用于LED灯的散热装置

1.一种用于LED灯的散热装置，所述散热装置包括外壳、定子部分、以及转子部分，所述定子部分和所述转子部分容纳在所述外壳中，所述转子部分包括转轴和叶片部件，其特征在于，LED灯设置在所述转子部分上，使得所述LED灯能够与所述转子部分一起旋转，所述转子部分与所述定子部分通过导电电刷电气连接，用于向所述LED灯提供电能，所述导电电刷的一端与设置在所述定子部分上的导电盘进行触点式接触或其它合适的机电连接，另一端与设置在所述转子部分上的整流桥堆电气连接。
2.根据权利要求1所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述转子部分的所述叶片部件由热传导材料形成，所述LED灯设置在所述叶片部件上，从而所述LED灯能够与所述叶片部件一起旋转。
3.根据权利要求2所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述热传导材料为导热塑料或导热陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述导热陶瓷材料为氧化物基金属陶瓷或碳化物基金属陶瓷。
5.根据权利要求2所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述热传导材料为金属材料。
6.根据权利要求5所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述热传导材料为铝或铜。
7.根据权利要求1所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述转子部分的所述转轴由热传导材料形成，所述LED灯设置在所述转轴上，所述叶片部件与所述转轴固定地连接在一起或一体地形成，从而所述LED灯能够与所述转轴和所述叶片部件一起旋转。
8.根据权利要求7所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述热传导材料为导热塑料或导热陶瓷材料。
9.根据权利要求8所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述导热陶瓷材料为氧化物基金属陶瓷或碳化物基金属陶瓷。
10.根据权利要求7所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述热传导材料为金属材料。
11.根据权利要求10所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述热传导材料为铝或铜。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述LED灯和相关的电子元件通过柔性PCB固定到所述转子部分上。
13.根据权利要求5或10所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：在所述转子部分的金属材料上形成有金属基材PCB，所述LED灯和相关的电子元件通过所述金属基材PCB固定到所述转子部分上。
14.根据权利要求1-11中的任一项所述的用于LED灯的散热装置，其特征在于：所述转子部分的旋转频率大于人眼的观察频率，即大于50HZ，从而能够消除由于所述LED灯旋转而产生的光点运动效应。

用于LED灯的散热装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种电子散热装置，尤其是涉及一种用于LED灯的散热装置。\n背景技术\n[0002] LED由于使用较低的电量便可以进行发光，所以已经逐渐普及应用于生产和生活中的各个方面。然而，虽然LED具有低耗电量的优点，但是LED在使用上存在着使用温度过高的缺点。众所周知，在LED照明中，受到现有芯片技术的制约，驱动LED的功率的85％都会转化为热能，只有15％的功率转化为光能。LED对温度极其敏感，LED的温度直接影响LED的寿命及光学性能，温度越高，LED的寿命越短，光输出越小。因此，散热结构的设计在LED灯的设计中至关重要。这种散热结构被称为散热器，散热器的散热能力与其散热面积成正比。\n[0003] 在现有技术中，广泛使用通过散热片、散热管来消散热源产生的热能的被动散热技术。在这种被动散热技术中，通过增加发热源与空气接触的散热面积来达到降低热阻、提高散热效率的目的。