[发明专利]一种适于大功率LED灯具的散热系统

说明书

技术领域

本发明涉及LED灯具领域，尤其涉及一种适于大功率LED灯具的散热系统。

背景技术

与传统光源一样，LED在工作期间也会产生热量，其发热量大小取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下，电子和空穴复合，一部分是辐射复合，其它的是非辐射复合。辐射复合发生电致发光，在PN结附近辐射出来的光还需经过LED芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界。综合电流注入效率、辐射复合量子效率、芯片外部光提取效率等，最终大概只有30到40%的输入电能转化为光能，其余60-70%的能量则以各种形式转化为热能。

1，LED发热对LED灯具寿命的影响：

一般来说，LED灯工作是否稳定，品质好坏，与灯体本身散热至关重要，目前市场上的高亮度LED灯的散热，常常采用自然散热，效果并不理想。LED光源打造的LED灯具，由LED光源、散热结构、电源驱动器、分光透镜组成，其中散热是最重要的环节之一，如果LED不能很好散热、它的寿命会受到致命影响。

热量集中在尺寸很小的LED芯片内，芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和荧光粉激发效率下降；当温度超过一定值时，器件失效率呈指数规律增加。统计资料表明，LED芯片PN结温度每上升10℃，芯片寿命下降50%。当多个LED密集排列组成LED集成光源时，热量的耗散问题更严重。解决LED光源散热问题已成为大功率、高亮度LED应用的先决条件。

提高LED灯具功率的最直接方法是增加LED管芯数量，增加输入电流和电压。LED COB集成光源把多个LED芯片集中封装在一个支架上，可大幅度提高单个LED光源的功率。但同时LED光源的发热量也会迅速增加，这就对LED灯具散热能力提出了更高的要求。

2，当前LED照明灯具主要的散热方法：

1），铝散热鳍片。这是最常见的散热方式，用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。

2），导热塑料壳。在塑料外壳注塑时填充导热材料，增加塑料外壳导热、散热能力。

3），表面辐射散热处理。灯壳表面涂抹辐射散热漆，可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。

4），空气流体散热。利用灯壳外形，制造出对流空气，这是低成本的加强散热方式。

5），风扇。灯壳内部用长寿高效风扇加强散热，造价低，效果好。不过要换风扇就是麻烦些，也不适用于户外，这种设计较为少见。

6），导热管。利用导热管技术，将热量由LED芯片导到外壳散热鳍片。在大型灯具，如路灯等是常见的设计。

7），液态球泡。利用液态球泡封装技术，将导热率较高的透明液体填充到灯体球泡内。这是利用LED芯片出光面导热、散热的技术。

8），灯头的利用。在家用型较小功率的LED灯，往往利用灯头内部空间，将发热的驱动电路部分或全部置入。这样可以利用像螺口灯头这样有较大金属表面的灯头散热，因为灯头是密接灯座金属电极和电源线的。所以一部分热量可由此导出散热。

9），导热散热一体化--高导热陶瓷的运用。灯壳散热的目的是降低LED芯片的工作温度，由于LED芯片膨胀系数和我们常用的金属导热、散热材料膨胀系数差距很大，不能将LED芯片直接焊接，以免高、低温热应力破坏LED芯片。最新的高导热陶瓷材料，导热率接近铝，膨胀系数可调整到与LED芯片同步。这样就可以将导热、散热一体化，减少热传导中间环节。

上述所有的散热方式在市场上都有较多的应用，但是都或多或少面临一些问题：有的散热能力有限，只适合于小功率LED照明应用；有的成本高昂，不适合大规模推广；有的重量较大，不适于灯具的安装。最主要的是，这所有的散热技术都只适合于100W以下功率的LED照明应用，对于100W以上功率，尤其是300到1000W之间功率的LED照明灯具，迫切需要有新的散热技术出现和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种重量轻、散热效果好、节能、成本低、安全环保，尤其适于大功率LED灯具的散热系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种适于大功率LED灯具的散热系统，包括散热器和水冷驱动装置；所述散热器为带有一个腔体的柱状结构，所述散热器一端设有一个进水口，另一端设有一个出水口；所述水冷驱动装置通过水管与散热器的进水口和出水口相连或仅与水冷驱动装置的进水口相连。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述散热器与水冷驱动装置相连，形成一个封闭式或开放式的水冷驱动系统。