[发明专利]一种大功率LED灯散热的方法与装置

说明书

技术领域：

本发明涉及热管散热技术，又涉及红外技术，特别是一种大功率LED灯散热的方法与装置。

背景技术：

在当今环境污染日益严重、能源渐趋短缺的态势下，节能减排已经成为当前急需解决的首要课题。由于LED灯具有节能、环保、高效、长寿命等优点，其应用领域得以不断拓展。

LED是通过电能-光能转换来发光的。在LED发光的过程中，有约占总电能80％左右的电能被转化成为热能。如果这部分的热量不能及时地得以疏导，就会使得LED的结温上升。长此以往，重则会造成LED的永久性损坏，轻则使得LED的发光效率降低、衰减速度加快、使用寿命缩短。

目前LED光源的散热方式主要有：自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。其中，自然对流散热的方式由于散热器的重量太大，以及灯具体积上的限制，使得散热效果不太理想；加装风扇强制散热方式增加了系统的复杂性、降低了可靠性。而热管由于其具有热阻相对小(热管的热导系数是普通金属的100倍以上)，使用寿命长，传热快，结构简单紧凑，重量轻，体积小，无功耗，无噪音，维护方便等优点，已逐渐在LED灯的散热方面得以推广应用。然而，热管仅仅是一种热传导元件，从其蒸发段吸收的LED发出的热量，必须从其凝结段迅速散发出去，否则无法达到降低LED结温的目的。目前的基于热管的LED灯散热方案中，热管的凝结段普遍采用若干片金属薄板制成的翅片组成的散热器来散热。由于薄板状的翅片与热管的凝结段的接触面积有限，而薄板状的翅片本身的热阻又比较大，并且考虑到散热的需要，翅片之间的距离又不可太小，因此，热管的凝结段上只有小部分面积被用于通过与翅片的接触来传递热量，而凝结段的大部分面积只能通过其自身与空气的接触来散热，故而，这种结构的热管散热器并不能充分发挥其散热效果。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种大功率LED灯散热的方法与装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种大功率LED灯散热的装置，包括；聚热器、一根或多根热管、一个或多个冷凝段面积扩展器和散热器；其特征在于，聚热器聚集从与其紧贴的LED以及直流恒流电源的驱动器件发出的热能，传递到热管的蒸发段，热管内的工质液体自热源吸热汽化，蒸汽在压差的作用下高速流过热管中间的绝热段后流向凝结段；在凝结段，通过冷凝段面积扩展器和散热器，向大气放出汽化潜热而凝结为液体。凝结液在毛细吸液芯抽吸作用下，从凝结段返回蒸发段，如此完成一个又一个的循环，使LED上的热量不断地释放出去。

所说的聚热器由导热率高的金属材料制成，其表面采用物理或化学的方法处理成较低的红外发射率，以降低聚热器获得的热能在LED灯内部的辐射，减缓LED灯内部元器件因高温引起的老化。

所说的散热器可以是一个独立部件，也可以是LED灯的外壳、装饰部件、灯杆、灯柱等；散热器的外表面采用物理或化学的方法处理成较高的红外发射率，以利于提高散热器的热辐射能力；当外壳成为散热器的一部分时，其面向LED灯内侧的表面，采用物理或化学的方法处理成较低的红外发射率，以降低其向LED灯内部的热辐射。

所说的冷凝段面积扩展器和散热器可以设计成一个整体，以简化结构、降低热阻、利于散热；同时外壳紧固在灯杆上，使灯杆也成为散热器的一部分。

所说的热管，根据工程的需要，可以是硬体热管，也可以是软体热管；热管的蒸发段被嵌入聚热器中，以尽可能地增加二者之间的接触面积、降低热阻；同样热管的冷凝段被嵌入冷凝段面积扩展器中，以尽可能地增加二者之间的接触面积、降低热阻；在安装过程中需要调整冷凝段面积扩展器的安装位置的场合，可以采用绝热段为软体结构的热管。

一种大功率LED灯散热的方法，包括，用聚热器来集中布放LED，然后由热管经过冷凝段面积扩展器将热量迅速地传送到散热器，再由散热器扩散到大气中去，其特征在于：

①采用冷凝段面积扩展器来连接热管与散热器：热管的冷凝段被嵌入冷凝段面积扩展器中，以尽可能地增加二者之间的接触面积、降低热阻，同时，采用冷凝段面积扩展器后，间接地增加了热管冷凝段与散热器的耦合面积，有利于热量的传导；而散热器可以设计成一个独立部件，也可以利用LED灯的外壳、装饰部件、灯杆、灯柱来作为散热器；

②提高散热器在红外波段的发射率，尤其在远红外波段的发射率：散热器的外表面采用物理或化学的方法处理成较高的红外发射率，以利于提高散热器的热辐射能力；同时，采用在可见光波段与红外波段具有不同发射率的材料来处理散热器，使得散热器既在红外波段具有较高的热辐射能力，又在可见光波段具有很强的观赏性；