CN103939870A - 一种适用于大功率led灯散热器的散热片 - Google Patents

Abstract

一种适用于大功率LED灯散热器的散热片，包括设置在散热器本体上的多个主干散热片；每个主干散热片上均匀的布置有多个分支散热片。本发明的散热片采用了横向分支和纵向分支两种形式，横向分支垂直于散热片的两侧分布排列，纵向分支是散热片的外端分成多支。本发明在散热器体积变化不大的前提下，尽可能的增大散热器的散热面积，让每个散热片达到最佳的散热效果，将其应用于大功率LED灯具时，大大降低了散热器本身的温度，同时也降低了灯具的结温。

Description

一种适用于大功率LED灯散热器的散热片

技术领域

本发明涉及一种散热片，具体涉及一种适用于大功率LED灯散热器的散热片。

背景技术

目前LED灯由于其绿色环保，寿命长，能耗低，体积小，小电压，小电流等优势，使它得到了快速的发展并逐渐取代其他灯具，已经被广泛应用在各种照明领域中。近年来，随着LED技术的不断提高，应用的不断普遍，各式各样LED灯具的不断出现，使LED照明被认为是照明领域最具发展前景的技术之一，成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。

随着LED照明技术问题的不断解决以及照明需求的不断提高，大功率LED灯具的出现及需要已成为必然趋势。伴随而来的就是大功率LED灯具的散热问题，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热越不好灯具结温就越高，寿命也就会相应的缩短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃灯具的使用寿命会延长2倍。众所周知，LED灯具的长寿命是最吸引我们的优势之一，但由于大功率LED灯具的结温较高直接影响了LED灯具的使用寿命，加上LED灯具本身价格较传统白炽灯贵很多，使其使用及推广大大的受到了限制。

如上所述，可以得知LED灯具的散热技术直接影响了LED灯具的推广和应用前景，由于LED芯片本身的热容量很小，一点点的热量积累都会使LED芯片的结温迅速上升，若是长时间工作在较高的结温下，LED灯具的寿命就会很快的缩短。LED芯片产生的热量通过PCB基板传达到散热器，而散热器的散热能力对整个灯具的散热能力起到了至关重要的作用，直接影响到LED灯具的散热能力及其结温。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种适用于大功率LED灯散热器的散热片，该散热片能够延长了LED灯具的使用寿命，且加工简单，生产及运行成本低。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括设置在散热器本体上的多个主干散热片；每个主干散热片上均匀的布置有多个分支散热片。

每个主干散热片上，分支散热片的厚度小于主干散热片的厚度。

每个主干散热片上，分支散热片垂直于分支散热片所在的主干散热片表面。

在每个主干散热片上，相邻分支散热片之间的间隙与分支散热片的厚度比值为2.5-3.0。

每个主干散热片上，最靠近散热器本体的分支散热片与散热器本体表面之间的间隙大于相邻分支散热片的间隙。

每个主干散热片上，分支散热片设置在主干散热片的外端，且多个分支散热片共有一个位于主干散热片上的分支点。

每个主干散热片上，相邻分支散热片之间的夹角为15℃-25℃，分支点离散热器本体的距离大于主干散热片长度的一半。

相邻分支散热片端部的间隙大于主干散热片的厚度，且相邻分支散热片设置在相邻的主干散热片上。

本发明将传统散热器的散热片进行合理的分支使散热器的每个主干散热片都变成一个小型的散热器。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明对传统散热片进行分支处理，在保证散热器整体体积变化不大的前提下，使得散热片的数目大大增加，很大程度上提高了散热器的散热面积，避免了热量的过度集中，并能有效的利用空气的对流传热作用，使得传导散热和对流散热充分结合发挥出更大散热能力，最终大大的降低了散热器的温度，同时也降低了灯具的结温，延长了LED灯具的使用寿命。

