一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的led防爆燈的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，屬于專(zhuān)用照明【技術(shù)領(lǐng)域】。包括重力熱管，重力熱管由蒸發(fā)段、冷凝段構(gòu)成，重力熱管內(nèi)部抽真空并填充導(dǎo)熱介質(zhì)，各冷凝段外壁配合設(shè)置散熱鰭片，各冷凝段之間空隙配合設(shè)置金屬側(cè)壁，金屬側(cè)壁、冷凝段頂部對(duì)齊，重力熱管配合設(shè)置上蓋；上蓋、重力熱管、金屬側(cè)壁圍合后構(gòu)成電源腔，電源腔內(nèi)設(shè)置防爆擋板，防爆擋板一側(cè)的電源腔內(nèi)設(shè)置電源模塊；重力熱管底部配合設(shè)置熱沉，熱沉底面上設(shè)置LED光源模組，LED光源模組外圍配合設(shè)置燈罩構(gòu)成光源腔。上述一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，散熱效果良好，電源與光源相互隔離，可實(shí)現(xiàn)更高的防爆要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于專(zhuān)用照明【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈。【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦井下，石油開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)和精煉廠，化工車(chē)間等場(chǎng)合容易出現(xiàn)爆炸性氣體混合物或可燃性粉塵云，這些場(chǎng)合的照明燈具需要具有防爆功能，防止燈具產(chǎn)生電弧、火花或高溫引燃爆炸性氣體、可燃粉塵等物質(zhì)引起爆炸或燃燒。目前常用防爆燈特別是隔爆型防爆燈的光源主要是熒光燈、高壓鈉燈、金鹵燈等氣體放電燈，在不同程度上存在重金屬污染、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、光效不高等缺點(diǎn)。LED作為第四代光源，具有發(fā)光效率高，顯色性好，工作電壓低等優(yōu)點(diǎn)，成為未來(lái)防爆燈的首選光源。目前大功率LED的功率密度可達(dá)數(shù)百W/cm2，電光轉(zhuǎn)換效率約為30%，加之LED芯片體積很小，因此其芯片處的熱流密度極高。不良的散熱會(huì)導(dǎo)致LED發(fā)光效率下降、壽命降低、光譜漂移甚至燒毀芯片，而且過(guò)高的溫度也使得防爆燈具無(wú)法滿(mǎn)足I1、111類(lèi)電器的Τ5/Τ6溫度標(biāo)準(zhǔn)，不能在某些爆炸性氣體的環(huán)境中使用。
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01010215572.3，發(fā)明名稱(chēng)為防爆燈具。其采用的散熱結(jié)構(gòu)為燈具殼體外向上均勻凸設(shè)多個(gè)散熱欄部，每個(gè)散熱欄部包括多個(gè)鰭狀散熱筋，各個(gè)鰭狀散熱筋之間留有預(yù)定的間隙。由于各散熱筋上下不通透，這種散熱結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生積灰，影響散熱效果。
[0004]專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01310291756.1，發(fā)明名稱(chēng)為一種基于新型散熱結(jié)構(gòu)的LED防爆燈。該技術(shù)采用將散熱片放置在殼體內(nèi)部，側(cè)壁開(kāi)有通風(fēng)槽、下表面與散熱殼體上表面相接并與散熱殼體一起形成內(nèi)部散熱通道。可以預(yù)計(jì)，內(nèi)置的散熱片散熱效果相對(duì)較差，雖然可以在一定程度上減緩積灰的產(chǎn)生，但隨著時(shí)間的增加累積的積灰會(huì)堆積在燈具內(nèi)部，使散熱能力下降。
