一种集成大功率led灯具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种集成大功率LED灯具。该LED灯具，包括LED灯和散热片，还包括：蒸发-冷凝室，所述散热片设置于所述蒸发-冷凝室的外壁上，所述蒸发-冷凝室开设有开口，多个所述LED灯分布于LED基板上，所述LED基板安装于所述开口上并使所述蒸发-冷凝室密封，所述蒸发-冷凝室内装有冷却液。通过散热片嵌入蒸发-冷凝室，在蒸发-冷凝室中设置冷却液，将LED灯安装于蒸发-冷凝室外，当LED灯工作时，冷却液蒸发将热量通过散热片发送出去，散热后冷却液冷凝，通过冷却液的循环变化，带走热量，提高LED灯具，特别是大功率LED灯具的散热效率。
【专利说明】一种集成大功率LED灯具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及散热领域，尤其涉及一种集成大功率LED灯具。
【背景技术】
[0002]LED作为新的高效环保光源，将很快替代现有的白炽灯及气体发光灯，成为未来的主要光源之一，现阶段，LED转化为光输出的能量仅占输入能量的25-50%，75-50%转化为热，且芯片的热主要以热传导的方式向热沉散发，再通过散热器将热量散发到空中，达到散热目的；散热问题是LED能否高效且稳定工作的关键之一，散热好，芯片温度低，发光效率高越稳定可靠，寿命长；反之则相反；应用方面，现多以分立元件应用为主，集成应用极少，主因是集成LED功率大，热源集中，散热难度更大，解决成本高或效果不佳；但集成大功率LED应用，是未来LED应用的主要发展方向。
[0003]现有的LED灯具散热方案主要有如下的几种方式:1、芯片到散热器传热纯传导传热，LED基板通过导热油与散热器紧贴传导传热，散热器将热量散发到空中，达到散热效果；该方式结构简单，LED基板到散热器表面，靠散热油及散热器材料传导传热，因有效传热面积小，又受制于中间热传导介质散热油的热导率低，工艺难控制，热阻大且不稳定；该方式主要被采用单颗封装的LED灯具使用；散热器主要通过两种方式将热量散发到空中:1、对流散热；2、辐射散热；而通常的铝质散热器，以对流散热为主；如附图3所示，经过多种传热介质，传热路径偏长，且不同传热介质间结合部热阻较大；基板面积大，导致散热器底部面积加大，冷空气从侧面进入，面积越大翼片越长散热翼片表面空气的流动性越差，散热效率越低；且容易堆积灰尘、鸟粪等，降低通风散热性能，影响可靠性；2、在第I种的基础上，散热器上靠近基板处设计高导热同温层，如附图3所示，加大散热翼片的有效传热截面积，但散热效率随散热器的体积增大而降低，空气对流如图3粗线箭头所示；容易堆积灰尘、鸟粪等，降低通风散热性能，影响可靠性。3、另一种热管传热，结构方式是:热管蒸发器通过导热油与LED基板紧贴通过传导传热到热管，热管特点是传热热阻小，重量轻；但热管成本高，整体导热性能受基板与散热管间结合传热介质导热油或焊接材料性能、厚度及气泡控制工艺影响大，因导热油及焊接材料热阻较大，越厚热阻越大，若有气泡，减小传热面积，加大热阻，热管蒸发器与基板有效散热面积受基板限制，影响整体散热效果。
[0004]综上所述，现有的方案，主要问题在于:1、不能将小面积大热量的基板热量以低成本，高可靠，低热阻传递到散热器表面；2、散热器容易受污染而减小散热面积，降低散热效果，3、LED灯具功率越大，散热器面积就需越大，效率越差，灯具重大影响LED的推广应用。
实用新型内容
[0005]本实用新型提出了一种集成大功率LED灯具，其通过在散热片嵌入蒸发-冷凝室，在蒸发-冷凝室中设置冷却液，通过冷却液在蒸发-冷凝室中循环蒸发-冷凝传输热量，提高散热效率。
[0006]为实现上述设计，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]一种集成大功率LED灯具，包括LED灯和散热片，还包括:蒸发-冷凝室，所述散热片设置于所述蒸发-冷凝室的外壁上，所述蒸发-冷凝室开设有开口，多个所述LED灯分布于LED基板上，所述LED基板安装于所述开口上并使所述蒸发-冷凝室密封，所述蒸发-冷凝室内装有冷却液。
