一种红色密闭型LED信号灯冷却液的制作方法

本发明提供了一种新型的冷却液配方，尤其涉及密闭溶剂散热型led信号灯领域。

背景技术：

1、目前，道路交通信号灯普遍采用led发光材料作为光源。led本身采用半导体的原理制成，直接焊接在电路板上做串、并联连接，外加树脂片或者树脂透镜，再做密封。然而，led灯的光电转换效率值仍然有限，75%以上的能量转化成热能的形式，仅有约15~25%的输入功率转化成光，因此led灯单位面积的发热量非常高，热量聚集效应严重。led工作时产生的热量靠壳体及壳体内空气的传递来散发，空气的导热系数是0.023w/(m*k)，壳体的导热系数以通用的pvc塑料为典型例子，其导热系数也只有0.17 w/(m*k)，导热性非常差，使led的内部热阻值变大，缩短其使用寿命。

2、同时，led内部聚集的热量导致发光波长漂移、出光效率下降等一系列问题，尤其是在炎热的夏季，环境温度更高，所以冷却显得更重要。

3、目前还没有专门用于led信号灯的冷却液，多是采用散热翅片、散热管等冷却方式对信号灯进行散热，采用去离子水当做信号灯的冷却介质容易造成冷却系统的结垢和腐蚀，同时散热成本增加，散热效果有限。部分发动机冷却液含有亚硝酸盐、胺、硼等对环境有害的物质，对环境不友好。此外，此种冷却液导电离子较多，导电率较高，不符合led信号灯安全运行的要求。

4、因此，根据led信号灯冷却系统要求的环保、安全、性价比高的特点，需要研制一种led信号灯冷却液，专门应用于led信号灯。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、为了解决led信号灯散热功能差，使用寿命短的问题，本发明提供了一种具备散热功能的密闭型led信号灯用冷却液，在密闭型led信号灯腔体内使用，该冷却液及时转移出led工作时产生的热量，降低密闭型led信号灯能耗，延长密闭型led信号灯的使用寿命。

3、在信号灯冷却液中加入荧光染料，可以弥补因发光波长漂移、出光效率下降而造成的信号灯不稳定的问题。

4、（二）技术方案

5、为了实现上述目的，本发明提供一种红色密闭型led信号灯使用冷却液采用以下技术方案：

6、本方案的一种冷却液，所述冷却液包括蒸馏水、乙二醇、氧化石墨烯、罗丹明b荧光染料、消泡剂、缓蚀剂组合而成，由以下重量份的原料制成，所述蒸馏水的重量份为80-100份，所述乙二醇的重量份为100-132份，所述氧化石墨烯的重量份为5-9份，所述罗丹明b荧光染料的重量份为4-6份，所述消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

7、优选的，所述红色密闭型led信号灯冷却液组分包括：蒸馏水的重量份为80份，乙二醇的重量份为100份，氧化石墨烯的重量份为5份，罗丹明b荧光染料的重量份4份，消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

8、优选的，所述红色密闭型led信号灯冷却液组分包括：蒸馏水的重量份为90份，乙二醇的重量份为116份，氧化石墨烯的重量份为7份，罗丹明b荧光染料的重量份为5份，消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

9、优选的，所述红色密闭型led信号灯冷却液组分包括：蒸馏水的重量份为100份，乙二醇的重量份为132份，氧化石墨烯的重量份为9份，所述罗丹明b荧光染料的重量份为6份，消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

10、优选的，所述所述消泡剂为有机硅型消泡剂，可以溶解在乙二醇中，可以作为水性溶液消泡。

11、优选的，所述缓蚀剂为有机胺类缓蚀剂。

12、优选的，所述冷却液的制备方法如下：首先将一定质量的氧化石墨烯常温直接分散到一定量的乙二醇中，再加入一定质量的蒸馏水、罗丹明b染料、消泡剂、缓蚀剂，混合后将其在常温条件下进行超声分散90分钟，最后制得稳定分散的氧化石墨烯/水/乙二醇纳米流体冷却液。

