本发明涉及 LED灯散热器及 LED灯具。

背景技术

由于 LED ( Light Emitting Diode , 发光二极管）灯具有高亮度、 节能等 优点， 使得其在越来越多的场合中得到使用。 但是 LED光源的发热量通常 比较大， 这样就需要对 LED光源进行散热来保证其正常工作。 发明内容

本发明实施例提供了一种 LED灯散热器及 LED灯具， 其能够改善 LED 灯的散热效果。

根据本发明实施例，提供一种 LED灯散热器， 其包括： 中空的散热器本 体； 和设置于所述散热器本体的一个端部的散热器 底板。

所述散热器本体的外壁上可以设有数个肋片。

优选， 所述散热器底板中心的厚度大于所述散热器底 板边缘的厚度。 优选， 所述肋片与所述散热器本体的外壁成一定角度 ， 所述角度小于 90° , 优选在 80 - 45。 的范围内， 更优选在 80 - 60。 的范围内。

优选， 所述肋片靠近散热器本体的部分的厚度大于所 述肋片远离散热器 本体的部分的厚度。 作为替代或补充， 所述肋片靠近散热器底板的部分的高 度可以大于所述肋片远离散热器底板的部分的 高度。

根据一些示例， 所述肋片的靠近散热器底板的部分设置有分叉 。

所述散热器底板上可以设置有至少一个对应 LED单灯的开孔。

优选， 所述肋片的平均高度 H为肋片之间间距 d的 3 - 4倍。

优选， 所述肋片的平均厚度 m、 肋片的长度 1、 以及肋片之间的间距 d

m_ _< _ I _ 75

之间满足： / ~ 18 , d _ 6.5 。 优选， 所述散热器底板的平均厚度 C为所述肋片的平均厚度 m的 2 - 3 倍。

根据一些示例， 所述散热器底板的平均厚度为 4.5-5.8mm。

根据一些示例， 所述肋片之间的间距 d为 3.3-4.5mm, 肋片的平均厚度 m为 2.0-2.7mm,肋片的平均高度 H为 6.5-9.0mm,肋片的长度 1为 40-50mm。

所述肋片的个数 N例如为 16, 18或 20。

根据本发明实施例， 还提供一种 LED灯具， 其包括如上所述的 LED灯 散热器以及位于所述 LED灯散热器内的至少一个 LED单灯。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 仅仅涉及本发明的一些实施例， 而非对本发明的限制。

图 1为本发明实施例的 LED灯散热器的结构示意图；

图 2为本发明实施例的 LED灯散热器的正面示意图；

图 3为本发明实施例的 LED灯散热器的左视图；

图 4为本发明实施例的 LED灯散热器的俯视图；

图 5为 LED灯散热器最高温度与肋片间距之间的关系示 意图； 图 6为 LED灯散热器最高温度与肋片厚度之间的关系示 意图； 图 7为 LED灯散热器最高温度与散热器底板厚度之间的 关系示意图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案 进行清楚、 完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描 述的本发明的实施例， 本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提 下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

如图 1所示， 本发明实施例的 LED灯散热器包括： 中空的散热器本体 11 , 所述散热器本体 11 的外壁上设有数个肋片 12; 和用于封闭所述散热器 本体 11的底部的散热器底板 13。

进一步地， 如图 1所示， 散热器本体 11可以为圓柱形， 散热器底板 13 可以为圓形。

进一步地， 散热器底板 13中心的厚度大于散热器底板 13边缘的厚度。 散热器底板 13的厚度可以从中心到边缘逐渐递减，或者可� ��从中心到边缘阶 梯递减。 当热源位于散热器中间时， 这种设计方式最有利于导热， 可以使得 热源产生的热量由中间往四周发散出去。

进一步地， 如图 2所示， 本发明中的肋片 12与散热器本体 11的外壁成 一定角度， 该角度小于 90。 。 即本发明中的肋片设计为斜肋片。 如果釆用斜 弯肋片， 虽然蓄热效果较好， 换热面积较大， 但是阻流系数也会增大， 并且 会提高制作工艺的实现难度。 如果釆用直肋片， 虽然阻流系数小， 但是蓄热 效果不是很好， 换热面积较小。 本发明实施例中肋片形式为斜肋片， 能够保 证较好的蓄热效果、， 足够的换热面积、 以及较小的阻流系数。

进一步地， 如图 2和图 3所示， 肋片 12靠近散热器本体 11的部分的厚 度可以大于肋片 12远离散热器本体 11的部分的厚度。 作为替代或补充， 肋 片 12靠近散热器底板 13的部分的高度可以大于肋片 12远离散热器底板 13 的部分的高度。

