[发明专利]水流导热方法及其使用的大功率LED植物生长照明装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种利用水流对大功率LED植物生长照明装置进行散热的方法及其所使用的大功率LED植物生长照明装置。

背景技术

目前LED的内量子效率还不够高，以现有的生产水平和技术水平来估算，输入到LED的功率最多也只有30-40% 用于发光，其余均以热能形式散发出来, 且由于LED芯片输入功率的不断提高，因散热问题牵扯到光、电、色等一系列的问题显得更加突出，严重制约着大功率LED灯具产业的发展。LED结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率。假如以结温为25℃时的发光为100%，那么结温上升至60℃时，其发光量就只有90%；结温为100℃时就下降到80%；140℃就只有70%。除此以外，LED的发热还会使得其光谱移动、色温升高、正向电流增大（恒压供电时）、反向电流也增大、热应力增高、荧光粉环氧树脂老化加速等种种问题，所以说，LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。

整个照明灯的散热途径:LED→PCB板(铝基板)→导热绝缘胶→金属外壳→灯体外，虽然铝基板等金属基板具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能，但是散热途径太长，LED产生的热量不易排除。如中国专利申请号200510011451.6所公开的LED灯，其通过在LED基板下部连接一块散热板片的方式来进行散热。但这种散热方式的散热效果不尽如人意，极易过热而老化，极大的影响了使用寿命。或通过蒸发管进行散热，蒸发管内设有冷却介质，若干蒸发管之间形成循环回路，冷却介质在吸收热量后经过蒸发管回路将热量散发出去。中国专利CN102032513A提供一种强制性水冷LED路灯，包括灯体，其上安装有驱动电源，灯体通过驱动电源上的市电接入管与市电连接;所述灯体的内部设有装有光学仪器的光学腔、装满液体的液体腔及装有若干LED灯的PCB板，PCB板直接与液体腔内的液体接触，利用液体将热量带走。也有使用LED液冷式散热结构，绑定在铝或铜基板上的LED工作时产生的热量被与之紧贴的换热器吸收传导到液体散热媒介中去，灯具外壳与换热器紧密贴合，液体散热媒介中的热量被灯具外壳散到空气中。

除了上述散热结构或方法外，目前LED灯具的散热方式还有：自然对流散热，加装风扇强制散热，采用热管和回路热管散热等，其中加装风扇强制散热系统工艺复杂且系统本身工作可靠性低，热管和回路热管成本高，安装复杂；而自然对流散热处于被动式状况，其效果完全取决于金属散热器的形状和体积，随着LED 灯具功率的增大，其金属散热器的体积和重量将不断增加，严重影响灯具的安全性能和制造成本。上述方法尽管在一定程度上解决了散热方面的问题，但随之而来的问题是散热结构笨重、散热结构设计较复杂、耗材多、灯具本身的重量大，提高了使用和制造成本，严重的影响大功率LED灯具的应用推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种水流导热方法，通过控制水流速度来控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度，使LED降温和散热从被动式改变为主动式，提高散热效果，以解决大功率LED植物生长照明装置的散热问题。

为此，本发明通过以下技术方案实现：水流导热方法，其特征在于，利用设施农业中的水流经大功率LED植物生长照明装置来带走其产生的热量，先根据大功率LED植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功率LED植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度，从而控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度，将大功率LED植物生长照明装置工作时产生的热量带到外界。本发明采用设施农业中的水来带走热量，利用了现成的资源，因设施农业中的水具有较合适的温度（35℃以内），既不影响大功率LED植物生长照明装置的发光效率，也不影响使用寿命。

本发明的另一目的是提供上述水流导热方法使用的大功率LED植物生长照明装置，包括导热的LED底座基板，其特征在于，所述LED底座基板的底部装有至少一组LED灯组，LED底座基板的顶面与一中空的散热结构表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成至少一个水流通道。本发明将LED底座基板紧密贴合在中空的散热结构表面，利用“水吸热”原理，吸热的水从散热结构的水流通道流走，将LED灯产生的大部分热量带到外界；本发明还可以利用金属外壳把LED灯产生的小部分热量散到空气中。散热结构的外壳采用铜或铝、镁铝合金等导热系数高的金属制造。