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大功率LED燈.pdf

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大功率 LED
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摘要
申請專利號:

CN201510338849.4

申請日:

2015.06.17

公開號:

CN104896341A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F21S 2/00申請日:20150617|||公開
IPC分類號: F21S2/00; F21V29/71(2015.01)I; F21V29/74(2015.01)I; F21V29/56(2015.01)I; F21Y105/00(2006.01)N 主分類號: F21S2/00
申請人: 東莞市聞譽實業有限公司
發明人: 葉偉炳
地址: 523380廣東省東莞市茶山鎮京山村第三工業區聞宇路
優先權:
專利代理機構: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224 代理人: 舒丁
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510338849.4

授權公告號:

104896341B||||||

法律狀態公告日:

2017.06.06|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種大功率LED燈,其包括:燈罩、光源組件以及散熱器,燈罩罩設于散熱器,并圍成封閉空間,光源組件容置于封閉空間內,散熱器包括導熱體、散熱體及散熱片;導熱體包括第一導熱件及與第一導熱件連接的第二導熱件,光源組件固定設置于第一導熱件;燈罩與散熱體連接;散熱體設有容置腔,容置腔內填充有散熱液體,導熱體與容置腔密封連接,第二導熱件容置于容置腔內,且至少部分插設于散熱液體;散熱片,散熱片設置于散熱體上。上述大功率LED燈,由于散熱液體的均勻性高、熱容大,可使LED燈在工作時產生的熱量均勻的被散熱液體吸收,避免因熱容小的原因導致大量熱量無法在短時間內散出而對LED燈造成損壞。

權利要求書

權利要求書
1.  一種大功率LED燈,其特征在于,包括:燈罩、光源組件以及散熱器,所述燈罩罩設于所述散熱器,并圍成封閉空間,所述光源組件容置于所述封閉空間內,所述散熱器包括導熱體、散熱體及散熱片;
所述導熱件包括第一導熱件及與所述第一導熱件連接的第二導熱件,所述光源組件固定設置于所述第一導熱件;
所述散熱體與燈罩連接,所述散熱體設有容置腔,所述容置腔內填充有散熱液體,所述導熱體與所述容置腔密封連接,所述第二導熱件容置于所述容置腔內,且至少部分插設于所述散熱液體;
散熱片,所述散熱片設置于所述散熱體。

2.  根據權利要求1所述的大功率LED燈,其特征在于,所述光源組件包括芯片及設置于所述芯片的若干個LED燈珠,所述芯片遠離所述LED燈珠的一側與所述第一導熱件固定連接。

3.  根據權利要求2所述的大功率LED燈,其特征在于,所述芯片與所述第一導熱件卡接。

4.  根據權利要求3所述的大功率LED燈,其特征在于,所述芯片遠離所述LED燈珠的一側設有若干凸柱,所述第一導熱件的對應位置設有若干卡孔,每一所述凸柱卡接固定于一所述卡孔。