优选地， 本发明中的肋片 12的厚度为从肋片底部到肋片顶部逐渐递减， 其中， 肋片底部为肋片 12靠近散热器本体 11 的部分， 肋片顶部为肋片 12 远离散热器本体 11的部分。 由于热量是从下往上传递的，所以在肋片的底 部 不仅要考虑散热还要考虑蓄热以防热负荷冲击 。 当热量向上散热的同时热量 有所降低，相应地肋片的厚度逐渐降低。或者 ，肋片 12的厚度还可以为从肋 片底部到肋片顶部阶梯递减。

肋片 12的高度从底端到顶端逐渐递减为 0, 其中， 底端为肋片 12靠近 散热器底板 13的部分，顶端为肋片 12远离散热器底板 13的部分。进一步地， 肋片 12的高度还可以为从底端到顶端阶梯递减为 0。

进一步地， 如图 2所示， 在肋片 12的底端设置有分叉 15, 这样是为了 当热量导入肋片上位时增加散热面积。

进一步地， 如图 4所示， 散热器底板 13上设置有至少一个对应 LED单 灯的开孔 14, 能够增加空气对流， 提高散热效果。

本发明实施例中， LED灯散热器包括散热器本体和散热器底板。 在散热 器本体的外壁上可以设有数个斜肋片。 肋片的厚度从肋片底部到肋片顶部逐 渐递减， 并且或者高度从底端到顶端逐渐递减为 0。 在肋片的底端设置有分 叉， 从而在 LED灯工作时， 产生的热量可以通过传导、 对流、 辐射等方式到 达散热器本体并传递到斜肋片。 斜肋片增加了散热面积， 从而可以改善 LED 灯的散热效果。 另外， 散热器底板的厚度从中心到边缘逐渐递减， 可以使得 热源产生的热量由中间往四周发散出去， 有利于导热。 散热器底板还可以设 置有数个对应 LED单灯的开孔， 能够增加空气对流， 进一步提高散热效果。

此外， 还可以对 LED 灯散热器的相关参数进行设计， 以便进一步改善

LED灯散热器的散热效果。 本发明中涉及的 LED灯散热器的相关参数主要 包括肋片间距 d, 肋片的平均厚度 m, 肋片的平均高度 H, 肋片的长度 1, 散 热器底板的厚度〇。

(一）肋片间距 d

自然对流时需要一定的肋片间距来满足自然对 流的要求， 否则会因为热 量的漩涡作用影响肋片之间的相互散热。 强迫对流时， 肋片间距可小一点。

可以通过 ANSYS软件模拟来验证肋片间距 d对 LED灯散热器最高温度 的影响， 设定的环境参数为： 釆用 自然对流方式， 对流换热系数为 7.01W/M2.K; 环境温度为 25 °C ; 散热器热流密度为 1250W/M ² ; LED灯散热 器为釆用铝挤或压铸加工制成。

如图 5所示为 LED灯散热器最高温度与肋片间距 d之间的关系示意图。 随着肋片间距 d的减小，肋片个数增加，增加了散热表面积� �以 LED灯散热 器最高温度理论上应该越来越低。 但从图中可以看出当肋片间距 d减小到一 定程度的时候， 在自然对流情况下， LED灯散热器最高温度减低变化逐渐趋 平， 所以并不是肋片间距越小越好， 而需要选择合适的间距。

本发明实施例中， 为了达到较好的散热效果， 肋片间距 d的取值可以为 3.3-4.5mm。

(二）肋片平均厚度 m

自然对流时需要一定的肋片厚度以增加 LED 灯散热器的蓄热能力以及 对热流的緩冲作用， 增加热容量； 强迫对流时， 肋片的厚度可以小一些。 可以通过 ANSYS软件模拟来验证肋片的平均厚度 m对 LED灯散热器 最高温度的影响， 设定的环境参数为： 釆用自然对流方式， 对流换热系数为

7.01W/M2.K; 环境温度为 25 °C ; 散热器热流密度为 1250W/M ² ; LED灯散热 器为釆用铝挤或压铸加工制成。

如图 6所示为 LED灯散热器最高温度与肋片平均厚度 m之间的关系示 意图。从图 6中可以看出当 m的值比较小时， LED灯散热器最高温度的变化 并不是很明显； 当 m逐渐增加， 增加到 2.56mm时 LED灯散热器最高温度 最低； 当 m再增加的时候， 因为随着肋片厚度的增加散热面积的逐渐降低 导 致 LED灯散热器最高温度逐渐升高。 所以需要选择合适的肋片厚度 m。

本发明实施例中， 为了达到较好的散热效果， 肋片平均厚度 m的取值可 以为 2.0-2.7mm。

(三）肋片平均高度 H

肋片的高度可以较大， 但是会受到散热器体积形状的限制。 肋片平均高 度 H的增加对自然对流热损影响较大。一般情况� �肋片平均高度 H不超过肋 片间距 d的 3到 4倍， 否则会导致肋片的排布密度比较大最终影响热 回流。 在不影响热回流的情况下， 肋片的高度一般是越高越好， 这样可以增加散热 表面积。 本发明实施例中， 为了达到较好的散热效果， 肋片平均高度 H可以 为 3d - 4d, 具体地， 肋片的平均高度 H的取值可以为 6.5-9.0mm。