这种散热方式的局限性在于散热器的体积以及重量与热源的功率成正比，因而在需要便携式设备等的应用场合下会使得整个设备的体积过大、重量过重等。\n[0004] 另一种传统的散热方式是使用转动的风扇来吹动热源周围的空气，通过空气的对流来达到散热的目的。这种散热方式要求热源本身具有足够的散热面积，并且要与风扇分离，以及热源与风扇之间必须具有合适的风道以使得空气能够对流。这种散热方式仍然具有使得散热系统的体积比较大的缺陷。\n[0005] 很显然，现有的散热方式不能够适用于在尤其是狭小空间内对大功率的LED进行散热的情况(例如便携LED照明设备、手电筒、露营灯等)，或者对LED散热装置的重量有严格限制的情况，例如汽车照明(出于省油目的需要其重量越小越好)。\n发明内容\n[0006] 为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于LED灯的模块装置。该散热装置采用主动散热和被动散热的结构，特别适用于在狭小空间内对大功率的LED进行散热的场合，例如便携LED照明设备、手电筒、露营灯等，或者对LED散热装置的重量有严格限制的场合，例如汽车照明等。\n[0007] 因此，本发明提供了一种散热装置，它同时采用主动散热和被动散热的方式。在这种散热装置中，LED灯直接设置在由热传导材料例如金属、导热陶瓷或导热塑料制成的转子部分上，这样，就使得转子部分本身起到增加散热面积以进行传导散热的被动散热器的作用，同时在转子部分转动时能够利用流过转子部分的气流对LED灯进行对流散热方式的主动散热。由于热源(LED灯)与转子部分结合在一起，因此对于同等的热源功率可以实现比现有技术体积更小和效率更高的散热系统设计。\n[0008] 具体地，根据本发明，提供了一种用于LED灯的散热装置，所述散热装置包括外壳、定子部分、以及转子部分，所述定子部分和所述转子部分容纳在所述外壳中，所述转子部分包括转轴和叶片部件，其特征在于，LED灯设置在所述转子部分上，使得所述LED灯能够与所述转子部分一起旋转。\n[0009] 在一个实施方式中，转子部分的叶片部件由热传导材料形成，LED灯设置在所述叶片部件上，从而LED灯能够与叶片部件一起旋转。\n[0010] 优选地，所述热传导材料可以为导热塑料、导热陶瓷材料或金属材料，所述导热陶瓷材料为例如氧化物基金属陶瓷或碳化物基金属陶瓷，所述金属材料优选地是铝或铜。优选地，叶片部件与转轴固定地连接在一起或一体地形成。\n[0011] 在另一实施方式中，转子部分的转轴由热传导材料形成，LED灯设置在所述转轴上，叶片部件与转轴固定地连接在一起或一体地形成，从而LED灯能够与所述转轴和叶片部件一起旋转。所述转轴的热传导材料优选为导热塑料、导热陶瓷材料或金属材料，所述导热陶瓷材料为例如氧化物基金属陶瓷或碳化物基金属陶瓷，所述金属材料优选地是铝或铜。\n[0012] 可选择地，根据需要，LED灯可以分别设置在转子部分的转轴和叶片部件上。\n[0013] 优选地，转子部分与定子部分通过导电电刷电气连接，用于向LED灯提供电能。优选地，所述导电电刷的一端与设置在定子部分上的导电盘进行触点式接触或任意合适的其它机电连接，另一端与设置在转子部分上的整流桥堆电气连接。\n[0014] 优选地，LED灯和相关的电子元件(例如整流桥堆等)通过柔性PCB(印刷电路板)(FPCB)固定到转子部分的转轴或叶片部件上。\n[0015] 优选地，在转子部分的金属材料上形成有金属基材PCB(MCPCB)，LED灯和相关的电子元件(例如整流桥堆等)通过所述金属基材PCB固定到所述转子部分的转轴或叶片部件上。\n[0016] 在本发明的用于LED灯的散热装置中，转子部分的旋转频率要求大于人眼的观察频率，即大于约50HZ，从而可以消除由于LED灯旋转而产生的光点运动效应。\n[0017] 与现有技术相比较，采用上述技术方案，本发明的散热装置特别适用于在狭小空间内对大功率的LED进行散热的场合，例如便携LED照明设备、手电筒、露营灯等，或者对LED散热装置的重量有严格限制的场合，例如汽车照明。\n附图说明\n[0018] 下面将结合具体的实施方式，并参照附图，对本发明实施方式的上述和其它目的和优点做进一步的描述。通过阅读下面的说明，本发明将变得更加清楚。