5.  根據權利要求4所述的大功率LED燈,其特征在于,所述凸柱為三個,三個所述凸柱均勻分布于所述芯片。

6.  根據權利要求2所述的大功率LED燈,其特征在于,所述芯片為圓形。

7.  根據權利要求6所述的大功率LED燈,其特征在于,若干個所述LED燈珠沿所述芯片的邊緣均勻分布。

8.  根據權利要求2所述的大功率LED燈,其特征在于,所述第一導熱件的形狀及大小與所述芯片的形狀及大小相同。

9.  根據權利要求8所述的大功率LED燈,其特征在于,所述第一導熱件的厚度為50~200微米。

說明書

說明書大功率LED燈
技術領域
本發明涉及LED照明領域,特別是涉及一種大功率LED燈。
背景技術
LED產業的快速發展,大大拉動了上游材料業的發展,也進一步促進了高端材料領域的突破。其中,LED燈具中會用到大量的散熱材料,包括LED晶片的封裝元件、LED光學透鏡、光散射元件、高效散熱元件、光反射和光漫射板等。
散熱是影響LED燈具照明強度的一個主要因素。LED燈具比傳統的白熾燈能效高80%,但是其LED組件和驅動器電路散熱量很大。如果這些熱量沒有適當的排放出去,LED燈具的發光度和壽命將會急劇下降。一直以來,散熱不良會導致電源損壞、光衰加快、壽命減短等問題,始終是LED照明系統性能提升的重中之重。要提升LED發光效率與使用壽命,解決LED產品散熱問題即為現階段最重要的課題之一,LED產業的發展亦是以高功率、高亮度、小尺寸LED產品為其發展重點,因此,提供具有其高散熱性,精密尺寸的散熱基板,也成為未來在LED散熱基板發展的趨勢。
例如,中國專利CN201410741409.9中公開了一種LED功率型路燈分段發光單元的散熱結構,它由用于LED二次配光的透鏡模組(1)、焊接在鋁基線路板(3)上的LED燈珠(2)、鋁質散熱器(5)、以及固態硅導熱膜(4)所組成;固態硅導熱膜(4)替代傳統沿用的液態導熱硅脂,以面接觸的模式,將鋁基線路板(3)和鋁質散熱器(5)相連接,在LED路燈工作產生高溫的條件下,不會改變其相互面接觸的導熱結構,可使鋁基線路板上承載的LED工作電熱順暢的傳導、擴散到鋁質散熱器上;散熱器上的散熱鰭片(6)噴涂有輻射散熱涂料,這種輻射散熱涂料是經高溫處理過的改性膠體微粒(小于100納米)發生凝聚而成的溶液,溶液在固化劑的作用下固化成膜后,呈魚鱗狀結構,有利于熱的輻射,其填料是納米碳 管、尖晶石金屬氧化物等較高熱傳導率和紅外發射性的材料,這種構造可大大增加散熱比表面積和傳導率,提高發光單元紅外輻射的輻射系數,提升熱量交換的效果,降低發光單元的光衰幾率。
又如,中國專利CN201410734343.0中公開了一種高散熱LED線路板,其包括由下至上依次設有散熱基層、絕緣導熱層及線路層,所述散熱基層為金屬板,其上表面設有多個錐狀凸塊;所述錐狀凸塊的頂部設有兩根交叉的傳熱條。伸入絕緣導熱層中的錐狀凸塊,增加了散熱基層與絕緣導熱層的接觸面積,進而提高撒熱基層與絕緣導熱層間的導熱效率。而錐狀凸塊的頂部面積較小,可避免絕緣導熱層被高壓電擊穿。
又如,中國專利CN200910085513.6中公開了一種散熱裝置和照明設備。該散熱裝置包括:板狀的立板,立板處于工作狀態時與水平面垂直;形成在立板的一側表面上的安裝凸臺,安裝凸臺鄰近立板的吸熱中心設置,安裝凸臺上形成有用于安裝光源的安裝端面;釬焊連接或擠壓成型在立板另一側表面上的散熱鰭片。照明設備包括本發明的散熱裝置,還包括:安裝在安裝端面上的光源。本發明所提供的散熱裝置中,垂直設置的立板作為傳熱板,一側設置熱源,另一側設置擴大散熱表面積的散熱鰭片,能夠使光源的熱量迅速傳導至立板的平面內,而后再向空間內散熱,提高了照明設備的散熱效果。散熱裝置本身即可以作為照明設備的支撐結構,所形成的照明設備結構簡單、緊湊,利于散熱。
但是現有技術中的電子器件散熱基本上還是通過導熱體以及散熱片之間的熱傳導來完成的,散熱效果并不是很理想,所以提供一種新的散熱裝置是必需的。
