水流导热方法及其使用的大功率LED植物生长照明装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102705795 A (43)申请公布日 2012.10.03 CN 102705795 A *CN102705795A* (21)申请号 201210173743.X (22)申请日 2012.05.28 F21V 29/02(2006.01) F21S 8/00(2006.01) A01G 9/20(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人杭州汉徽光电科技有限公司地址 310051 浙江省杭州市滨江区滨文路 95 号活水工业园区 5 幢 4 楼 (72)发明人周泓李许可 (74)专利代理机构浙江翔隆专利事务所 3320。

2、6 代理人张建青 (54) 发明名称水流导热方法及其使用的大功率 LED 植物生长照明装置 (57) 摘要本发明涉及一种利用水流对大功率 LED 植物生长照明装置进行散热的方法。目前 LED 灯具的散热方法在一定程度上解决了散热方面的问题，但随之而来的问题是散热结构笨重等问题，严重地影响了大功率 LED 灯具的应用推广。本发明利用设施农业中的水流经大功率 LED 植物生长照明装置来带走其产生的热量，先根据大功率 LED 植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功率 LED 植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信。

3、息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度。本发明使得 LED 灯降温和散热从被动式改变为主动式且效果良好，工作可靠性高，整体安装简便，结构紧凑，重量轻，工作寿命长。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 3 页附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 3 页附图 2 页 1/1 页 2 1. 水流导热方法，其特征在于，利用设施农业中的水流经大功率 LED 植物生长照明装置来带走其产生的热量，先根据大功率 LED 植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功。

4、率 LED 植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度，从而控制大功率 LED 植物生长照明装置的工作温度。 2. 权利要求 1 所述水流导热方法使用的大功率 LED 植物生长照明装置，包括导热的 LED 底座基板 (1)，其特征在于，所述 LED 底座基板的底部装有至少一组 LED 灯组 (4)， LED 底座基板(1)的顶面与一中空的散热结构(3)表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成至少一个水流通道 (2)。 3. 根据权利要求 2 所述的大功率 LED 植物生长照明装置，其特征在于，所述散热结。

5、构 (3) 的前端部设有与水流通道相通的入水口 (5)，后端部设有与水流通道相通的出水口 (6)，散热结构串联在用于输送设施农业中水的水管中，该水管上装有所述的水流控制阀 (7)。 4.根据权利要求3所述的大功率LED植物生长照明装置，其特征在于，所述水流通道的进水端与出水端形成一使水自动流动的倾斜角。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的大功率 LED 植物生长照明装置 , 其特征在于，所述的水流通道呈曲线形或螺旋形，水流通道的截面呈圆形。 6. 根据权利要求 4 所述的大功率 LED 植物生长照明装置 , 其特征在于，所述的温度传感器有多个，分别监测 LED 底。

6、座基板和导热结构上的多点温度。 7. 根据权利要求 2 所述的大功率 LED 植物生长照明装置 , 其特征在于，所述的 LED 灯组由大功率红光 LED 与蓝光 LED 组合而成或者由大功率白光 LED 与红光 LED 组合而成。权利要求书 CN 102705795 A 2 1/3 页 3 水流导热方法及其使用的大功率 LED 植物生长照明装置 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种利用水流对大功率 LED 植物生长照明装置进行散热的方法及其所使用的大功率 LED 植物生长照明装置。背景技术 0003 目前 LED 的内量子效率还不够高，以现有的生产水平和技术水平来估。

7、算，输入到 LED的功率最多也只有30-40% 用于发光，其余均以热能形式散发出来, 且由于LED芯片输入功率的不断提高，因散热问题牵扯到光、电、色等一系列的问题显得更加突出，严重制约着大功率LED灯具产业的发展。 LED结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率。假如以结温为 25时的发光为 100%，那么结温上升至 60时，其发光量就只有 90% ；结温为 100时就下降到 80% ； 140就只有 70%。除此以外， LED 的发热还会使得其光谱移动、色温升高、正向电流增大（恒压供电时）、反向电流也增大、热应力增高、荧光粉环氧树脂老化。