[0005]專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01220341889.6，實(shí)用新型名稱(chēng)為一種LED防爆燈。該技術(shù)采用將LED光源模組和熱管一起固定在柱狀凸塊的側(cè)面上，熱管另一端與散熱底座相連。采用熱管的散熱結(jié)構(gòu)可以提高燈具的散熱效果，但每根熱管的截面積限制了散熱效果，而且多根熱管增加了結(jié)合面的數(shù)目，不利于制作成隔爆型等類(lèi)型的防爆燈具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、高效的基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈的技術(shù)方案，其散熱效果良好，電源與光源相互隔離，可實(shí)現(xiàn)更高的防爆要求。
[0007] 所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于包括重力熱管，重力熱管由蒸發(fā)段、冷凝段構(gòu)成，蒸發(fā)段呈碗狀結(jié)構(gòu)，冷凝段為一根以上且分布在蒸發(fā)段邊緣四周，重力熱管內(nèi)部抽真空并填充導(dǎo)熱介質(zhì)，各冷凝段外壁配合設(shè)置散熱鰭片，各冷凝段之間空隙配合設(shè)置金屬側(cè)壁，金屬側(cè)壁、冷凝段頂部對(duì)齊，重力熱管配合設(shè)置上蓋；上蓋、重力熱管、金屬側(cè)壁圍合后構(gòu)成電源腔，電源腔內(nèi)設(shè)置防爆擋板，防爆擋板一側(cè)的電源腔內(nèi)設(shè)置電源模塊；重力熱管底部配合設(shè)置熱沉，熱沉底面上設(shè)置LED光源模組，LED光源模組外圍配合設(shè)置燈罩構(gòu)成光源腔。
[0008]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管底部配合設(shè)置底座、燈罩底座，燈罩頂部與燈罩底座配合連接，燈罩外部配合設(shè)置金屬網(wǎng)罩，金屬網(wǎng)罩頂部與底座配合連接。
[0009]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管底部設(shè)置小孔，電源模塊的導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)小孔連接LED光源模組。
[0010]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管采用銅、鋁或其合金制成，其外層壁厚1.0-3.0mm,內(nèi)層壁厚5_10_。
[0011]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于金屬側(cè)壁采用銅、鋁、鑄鐵或其合金制成，金屬側(cè)壁的厚度為5-10_，金屬側(cè)壁與重力熱管結(jié)合處焊接配合。
[0012]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管的蒸發(fā)段底部?jī)?nèi)表面設(shè)置一組導(dǎo)熱柱，冷凝段內(nèi)表面設(shè)置導(dǎo)流溝槽，重力熱管內(nèi)表面其它部分進(jìn)行噴砂的表面粗糙化處理。
[0013]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于導(dǎo)熱介質(zhì)為三氯三氟乙烷、水、乙醇或丙酮，導(dǎo)熱介質(zhì)的填充量以重力熱管未工作時(shí)液態(tài)體積占蒸發(fā)段的1/4-1/3。
[0014]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于散熱鰭片采用沖壓或焊接方式固定在各冷凝段外壁。
[0015]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于LED光源模組由一顆或一顆以上大功率LED封裝構(gòu)成，熱沉為金屬芯印刷電路板、陶瓷基板或鋁合金基板。
[0016]所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于冷凝段為3-8個(gè)，冷凝段外部均勻分布10-30個(gè)三角形散熱鰭片。