發明內容
基于此,有必要針對上述問題,提供一種大功率LED燈,其散熱性能較好、散熱效率較高。
一種大功率LED燈,其包括:燈罩、光源組件以及散熱器,所述燈罩罩設于所述散熱器,并圍成封閉空間,所述光源組件容置于所述封閉空間內,所述散熱器包括導熱體、散熱體及散熱片;
所述導熱件包括第一導熱件及與所述第一導熱件連接的第二導熱件,所述光源組件固定設置于所述第一導熱件;
所述散熱體與燈罩連接,所述散熱體設有容置腔,所述容置腔內填充有散熱液體,所述導熱體與所述容置腔密封連接,所述第二導熱件容置于所述容置腔內,且至少部分插設于所述散熱液體;
散熱片,所述散熱片設置于所述散熱體。
在其中一個實施例中,所述光源組件包括芯片及設置于所述芯片的若干個LED燈珠,所述芯片遠離所述LED燈珠的一側與所述第一導熱件固定連接。
在其中一個實施例中,所述芯片與所述第一導熱件卡接。
在其中一個實施例中,所述芯片遠離所述LED燈珠的一側設有若干凸柱,所述第一導熱件的對應位置設有若干卡孔,每一所述凸柱卡接固定于一所述卡孔。
在其中一個實施例中,所述凸柱為三個,三個所述凸柱均勻分布于所述芯片。
在其中一個實施例中,所述芯片為圓形。
在其中一個實施例中,若干個所述LED燈珠沿所述芯片的邊緣均勻分布。
在其中一個實施例中,所述第一導熱件的形狀及大小與所述芯片的形狀及大小相同。
在其中一個實施例中,所述第一導熱件的厚度為50~200微米。
上述大功率LED燈,散熱器中散熱體內設有容置腔,第二導熱體至少部分插設于散熱液體內,利用液體的流動性,LED燈珠產生的熱量通過導熱體迅速被散熱液體吸收,并通過容置腔的內壁分散到散熱體上,再通過散熱片以對流、輻射、傳導等散熱方式將熱量散至空氣中,有利于熱量的快速傳輸及分散,有效地保證了大功率LED燈的散熱性能。而且,由于散熱液體的均勻性高、熱容大,可使電子元件在工作時產生的熱量均勻的被散熱液體吸收,避免因熱容小的原因導致大量熱量無法在短時間內散出而對LED燈造成損壞。
附圖說明
圖1為本發明一實施方式中大功率LED燈的爆炸結構示意圖;
圖2為本發明另一實施方式中大功率LED燈的局部結構示意圖;
圖3為本發明另一實施方式中散熱器的局部結構示意圖;
圖4為本發明另一實施方式中散熱器的局部結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施,本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進,因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。
此外,術語“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中,“多個”的含義是至少兩個,例如兩個,三個等,除非另有明確具體的限定。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系,除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言,可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下” 可以是第一和第二特征直接接觸,或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本發明提供一種大功率LED燈,其包括:燈罩、光源組件以及散熱器,所述燈罩罩設于所述散熱器,并圍成封閉空間,所述光源組件容置于所述封閉空間內,所述散熱器包括導熱體、散熱體及散熱片;所述導熱體包括第一導熱件及與所述第一導熱件連接的第二導熱件,所述光源組件固定設置于所述第一導熱件;所述燈罩與散熱體連接;所述散熱體設有容置腔,所述容置腔內填充有散熱液體,所述導熱體與所述容置腔密封連接,所述第二導熱件容置于所述容置腔內,且至少部分插設于所述散熱液體;散熱片,所述散熱片設置于所述散熱體上。