8、加速等种种问题，所以说， LED 的散热是 LED 灯具的设计中最为重要的一个问题。 0004 整个照明灯的散热途径 :LED PCB 板 ( 铝基板 ) 导热绝缘胶金属外壳灯体外，虽然铝基板等金属基板具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能，但是散热途径太长， LED 产生的热量不易排除。如中国专利申请号 200510011451.6 所公开的 LED 灯，其通过在 LED 基板下部连接一块散热板片的方式来进行散热。但这种散热方式的散热效果不尽如人意，极易过热而老化，极大的影响了使用寿命。或通过蒸发管进行散热，蒸发管内设有冷却介质，若干蒸发管之间形成循环回路，冷。

9、却介质在吸收热量后经过蒸发管回路将热量散发出去。中国专利 CN102032513A 提供一种强制性水冷 LED 路灯，包括灯体，其上安装有驱动电源，灯体通过驱动电源上的市电接入管与市电连接 ; 所述灯体的内部设有装有光学仪器的光学腔、装满液体的液体腔及装有若干 LED 灯的 PCB 板， PCB 板直接与液体腔内的液体接触，利用液体将热量带走。也有使用 LED 液冷式散热结构，绑定在铝或铜基板上的 LED 工作时产生的热量被与之紧贴的换热器吸收传导到液体散热媒介中去，灯具外壳与换热器紧密贴合，液体散热媒介中的热量被灯具外壳散到空气中。 0005 除了上述散热结构或方。

10、法外，目前 LED 灯具的散热方式还有：自然对流散热，加装风扇强制散热，采用热管和回路热管散热等，其中加装风扇强制散热系统工艺复杂且系统本身工作可靠性低，热管和回路热管成本高，安装复杂；而自然对流散热处于被动式状况，其效果完全取决于金属散热器的形状和体积，随着 LED 灯具功率的增大，其金属散热器的体积和重量将不断增加，严重影响灯具的安全性能和制造成本。上述方法尽管在一定程度上解决了散热方面的问题，但随之而来的问题是散热结构笨重、散热结构设计较复杂、耗材多、灯具本身的重量大，提高了使用和制造成本，严重的影响大功率 LED 灯具的应用推广。发明。

11、内容说明书 CN 102705795 A 3 2/3 页 4 0006 本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种水流导热方法，通过控制水流速度来控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度，使LED降温和散热从被动式改变为主动式，提高散热效果，以解决大功率 LED 植物生长照明装置的散热问题。 0007 为此，本发明通过以下技术方案实现：水流导热方法，其特征在于，利用设施农业中的水流经大功率 LED 植物生长照明装置来带走其产生的热量，先根据大功率 LED 植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功率 L。

12、ED 植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度，从而控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度，将大功率LED植物生长照明装置工作时产生的热量带到外界。本发明采用设施农业中的水来带走热量，利用了现成的资源，因设施农业中的水具有较合适的温度（35以内），既不影响大功率 LED 植物生长照明装置的发光效率，也不影响使用寿命。 0008 本发明的另一目的是提供上述水流导热方法使用的大功率 LED 植物生长照明装置，包括导热的 LED 底座基板，其特征在于，所述 LED 底座基板的底部装有至少一组 LED。

13、灯组， LED 底座基板的顶面与一中空的散热结构表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成至少一个水流通道。本发明将 LED 底座基板紧密贴合在中空的散热结构表面，利用 “水吸热” 原理，吸热的水从散热结构的水流通道流走，将 LED 灯产生的大部分热量带到外界；本发明还可以利用金属外壳把 LED 灯产生的小部分热量散到空气中。散热结构的外壳采用铜或铝、镁铝合金等导热系数高的金属制造。 0009 作为进一步技术方案，所述散热结构的前端部设有与水流通道相通的入水口，后端部设有与水流通道相通的出水口，散热结构串联在用于输送设施农业中水的水管中，该水管上装。

