一种快速散热的LED水底灯的制作方法

一种快速散热的led水底灯
技术领域
1.本发明涉及led照明设备技术领域，具体地涉及一种快速散热的led水底灯。


背景技术：

2.led是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，相较于传统的白炽灯和日光灯光转化效率更高，因此在相同功率下具有更高的亮度。与白炽灯和日光灯（气体放电灯）不同的是，led灯的使用寿命与其工作状态下的温度环境存在较为明显的关系，现有研究发现，led的光衰与结温（半导体pn结的温度）有关，结温越高越早出现光衰，也就是寿命越短，led灯的结温分别为25℃和75℃时，前者的寿命时长可能会达到后者的数倍，作为照明设备使用的led的功率较大，因此工作时产生的热量不可忽视。
3.专利申请号为cn201911335171.9的专利文件公开了一种led水底地埋灯，该专利技术方案通过设置在灯壳内的散热器来对led线路板进行散热，即led线路板将温度传递至散热器部位，散热器将温度传递至内壳体中的空气中，随后再由空气传递至灯壳外壁，最后由灯壳外壁与外界进行换热，由于空气的导热系数极低，通常利用空气散热需要使空气形成流动，而水底灯显然不能设置开放结构形成与外界的空气流动，因此导热效果不理想。
4.专利申请号为cn201310114336.6的专利文件公开了一种散热led灯，该散热led灯包括有led灯以及散热罩，散热罩由导热材料构成，散热罩设有散热容器，散热容器内设有导热剂，led灯珠的电极引脚直接与导热剂接触，led灯珠内pn结的热量直接由电极引脚引到导热剂内，利用散热性能良好的导热剂将pn结的热量传递到散热容器的铝合金外壳，以提高led灯的散热效果。该专利文件通过导热系数相对于空气更高的导热剂直接与电极引脚接触来传导热量，因此相对于空气散热具有更好的散热效率，但该方案需要将led线路板背面的电极引脚直接插入至散热容器中与导热剂接触，因此散热容器需要开设通孔以供电极引脚伸入，一方面电路板与导热容器之间存在散热剂渗出的风险，另一方面散热容器开设的通孔在面对具有不同引脚间距的不同规格led线路板时，设置的通孔与引脚之间无法实现对应，因此存在泛用性不足的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明旨在提供一种散热效果更高、与不同规格led线路板的配适性较好的led水底灯。
6.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种快速散热的led水底灯，包括形成有安装槽的外壳体、设置在所述安装槽中的内壳体、与所述内壳体壳贴合设置的发光模组、设置在所述安装槽中的位于发光模组与安装槽的槽口之间的散光板和使所述安装槽的槽口形成封闭的封装板；所述内壳体包括位于中部的主体部和与主体部的侧面连接的相对于主体部向外侧形成凸起的若干个齿凸部，所述主体部内部形成相对较大的导热腔，所述齿凸部内部形成相对较小的散热腔，导热腔与散热腔形成连通，所述导热腔与散热腔中部分填充有降温导热液，所述导热腔中设置有能
吸取、存储所述降温导热液的海绵材料；所述外壳体的外侧壁设有若干个齿凸套装部，所述齿凸套装部内部形成与安装槽连通的形状与所述齿凸部对应的套状槽，所述内壳体的齿凸部配合安装在所述套状槽中；所述内壳体具有一个安装板，所述安装板的外侧面与所述发光模组相接触，安装板的内侧面构成所述导热腔的一个内壁，且安装板的内侧面与所述海绵材料相接触。
7.在工作状态下，本发明的发光模组首先通过安装板将热量传递至导热腔中，随后导热腔内的海绵材料中吸附的降温导热液受热发生气化，降温导热液受热后形成热气体会转移至留有空间的散热腔中，由于形成散热腔的齿凸部与齿凸套装部配合，而齿凸套装部与外界的水接触，因此齿凸套状部和齿凸部在较低温度的水的强散热作用下会保持较低的温度，因此到达散热腔中的热气体遇到温度较低的散热腔内壁时会迅速冷凝为液体并回流至导热腔中被海绵材料吸附，完成降温循环，从而提高散热效果。