請參閱圖1,大功率LED燈10包括:散熱器100、光源組件200以及燈罩300,所述燈罩300罩設于散熱器100,并圍成封閉空間,光源組件200容置于燈罩300與散熱器100圍成的封閉空間內,散熱器100包括導熱體110、散熱體120及散熱片130;導熱體110包括第一導熱件111、連接件112及與第二導熱件113,連接件112的兩端分別與第一導熱件111及第二連接件113連接,光源組件200固定設置于導熱體120,光源組件200固定設置于第一導熱件111;燈罩300與散熱體120連接;散熱體120設有容置腔121,容置腔121內填充有散熱液體,導熱體110與121容置腔密封連接,且第二導熱件容置于所述容置腔內,且至少部分插設于所述散熱液體;散熱片130設置于散熱體120上。上述大功率LED燈,散熱器中散熱體內設有容置腔,第二導熱體至少部分插設于散熱液體內,利用液體的流動性,LED燈珠產生的熱量通過導熱體迅速被散熱液體吸收,并通過容置腔的內壁分散到散熱體上,再通過散熱片以對流、輻射、傳導等散熱方式將熱量散至空氣中,有利于熱量的快速傳輸及分散,有效地保證了大功率LED燈的散熱性能。而且,由于散熱液體的均勻性高、熱容大,可使電子元件在工作時產生的熱量均勻的被散熱液體吸收,避免因熱容小的原因 導致大量熱量無法在短時間內散出而對LED燈造成損壞。
進一步地,光源組件200包括芯片210及設置于芯片210的LED燈珠220,芯片210遠離LED燈珠220的一側與第一導熱件連接。
為了方便芯片與第一導熱件之間的組裝,例如,芯片與所述第一導熱件通過卡接固定連接。又如,所述芯片設有若干凸柱,所述第一連接件的對應位置設有卡孔,所述凸柱卡接固定于所述卡孔。又如,所述凸柱為三個,三個所述凸柱均勻分布于所述芯片,這樣,芯片與第一導熱件之間可實現免螺絲安裝,安裝及拆卸過程簡單方便,可實現自動化裝配,有助于提高大功率LED燈的裝配效率。
在本實施例中,芯片210為圓形,若干個LED燈珠220沿芯片的邊緣均勻分布,可以避免出現相鄰的LED燈珠間相互阻擋、吸收而形成暗區,造成照明效果弱化,發光不均勻的情況,獲得更均勻的照度及更好的照明效果。
在本實施例中,所述容置腔與所述連接件之間通過螺紋密封連接,又如,所述連接件設有外螺紋,所述容置腔的內壁的對應位置設有內螺紋,所述內螺紋與所述外螺紋配合連接,又如,所述容置腔與所述連接件卡接;又如,所述容置腔與所述連接件之間通過卡接密封連接,這樣,可以方便容置腔與導熱體的裝配,安裝拆卸過程簡單。
為了更好地解決容置腔與導熱體之間的密封性問題,防止散熱液體發生泄漏,例如,所述連接件與所述容置腔的內壁之間還設有密封層。通過設置密封層,可以提高容置腔與導熱體之間的密封性,防止容置腔內的散熱液體泄漏。
在本實施例中,所述散熱液體為所述容置腔體積的50%~80%,所述散熱液體在標準大氣壓下沸點≥70℃、熱容≥3×103J/(kg·℃)。優選的,所述散熱液體為蒸餾水、氨水、甲醇、乙醇、己醇、丙酮、庚烷或導熱油中的至少一種,例如,所述散熱液體為蒸餾水和乙醇的混合物。又如,所述散熱液體包括如下質量份的各組分:蒸餾水:75份~78份,乙醇:22份~25份,氯化鈉:0.5份~1份,硝酸鈉:0.5份~1.5份,過硼酸鈉:0.5份~1.5份,苯并三氮唑:0.2份~0.5份,當散熱液體的溫度超過30℃時,稀釋在蒸餾水中的乙醇發生氣化而使蒸餾水逐漸氣化,氣化的乙醇和蒸餾水在密封的容置腔內反復地進行蒸發冷凝并與 容置腔的內壁進行熱交換,而氯化鈉的加入又可以降低乙醇和蒸餾水的沸點,因此可以加快蒸餾水以及乙醇的蒸發及冷凝的循環周期,并且可以防止在溫度較低的時候,蒸餾水與水發生凝固,硝酸鈉及苯并三氮唑的復配可作為腐蝕抑制劑或緩蝕劑,其可以在容置腔的內壁的表面形成均勻的鈍化層和有機膜層,阻止腐蝕反應的進一步發生,過硼酸鈉的加入可以抗凍抑制劑及除垢的作用。