13、所述乙二醇是一种无色微粘的液体，能与水任意比例混合，混合后溶液的冰点显著降低，其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。乙二醇在使用中容易产生酸性物质，对金属有腐蚀作用，因此需要在冷却液中加入缓蚀剂来保护led信号灯。

14、所述有机硅型消泡剂其主要成分是在室温下能保持液态的线状聚硅氧烷作为活性剂，溶解度很小，既能耐高温也能耐低温，适用范围广泛。当液体搅动或者被通入气体时，就会在液体的表面积内部生成许多气泡，有的液体产生的气泡很快破碎消失，有的液体不但不消失，而且越聚越多，形成泡沫。泡沫是一种有大量气泡分散的液体中而形成的分散体系，其分散相为气体，连续相为液体。其中起泡液体所占的体积分数很小，泡沫占有很大的体积。气体被连续的液膜分开，形成大小不等的气泡，堆积而成泡沫。当消泡剂中的表面活性剂吸附在气液界面上，造成液面表面张力下降，从而增加了气液接触面，这样气泡就不易合并。气泡的相对密度比液体本身小很多，当上升的气泡透过液面时，又把液面上的一层表面活性剂分子吸附上去。因此，暴露在空气中的吸附有表面活性剂的气泡膜和溶液里的气泡膜不一样，它包有两层表面活性剂分子，形成双分子膜，被吸附的表面活性剂对液膜具有保护作用。消泡剂就是要破坏和抑制此薄膜的形成，消泡剂进入泡沫的双分子定向膜，破坏定向膜的力学平衡而达到破泡作用。

15、所述有机胺类缓蚀剂主要有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、季铵盐等，它们都有一个亲水基团氨基和亲油的长碳链c18~c20的烷基，而亲水基团的氨基具有化学吸附作用和物理吸附作用，能吸附在材料表面形成一层保护膜或与金属表面的离子形成一种螯合物的保护膜，这层膜对金属起着一定的缓蚀作用和保护作用。

16、所述氧化石墨烯由于含氧功能团的存在，夺去了同层碳环中可移动的π电子，使得所有的碳原子形成的大π键断裂，使得氧化石墨烯失去了传到电子的能力，变为绝缘。同时因为这些含氧官能团的存在，使得氧化石墨烯具有很好的两亲性，就很容易分散在有机溶剂、水、和不同的基体中。

17、所述氧化石墨烯在室温下的导热系数为72 w / m·k，氧化度为0.35，约为670 w/ m·k，氧化度为0.05，氧化石墨烯的氧化度越高，导热性能越好，其分散到乙二醇溶液中也提高了冷却液的导热性能。

18、所述罗丹明b可用作生物荧光染色剂的一种由三苯甲烷衍生的染料。在水中的溶解性较好，有吸收、发射波长较长(一般>500 nm)，光稳定较好，荧光量子产率高等优点，稀释到乙二醇/蒸馏水溶液中具有强烈的荧光。

19、本发明的冷却液是一种纳米流体，比单纯的不含有纳米颗粒的冷却液具有较高的导热系数，其增强导热系数的机理有以下四种：(1) 纳米颗粒间的布朗运动加速了颗粒之间的热传递；(2) 纳米颗粒固有的热传递特性增强了纳米流体的热传递特性；(3) 液体(基液)与纳米颗粒表面之间形成的纳米薄层，即高导热层液相结构，加速了热传递过程；(4)纳米流体中形成的纳米粒子簇效应使纳米颗粒的有效体积分数增加，从而增强了纳米流体的传热性能。

20、本发明的有益之处在于：

21、本发明的冷却液是一种具有较高导热系数的纳米流体，增加了冷却系统的热交换能力，加速散热；

22、本发明的冷却液加入罗丹明b荧光染料，溶解后显示优异的红色荧光效果，有较强的红色光穿透能力，可以弥补因发光波长漂移、出光效率下降而造成的信号灯不稳定的问题；

23、本发明的冷却液对橡胶、塑料等密封件具有优异的兼容性，有效防止冷却液介质的泄露，保证led信号灯系统的安全运行；

24、本发明的冷却液，具有一定的防腐蚀功能，能够很好的保护led信号灯不被腐蚀；

25、本发明的冷却液组成和性能稳定，可以长时间使用。

26、实施方式

27、下面，结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

28、实施例

29、一种红色密闭型led信号灯冷却液，其组分包括：蒸馏水的重量份为80份，乙二醇的重量份为100份，氧化石墨烯的重量份为5份，罗丹明b荧光染料的重量份4份，消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

