翅片式散热器和灯具的制作方法

1.本实用新型涉及散热器技术领域，具体涉及一种翅片式散热器和灯具。


背景技术：

2.现有的一种翅片式散热器包括基板和竖立在基板上沿直线排布的多块翅片，为改善热边界层效应，多块翅片包括具有高度较高且延伸较短的第一翅片和高度较矮但延伸较长的第二翅片，多个第一翅片和第二翅片相间布置。由于任意相邻的第一翅片和第二翅片的外边缘具有差异而改善引起边界层效应的问题，还能增大翅片边缘间隔而改善自然对流散热效果。
3.热量传递方式有热传导、对流换热和热辐射传递三种，而在采用自然对流换热的前提下，热辐射传递在整体换热量中所占比重较大。而现有的该种翅片式散热器存在的问题是，受限于产品体积下，第一翅片的高度以及第二翅片的延伸长度受限而不能做出较大的差异化改变，任意相邻的第一翅片和第二翅片之间彼此相对的面积依然较大，更大一部分热量在翅片间相互传递，对外辐射热量占比较小，因而影响换热效果。


技术实现要素：

4.本实用新型的第一目的在于提供一种通过提高对外热辐射占比而改善散热效果的翅片式散热器。
5.本实用新型的第二目的在于提供一种具有上述翅片式散热器的灯具。
6.本实用新型第一目的提供的翅片式散热器包括沿预设方向有间隔布置的至少两块翅片；翅片沿自身的延伸方向具有高度变化而形成具有最高高度的高部和高部以外的低部，低部包括具有最低高度的矮部；任意相邻的两块翅片之间，第一块翅片的高部与第二块翅片的低部在预设方向上相对，第一块翅片的低部与第二块翅片的高部在预设方向上相对。
7.由上述方案可见，本实用新型通过对翅片的外轮廓进行设置，主要地，通过对翅片的顶部的外轮廓进行设置，使顶部在其延伸方向上具有高度变化，并通过改变布置方式使任意相邻的两个翅片的高部在多块翅片排布的预设方向上均不相对，因此，任意相邻的两块翅片之间，一块翅片的面积较大的高部与另一块翅片的面积较小的低部相对，从而使面积较大部分超过面积较小部分的面积部分能有效地进行对外热辐射传递而提高对外热辐射占比，且任意相邻的两块翅片的轮廓差也能改善热边界层效应，从而改善散热效果。
8.进一步的方案是，至少相邻的两块翅片之间，第一块翅片的高部与第二块翅片的矮部在预设方向上相对，第一块翅片的矮部与第二块翅片的高部在预设方向上相对。
9.更进一步的方案是，任意相邻的两块翅片之间，第一块翅片的高部与第二块翅片的矮部在预设方向上相对，第一块翅片的矮部与第二块翅片的高部在预设方向上相对。
10.由上可见，两块翅片之间，进一步地，任意两块翅片之间，其中一块翅片的具有最大面积的高部与另一块翅片上具有最小面积的矮部相对而使部上朝外面积最大化而进一
步提高对外热辐射占而进一步提高对外热辐射占比而提升散热效果。
11.更进一步的方案是，沿翅片的延伸方向，高部与矮部分别位于翅片的相对两端。
12.由上可见，高部与矮部是翅片间轮廓差异最大的部分，将高部与矮部设置在翅片的相对两端能进一步解决热边界层效应的问题。
13.另一进一步的方案是，翅片式散热器包括至少一个翅片组，每个翅片组包括至少三块翅片；翅片组中，任意两块翅片之间，一块翅片的高部与另一块翅片的低部沿预设方向布置。
14.由上可见，此设置下，在保证相邻翅片相同位置具有面积差而保证对外辐射量的前提下，相同轮廓的翅片之间因设置更多不同轮廓的翅片而间距增大，能提高自然对流换热效果且进一步解决热边界层效应的问题。
15.更进一步的方案是，翅片组中：布置顺序上的第一块翅片上，高部与矮部分别位于翅片的延伸方向上的相对两端；布置顺序上的第二块翅片上，高部位于翅片的延伸方向上的延伸中部，两个矮部分别位于翅片的延伸方向上的相对两端；布置顺序上的第三块翅片上，矮部与高部分别位于翅片的延伸方向上的相对两端。