優選的,為了避免散熱液體在反復受熱、蒸發冷凝過程中與容置腔的內壁發生化學反應,例如,所述容置腔內壁與導熱液體適配,即,容置腔的內壁的材質與散熱液體不發生化學反應。又如,所述容置腔的內壁由鋁合金制成,所述鋁合金包括如下質量份的各組分組成:鋁:80.2份~89.5份;鎂:10.3份~15.1份;硅:0.5份~1.5份;銅:1.2份~3.5份;錳:0.2份~1.0份;鎳:2.3份~4.6份;鉬:0.1份~0.5份;鋯:0.2份~0.5份;上述鋁合金主要由鋁、鎂制成,不僅可以使制備的基材的質量較輕,導熱性較好,而且硅、銅、錳、鎳、鉬的加入可以使容置腔的內壁具有較大的強度,此外,鋯的加入可提高容置腔內壁的耐疲勞特性及耐腐蝕性能,但是鋯的含量大于0.5份時,其耐腐蝕性能并不會提高較小,而且會影響材料的屈服度及其他機械力學性能。
進一步的,所述容置腔的內壁設有保護層,又如,所述保護層包括石墨、納米碳材、類金剛石等碳材料,化學物理性質溫度,導熱性好。又如,所述保護層為設于所述容置腔內壁上的類金剛石(DLC)涂層,又如,所述類金剛石涂層與所述容置腔內壁還設有起固附作用的鉻涂層,以使類金剛石涂層與容置腔內壁具有較強的結合力。優選的,所述類金剛石涂層的厚度為1.0~2.0微米,鉻涂層的厚度為10~40納米。又如,所述類金剛石涂層的成分包括20%~60%的石墨相及80%~40%的金剛石相。
在本實施例中,由于第一導熱件與芯片接觸,因此第一導熱件需要較高的導熱系數,例如,本發明一實施例中,第一導熱件包括如下重量份的各組分:銅:93份~97份、鋁:2份~4.5份、鎳:0.1份~0.3份、錳:0.1份~0.4份、鈦:0.1份~0.3份、鉻:0.1份~0.3份、釩0.1份~0.3份。
上述第一導熱件中由于加入了較大比例的銅,可以使第一導熱件獲得較高的導熱性能,其可以達到380W/mK以上,這樣可以較快速地將芯片產生的熱量 傳遞出去,以防止熱量在芯片周邊累積,造成芯片局部過熱現象而損壞芯片。而且,所述第第一導熱件的密度卻僅有8.0kg/m3~8.1kg/m3,遠遠小于純銅的密度,這樣可以有效地減輕第一導熱件的重量,更利于安裝制造,同時也極大地降低了成本。此外,上述第一導熱件含有質量份為2份~4.5份的鋁、0.1份~0.3份的鎳、0.1份~0.4份的錳、0.1份~0.3份的鈦、0.1份~0.3份的鉻以及0.1份~0.3份的釩。相對于純銅,第一導熱件的延展性能、韌性、強度以及耐高溫性能均大大得到改善。進一步的,所述第一導熱件的形狀及大小與芯片的大小及形狀相同,這樣,第一導熱件可以將芯片各個位置上所產生的熱量迅速傳遞出去,避免芯片的局部位置過熱造成芯片的損害。進一步的,第一導熱件的厚度為50~200微米,這樣,既可以使第一導熱件保持較好的機械性能,同時可以使其保持較輕的重量,便于其安裝過程,并降低其生產成本。
為了進一步提高第一導熱件的導熱性能,使其能夠將芯片產生的熱量快速傳遞,例如,所述第一導熱件遠離所述第二連接件的表面設置有涂層,也就是說,第一導熱件靠近芯片的表面設有涂層。又如,所述涂層由石墨烯溶液固化后制成。又如,所述涂層的厚度為2微米~50微米。優選的,所述涂層的厚度為5微米~30微米。優選的,所述涂層的厚度為10微米~20微米。又如,所述石墨烯溶液包括如下重量份的各組分:石墨烯:5份~15份,膠黏劑:20份~70份,分散劑:0.25份~0.6份,表面活性劑:0.05份~0.3份,消泡劑:0.5份~5份,溶劑:10份~30份。優選的,所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分:石墨烯:8份~12份;膠黏劑:30份~60份;分散劑:0.25份~0.6份;表面活性劑:0.05份~0.3份;消泡劑:0.5份~5份;溶劑:10份~30份。