(四）肋片长度 1

肋片的长度一般是根据 LED灯散热器的体积形状来决定，本发明实施例 中， 为了达到较好的散热效果， 肋片长度 1可满足以下公式：

m_ _< _ I _ 75

I " 18 , ~d ~ 6.5 , 具体 1的取值可以为 40-50mm。

(五）散热底板厚度 C

在设计散热器底板的厚度时， 如果散热器底板太薄虽然可以降低热阻， 但是蓄热效果不好， 而散热器设计时需要考虑到热流的稳态緩冲作 用， 来抗 击瞬态热负荷； 而如果散热器底板太厚则热阻较大， 并且会增加散热器的重 量和成本， 因此， 散热器底板的厚度要适中。 可以通过 ANS YS软件模拟来验证散热器底板平均厚度 C对 LED灯散热 器最高温度的影响， 设定的环境参数为： 釆用自然对流方式， 对流换热系数 为 7.01W/M2.K; 环境温度为 25 °C ; 散热器热流密度为 1250W/M ² ; LED灯 散热器为釆用铝挤或压铸加工制成。

如图 7所示为 LED灯散热器最高温度与散热器底板平均厚度 C之间的 关系示意图， 可以看出在散热器底板较薄时最高温度变化不 是 4艮大， 当 C为 5mm的时候 LED灯散热器最高温度最低， 而当 C逐渐增大的时候由于热阻 逐渐增大导致 LED灯散热器最高温度逐渐升高。所以散热器底 板需要选择适 当的厚度。

另外， 当肋片较长， 肋片较高的时候底板厚度需要较厚， 本发明实施例 中， 为了达到较好的散热效果， 散热底板平均厚度 C可以为肋片平均厚度 m 的 2 - 3倍。 具体 C的取值可以为 4.5-5.8mm。

(六）其他取值

a,还可以根据自然对流空气流速 Vo决定肋片的平均厚度 m和间距 d, 自 然对流空气流速越小， 肋片越厚， 间距越大； 另外对于自然对流， 肋片间距 要在 4mm以上。 具体可以在 V ₀ =lm/s时， 选取 d=4.2mm, m=1.65mm; 在 Vo=0.5m/s时, 选取 d=5mm, m>1.65mm。

b,可以根据对传热效率和散热表面积的需要决� ��肋片的平均高度 H和平 均厚度 m。 肋片越高越薄会使肋片传热到肋片顶部能力变 弱； 肋片越厚越矮 会使散热表面积减少。

c,可以根据 LED灯的散热功率 Q来决定散热器底板的平均厚度 C,散热 功率 Q和散热器底板的平均厚度 C之间的关系为： C=7 l _g Q-6。

d, 可以根据不同的散热器底板平均厚度 C选取不同的肋片的平均高度 H和平均厚度 m, 如表 1所示：

表 1

综合上述设计原则， 优选地， 本发明实施例中散热器底板的平均厚度 C 可以为 4.8-5.5mm; 间 巨 d 可以为 3.5-4mm; 肋片平均厚度 m 可以为 2.5-2.7mm; 肋片平均高度 H可以为 7-8.96mm; 肋片长度 1可以为 40-46mm; 肋片个数 N可以为 16, 18或 20。

以总功率在 6 W以下的 LED灯为例， 对以上述参数制作出的 LED灯散 热器的散热效果进行验证， 其中实验的环境参数为： 釆用自然对流方式， 对 流换热系数为 7.01W/M2.K; 环境温度为 25 °C ; LED 单灯热流密度为 13121.82W/M ² ,散热器热流密度为 1250W/ M ² 。当 LED灯散热器为釆取铝挤 加工制作出时， LED灯引脚温度最高为 53.379 °C , LED灯散热器表面温度最 高为 50.684 °C ; 当 LED灯散热器为釆取压铸加工制作时， LED灯引脚温度 为 53.779°C , LED灯散热器表面温度为 50.888 °C。

现有技术中， LED灯的散热器通常不设置底板， 散热器本体上设置的肋 片数目比较多（30-45 ), 肋片之间的间距比较小（ 1.0-2.0mm ), 肋片较矮（平 均高度 H—般为 2.5-5.0mm ), 肋片也较短（ 15-35mm )。 上述参数设计影响 了散热器的蓄热效果和热流的稳态緩冲，使得 LED灯的散热效果不佳，一般 现有的总功率为 6W的 LED灯的实测引脚温度为 70°C左右， 散热器表面温 度为 60°C：。 根据以上数据可以看出本发明的 LED灯散热器散热效果显著。

本发明实施例还提供了一种 LED灯具， 包括如图 1-4所示的 LED灯散 热器以及位于该 LED灯散热器内的至少一个 LED单灯。

以上所述是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通 技术人员来说， 在不脱离本发明所述原理的前提下， 还可以作出若干改进和 润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。