16.由上可见，此设置下，翅片组中，第一块翅片的高部与第二块翅片的矮部相对，第三块翅片的高部与第二块翅片的另一个矮部相对，且第一块翅片、第三块翅片的高部和矮部设置在翅片的延伸端部，不仅能增大相对面积差、增大对外面积而提高对外辐射量，还能进一步解决热边界层效应的问题。
17.进一步的方案是，翅片式散热器包括沿预设方向布置的至少两个翅片组。
18.进一步的方案是，沿翅片的延伸方向，从高部到矮部，翅片的高度逐渐下降。
19.进一步的方案是，沿翅片的延伸方向，从高部到矮部，翅片的顶面沿直线、弧线或曲线延伸。
20.由上可见，以上几种设置均能使翅片沿其延伸方向形成高度变化。
21.进一步的方案是，预设方向为圆周方向、直线方向或曲线方向。
22.进一步的方案是，预设方向为直线方向或曲线方向圆周方向，翅片的延伸方向为圆周的径向或者弦向。
23.另一进一步的方案是，翅片的延伸方向为直线方向或曲线方向。
24.由上可见，根据灯具的实际需求，散热器可做成圆环状的、直线状或曲线装置的，翅片可做成沿直线延伸的或沿曲线延伸的。
25.进一步的方案是，翅片式散热器还包括基板，翅片竖立在基板上，翅片的高度方向为翅片背离基板伸出的方向。
26.本实用新型第二目的提供的灯具包括翅片式散热器，翅片式散热器采用上述的翅片式散热器。
27.进一步的方案是，灯具还包括电路板和发热光源，翅片式散热器、电路板和发热光源依次连接。
附图说明
28.图1为本实用新型灯具实施例的结构分解图。
29.图2为本实用新型翅片式散热器第一实施例的结构图。
30.图3为本实用新型翅片式散热器第一实施例的俯视图。
31.图4为本实用新型翅片式散热器第一实施例中第一翅片处的剖视图。
32.图5为本实用新型翅片式散热器第一实施例中第二翅片处的剖视图。
33.图6为本实用新型翅片式散热器第一实施例中第一翅片与第二翅片的配合关系图。
34.图7为本实用新型翅片式散热器第一实施例中第一翅片与第二翅片之间的辐射原理图。
35.图8为本实用新型翅片式散热器第二实施例中翅片组的结构示意图。
36.图9为本实用新型翅片式散热器第三实施例中翅片组的结构示意图。
37.图10为本实用新型翅片式散热器第四实施例中翅片的结构图。
38.图11为本实用新型翅片式散热器第五实施例中翅片的结构图。
39.图12为本实用新型翅片式散热器第六实施例中翅片的结构图。
40.图13为本实用新型翅片式散热器第七实施例的结构示意图。
具体实施方式
41.翅片式散热器第一实施例
42.参见图1，本实用新型提供的灯具为一种大功率led工矿灯，灯具包括电源盒2、pcb电路板3、灯珠组4以及本实用新型的翅片式散热器1。灯珠组4为本实用新型的发热光源。电源盒2、pcb电路板3和灯珠组4依次电连接。
43.电器盒2外周轮廓大致呈圆形，pcb电路板3和翅片式散热器1均呈圆环状，灯珠组4呈圆周阵列布置并连接在pcb电路板3的第一表侧，翅片式散热器1连接在pcb电路板3上与第一表侧相对的第二表侧。
44.参见图2，翅片式散热器1以铝、铜或其他导热系数较高的金属加工而成，翅片式散热器1包括圆环状的基板11和沿翅片式散热器1的轴向竖立在基板11上的多根第一翅片12和第二翅片13，第一翅片12和第二翅片13的高度方向为二者背离基板11伸出的方向，本实施例中翅片的高度方向为翅片式散热器1的轴向。第一翅片12和第二翅片13均为本实用新型的翅片，多根第一翅片12和多根第二翅片13沿圆周方向a3(图3所示)交错布置且有间隔布置。
45.结合图3，以其中一块第一翅片12和相邻的一块第二翅片13为例说明，第一径向a1为第一翅片12的延伸方向，第二径向a2为第二翅片13的延伸方向，因此第一翅片12和第二翅片13的延伸方向均为直线方向，且延伸方向(径向)垂直于高度方向(轴向)。