優選的,所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分:石墨烯:10份;膠黏劑:50份;分散劑:0.5份;表面活性劑:0.2份;消泡劑:2份;溶劑:20份,其中,所述膠黏劑為環氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一種,所述分散劑為聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯蠟、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一種,所述溶劑為水、二甲苯、丁酮、異丙醇的至少一種,所述表面活性劑為聚丙烯酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、硬脂酸鈉及十六烷基磺酸鈉的至少一種,所述消泡劑為苯乙 醇油酸酯、二甲基硅油、GP消泡劑及聚二甲基硅氧烷的至少一種。
為了便于生產,例如,所述石墨烯溶液中還包括0.5份~2.0份光引發劑,且所述膠黏劑為紫外可固化樹脂,所述涂層由所述石墨烯溶液均勻平鋪在基板上,經紫外線照射固化形成,例如,所述涂層厚度為9納米至220微米。這樣,其優點是易于操作,節能環保,而且還可使涂層具有較高的硬度及較高的附著能力。又如,所述的光引發劑選自2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引發劑1173)、1-羥基環己基苯基甲酮(光引發劑184)、2.4.6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(光引發劑TPO)、安息香雙甲醚(光引發劑651)、二苯甲酮(光引發劑BP)、異丙基硫雜蒽酮(光引發劑ITX)、4-嗎啉基苯甲酰基-1-卡基-1-二甲氨基丙烷(光引發劑369)中的一種或其中多種的組合。又如,所述膠黏劑為環氧丙烯酸樹脂或聚氨酯丙烯酸樹脂。
可以理解,由于第二導熱件插設于散熱液體內,因此第二導熱件需要具有較好的抗腐蝕能力。例如,本發明一實施方式中的第二導熱件,其包括如下質量份的各組分:鋁:93.4份~95.8份,硅:0.05份~0.15份,錳:0.2份~0.5份,鎂:1.0份~3.0份,鎳:3.0份~6.0份,鈦:0.02份~0.06份,鋯:0.05份~0.15份,鈧:0.1份~0.3份。由于加入了鎳,鎳原子可降低晶界和晶內的電位差,因此,提高了導熱體的抗應力腐蝕能力,同時,也提高了導熱體的強度、塑性和重復加載抗力。鈧(Sc)在鋁合金中形成析出相Al3Sc,其具有面心立方結構,晶格常數與α(Al)基體接近,穩定性高,不僅有強烈的時效硬化效果,而且具有高的熱穩定性。因此,鈧的加入,使得合金組織得以細化,并為沉淀相提供形核核心,使沉淀相的析出由晶界逐漸擴展到α(Al)基體,更加彌散均勻,減小了晶界與晶內的電極電位差,形成均勻腐蝕,從而提高了合金的耐蝕性能。由于加入了鋯(Zr),而Zr和Al結合形成Al3Zr金屬間化合物,這種金屬間化合物有兩種結構和形態:從熔體中直接析出的Al3Zr為四方結構,可顯著細化合金的鑄態晶粒;另一種是鑄錠均勻化過程中析出的球形粒子,具有強烈抑制熱加工過程中再結晶的作用;而且含Zr合金淬火敏感性不強,合金的淬透性提高,因此,鋯的加入有效地提高了合金的強度、斷裂韌性和抗應力腐蝕性能。
上述第二導熱件,由于其包括鋁、鎳、鎂、硅、錳、鈦、鋯、鈧,這些元 素相互作用,使得其不僅具有導熱性能好,比表面積大的優點,同時具有抗腐蝕、高強度的特點。