30、所述所述消泡剂为有机硅型消泡剂，可以溶解在乙二醇中，可以作为水性溶液消泡。

31、所述缓蚀剂为有机胺类缓蚀剂。

32、所述冷却液的制备方法如下：首先将5份氧化石墨烯常温直接分散到100份乙二醇中，再加入80份的蒸馏水、4份罗丹明b染料、0.5份消泡剂、2份缓蚀剂，混合后将其在常温条件下进行超声分散90分钟，最后制得稳定分散的氧化石墨烯/水/乙二醇纳米流体冷却液。

33、实施例

34、一种红色密闭型led信号灯冷却液，其组分包括：蒸馏水的重量份为90份，乙二醇的重量份为116份，氧化石墨烯的重量份为7份，罗丹明b荧光染料的重量份为5份，消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

35、所述所述消泡剂为有机硅型消泡剂，可以溶解在乙二醇中，可以作为水性溶液消泡。

36、所述缓蚀剂为有机胺类缓蚀剂。

37、所述冷却液的制备方法如下：首先将7份氧化石墨烯常温直接分散到116份乙二醇中，再加入90份的蒸馏水、5份罗丹明b染料、0.5份消泡剂、2份缓蚀剂，混合后将其在常温条件下进行超声分散90分钟，最后制得稳定分散的氧化石墨烯/水/乙二醇纳米流体冷却液。

38、实施例

39、一种红色密闭型led信号灯冷却液，其组分包括：蒸馏水的重量份为100份，乙二醇的重量份为132份，氧化石墨烯的重量份为9份，所述罗丹明b荧光染料的重量份为6份，消泡剂的重量份为0.5份，所述缓蚀剂的重量份为2份。

40、所述所述消泡剂为有机硅型消泡剂，可以溶解在乙二醇中，可以作为水性溶液消泡。

41、所述缓蚀剂为有机胺类缓蚀剂。

42、所述冷却液的制备方法如下：首先将9份氧化石墨烯常温直接分散到132份乙二醇中，再加入100份的蒸馏水、6份罗丹明b染料、0.5份消泡剂、2份缓蚀剂，混合后将其在常温条件下进行超声分散90分钟，最后制得稳定分散的氧化石墨烯/水/乙二醇纳米流体冷却液。

43、对比例1

44、蒸馏水的重量份为80份，乙二醇的重量份为100份，常温下超声分散90分钟，制得水/乙二醇混合溶液冷却液。

45、对比例2

46、蒸馏水的重量份为90份，乙二醇的重量份为116份，常温下超声分散90分钟，制得水/乙二醇混合溶液冷却液。

47、对比例3

48、蒸馏水的重量份为100份，乙二醇的重量份为132份，常温下超声分散90分钟，制得水/乙二醇混合溶液冷却液。

49、将上述实施例与对比例进行性能检测。

50、一、粘度测定

51、测试方法：采用上海微川仪器ndj-8s设备对冷却液进行粘度测定，测定参考gb/t2794.574，测试结果如下表所示：

52、

53、二、温度测定

54、测试方法：在25℃，50%的恒温恒湿箱中使用温度计对工作中的信号灯外壳进行温度测定，测定结果如下：

55、

56、三、导热系数测定

57、测试方法：采用lambda lm流体导热系数仪对冷却液导热性能进行检测，测定参考astmd2717，测试结果如下表所示：

58、

59、四、寿命测定

60、测试方法：对工作中的信号灯发光时长进行统计，统计结果如下：

61、

62、经检测数据可以得出，本发明的冷却液具有优良的导热性能，能够加速密闭型led信号灯内的热量传递，延长了其使用寿命，同时冷却液的稳定性好，安全性高，可长期使用。

63、以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作均等变化与改进等，均归属于本发明的专利涵盖范围之内。