[0008]其中，所述蒸发-冷凝室的开口设置有下沉台阶，所述LED基板通过密封胶安装于所述下沉台阶上，所述LED基板为绝缘导热基板；所述蒸发-冷凝室为长方体形的蒸发-冷凝室，散热片均匀垂直设置于所述蒸发-冷凝室的两侧壁上；所述LED基板为长方形LED基板，所述LED基板的两端连接电源线。
[0009]其中，所述LED灯均匀分布于所述LED基板上，所述LED灯为功率为6-20W的灯。
[0010]其中，相邻两个所述LED灯的间隔为25mm。
[0011]其中，所述冷却液为低沸点高气化材料冷却液；所述冷却液的深度为3-10mm。
[0012]其中，所述蒸发-冷凝室顶部开设有用于抽取空气的丁字三通孔；所述丁字三通孔密封有密封塞；所述蒸发-冷凝室为气压<50mmHg的蒸发-冷凝室。
[0013]其中，所述LED基板为陶瓷基板。
[0014]其中，所述蒸发-冷凝室的壁体为铝合金壁体；所述散热片为铝合金散热片。
[0015]其中，所述LED灯上设置有透镜。
[0016]其中，所述集成大功率LED灯具安装时LED灯朝下。
[0017]本实用新型的有益效果在于:通过散热片嵌入蒸发-冷凝室，在蒸发-冷凝室中设置冷却液，将LED灯安装于蒸发-冷凝室外，当LED灯工作时，冷却液蒸发将热量通过散热片发送出去，散热后冷却液冷凝，通过冷却液的循环变化，带走热量，提高LED灯具，特别是大功率LED灯具的散热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本实用新型实施例提供的一种集成大功率LED灯具的平面结构图。
[0020]图2是本实用新型实施例提供的一种集成大功率LED灯具的整体结构图。
[0021]图3是现有技术的散热示意图。
[0022]图4是本实用新型实施例提供的一种集成大功率LED灯具的散热示意图。
[0023]图5是LED基板上LED灯的分布示意图。
[0024]其中:1-LED灯；I1-LED基板；2_散热片；3_蒸发-冷凝室；31_冷却液；41_支架；42-固定部；51_均热层；52_导热硅胶；53_焊锡；54_封装基板；55_LED芯片；56_LED安装板。
【具体实施方式】
[0025]为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]请参考图1至图5，其分别是本实用新型实施例提供的一种集成大功率LED灯具的平面结构图、一种集成大功率LED灯具的整体结构图、现有技术的散热示意图、本实用新型实施例提供的一种集成大功率LED灯具的散热示意图、LED基板11上LED灯I的分布示意图。本实施例中的集成大功率LED灯具，适用于路灯、探照灯、海岛信号灯等大功率发光设备，为其提供充足光源的同时实现良好的散热效果，节约能源。
[0027]如图所示,该集成大功率LED灯具,包括LED灯I和散热片2,还包括:蒸发-冷凝室3，所述散热片2设置于所述蒸发-冷凝室3的外壁上，所述蒸发-冷凝室3开设有开口，多个所述LED灯I分布于LED基板11上，所述LED基板11安装于所述开口上并使所述蒸发-冷凝室3密封，所述蒸发-冷凝室3内装有冷却液31。
[0028]通过散热片2嵌入蒸发-冷凝室3，在蒸发-冷凝室3中设置冷却液31，将LED灯I安装于蒸发-冷凝室3外，当LED灯I工作时，冷却液31蒸发将热量通过散热片2发送出去，散热后冷却液31冷凝，通过冷却液31的循环变化，带走热量，提高LED灯具，特别是大功率LED灯具的散热效率。
[0029]优选地，所述蒸发-冷凝室3的开口设置有下沉台阶，所述LED基板11通过密封胶安装于所述下沉台阶上，所述LED基板11为绝缘导热基板；所述蒸发-冷凝室3为长方体形的蒸发-冷凝室3，散热片2均匀垂直设置于所述蒸发-冷凝室3的两侧壁上；所述LED基板11为长方形LED基板11，所述LED基板11的两端连接电源线。
[0030]优选地，所述LED灯I均匀分布于所述LED基板11上，所述LED灯I为功率为6-20W的灯。
[0031]进一步地，相邻两个所述LED灯I的间隔为25_。
[0032]优选地，所述冷却液31为低沸点高气化材料冷却液31 ;所述冷却液31的深度为3-10mmo
[0033]进一步地，所述蒸发-冷凝室3顶部开设有用于抽取空气的丁字三通孔；所述丁字三通孔密封有密封塞；所述蒸发-冷凝室3为气压<50mmHg的蒸发-冷凝室3。