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件采用相同或对应的附图标记来表示，在附图中：\n[0019] 图1显示了根据本发明的第一实施方式用于LED灯的散热装置，图1(a)显示了该散热装置的透视图，图1(b)显示了该散热装置的俯视图，其中，LED灯设置在转子部分的叶片部件上；\n[0020] 图2是显示了在本发明的散热装置中，定子部分、转子部分和LED灯之间的连接结构的示意图；\n[0021] 图3是显示了LED灯设置在转子部分上的方式的示意图；\n[0022] 图4是显示了LED灯设置在转子部分上的另一方式的示意图；\n[0023] 图5是显示了本发明的散热系统的电子框图；\n[0024] 图6显示了根据本发明的第二实施方式的用于LED灯的散热装置，图6(a)显示了该散热装置的透视图，图6(b)显示了该散热装置的俯视图，其中LED灯设置在转子部分的转轴上。\n具体实施方式\n[0025] 以下给出本发明的各种具体实施方式，这些实施方式仅用于对本发明进行详细说明，而不应理解为对本发明的限定。\n[0026] 如图1和图2所示，示出了根据本发明的第一实施方式的用于LED灯的散热装置。在该散热装置中，其包括外壳1、定子部分4和转子部分8，定子部分4和转子部分8容纳在外壳1中。转子部分8包括转轴7和叶片部件2。LED灯3设置在转子部分8的叶片部件2上，从而LED灯\n3能够与叶片部件2一起旋转，如图1(a)和图1(b)中清楚地所示。\n[0027] 转子部分8的叶片部件2由热传导材料形成，所述热传导材料可以为导热塑料、导热陶瓷材料或金属材料，所述导热陶瓷材料例如为氧化物基金属陶瓷或碳化物基金属陶瓷，所述金属材料优选是铝或铜。由于LED灯3与叶片部件2热传导地连接，因此，叶片部件2增加了散热面积，起到散热器的作用，由LED灯产生的热可以通过热传导的方式由叶片部件\n2消散出去，从而产生了传导散热的被动散热效果。同时，在叶片部件2旋转时，产生空气流动，因此通过对流的方式也可以将由LED灯产生的热消散出去。这样就实现了被动散热和主动散热的双重效果。\n[0028] 应该理解到，虽然在图1中示出转子部分8的叶片部件2与转轴7是分离的部件，但是它们也可以形成为一体，如图2中的结构所示。需要说明的是，图2仅仅是用于示意性地说明本发明的构思，并不严格对应于图1的结构，例如在图2中，叶片部件2的数量、叶片部件2与转轴7之间的结构关系等都是示意性地表示。实际上，在叶片部件2与转轴7是分离的部件的情况下，转轴7可以保持固定，而只有叶片部件2旋转。而在叶片部件2与转轴7是分离的部件但连接在一起，或者叶片部件2与转轴7形成为一体的情况下，它们一起旋转。图6显示了叶片部件2与转轴7形成为一体，且LED灯3设置在转轴7上的另一实施方式。\n[0029] 如图2所示，在定子部分4上设置有导电盘5，该导电盘5用于LED灯的正、负极的驱动输出。该导电盘5的结构为围绕定子部分4的两个半圆形导电盘，它们分别对应于LED驱动电路的正、负极电压端。这种半圆形的结构用于在电刷随着转子部分转动时在它们之间形成机电连接。在定子部分4的上方具有定子磁芯6，用于驱动转子部分8的转动，另外在定子部分4上还设有用于LED灯的电子驱动电路，如图5所示。\n[0030] 转子部分8与定子部分4通过导电电刷9电气连接，用于向LED灯提供电能。导电电刷9的一端与定子部分4上的导电盘5进行触点式接触或任意其他种类的机电连接，另一端与转子部分8上的整流桥堆10电气连接。由于叶片部件2转动时会使得通过导电电刷9传导的电压的方向不断地改变，因此需要设置上述整流桥堆10，该整流桥堆10的作用是把不断改变方向的双向直流电流整流为适合于LED灯工作的单向直流电流。\n[0031] 转子部分8的转轴7用于支承叶片部件2的旋转。同时该转轴7也支承转子部分上的其它电子元件，例如整流桥堆10等。当然，在LED灯3热传导地设置在转轴7上的情况下，转轴\n7本身也可以起到充当LED灯3的散热器的作用，如在图6所示的实施方式那样，这将在下文中进行详细描述。\n[0032] 现在参考图3，图3示意性地显示了一种把LED灯设置在转子部分上的方式，其中，LED灯3以及相关的电子元件(例如整流桥堆等)通过柔性PCB(印刷电路板)(FPCB)设置在叶片部件2上。具体地，在图3中，LED灯3通过焊接介质13、例如焊接锡膏附接到柔性PCB板11上，然后该柔性PCB板11通过导热粘胶12附接到叶片部件2上，从而完成LED灯与转子部分之间的设置。在LED灯3与叶片部件2之间可以进行热传导。