為了進一步提高第二導熱件的抗腐蝕能力,例如,所述第二導熱件的側壁設有抗腐蝕層,又如,抗腐蝕層與所述保護層的組成相同,又如,抗腐蝕層包括如下質量份的各組分:丙烯酸樹酯:25份~30份,硝化棉樹酯:25份-30份,醋酸丁酯:6份~8份,正丁醇:6份~8份,乙二醇乙醚:3份~4份,流平劑:1份~1.5份,消泡劑:1份~1.5份,無機填料20份~30份,其中無機填料包括氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、碳化硅或銅粉,優選的,無機填料的粒徑為0.5~3微米。硝化棉樹脂的加入,不僅使其具有干燥快,而且具有較好的硬度和亮度平整光亮耐候性較好,無機填料的加入,可以使其具有較好的導熱性能。優選的,抗腐蝕層的厚度為10~20微米,這樣,可以使其具有較好的抗腐蝕能力,同時又能保持較高的導熱系數。
為了增加容置腔內散熱液體與散熱體的接觸面積,以提高散熱效率,例如,所述容置腔為圓柱結構,由于在同等體積的情況下,圓柱體的表面積較大,這樣,可以增大散熱液體與散熱體的接觸面積,提高芯片散熱器的散熱效率。
由于散熱液體與散熱體的接觸僅是散熱體的內側壁,即,散熱液體與散熱體的接觸面積只是該圓柱體的內表面的面積,為了進一步加大芯片散熱器的散熱效果,例如,所述散熱體內壁還設有若干輔助導熱柱,又如,各個所述輔助導熱柱的截面為弧形,又如,若個所述輔助導熱柱均勻分布于所述容置腔的內壁,又如,若干所述輔助導熱柱連續分布,通過設置輔助導熱體,可以增加散熱液體與散熱體的接觸面積,從而提高熱傳遞效率,提高散熱效果。
具體地,請參閱圖2,容置腔210的內壁還設有若干輔助導熱柱211,各個輔助導熱柱211的截面為圓柱體,各個輔助導熱柱211的大小及形狀相同,均勻排布于容置腔210的內壁,且輔助導熱柱211連續排列。當然,輔助散熱柱并不局限于上述形狀,例如,所述輔助導熱柱的截面為三角形,又如,所述輔助導熱柱的截面為梯形。輔助導熱柱的形狀可以不作特殊限制,只要可以增加接觸面積即可。
為了進一步增大散熱液體與散熱體的接觸面積,以提高散熱效率,例如, 所述輔助導熱柱的半徑為所述容置腔半徑的1/20~1/10,例如,所述輔助導熱柱的半徑為所述容置腔半徑的1/15,又如,所述輔助導熱柱的弧度小于180度,例如,所述輔助導熱柱的弧度為125至128度。這樣,可以進一步增大散熱液體與散熱體的接觸面積,提高散熱效率,同時也可以避免占用容置腔內較大的空間而減少散熱液體的體積。
為了便于芯片散熱器的生產制作過程,例如,所述輔助導熱柱與所述散熱體為一體成型結構,又如,所述輔助導熱柱與所述散熱體通過澆鑄工藝形成一體成型結構,這樣,可以方便芯片散熱器的生產制作過程。
例如,本發明一實施例中的散熱體,其包括如下重量份的各組分:鋁:62份~78份,鋅:11份~25份,銅:9份~11份,硼:0.3份~0.7份,鎳:0.05份~0.3份,錳:0.3份~1.5份,鉻:0.01份~0.2份。上述散熱體含有重量份為62份~78份的鋁,可以使其維持較輕的質量,其密度僅為2.6kg/m3~2.7kg/m3,與純鋁的密度相差不大,這樣可以有效地減輕散熱體的重量,有利于安裝制造,同時也極大地降低了成本;而且其導熱系數可以達到320W/mK以上,遠遠大于純鋁的導熱系數,可以較快速地將導熱體傳遞而來的熱量分散及傳輸,進而均勻地分散在全部的散熱體上,以防止熱量在導熱體與散熱體的接觸位置上積累,造成局部過熱現象的產生;此外,上述散熱體含有重量份為鋅:11份~25份,銅:9份~11份,硼:0.3份~0.7份,鎳:0.05份~0.3份,錳:0.3份~1.5份,鉻:0.01份~0.2份,相對于純鋁,散熱體的延展性能、韌性、強度以及耐高溫性能均大大得到改善。
為了使所述散熱體具有更好地性能,例如,所述散熱體還包括重量份為0.2份~1.2份的釩,這樣,可以抑制散熱體中鋁合金晶粒的長大,使其獲得較均勻細小的晶粒組織,以減小散熱體的脆性,從而改善散熱體整體的力學性能,提高其韌性及強度。又如,所述散熱體含有重量份為0.1份~0.3份的鈦,可以使得散熱體中鋁合金的晶粒微細化,以提高散熱體的延展性能;又如,所述散熱體還包括重量份為1.0份~2.5份的硅,當所述散熱體含有適量的硅時,可以在不影響所述散熱體導熱性能的前提下,有效提升散熱體的硬度與耐磨度。但是,當散熱體中硅的質量太多,例如質量百分比超過15份以上時,會使散熱體的外表 分布黑色粒子,且延展性能降低,不利于散熱體的成型。