[0034]优选地，所述LED基板11为陶瓷基板。
[0035]优选地，所述蒸发-冷凝室3的壁体为铝合金壁体；所述散热片2为铝合金散热片2。
[0036]进一步地，所述LED灯I上设置有透镜。
[0037]更进一步地，所述集成大功率LED灯具安装时LED灯I朝下。
[0038]本实施例中更具体地，设计尺寸为257mm*150mm*70mm的非字形排列的散热器,散热器包括58片长70mm高65mm厚2-lmm的散热片2,散热片2按中心间隔7.5mm平行排列在中间蒸发-冷凝室3的外壁；蒸发-冷凝室3的腔体200mm*10mm*62mm,沉台高6mm, LED基板11米用两块103.4mm*14mm*0.38mm陶瓷基板,LED基板11上贴合透镜,LED基板11通过密封胶及透镜固定片及锣钉固定在散热器沉台上，与散热器形成有效散热面积约5500cm2，重量约1.8kg，L E D功率70W的路灯光源模块。利用LED基板11作蒸发-冷凝室3底板，利用水气化热很大，气体流动性强，水蒸气传热热阻很低的特性，将小面积大热量传递到大面积的蒸发-冷凝室3的内壁，避免导热油的高热阻传热及工艺气泡影响，减少LED芯片55到散热器间的传热介质种类，到达降低LED芯片55到散热器中间传热热阻，提升可靠性。利用水在低压下沸点降低的特性，采取密闭液、气空间，并抽取空气，降低气压，降低水沸点，达到降低工作温度，确保LED基板11在较低温度下工作，避免LED灯I和LED芯片55热损伤。
[0039]LED基板11呈长方形，如附图5所示，LED灯I分8个长方形8*lw功率集成模块，采用35MIL兰光芯片，每个LED灯I实际是灯组单元，灯组单元的灯珠按2并4串呈长方形排列，每个LED灯I中间间隔25mm分布在基板上。电源从LED基板11两端接入，电压92.4VDC,电流 650mA。
[0040]蒸发-冷凝室3通过密封胶与LED基板11形成密封空间。常温25度条件，将组装好的蒸发-冷凝室3先通过散热冷凝器上部的丁字三通孔装水10-20mL，再通过蒸发-冷凝室3上的丁字三通孔抽取空气，使蒸发-冷凝室3内的气压<50mmHg，最后用密封塞密封丁字三通孔。
[0041]安装时，LED灯I向下发光，支架41作为散热器与固定部42中间的连接装置，同时也作为散热器的保护装置；固定部42连接于路灯柱上，散热片2与水平面垂直，LED基板11短边与水平面夹角〈15度安装。LED工作时，LED产生的热量通过封装材料传到LED基板ILLED基板11的上表面的水与LED基板11热交换，水被加热气化，水蒸气在浮力作用下浮出水面，水面气压上升，在气压差的作用下热蒸汽向蒸发-冷凝室3的内壁运动与蒸发-冷凝室3内表交换热量，液化冷凝成水珠，将热量传递给蒸发-冷凝室3的壁体，水珠在重力作用下，下流汇集到蒸发-冷凝室3的底部；因蒸发-冷凝室3的内壁表面水蒸气液化，蒸发冷凝器内表维持相对较低气压，热的水蒸气不断流向蒸发-冷凝室3的内表面，自动循环将LED基板11热量传递到蒸发-冷凝室3 ;蒸发-冷凝室3与散热片2 —体，且是用导热良好的铝合金材料，热量低热阻传导到散热片2的表面。散热片2表面通过空气对流及热辐射将热量散发到空气中。
[0042]因密封系统被抽真空，蒸发-冷凝室3中水的沸点随气压的降低而降低，蒸发-冷凝室3中水的沸点；水的气化热很大，50摄氏度时，水的气化热约2380k J / K g，LED基板11表面水的迅速气化带走大量热量，LED基板11保持水沸点附近低温工作；热量通过水蒸气传递到蒸发-冷凝室3的内壁，传热量大，但温度相差很小，因而热阻小导热能力与单位时间水蒸气流通到蒸发-冷凝室3的壁体的流量成正比。初始时气压低，水沸点低，蒸发-冷凝室3及散热片2温度低，散热慢；随着蒸发-冷凝室3内的热量聚集，温度上升，散热片2散热加快，同时蒸发-冷凝室3内的气压上升，沸点上升，散热与热源产生热达到平衡时，蒸发-冷凝室3气压恒定，蒸发-冷凝室3内水的沸点不再上升；确保基板在较低温度下工作，热量由LED基板11表面到蒸发-冷凝室3内表面热阻很小。