[0017]上述一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，散熱效果良好，電源與光源相互隔離，可實(shí)現(xiàn)更高的防爆要求；LED芯片溫度與重力熱管吸熱-蒸發(fā)-冷凝-回流的速度成正比，溫度越高散熱效率越好，散熱器可適應(yīng)較寬的燈具功率范圍；可根據(jù)防爆燈具使用場(chǎng)合的爆炸氣體或可燃粉塵成分選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱介質(zhì)；重力熱管內(nèi)部強(qiáng)化散熱處理可有效提升導(dǎo)熱性能，垂直溝槽利于冷凝液迅速回流至蒸發(fā)段，防止產(chǎn)生干涸；電源腔和光源腔相互獨(dú)立，提升了燈具防爆的安全標(biāo)準(zhǔn)，而且電源不在LED芯片的散熱通道上，芯片發(fā)熱對(duì)電源溫度影響較??；一體化加工方式，由重力熱管構(gòu)成電源腔，可以減少結(jié)合面數(shù)量，增加燈具的物理強(qiáng)度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中A-A截面示意圖；
圖3為圖1的B-B截面示意圖；
圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖中:1_上蓋、2-重力熱管、21-蒸發(fā)段、22-冷凝段、23-導(dǎo)熱介質(zhì)、24-導(dǎo)熱柱、25-導(dǎo)流溝槽、3-散熱鰭片、4-LED光源模組、5-熱沉、6-電源模塊、7-燈罩、8-金屬網(wǎng)罩、9-電源腔、10-光源腔、11-小孔、12-導(dǎo)線(xiàn)、13-金屬側(cè)壁、14-隔爆擋板、15-底座、15a_燈罩底座?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明。
[0020]如圖所示，該LED防爆燈包括重力熱管2，重力熱管2由蒸發(fā)段21和多根冷凝段22構(gòu)成，蒸發(fā)段21呈碗狀結(jié)構(gòu)，冷凝段22為一根以上且分布在蒸發(fā)段21邊緣四周，重力熱管2內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，重力熱管2內(nèi)部抽真空并填充導(dǎo)熱介質(zhì)23，各冷凝段22外壁配合設(shè)置散熱鰭片3，各冷凝段22之間空隙配合設(shè)置金屬側(cè)壁13，金屬側(cè)壁13、冷凝段22頂部對(duì)齊，重力熱管2配合設(shè)置上蓋I ;上蓋1、重力熱管2、金屬側(cè)壁13圍合后構(gòu)成電源腔9，電源腔9內(nèi)設(shè)置防爆擋板14，防爆擋板14 一側(cè)的電源腔9內(nèi)設(shè)置電源模塊6 ;重力熱管2底部配合設(shè)置熱沉5，熱沉5底面上設(shè)置LED光源模組4，LED光源模組4外圍配合設(shè)置燈罩7構(gòu)成光源腔10，電源腔9和光源腔10相互隔離。重力熱管2底部焊接設(shè)置底座15、燈罩底座15a,燈罩7頂部與燈罩底座15a配合連接,燈罩7外部配合設(shè)置金屬網(wǎng)罩8,金屬網(wǎng)罩8頂部與底座15配合連接。重力熱管2底部設(shè)置小孔11，電源模塊6的導(dǎo)線(xiàn)12穿過(guò)小孔11與LED光源模組4連接。重力熱管2采用銅、鋁或其合金制成，也可以采用其它金屬制成；重力熱管2外層壁厚1.0-3.0mm,重力熱管2內(nèi)層壁厚5_10mm。金屬側(cè)壁13采用銅、鋁、鑄鐵或其合金制成，也可以采用其它金屬制成；金屬側(cè)壁13的厚度為5-10_，金屬側(cè)壁13與重力熱管2結(jié)合處采用焊接方式無(wú)縫連接。
[0021]所述的重力熱管2內(nèi)部進(jìn)行多重強(qiáng)化散熱處理，其中蒸發(fā)段21底部?jī)?nèi)表面利用電火花切割技術(shù)生成矩形等間隔分布的導(dǎo)熱柱24，導(dǎo)熱柱24的高度、尺寸和間距等參數(shù)可通過(guò)改變電脈沖間隔、電脈沖寬度、切割間距、電流強(qiáng)度等進(jìn)行改變，重力熱管2內(nèi)表面其它部分進(jìn)行噴砂的表面粗糙化處理，增加導(dǎo)熱介質(zhì)23的附著能力，并在冷凝段內(nèi)表面刻蝕與之平行的導(dǎo)流溝槽25提高液化后的導(dǎo)熱介質(zhì)23回流速度。