14、有所述的水流控制阀。水流控制阀可以为机械式控制阀或者智能式控制阀，控制方式为统一控制多个照明装置出水口的水流或者控制单个照明装置的进水口（功率不同时以单个控制进行，功率相同时以统一控制进行）。 0010 作为进一步技术方案，所述水流通道的进水端与出水端形成一使水自动流动的倾斜角，可使水能够因重力的作用自然流动，而无需外加驱动力使水流动。水流通道呈直线形、曲线形、螺旋形或其他形状，优选曲线形和螺旋形，使水与其内壁的接触面积大，散热效果更好；水流通道的截面呈矩形、三角形、圆形或其他形状，优选圆形，使水与其内壁的接触面积大，散热效果更好。 0011 。

15、作为进一步技术方案，所述的温度传感器有多个，分别监测 LED 底座基板和散热结构上的多点温度，使 LED 灯的工作温度控制更为准确。 0012 作为进一步技术方案，所述的 LED 灯组由大功率红光 LED 与蓝光 LED 组合而成或者由大功率白光 LED 与红光 LED 组合而成，根据实际需要来选择。 0013 本发明使得 LED 灯降温和散热从被动式改变为主动式且效果良好，工作可靠性高，整体安装简便，结构紧凑，重量轻，工作寿命长。本发明采用的散热结构使灯具正常工作时的温度为平均25-33之间，散热效果比一般的LED 灯具提高了40%以上，解决了大功率 LED。

16、植物生长照明装置的散热问题。 0014 本发明大功率 LED 植物生长照明装置采用的散热结构与温室所需湿度比较大、温度控制在 35 摄氏度以内的特点结合起来，并且根据功率的大小来调控水流速度，对 LED 灯说明书 CN 102705795 A 4 3/3 页 5 进行散热，这样不仅散热效率高，避免了大功率 LED 植物生长照明装置因过热而造成的过早光衰，而且节省了粗大笨重的铝型材散热器，降低了成本。 0015 下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。附图说明 0016 图 1 为本发明水流散热方法的原理图。 0017 图 2 为本发明大功率 LED 植。

17、物生长照明装置的示意图。 0018 图 3 为本发明大功率 LED 植物生长照明装置使用时的示意图。具体实施方式 0019 如图 2-3 所示的大功率 LED 植物生长照明装置，导热的 LED 底座基板 1 的底部装有三组 LED 灯组 4， LED 灯组由大功率红光 LED 与蓝光 LED 组合而成或者由大功率白光 LED 与红光 LED 组合而成，根据实际需要来选择。LED 底座基板 1 的顶面与中空的散热结构 3 表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成 4 个水流通道 2。散热结构 3 的前端部设有与水流通道相通的入水口 5，后端部设有与水流通道相通的出水口。

18、6，散热结构串联在用于输送设施农业中水的水管中，该水管上装有所述的水流控制阀7。水流通道出水端的高度略低于进水端的高度，形成一使水从进水端向出水端自动流动的倾斜角。 0020 如图1所示的水流导热方法，大功率LED植物生长照明装置装有温度传感器；先根据大功率 LED 植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器分别监测 LED 底座基板和散热结构上的多点温度将信息反馈给水流控制阀，并通过水流控制阀控制水流速度，从而达到控制 LED 灯工作温度的目的。 0021 以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书 CN 102705795 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说明书附图 CN 102705795 A 6 2/2 页 7 图 3 说明书附图 CN 102705795 A 7 。

摘要
申请专利号：	CN201210173743.X	申请日：	2012.05.28
公开号：	CN102705795A	公开日：	2012.10.03
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F21S 8/00申请公布日:20121003\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F21V 29/02申请日:20120528\|\|\|公开
IPC分类号：	F21V29/02; F21S8/00; A01G9/20; F21Y101/02(2006.01)N	主分类号：	F21V29/02
申请人：	杭州汉徽光电科技有限公司
发明人：	周泓; 李许可
地址：	310051 浙江省杭州市滨江区滨文路95号活水工业园区5幢4楼
优先权：
专利代理机构：	浙江翔隆专利事务所 33206	代理人：	张建青
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内容摘要