46.本实施例中，多块翅片沿翅片式散热器1的圆周方向a3依次布置，圆周方向a3则本实施例的预设方向。在其他实施例中，根据灯具的生产需求，预设方向可以是直线方向、曲线方向或其他多边形轨迹方向。
47.参见图4和图5，第一翅片12和第二翅片13的轮廓均为直角梯形，且第一翅片12和第二翅片13均沿自身的延伸方向具有高度变化而形成具有最高高度的高部和高部以外的低部，低部包括翅片上具有最低高度的矮部。
48.如图4所示，第一翅片12沿第一径向a1高度逐渐增大而形成具有最高高度的第一高部127和第一高部127以外的第一低部128，第一低部128包括具有最低高度的第一矮部
129，第一高部127和第一矮部129分别位于第一径向a1的相对两端，且第一高部127远离翅片式散热器1的轴心o而第一矮部129靠近翅片式散热器1的轴心o。另外，从第一高部127到第一矮部129，第一翅片12的顶面沿直线延伸。
49.如图5所示，第二翅片13沿第二径向a2高度逐渐减小而形成具有最高高度的第二高部137和第二高部137以外的第二低部138，第二低部138包括具有最低高度的第二矮部139，第二高部137和第二矮部139分别位于第二径向a2的相对两端，且第二高部137靠近翅片式散热器1的轴心o而第二矮部139远离翅片式散热器1的轴心o。另外，从第二高部137到第二矮部139，第二翅片13的顶面沿直线延伸。
50.结合图6，可以看出，相邻的第一翅片12和第二翅片13之间，沿圆周方向a3，第一翅片12的第一高部127与第二翅片13的第二矮部139在圆周方向a3上相对，第一翅片12的第一矮部129与第二翅片13的第二高部137在圆周方向a3上相对。
51.由于高部及附近部分为翅片上表面积较大处，矮部及附近部分为翅片上表面积较小处，一块翅片的高部与另一块翅片的矮部相对时，高部及附近部分超出矮部及附近部分的面积部分则成为朝外的部分而实现对外热辐射传递。第一高部127与第二矮部139相对而形成不朝向第二矮部139的面积部分s1，第二高部137与第一矮部129相对而形成不朝向第一矮部129的的面积部分s2，面积部分s1和面积部分s2的热辐射可对外传递。
52.结合图7，根据传热学理论，a1和a2表面间的换热量计算如下公式：
53.q
1.2
＝ε
s
a1x
1,2
(e
b1
‑
e
b2
)；
54.其中ε
s
为考虑由于灰体系统多次吸收与反射对换热量影响的因子，a1为表面a1的面积，x
1,2
为表面a1对表面a2的角系数，e
b1
和e
b2
分别为a1和a2两个表面的发射辐射；
55.其中角系数x
1,2
的计算如下公式：
[0056][0057]
两个翅片表面夹角不变时，如果两个微元表面相对位置由近变远，如图7所示微元表面d
a2
移动到微元表面d
a2’时，r<r
′
，φ1<φ
′1，φ2<φ
′2，则有x
1,2
>x
1,2
′
，所以两个微元表面之间的辐射换热量dq
1.2
>dq
1.2
′
。因此可得，当翅片面积、表面温度及两个翅片间的夹角恒定时，相对的两微元表面之间距离越大，两微元表面之间热辐射换热量越小，对外辐射越大。
[0058]
对于翅片整体而言，第一翅片12和第二翅片13交错排布使得两个相邻的翅片相对的面积较小，二者间相互辐射传热量降低，更多的热量辐射对外传递。
[0059]
另外，本实施例的灯具依靠自然对流换热，空气流速收热边界层效应的影响较大。且翅片式散热器1呈圆环状，由于热气流密度小，受浮力效应影响上浮，冷空气由翅片式散热器1的外围和中心通风口上升并流进。对此，高部与矮部是翅片间轮廓差异最大的部分，将高部与矮部设置在翅片的相对两端，轮廓差别最大处位于翅片式散热器1的内周边缘和外周边缘处，从而解决热边界层效应的问题，也能增大同类翅片的间距，强化自然对流换热。