[0022]所述的重力熱管2內(nèi)部抽真空并填充導(dǎo)熱介質(zhì)23，填充量以重力熱管2未工作時(shí)液態(tài)體積占蒸發(fā)段21的1/4-1/3，導(dǎo)熱介質(zhì)23應(yīng)具有熱穩(wěn)定性且與重力熱管2殼體材料相容，不會(huì)發(fā)生顯著的物理變化或化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)防爆燈具適用的溫度級(jí)別，可選擇三氯三氟乙烷、水、乙醇、丙酮等低沸點(diǎn)液體。
[0023]所述的矩形散熱鰭片3用沖壓或焊接方式固定在冷凝段22外側(cè)，用以將熱量迅速散發(fā)到空氣中，其斷面典型結(jié)構(gòu)如圖3成太陽(yáng)花狀結(jié)構(gòu)分布。
[0024]所述的LED光源模組4由一顆或多顆大功率LED封裝而成，放置在熱沉5上，熱沉5可選擇金屬芯印刷電路板、陶瓷基板或鋁合金基板等，熱沉5與重力熱管2下表面固定安裝，中間填充導(dǎo)熱膠等材料以增加導(dǎo)熱性能。
[0025]所述的重力熱管2、金屬側(cè)壁13和上蓋I構(gòu)成電源腔9，其結(jié)合處以平面結(jié)合面或止口結(jié)合面用螺釘固定，結(jié)合面內(nèi)放置彈性或可壓縮襯墊，包括但不限于包覆阻燃材料的橡膠或塑料襯墊，襯墊作用為防止潮氣、可燃性氣體或粉塵進(jìn)入電源腔。
[0026]所述的燈罩7選取鋼化玻璃或聚碳酸酯等透明材料，與重力熱管2構(gòu)成光源腔10，燈罩7外放置鋼材質(zhì)的金屬網(wǎng)罩8進(jìn)行保護(hù)。
[0027]所述的隔爆擋板14為與上蓋I連接的金屬擋板，插入電源腔9后作為隔爆擋板，可將電源模塊6單獨(dú)隔離。[0028]結(jié)合圖1，介紹其具體的工作原理:當(dāng)LED光源模組4工作時(shí)，產(chǎn)生的熱量經(jīng)熱沉5傳至重力熱管2的蒸發(fā)段21，液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)23吸收熱量后沸騰，汽化的導(dǎo)熱介質(zhì)23沿重力熱管2的冷凝段22管壁上升并將熱量通過(guò)散熱鰭片3散發(fā)到空氣中，導(dǎo)熱介質(zhì)23釋放熱量后回到液態(tài)在重力作用下順著導(dǎo)流溝槽25迅速回到蒸發(fā)段21，實(shí)現(xiàn)熱量的快速導(dǎo)出。導(dǎo)熱介質(zhì)23的汽化-傳熱-液化速率與LED光源模組4的功率成正比，功率越高發(fā)熱量越大，導(dǎo)熱介質(zhì)23的循環(huán)速度就越快，因此該重力熱管可適用于較大的功率范圍。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可滿(mǎn)足防爆燈具-45o-45o范圍內(nèi)安裝,若進(jìn)一步增加傾斜角度,只需適當(dāng)增加導(dǎo)熱介質(zhì)23的數(shù)量即可。電源腔9和光源腔10相互隔離，同時(shí)又將最易產(chǎn)生電火花的電源模塊6用隔爆擋板14隔開(kāi)，使得該防爆燈結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足隔爆要求，而且一體化的重力熱管2作為燈殼的一部分，減少了結(jié)合面的數(shù)量，也提升了燈具的防爆等級(jí)。
[0029]圖2給出了圖1中重力熱管2的A-A截面示意圖，可見(jiàn)導(dǎo)熱柱24以均勻矩形分布在熱管蒸發(fā)段21上。
[0030]圖3給出了圖1的B-B截面示意圖，可見(jiàn)冷凝段22的數(shù)目為4個(gè)，在防爆燈具燈殼的外部均勻分布18個(gè)三角形散熱鰭片3，需要說(shuō)明的是，冷凝段22和散熱鰭片3的數(shù)量以及散熱鰭片3的橫截面形狀均可根據(jù)實(shí)際要求而加以改變，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0031]圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，此實(shí)施例中，散熱鰭片3水平放置，可保證每個(gè)散熱鰭片3均與冷凝段22有良好的物理接觸，但水平放置的散熱片水平放置會(huì)降低熱對(duì)流系數(shù)，且容易堆積粉塵，所以該實(shí)施例適用于灰塵較少且通風(fēng)良好的環(huán)境中使用。
