[发明专利]一种石墨烯强化散热的高防护灯具

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种石墨烯强化散热的高防护灯具，属于LED照明技术领域。

(二)背景技术

LED照明由于半导体的物理特性，容易受温度过高和外界雾潮的侵袭，影响使用效果，引发安全隐患，甚至发生故障，阻碍优势的发挥。提高防护能力，改进灯具的结构，减少不利因素的影响，提高可靠性是实现免维护的目的所在。

LED照明免维护的基本条件是灯具在额定的使用期内无故障，亦不需要作维护或检修。这就要求灯具的使用可靠性高，包括本身的质量保障和受外界不良因素引起的故障几率少。高防护灯具就是从这两方面着手，有针对性的解决灯具使用可靠性问题，并提高灯具对使用环境的适应性.

随着高光效COB光源芯片的出现和不断进步，能否把它放在液浸或液冷LED照明灯具里，是一个新难题。COB光源芯片体积很小而发热量大，灯内冷却液处于自然对流状态，给热系数较低，如果不能有效散热，将会烧坏光源芯片。

(三)发明内容

为达到无故障、免维护的目标，提高使用可靠性，需要从灯具内部的电气防护和外界的环境防护两方面进行。内部电气防护主要是设计制造的技术保障，包括发光模块工作温度控制和针对灯具普遍存在电源短板问题，防护都要高于一般灯具的要求，达到更高的电量指标承受能力。外界环境防护措施是，把光源模块和驱动电源等工作部件，进行全密封防护和液浸冷却散热，避免外界环境水、雾、潮的侵扰，并满足在最高环境温度下能稳定工作。

内部的电气防护除了制造工艺保障外，为解决LED灯具存在的电源短板问题，电路设计兼散热两级防雷过电压防护和恒流控制，应用谐振软开关电路，取得高效率，低电路应力的优质电路结构，最大限度提高电源工作的可靠性和电路非常态的承受能力。

石墨烯材料有导热性高、结构轻薄和几乎无色透明的特点，利用它来强化散热是可靠性的关键。密封防护组件，是由透光的PC罩和散热器兼底壳组合而成。透光的PC罩原料中渗入石墨烯，提高热传导和散热性能，可散发部分热量，更重要的是底壳兼散热器的表面强化散热处理。里面充有含石墨烯的导热绝缘无色冷却液体，可使发光模块和电源驱动器工作时产生的热量由导热冷却液传输到PC罩和散热器兼外壳。表面粘附的石墨烯混合层，增加散热能力，使光源和电源在全密封的容器内，能以外界环境较低的温度差，满足散热平衡的工作状况。发光模块发出的光线高效的穿透无色的冷却液和防眩光PC罩，照射外面，达到明亮而柔和的光照效果，并适合各种应用场合，尤其是潮湿、防水、防爆等等防护要求严格的使用环境和场所。

(四)附图说明

附图为本发明的示意图。①为透光PC罩。②为发光体模块。③为支架。④为密封硅胶圈。⑤为底壳兼散热器。⑥为电源驱动器。⑦为引线密封硅胶圈。⑧为E27螺口灯头。⑨为导热冷却液，主成分是二甲基硅油。⑩为碳质材料，主要是石墨烯。

(五)具体实施方式

如附图所示，外界环境防护采用三个COB光源模块②，按120°的水平间距，安装固定在垂直面成240°的锥形支架③的顶部，组成大角度发光的光源。正对光源距离约15mm是透光并能部分散热的PC罩面盖①。灯具一体化的电源驱动器⑥，固定安装在支架内的中间位置。支架的根部与底壳兼散热器⑤连接固定，散热器兼底壳⑤用铝板拉伸成型，与透光PC面盖①用螺纹齿合，接合处有密封硅胶圈④，渗有石墨烯的导热绝缘冷却液⑨浸泡着固定在支架上的光源和电源，产生的热量由冷却液吸收并传导到散热底壳，由底壳散发到外面空气中。导热绝缘冷却液的主成分是二甲基硅油。为强化散热能力，底壳外表面粘附石墨烯混合材料⑩，产生的堆叠层形成空气的微孔通道。石墨烯优良的导热性增加了散热界面与空气的接触面积和热量突破界面屏障的穿越能力，增大热量的散发，成为强化散热自促增效技术。引线密封硅胶圈⑦为灌液密封口，螺旋接头⑧是电源接入。防水、防爆场合要求防水接头。通过上述的结构措施，使灯具在全密封的情况下能满足散热平衡的特定工况。

对用电有特殊要求的潮湿、防水、防爆等等场所，为达到法规要求的绝缘外壳的双重绝缘防护，灯具底壳兼散热器，可以用导热塑料压塑成型。把塑料的基料和石墨烯等导热材料按比例混合，达到一定的临界值，压注塑料内部形态产生导热网链，并构建成微通道，吸收外部的空气与内部的热能互换，产生热对流幅射效应，达到导热散热的效果，而保持绝缘性能，虽然导热能力不如金属高，相应灯具的功率要减少，同样也可以满足热平衡的稳定工况，又达到绝缘外壳的法规要求。

以上结构也适用于贴片灯珠为光源的LED照明灯具。