[0060]
翅片式散热器第二实施例
[0061]
参见图8，本实施例中，翅片式散热器包括沿圆周方向a3布置的数个翅片组，每个翅片组包括如图8所示的沿圆周方向a3依次布置的三个翅片：第一翅片51、第二翅片52和第三翅片53上。
[0062]
第一翅片51上，第一高部517与第一矮部519分别第一翅片51的延伸方向上的相对两端；第二翅片52上，第二高部527位于第二翅片52的延伸方向上的延伸中部，两个第二矮部529分别位于第二翅片52的延伸方向上的相对两端；第三翅片53上，第三矮部539与第三高部537分别位于第三翅片53的延伸方向上的相对两端。
[0063]
第一翅片51、第二翅片52和第三翅片53依次相邻设置时，在圆周方向a3上，第一翅片51的第一高部517与第二翅片52第一延伸端的第二矮部529相对，因此第一高部517及附近部分具有较大的朝外面积。在圆周方向a3上，第三翅片53的第三高部537与第二翅片52的第二延伸端的第二矮部529相对，因此第三高部537及附近部分也具有较大的朝外面积。另外，在圆周方向a3上，第二翅片52的第二高部527的第一侧表面与第一翅片51上第一高部517以外的低部相对，第二翅片52的第二高部527的第二侧表面与第三翅片53上第三高部537以外的低部相对，因此第二高部527及附近部分也具有较大的朝外面积。因此本实施例也能有效增大翅片的朝外面积而增大对外辐射热量。
[0064]
另外，本实施例的翅片组中，不仅相邻的翅片之间在圆周方向a3上实现高部与低部相对，且不相邻的翅片之间也不出现相同部位沿圆周方向a3布置的问题。如第一翅片51和第三翅片53不相邻，沿圆周方向a3，第一翅片51的第一高部517不与第三翅片53的第三高部537依次布置而是与第三翅片53的第三矮部539依次设置。
[0065]
翅片式散热器第三实施例
[0066]
参见图9，本实施例中，与第一实施例相同的是，翅片式散热器上设置沿圆周方向a3相间布置的多个第一翅片61和第二翅片62，与第一实施例不同的是，第一翅片61具有分别位于其延伸方向上相对两端的两个第一高部617和位于延伸方向的中部的一个第一矮部619，而第二翅片62具有分别位于其延伸方向上相对两端的两个第二矮部629和位于延伸方向的中部的一个第二高部627。
[0067]
相邻的第一翅片61和第二翅片62之间，在圆周方向a3上，第二高部627与第一矮部619相对，两个第一高部617与两个第二矮部629相对。
[0068]
翅片式散热器第四实施例
[0069]
参见图10，本实施例中，翅片72的轮廓呈直角三角形。
[0070]
翅片式散热器第五实施例
[0071]
参见图11，本实施例中，翅片73的轮廓呈钝角三角形。
[0072]
翅片式散热器第六实施例
[0073]
参见图12，本实施例中，翅片74上，沿翅片74的延伸方向，从高部747到矮部749，翅片74的顶面740沿曲线延伸。
[0074]
翅片式散热器第七实施例
[0075]
参见图13，翅片75的延伸方向为曲线方向a4。
[0076]
其他实施例中，翅片的高部和/或矮部不设置在该翅片延伸方向上的端部上。
[0077]
其他实施例中，相邻的两块翅片之间，一块翅片的高部与另一块翅片上低部上矮部以外的部分相对。
[0078]
其他实施例中，翅片上，沿其延伸方向，从高部到矮部，翅片的高度呈断崖式变化。
[0079]
最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型
的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。