在现有技术中为了提高散热效果，通常以流体带走热量的方式效率最高，即常见的“风冷”、“水冷”技术，在非水域环境使用的led灯可以利用空气流动带走热量，而水域环境下显然不能让水进入至灯壳内部，否则会引起电子元件受潮，相反的应该设置多层结构来保护电子元件，例如本发明采用了内壳体和外壳体双层结构，其中发光模组受到散光板和封装板的双层保护，如此一来发光模组与外界形成多层隔离，会引起散热不畅的问题。本发明则利用水域环境的天然降温效果，利用导热腔、散热腔和降温导热液来作为中间介质快速传热，保证发光模组在较低的温度环境下工作，需要说明的是，本发明的方案不适用于普通的led灯，由于普通的led灯是在空气环境中运行的，而空气的导热系数较低无法使到达散热腔中的热气体快速冷凝，因此散热效果不佳。
8.本发明所述的降温导热液指的是一类沸点较低的受热容易气化的物质，该类物质中最常见的是水，从一般角度本发明可以将水作为降温导热液，但水是一种比热容极高的液体，气化过程较为缓慢，为了进一步提高散热效率可以选择沸点比水更低、比热容更小的常温液体材料，优选地应当选用对金属材质的内壳体腐蚀性较小、毒性较小、稳定性好的液体，以降低泄露风险。优选地本发明采用正己烷或乙酸乙酯作为降温导热液，内壳体材质采用抗腐蚀铝合金或钢。
9.进一步地，还包括防潮件，所述防潮件设置于所述封装板内侧，防潮件的内腔中填充有能够吸收水蒸汽的防潮材料，防潮件上设置有贯通所述内腔的吸水孔。
10.进一步地，所述防潮件设置于封装板与散光板之间形成的干燥腔中，防潮件具有分别与所述封装板和散光板抵接的两个相对侧面。
11.进一步地，所述降温导热液的填装量大于所述海绵材料对于降温导热液的最大存储量，且散热腔的至少一部分形成未填充所述降温导热液的空腔区域。
12.进一步地，所述内壳体上设置有与导热腔或散热腔连通的注液孔，注液孔通过密封塞形成封堵。
13.进一步地，所述内壳体包括第一配合槽和形成于第一配合槽的槽底面中部的相对于第一配合槽进一步凹陷的第二配合槽，所述第二配合槽的槽底面由所述安装板构成；所述发光模组配合安装在所述第二配合槽中，所述散光板配合安装在所述第一配合槽中并使第二配合槽形成封闭。
14.进一步地，所述发光模组与安装板之间设有导热硅脂层；所述套状槽与齿凸部之
间设有导热硅脂层。
15.进一步地，所述降温导热液的沸点不超过100℃。
16.进一步地，所述内壳体包括配合部和设置在主体配合部靠近安装槽槽口一侧的搭接部；所述安装槽包括外卡槽和设置在外卡槽的槽底面中部的相对于外卡槽进一步凹陷的内卡槽；所述搭接部与外卡槽的槽底面相抵接，所述配合部的外侧面与内卡槽的内壁相配合。
17.进一步地，所述外卡槽的槽底面与内卡槽的槽壁之间相互垂直连接形成梯台结构，所述套状槽形成于所述梯台结构，且套状槽在外卡槽的槽底面和内卡槽的槽壁上均形成开放式通口；所述内壳体的配合部的外侧壁上形成所述齿凸部，所述齿凸部与套状槽形成配合。
18.综上所述，本发明技术方案可以在一些实施方式中取得以下有益效果：1、本发明利用安装板将发光模组的热量传递至导热腔中，导热腔内的降温导热液受热后形成热气体转移至留有空间的散热腔中，由于形成散热腔的齿凸部与齿凸套装部配合，而齿凸套装部与外界的水接触，因此齿凸套状部和齿凸部在较低温度的水的强散热作用下会保持较低的温度，因此到达散热腔中的热气体会迅速冷凝为液体并回流至导热腔中，完成降温循环，从而提高散热效果。
19.2、本发明提供的led水底灯包括外壳体和内壳体，内壳体套状在外壳体中，并且内壳体上的发光模组被散光板封装，使发光模组外侧具有封装板和散光板两层保护结构，降低发光模组受潮的概率，进一步地还可以在封装板和散光板之间设置防潮件来吸收水汽。
20.3、本发明能够解决水底灯工作状态下无法通过气流进行散热的问题，充分利用了水域环境的特点实现led模组的降温。
21.4、本发明提供的led水底灯中装有降温导热液的导热腔和冷凝腔为与发光模组隔离的封闭结构，发光模组无需将引脚插入至降温导热液中，因此降温导热液不容易外泄，安全性较高。
附图说明