[0032]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于包括重力熱管(2)，重力熱管(2)由蒸發(fā)段(21)、冷凝段(22)構(gòu)成，蒸發(fā)段(21)呈碗狀結(jié)構(gòu)，冷凝段(22)為一根以上且分布在蒸發(fā)段(21)邊緣四周，重力熱管(2)內(nèi)部抽真空并填充導(dǎo)熱介質(zhì)(23)，各冷凝段(22)外壁配合設(shè)置散熱鰭片(3)，各冷凝段(22)之間空隙配合設(shè)置金屬側(cè)壁(13)，金屬側(cè)壁(13)、冷凝段(22)頂部對(duì)齊，重力熱管(2)配合設(shè)置上蓋(I);上蓋(I)、重力熱管(2)、金屬側(cè)壁(13)圍合后構(gòu)成電源腔(9)，電源腔(9)內(nèi)設(shè)置防爆隔板(14)，防爆擋板(14) 一側(cè)的電源腔(9 )內(nèi)設(shè)置電源模塊(6 );重力熱管(2 )底部配合設(shè)置熱沉(5 )，熱沉(5 )底面上設(shè)置LED光源模組(4)，LED光源模組(4)外圍配合設(shè)置燈罩(7)構(gòu)成光源腔(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管(2)底部配合設(shè)置底座(15)、燈罩底座(15a)，燈罩(7)頂部與燈罩底座(15a)配合連接，燈罩(7)外部配合設(shè)置金屬網(wǎng)罩(8),金屬網(wǎng)罩(8)頂部與底座(15)配合連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管(2)底部設(shè)置小孔(11)，電源模塊(6)的導(dǎo)線(xiàn)(12)穿過(guò)小孔(11)連接LED光源模組(4)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管(2)采用銅、鋁或其合金制成，其外層壁厚1.0-3.0mm,內(nèi)層壁厚5_10_。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈,其特征在于金屬側(cè)壁(13)采用銅、鋁、鑄鐵或其合金制成，金屬側(cè)壁(13)的厚度為5-10mm，金屬側(cè)壁(13)與重力熱管(2)結(jié)合處焊接配合。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于重力熱管(2)的蒸發(fā)段(21)底部?jī)?nèi)表面設(shè)置一組導(dǎo)熱柱(24)，冷凝段(22)內(nèi)表面設(shè)置導(dǎo)流溝槽(25)，重力熱管(2)內(nèi)表面其它部分進(jìn)行噴砂的表面粗糙化處理。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于導(dǎo)熱介質(zhì)(23)為三氯三氟乙烷、水、乙醇或丙酮，導(dǎo)熱介質(zhì)(23)的填充量以重力熱管(2)未工作時(shí)液態(tài)體積占蒸發(fā)段(21)的1/4-1/3。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于散熱鰭片(3)采用沖壓或焊接方式固定在各冷凝段(22)外壁。
9.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈,其特征在于LED光源模組(4)由一顆或一顆以上大功率LED封裝構(gòu)成，熱沉(5)為金屬芯印刷電路板、陶瓷基板或鋁合金基板。
10.如權(quán)利要求1所述的一種基于重力熱管強(qiáng)散熱的LED防爆燈，其特征在于冷凝段(22)為3-8個(gè)，冷凝段(22)外部均勻分布10-30個(gè)三角形散熱鰭片(3)。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK104006366SQ201410248675
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】項(xiàng)文杰, 楊凱, 吳偉丹, 鄒細(xì)勇, 陳亮, 石巖, 金尚忠, 李曉艷 申請(qǐng)人:寧波燎原燈具股份有限公司