2、本发明的散热片结构外形直观，工艺简单，散热器的体积及质量变化均不大，而且灯具的其他部件均可以不做任何改变，具有普遍应用性，可广泛应用于批量生产，从而可忽略外形变化造成的成本问题。本发明的散热器设计方法主要针对大功率LED灯具，相比于同样体积的传统散热器，能够支持更高的功率，并且适用于功率在30W以上的大功率LED灯具效果尤为明显。

进一步，由于同一个主干散热片上，相邻分支散热片的间隙过大过小都会影响到灯具的散热能力，因此，相邻分支之间的间隙与分支厚度之间的比例在2.5-3.0范围内，纵向分支之间的夹角选择15℃-25℃范围内时，灯具的整体散热效果会更好。

附图说明

图1为本发明采用圆形散热器时散热片横向分支的结构示意图；

图2为本发明采用矩形散热器时散热片横向分支的结构示意图；

图3为本发明采用圆形散热器时散热片纵向分支的结构示意图；

图4为本发明采用矩形散热器时散热片纵向分支的结构示意图；

图5为传统结构的散热器的结构示意图；

其中，1—主干散热片，2—分支散热片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明适用于大功率LED灯散热器的散热片是在传统散热器的散热片上引出多个分支散热片。传统的散热器选择圆形散热器或矩形散热器。

参见图1和图3，当采用圆形散热器时，本发明包括均匀设置在散热器本体周向上的多个主干散热片1；每个主干散热片1上均匀的布置有多个分支散热片2，散热器本体为圆筒结构。

参见图2和图4，当采用矩形散热器时，本发明包括垂直的布置在散热器本体上的多个主干散热片1；每个主干散热片1上均匀的布置有多个分支散热片2，散热器本体为板状结构。

具体的，本发明适用于大功率LED灯散热器的散热片给出了横向分支和纵向分支两种方式，且不管是采用横向分支还是纵向分支方式，每个主干散热片1上分支散热片2的厚度均小于主干散热片1的厚度。

(一)横向分支：

参见图1和图2，散热器本体为板状或圆筒，每个分支散热片2垂直于分支散热片2所在的主干散热片1表面。

由于同一个主干散热片上，相邻分支散热片的间隙过大过小都会影响到灯具的散热能力，因此，本发明每个主干散热片1上相邻分支散热片2之间的间隙与分支散热片2的厚度之间的比值为2.5-3.0，这样能够使LED灯具的整体散热效果会更好。在已有条件下尽可能的增加散热器的散热面积，避免热量的过度集中，有效的利用空气的对流传热作用，使得传导散热和对流散热充分结合发挥出更大散热能力。

如图1所示，当采用圆筒结构的散热器本体时，需注意每个主干散热片1上，最靠近散热器本体的分支散热片2与散热器本体外壁之间的间隙大于相邻分支散热片2的间隙；同样如图2所示，当采用板状结构的散热器本体时，最靠近散热器本体(也可以称作基板)的分支散热片2与散热器本体表面的间隙大于相邻分支散热片2之间的间隙。

(二)纵向分支：

参见图3和图4，本发明纵向分支时，每个主干散热片1上，分支散热片2设置在主干散热片1的外端，且优选的，每个主干散热片1的端部设置有两个分支散热片2，两个分支散热片共有一个位于主干散热片1上的分支点，相邻分支散热片2之间的夹角选择15℃-25℃，这能够在现有条件下充分增大散热器的散热面积，很好的利用空气的对流传递作用，有效的与散热器的传导散热结合起来到达更好的散热效果。

每个主干散热片1上，相邻分支散热片2共用的分支点离基板(散热器本体为板状结构)或散热器本体的外壁(散热器本体为圆筒结构)距离大于小于主干散热片长度的一半。

进行纵向分支的散热片要求相邻两个主干分支的端点间隙不大于主干散热片1的厚度。也就是说，相邻分支散热片2端部的间隙大于主干散热片2的厚度，且相邻分支散热片2设置在相邻的主干散热片1上。