22.图1是本发明的一个实施例中提供的led水底灯的2d剖视结构示意图图2是图1中led水底灯的外壳体的立体结构示意图；图3是图1中led水底灯的内壳体的立体结构示意图图4是本发明另一实施例中提供的led水底灯的2d剖视结构示意图；图5是图4中led水底灯的外壳体的立体结构示意图；图6是图4中led水底灯的内壳体的立体结构示意图；图7是图6的3d剖视结构示意图；图8是图4中防潮件的立体结构示意图；图9是本发明另一实施例中外壳体的立体结构示意图；图中，1-外壳体，2-内壳体，3-发光模组，4-驱动模组，5-散光板，6-封装板，7-防潮件，8-导热硅脂层，11-齿凸套装部，12-外卡槽，13-内卡槽，21-主体部，22-齿凸部，23-搭接部，24-第一配合槽，25-第二配合槽，26-注液孔，71-吸水孔，111-套状槽，211-导热腔，212-海绵材料，221-散热腔，251-安装板。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例 ，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
25.如图1~3所示，本实施例提供了一种快速散热的led水底灯。
26.如图1所示，led水底灯由外壳体1、内壳体2、发光模组3、驱动模组4、散光板5和封装板6组成，led灯在使用时外壳体的外侧以及封装板的外侧与外界环境接触，由于在本实施例提供的是一种led水底灯，因此外界环境通常为水域环境。
27.外壳体内形成一个开口朝上的安装槽，如图2所示，外壳体内部的安装槽包括口径较大的外卡槽12和形成于外卡槽的槽底面中部的相对于外卡槽进一步凹陷的口径较小的内卡槽13，基于安装槽的形状，外壳体的外观结构包括上下两部分，上半部较为扁平但水平截面的面积相对较大，下半部高度较大但水平截面的面积相对较小，其中下半部的外侧面上形成相对的两个向外凸出的齿凸套状部11，齿凸套装部为竖直方向延伸的长条状结构，齿凸套装部的上端与外壳体上半部水平凸出部分的下底面相接，齿凸套装部的一个外侧面与外壳体上半部的外侧面齐平并形成一体结构，齿凸套装部的下端与外壳体的下底面留有一定间距。所述齿凸套装部内部形成套状槽111，套状槽在外卡槽的槽底面上形成向上的通口，在内卡槽的侧壁上形成向内侧的通口，向上的通口和向下的通口形成一体。
28.如图6所示，内壳体包括呈长方体结构的主体部21，在主体部的上侧面中部形成有第二配合槽25，主体部的左右两侧均设有齿凸部22，所述齿凸部为竖向延伸的长条结构。如图4所示，在使用时，散光板5搭接在内壳体上侧并使所述第二配合槽25形成封闭，在散光板安装过程中优选地用防水胶将散光板的边缘与内壳体边缘形成密封连接，使第二配合槽中形成密封空间，第二配合槽中安装有发光模组，发光模组包括led灯珠和与灯珠连接的电路板，电路板安装在第二配合槽的槽底面上，电路板与安装板之间利用导热硅脂层8形成连接以防止两者之间形成空气隔层影响热传递。所述主体部和齿凸部均为中空结构，主体部内部形成导热腔，齿凸部内部形成散热腔221，在主体部与齿凸部相接处，导热腔和散热腔也形成连通，从而形成中部为较大的矩形空腔、四周为若干个较小的矩形空腔的内部结构。如图4所示，在导热腔中进一步还安装有海绵材料212，同时导热腔和散热腔中还通过注液孔
26注入有一定量的降温导热液，降温导热液部分填充导热腔和散热腔并且可以被海绵材料吸收储存，海绵材料的一个侧面与第二安装槽的底板相接触，在注入降温导热液时需要控制注入量，使散热腔中不会被充满，优选地注入量应当略大于海绵材料的饱和吸附量。在注液完成后，应当使用密封塞或者密封胶使注液口形成封堵。优选地，注液口26设置在内壳体的背侧面上，即注液口设置在背离发光模组的一侧，避免影响发光模组与安装板之间的贴合。
29.如图4~8所示，本实施例提供了另一种快速散热的led水底灯。
30.如图4所示，led水底灯由外壳体1、内壳体2、发光模组3、驱动模组4、散光板5、封装板6和防潮件7组成，led灯在使用时外壳体的外侧以及封装板的外侧与外界环境接触，由于在本实施例提供的是一种led水底灯，因此外界环境通常为水域环境。