\n[0033] 图4示意性地显示了把LED灯设置在转子部分上的另一种方式。该方式不同于图3中采用柔性PCB附接的方式，而是直接把叶片部件2的金属材料制成金属基材PCB(MCPCB)的结构，如图4中所示，该金属基材PCB(MCPCB)结构包括导电层14、绝缘黏胶层15和叶片部件\n2，然后通过焊接介质13、例如焊接锡膏把LED灯3附接到该金属基材PCB(MCPCB)结构上，从而完成LED灯与转子部分之间的设置。在LED灯3与叶片部件2之间可以进行热传导。\n[0034] 在应用中，叶片部件2的旋转频率只要求大于人眼观察频率，即大于约50HZ，就可以消除由于LED的旋转而产生的光点运动效应。\n[0035] 图5显示了本发明的散热系统的电子框图，该散热系统包括用于驱动转子部分的标准驱动电路、用于驱动LED灯的标准LED驱动电路、电刷连接器(导电盘以及导电电刷等)、以及整流桥堆等。由于上文已经进行了描述，此处不再重复。\n[0036] 采用上述的结构，在本发明的散热装置中，转子部分的导热性叶片部件扩大了LED灯的散热面积(本身用作散热器)，同时在转动时由于空气的对流作用使得散热效果进一步提高，因而具有主动散热和被动散热的双重散热效果。同时，导电电刷与定子部分上的导电盘相结合的结构解决了LED灯与转子部分一起旋转时从驱动电路处获取电能的问题，并且结构上紧凑。因此，本发明的这种散热装置结构满足对大功率LED灯的高效散热要求和对有限空间使用的要求。\n[0037] 图6显示了根据本发明的第二实施方式的用于LED灯的散热装置，其中，图6(a)显示了该散热装置的透视图，图6(b)显示了该散热装置的俯视图。在该第二实施方式中，与第一实施方式不同之处主要在于：LED灯3设置在转子部分8的转轴7上，而不是设置在叶片部件2上。\n[0038] 在该第二实施方式中，转子部分8的转轴7由热传导材料形成，LED灯3设置在转轴7上，叶片部件2与转轴7固定地连接在一起或一体地形成(如图2所示)，从而LED灯3能够与转轴7和叶片部件2一起旋转。所述转轴7的热传导材料可以为导热塑料、导热陶瓷材料或金属材料，所述导热陶瓷材料例如为氧化物基金属陶瓷或碳化物基金属陶瓷，所述金属材料优选是铝或铜。\n[0039] 在该第二实施方式中，另一个与第一实施方式的不同之处在于：LED灯3以及相关的电子元件(例如整流桥堆等)通过柔性PCB(FPCB)设置到转轴7上，而不是设置在叶片部件\n2上，设置方式类似于图3中的方式，此处不再重复描述。相应地，类似于图4，在该第二实施方式中，可以不采用柔性PCB的方式，而是直接把转轴7的金属材料制造成金属基材PCB(MCPCB)的结构，然后把LED灯3通过焊接介质13(例如焊接锡膏)附接到该金属基材PCB(MCPCB)结构上，从而完成LED灯与转子部分之间的设置，其中该金属基材PCB(MCPCB)结构包括导电层14、绝缘黏胶层15和转轴7。\n[0040] 采用第二种实施方式的散热装置，由于叶片部件2与转轴7固定地连接在一起或一体地形成，因此，转轴7与叶片部件2一起旋转，LED灯3与转轴7一起旋转。从而导热性转轴扩大了LED灯的散热面积(本身用作散热器)，同时在转动时由于空气的对流作用使得散热效果进一步提高，因而具有主动散热和被动散热的双重散热效果。也就是说，这种散热装置具有与第一实施方式中的散热装置的相同的效果。\n[0041] 在应用中，转轴7(以及与其相连接的或者一体的叶片部件2)的旋转频率只要求大于人眼观察频率，即大于约50HZ，就可以消除由于LED的旋转而产生的光点运动效应。\n[0042] 在本发明的第三实施方式中，根据需要，LED灯3可以分别设置在转子部分8的转轴\n7和叶片部件2上。其它的结构和附接方式与上面描述的第一实施方式和第二实施方式相同，不再重复。\n[0043] 应该理解到，在本发明的发明构思中，尤其是在上述第一、第二、第三实施方式中，转子部分8的转轴7和叶片部件2可以由相同的材料形成，并且可以形成为一体，或者形成为分离的部件，或者结合在一起，并且LED灯可以单独地设置在转轴7、叶片部件2或者二者上。\n可以在上述这些技术要素之间进行任何的组合与变化，所获得的技术方案都能够实现本发明的目的，产生有益的技术效果。\n[0044] 尽管已经示出和描述了本发明的上述优选实施方式，但是本领域的技术人员应该理解到，根据设计要求和其他因素，可以对本发明进行各种修改、变型以及组合，而不脱离本发明的权利要求的精神和保护范围。