例如,本發明一實施方式中的散熱片,其包括如下質量份的各組分:石墨烯:20份~30份,碳纖維:20份~30份,聚酰胺:40份~60份,水溶性硅酸鹽:10份~20份,六方氮化硼:1份~8份,雙馬來酰亞胺:2份~5份,硅烷偶聯劑:0.5份~2份,抗氧化劑:0.25份~1份。又如,所述抗氧化劑為雙十二碳醇酯、雙十四碳醇酯或雙十八碳醇酯中的一種或多種。又如,所述水溶性硅酸鹽為硅酸鋰或硅酸鈉。
上述石墨烯、碳纖維與聚酰胺混合,在高溫條件下通過聚酰胺的共聚反應在一定程度上有序排列,形成散熱通道,給予熱量形成微通道吸收空氣對流,產生較強的輻射傳熱效應,從而可以提高散熱片的散熱性能,且形成的散熱片結構較蓬空,質量更輕。此外,由于添加了碳纖維,其表面保護性能和機械性能更好,例如,更抗氧化,更耐酸堿及更耐腐蝕。
優選的,所述散熱片包括如下質量份的各組分:石墨烯:30份~35份,碳纖維:25份~30份,聚酰胺:45份~50份,水溶性硅酸鹽:15份~20份,六方氮化硼:4份~6份,雙馬來酰亞胺:3份~4份,硅烷偶聯劑:1份~1.5份,抗氧化劑:0.5份~1份。
優選的,所述散熱片包括如下質量份的各組分:石墨烯35份,碳纖維28份,聚酰胺45份,水溶性硅酸鹽18份,六方氮化硼5份,雙馬來酰亞胺3.5份,硅烷偶聯劑1.8份,抗氧化劑0.7份。
例如,石墨烯的粒徑為10-50μm,碳纖維的粒徑為20-30μm,六方氮化硼的粒徑為1-10μm。
上述散熱片通過添加抗氧化劑能夠延緩或抑制聚合物氧化過程的進行,從而阻止聚酰胺工程塑料的老化并延長其使用壽命,通過添加硅烷偶聯劑及雙馬來酸亞胺,可以提高其他組分與聚酰胺的相容性,使其具有較好的力學性能和流動性,使聚酰胺進獲得良好的表面質量及機械、熱和電性能,通過添加六方氮化硼可以提高散熱片的導熱系數,使散熱片具有較高輻射散熱能力。
上述散熱片,通過在聚酰胺中加入石墨烯片及碳纖維,利用石墨烯片及碳纖維具有密度小,導熱性和散熱性優良,及聚酰胺材料具有成本低、質量小且 加工成型性能佳等優點,與傳統鋁合金散熱片相比,其質量可大大減小,成本低、加工成型容易,同時其還具有散熱性能好、韌性較大、耐高溫及耐腐蝕等性能。
為了進一步增加散熱片與散熱體的接觸面積,以提高散熱裝置的散熱效率,例如,請參閱圖3,散熱片130為弧形結構,即,散熱片130與散熱體120的接觸面為弧形,又如,請參閱圖4,散熱片130為S型結構,即,散熱片130與散熱體120的接觸面為S型,這樣,可以增加散熱片與散熱體的接觸面積,提高散熱裝置的散熱性能。
上述大功率LED燈,散熱器中散熱體內設有容置腔,第二導熱體至少部分插設于散熱液體內,利用液體的流動性,電子元件產生的熱量通過導熱體迅速被散熱液體吸收,并通過容置腔的內壁分散到散熱體上,再通過散熱片以對流、輻射、傳導等散熱方式將熱量散至空氣中,有利于熱量的快速傳輸及分散,有效地保證了大功率LED燈的散熱性能,提高了芯片散熱器的散熱性能。而且,由于散熱液體的均勻性高、熱容大,可使LED燈在工作時產生的熱量均勻的被散熱液體吸收,避免因熱容小的原因導致大量熱量無法在短時間內散出而對LED燈造成損壞。
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合,為使描述簡潔,未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述,然而,只要這些技術特征的組合不存在矛盾,都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。

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