31.如图5所示，外壳体内形成一个开口朝上的安装槽，外壳体内部的安装槽包括口径较大的外卡槽12和形成于外卡槽的槽底面中部的相对于外卡槽进一步凹陷的口径较小的内卡槽13，基于安装槽的形状，外壳体的外观结构包括上下两部分，上半部较为扁平但水平截面的面积相对较大，下半部高度较大但水平截面的面积相对较小，其中下半部的外侧面上形成若干个向外凸出的齿凸套状部11，齿凸套装部为竖直方向延伸的长条状结构，齿凸套装部的上端与外壳体上半部水平凸出部分的下底面相接，齿凸套装部的一个外侧面与外壳体上半部的外侧面齐平并形成一体结构，齿凸套装部的下端与外壳体的下底面留有一定间距。所述齿凸套装部内部形成套状槽111，套状槽在外卡槽的槽底面上形成向上的通口，在内卡槽的侧壁上形成向内侧的通口，向上的通口和向下的通口形成一体。
32.如图6所示，内壳体包括呈长方体结构的主体部21，在主体部的上侧连接有横截面大于主体部的搭接部23，搭接部的边缘相对于主体部水平向外延伸形成凸出部位，主体部的外侧面设有齿凸部22，所述齿凸部为竖向延伸的长条结构，齿凸部的上端与搭接部的凸出部位的下表面相接，且齿凸部的一个外侧面与搭接部的外侧面齐平并形成一体，齿凸部的下端延伸至主体部的下底面处。所述内壳体的上侧面上形成有第一配合槽24，第一配合槽的槽底面的中部进一步凹陷形成第二配合槽25，所述第二配合槽的主体形成于搭接部23中，主体部的上顶板（即安装板）构成所述第二配合槽的槽底。如图4所示，在使用时，第一配合槽与散光板5形成搭接配合，在搭接配合过程中优选地用防水胶将散光板的边缘与第一配合槽的边缘形成密封连接，使第二配合槽中形成密封空间，第二配合槽中安装有发光模组，发光模组包括led灯珠和与灯珠连接的电路板，电路板安装在第二配合槽的槽底面（即安装板）上，电路板与安装板之间利用导热硅脂层8形成连接以防止两者之间形成空气隔层影响热传递。所述主体部和齿凸部均为中空结构，主体部内部形成导热腔211，齿凸部内部形成散热腔221，在主体部与齿凸部相接处，导热腔和散热腔也形成连通，从而形成中部为较大的矩形空腔、四周为基于较大的矩形空腔以类似放射性分布的方式排列的若干个较小的矩形空腔的内部结构。如图4所示，在导热腔中进一步还安装有海绵材料212，同时导热腔和散热腔中还通过注液孔26注入有一定量的降温导热液，降温导热液部分填充导热腔和散热腔并且可以被海绵材料吸收储存，海绵材料的一个侧面与安装板的内侧面相接触，在注入降温导热液时需要控制注入量，使散热腔中不会被充满，优选地注入量应当略大于海绵材料的饱和吸附量。在注液完成后，应当使用密封塞或者密封胶使注液口形成封堵。优选地，注液口设置在内壳体的被侧面上，即注液口设置在背离发光模组的一侧，避免影响发光
模组与安装板之间的贴合。
33.如图7所示，防潮件为矩形框体结构，矩形框体的大小应当与外壳体的外卡槽一致，使矩形框体能安放在外卡槽中并且与下方的散光板抵接，优选地矩形框体的高度应当与外卡槽的槽口到散光板之间的高度差相同，在安装封装板时封装板能够与外卡槽的槽口以及防潮件的上表面一同接触。在防潮件的内侧形成有若干个吸水孔71，防潮件包括中空的壳体以及设置在壳体中的能够吸收水蒸气的防潮材料，吸水孔使防潮材料能与防潮件中部围成的空间接触。为了防止防潮材料由吸水孔脱出，应当在吸水孔处设置防护结构，例如防护网，或者可以将防潮材料制成外形大于吸水孔的颗粒。
34.上述实施例在进行内壳体与外壳体的组装时，内壳体的齿凸部由上而下滑入外壳体的套状槽中，由于套状槽并未延伸至外壳体的底部，因此内壳体与外壳体配合安装后，内壳体的底部与外壳体的底部之间留有间隔空间，所述的驱动模组4设置在该间隔空间中，驱动模组4的一端与外壳体外的电源进线连接，另一端通过预留在内壳体上的走线通孔与发光模组进行连接，设置该走线通孔时应当避免使导热腔形成开放结构。优选地，在将齿凸部与套状槽配合时，可以施加少量导热硅脂以填充两者之间的缝隙，提高两者之间的导热效果。
35.在本发明的另一些实施例中，水底灯的外形可以是长方体以外的其他形状，如图9所示，内壳体的主体部21可以是圆筒结构，设置于主体部上侧的搭接部23以及第一配合槽24、第二配合槽25的水平截面轮廓均为圆形或圆环，齿凸部相对于主体部的轴心沿径向向外凸起，主体部内部形成圆筒结构的导热腔。基于内壳体的形状，外壳体、散光板、防潮件、封装板等结构进行适应性调整，从而使水底灯的外形成类似圆筒的结构。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。