护罩4与灯座 1固定连接，在灯座1的外侧设有与外界连接的连接件5。
[0071] 在本实施例中，所述的进气口 32的面积、出气口 33的面积、所述的轻质高效散热 塑料材质的LED灯具的垂直投影整数绝对值之比为：1. 5 :1 :5. 5。
[0072] 在实际使用过程中，由于底部的LED灯基板2在工作过程中产生大量的热，在底部 的LED灯基板2的上层的空气受热膨胀密度降低，空气不断上升进而形成一层低压区，从外 部进来的空气快速的汇入该区域，然后上升。随着散热通道31的逐渐缩小，在出气口 33的 位置形成喷射的气流状态，加速了散热通道31内的空气流动，LED灯基板2表面的温度迅 速降低，有效的降低了 LED灯的结温，更为重要的是，采用塑料材料，有效的降低了生产成 本同时降低了材料的重量。
[0073] 以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任 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。
【权利要求】
1. 一种轻质高效散热的LED灯具，包括灯座（1)、LED灯基板（2)和散热器（3)，所述的 灯座（1)与散热器（3)连接，所述的LED灯基板（2)上设有至少一个LED灯，其特征在于， 所述的散热器（3)内设有至少一个散热通道（31)，所述的散热通道（31)至少有一部分由 LED灯基板（2)构成，所述的散热通道（31)具有进气口（32)和出气口（33)。
2. 根据权利要求1所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的散热通道 (31)的一部分由LED灯基板（2)构成，所述的散热通道（31)的其他部分由第一导热层（34) 构成，所述的第一导热层（34)的材料为铝合金或铜合金，所述的第一导热层（34)的厚度为 0· 1 ?3mm〇
3. 根据权利要求1所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的散热通道 (31)全部由LED灯基板（2)围成。
4. 根据权利要求1所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的散热通道 (31)内设有强制通风设备（36)。
5. 根据权利要求1?4任一所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，在使用状态 下，所述的进气口（32)位于散热通道（31)的下侧，所述的出气口（33)位于散热通道（31) 的上侧。
6. 根据权利要求5所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的进气口（32) 的面积大于出气口（33)的面积。
7. 根据权利要求6所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，LED灯的分布密度沿 散热通道（31)进气口（32)至出气口（33)逐渐减小。
8. 根据权利要求6所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的进气口（32) 的面积、出气口（33)的面积、垂直投影整数绝对值之比为：1?2:1:4?6。
9. 根据权利要求1?4任一所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的LED 灯基板（2)靠近散热通道（31)的一侧设有第二导热层（35)。
10. 根据权利要求1?4任一所述的轻质高效散热的LED灯具，其特征在于，所述的LED 灯基板⑵的外侧设有透光保护罩（4)，所述的透光保护罩⑷与灯座⑴固定连接。
【文档编号】F21Y101/02GK104089205SQ201410355597
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】梁蔚豪 申请人:梁蔚豪