[發(fā)明專利]一種玻璃熱管LED燈具

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510042400.3
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104896323A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施國樑
• 申請（專利權(quán)）人: 施國樑
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V29/51;F21Y101/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面含有二氧化鈦涂層的一種玻璃熱管LED?燈具。LED?是激光發(fā)光兩極管的英語簡稱，可以看作是本技術(shù)領(lǐng)域公認(rèn)的專業(yè)術(shù)語。

背景技術(shù)

采用重力熱管的LED?燈具，其大致結(jié)構(gòu)應(yīng)該為熱管下面的熱端傳熱連接若干個LED。熱管在這里起的主要作用應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)熱流密度變換和散熱。有關(guān)的熱流密度變換為大致從約0.5?瓦/?平方厘米變換為約0.06?瓦/?平方厘米。

考察現(xiàn)有的LED?燈具，對于其中的一個長*?寬為5*7?毫米、總功率0.6?瓦、光效21%?的LED?并且除發(fā)光以外的能量全部通過表面?zhèn)鲗?dǎo)進(jìn)入環(huán)境、LED?全部表面積取1?平方厘米（0.5*0.7*2+0.1.25*（7+5+7+5）），其散熱負(fù)荷的熱流密度為0.6*（1-0.21）/1=0.?474?瓦/平方厘米。如果不采用散熱器，LED?的表面溫度會超過100℃。

又，對于一個散熱負(fù)荷為10?瓦的帶散熱器的LED，以其散熱器表面的散熱面積200平立方厘米計(jì)，則其散熱功率密度為0.?05?瓦/?平方厘米。作為對照參考：太陽光曝射的峰值強(qiáng)度約為1?千瓦/?㎡合0.1?瓦/?平方厘米。一個表面積170?平方厘米?的25?瓦白熾燈燈泡，由于玻璃泡殼對紅外線的阻擋和吸收作用，使得玻璃泡殼表面的溫度明顯上升。這里，取通過玻璃泡殼的散熱功率10?瓦，則其通過玻璃泡殼傳導(dǎo)的散熱功率密度為10/170?≈?0.0588?瓦/平方厘米。

物體散熱功率與散熱表面溫升的計(jì)算公式為：

Q=K*ΔT*S…………（式1）

式1?中Q?為散熱功率，量綱為瓦；K?為從玻璃熱管冷端表面到空氣的傳熱系數(shù)，量綱為瓦/（℃?*?㎡）；ΔT?為空氣受熱的升溫，量綱為K?或者℃?；S?為與空氣接觸的玻璃熱管冷端的面積，量綱為平方米。

將Q=10，K=23?瓦/（?℃?*?㎡），S=0.02?㎡?代入；得所述散熱模型的溫升ΔT?≈?21.74℃。當(dāng)S=0.017?㎡時得到溫升ΔT?≈?25.58℃。這里所有的散熱負(fù)荷都以幾乎平均的溫度通過與空氣換熱進(jìn)入環(huán)境。實(shí)際上，傳熱系數(shù)K?的數(shù)值還與表面狀態(tài)包括清潔狀態(tài)和發(fā)射率有關(guān)。

對于LED?燈具，其從LED?到空氣的散熱途徑遠(yuǎn)比白熾燈復(fù)雜。將LED?燈具散熱器表面相對環(huán)境溫度30℃的溫升值取21.74℃，并取LED?與熱管熱端之間導(dǎo)熱材料的溫度降2℃、熱管熱端管壁的溫度降2℃、從熱管熱端到冷端兩相流換熱的溫度降忽略不計(jì)、熱管冷端管壁的溫度降1℃，則可知所述LED?的表面溫度將達(dá)到30+21.74+1+2+2=56.74℃。鑒于LED?的表面溫度隨環(huán)境溫度和其本身熱流密度變化而變化。當(dāng)設(shè)定環(huán)境溫度的最高值為30℃、傳熱系數(shù)設(shè)定為23?以及LED?的最高溫度為64℃時，每瓦散熱功率需要的玻璃熱管冷端面積至少為15?平方厘米；相應(yīng)的熱流密度為0.0667?瓦/?平方厘米。在此工況下，LED10?萬小時的光衰可望低于20%?；而現(xiàn)有少數(shù)劣質(zhì)LED?燈具僅僅一個夏季光衰就會達(dá)到50%?以上。

中國專利2008200495178?公開了一種大功率熱管LED?照明裝置，包括有LED、基座、熱管，以及設(shè)置有散熱裝置，基座的一側(cè)設(shè)置有一個或者一個以上的LED，熱管的一端即熱端與所述的基座相連接、另一端即冷端與所述的散熱裝置相連接。熱管與基座之間直接焊接或者填充導(dǎo)熱硅脂而不用其他中間傳熱介質(zhì)，熱阻相對較小，熱量傳遞效率高。具有結(jié)構(gòu)簡單，散熱效果好，工作可靠的特點(diǎn)。但其采用基座傳熱連接LED?需要設(shè)置電氣絕緣層實(shí)現(xiàn)電氣隔離；其在金屬熱管冷端配置散熱翅板作為與空氣的換熱界面，由于熱管冷端與散熱翅板之間也有溫度降，并且散熱翅板的表面溫度不均勻，因而增加了散熱環(huán)節(jié)和與空氣的換熱熱阻；散熱片產(chǎn)生成本并且不容易清潔；金屬熱管熱端與LED?之間需要耐壓較高的絕緣層，絕緣層本身存在熱阻。LED?表面因?yàn)闊崃髅芏却?，同樣的熱阻，溫度降會大許多。由于LED?對溫度敏感，溫度超過65℃?LED?會較快衰退。因此，削減傳熱環(huán)節(jié)和減小傳熱環(huán)節(jié)的熱阻就具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供表面含有二氧化鈦涂層的玻璃熱管LED?燈具。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種玻璃熱管LED燈具,包括玻璃熱管和LED，玻璃熱管包括玻璃管殼、排氣管和工質(zhì)，玻璃熱管的熱端與LED傳熱連接。

所述的玻璃熱管內(nèi)含有內(nèi)置LED，所述內(nèi)置LED表面、引腳及其發(fā)光面設(shè)有防水層或者透明防水層，所述內(nèi)置LED浸入工質(zhì)，所述內(nèi)置LED的引腳通過電極引出結(jié)構(gòu)引出。