[0043]散热片2主要功能是将传递到散热器上的热量散发到周边空气中；主要有两种途径:1、辐射；2、空气对流；铝散热器主要通过对流散热；本实施例中的传、散热示意如附图4所不，工作时，散热片2外表面处的空气与散热器热交换被加热膨胀，向上流动,散热片2表面气压降低，周边冷空气在压差作用下流向蒸发-冷凝室3外表面；蒸发-冷凝室3散热能力主要由蒸发-冷凝室3表面大小及表面气流速度决定，面积越大，气流越通畅，散热效果越好；气流速度与散热器结构及体表温度与空气温度差有关，环境相同的情况下，体表温度越均匀，气流通道越短，速度越快，散热能力越强；本实施例中，热量由LED基板11传递到散热片2外表面的热阻小，表面不同地方温度相差很小，气流通路短直，有效散热面积大，散热效率高；一定大小的蒸发-冷凝室3对于特定热功率,可使蒸发-冷凝室3中水的沸点维持足够低的沸点，LED基板11温度被控制在蒸发-冷凝室3内水沸点附近，达到高效散热，有效降低LED基板11工作温度，保护LED的目的。
[0044]与之对比的是，现有技术中，LED芯片55、封装基板54、焊锡53、LED安装板56、导热娃胶52依次安装后再连接于散热器的均热层51上,热量传输介质多,传输距离大,传输效果差。
[0045]本实施例中的LED灯具在室内30度环境下工作，散热器表面最高温度48.3度，最大表面温差< 4.1度，根据光强照度变化推测平均芯片结温68.2度。
[0046]用两个上述光源模块的平面组合，形成的2*61.1W功率的光源产品，经测试，与单个应用测试温升差异很小。
[0047]以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种集成大功率LED灯具，包括LED灯(I)和散热片(2)，其特征在于，还包括:蒸发-冷凝室(3)，所述散热片⑵设置于所述蒸发-冷凝室(3)的外壁上，所述蒸发-冷凝室⑶开设有开口，多个所述LED灯⑴分布于LED基板(11)上，所述LED基板(11)安装于所述开口上并使所述蒸发-冷凝室(3)密封，所述蒸发-冷凝室(3)内装有冷却液(31)。
2.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述蒸发-冷凝室(3)的开口设置有下沉台阶，所述LED基板(11)通过密封胶安装于所述下沉台阶上，所述LED基板(11)为绝缘导热基板；所述蒸发-冷凝室(3)为长方体形的蒸发-冷凝室(3)，散热片(2)均匀垂直设置于所述蒸发-冷凝室(3)的两侧壁上；所述LED基板(11)为长方形LED基板(11)，所述LED基板(11)的两端连接电源线。
3.根据权利要求2所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述LED灯(I)均匀分布于所述LED基板(11)上，所述LED灯⑴为功率为6-20W的灯。
4.根据权利要求3所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，相邻两个所述LED灯(I)的间隔为25mm。
5.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述冷却液(31)的深度为3-10_。
6.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述蒸发-冷凝室(3)顶部开设有用于抽取空气的丁字三通孔；所述丁字三通孔密封有密封塞；所述蒸发-冷凝室⑶为气压<50mmHg的蒸发-冷凝室(3)。
7.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述LED基板(11)为陶瓷基板。
8.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述蒸发-冷凝室(3)的壁体为铝合金壁体；所述散热片(2)为铝合金散热片(2)。
9.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述LED灯(I)上设置有透镜。
10.根据权利要求1所述的一种集成大功率LED灯具，其特征在于，所述集成大功率LED灯具安装时LED灯(I)朝下。
【文档编号】F21Y101/02GK204099936SQ201420323449
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】杨同彦 申请人:杨同彦