另外，本发明所使用的散热器材料为铝及铝合金，适用于功率在30W以上的大功率LED灯具效果尤为明显。

为了提高LED灯具的散热能力，传统散热器优化设计方法主要局限于变换对散热片厚度，散热片数量、散热片长度、散热片处理上主要通过开孔，散热片表面粗糙化处理等方面。本发明的散热器采用横向分支和纵向分支两种形式，横向分支垂直于散热片的两侧分布排列，纵向分支是散热片的外端分成多支，并分别将这两种分支方式应用于圆形散热器和矩形散热器，这样就增大了散热器的面积，从而达到提高LED灯散热能力的目的。两外，本发明的一个显著的特点就是与传统结构的散热片相比，主干散热片厚度均小于传统散热片的厚度，这就保证了散热器的重量只有微小的变化。

通过以上分析可以看出，传统散热器只将散热片当成散热器的主要部分，而没有对散热片的结构做本质性的改变。而本发明的特点是将每一个散热片设计成一个独立的散热器，每个散热片都有自身的组成结构，以能更有效的促进LED灯具散热。散热片径向分布的散热器传统结构(如图5所示)及本发明涉及的两种结构(如图1和图3所示)，试验锁定散热片数目为16、20、24三组，通过计算得到散热片径向分布的几种不同散热片结构下的结果如下表所示。

表1散热片径向分布的仿真结果

传统结构是指：圆形散热器(参见图5)

方案一：散热器本体为圆筒结构，横向分支的适用于大功率LED灯的散热器。(参见图1)

方案二：散热器本体为圆筒结构，纵向分支的适用于大功率LED灯的散热器。(参见图3)

从表1的数据结果可以看出，本发明所涉及的方案一和方案二的结构都能相应的降低芯片结温，尤其是方案二所给的优化结构当主散热片为16个时，结温降低了18.9℃，优化后的效果非常明显；当主散热片数为20和24时，方案二的结温也都有10℃以上的下降值，而且从试验数据中还能发现方案一的结构在散热片数目为16下的结温竟比传统结构散热片数目为24时的结温低2.8℃，方案二的结构在散热片数目为16下的结温竟比传统结构散热片数目为24时的结温低16.8℃，两种方案均可以满足使用较少的材料达到较好散热效果的目的。

LED灯具主要通过传导换热、对流换热和辐射换热三种方式进行热量散发，其中传导换热其主要作用，而对流换热的作用也不容忽视，传导散热和对流散热的有效结合能起到事半功倍的效果。结合传热学知识分析本发明的两种结构之所以有比传统结构更好的散热能力，就是因为充分发挥了对流换热的作用，使散热片处的热量巧妙的通过对流换热和传导换热的良好交替结合作用散发出去，避免了传统散热片结构上单纯的传导换热导致的温度过于集中而不能及时散发的现象。

上述具体实施方式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：包括设置在散热器本体上的多个主干散热片(1)；每个主干散热片(1)上均匀的布置有多个分支散热片(2)。

2.根据权利要求1所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：每个主干散热片(1)上，分支散热片(2)的厚度小于主干散热片(1)的厚度。

3.根据权利要求1所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：每个主干散热片(1)上，分支散热片(2)垂直于分支散热片(2)所在的主干散热片(1)表面。

4.根据权利要求3所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：在每个主干散热片(1)上，相邻分支散热片(2)之间的间隙与分支散热片(2)的厚度比值为2.5-3.0。

5.根据权利要求3或4所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：每个主干散热片(1)上，最靠近散热器本体的分支散热片(2)与散热器本体表面之间的间隙大于相邻分支散热片(2)的间隙。

6.根据权利要求1所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：每个主干散热片(1)上，分支散热片(2)设置在主干散热片(1)的外端，且多个分支散热片(2)共有一个位于主干散热片(1)上的分支点。

7.根据权利要求6所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：每个主干散热片(1)上，相邻分支散热片(2)之间的夹角为15℃-25℃，分支点离散热器本体的距离大于主干散热片(2)长度的一半。

8.根据权利要求1所述的适用于大功率LED灯散热器的散热片，其特征在于：相邻分支散热片(2)端部的间隙大于主干散热片(1)的厚度，且相邻分支散热片(2)设置在相邻的主干散热片(1)上。