本发明涉及一种利用水流对大功率LED植物生长照明装置进行散热的方法。目前LED灯具的散热方法在一定程度上解决了散热方面的问题，但随之而来的问题是散热结构笨重等问题，严重地影响了大功率LED灯具的应用推广。本发明利用设施农业中的水流经大功率LED植物生长照明装置来带走其产生的热量，先根据大功率LED植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功率LED植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度。本发明使得LED灯降温和散热从被动式改变为主动式且效果良好，工作可靠性高，整体安装简便，结构紧凑，重量轻，工作寿命长。

权利要求书

权利要求书
1.  水流导热方法，其特征在于，利用设施农业中的水流经大功率LED植物生长照明装
置来带走其产生的热量，先根据大功率LED植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功率LED植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度，从而控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度。

2.  权利要求1所述水流导热方法使用的大功率LED植物生长照明装置，包括导热的LED底座基板(1)，其特征在于，所述LED底座基板的底部装有至少一组LED灯组(4)，LED底座基板(1)的顶面与一中空的散热结构(3)表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成至少一个水流通道(2)。

3.  根据权利要求2所述的大功率LED植物生长照明装置，其特征在于，所述散热结构(3)的前端部设有与水流通道相通的入水口(5)，后端部设有与水流通道相通的出水口(6)，散热结构串联在用于输送设施农业中水的水管中，该水管上装有所述的水流控制阀(7)。

4.  根据权利要求3所述的大功率LED植物生长照明装置，其特征在于，所述水流通道的进水端与出水端形成一使水自动流动的倾斜角。

5.  根据权利要求3或4所述的大功率LED植物生长照明装置,其特征在于，所述的水流通道呈曲线形或螺旋形，水流通道的截面呈圆形。

6.  根据权利要求4所述的大功率LED植物生长照明装置,其特征在于，所述的温度传感器有多个，分别监测LED底座基板和导热结构上的多点温度。

7.  根据权利要求2所述的大功率LED植物生长照明装置,其特征在于，所述的LED灯组由大功率红光LED与蓝光LED组合而成或者由大功率白光LED与红光LED组合而成。

说明书

说明书水流导热方法及其使用的大功率LED植物生长照明装置
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种利用水流对大功率LED植物生长照明装置进行散热的方法及其所使用的大功率LED植物生长照明装置。
背景技术
[0003] 目前LED的内量子效率还不够高，以现有的生产水平和技术水平来估算，输入到LED的功率最多也只有30-40%用于发光，其余均以热能形式散发出来,且由于LED芯片输入功率的不断提高，因散热问题牵扯到光、电、色等一系列的问题显得更加突出，严重制约着大功率LED灯具产业的发展。LED结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率。假如以结温为25℃时的发光为100%，那么结温上升至60℃时，其发光量就只有90%；结温为100℃时就下降到80%；140℃就只有70%。除此以外，LED的发热还会使得其光谱移动、色温升高、正向电流增大（恒压供电时）、反向电流也增大、热应力增高、荧光粉环氧树脂老化加速等种种问题，所以说，LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。
[0004]整个照明灯的散热途径:LED→PCB板(铝基板)→导热绝缘胶→金属外壳→灯体外，虽然铝基板等金属基板具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能，但是散热途径太长，LED产生的热量不易排除。如中国专利申请号200510011451.6所公开的LED灯，其通过在LED基板下部连接一块散热板片的方式来进行散热。但这种散热方式的散热效果不尽如人意，极易过热而老化，极大的影响了使用寿命。或通过蒸发管进行散热，蒸发管内设有冷却介质，若干蒸发管之间形成循环回路，冷却介质在吸收热量后经过蒸发管回路将热量散发出去。中国专利CN102032513A提供一种强制性水冷LED路灯，包括灯体，其上安装有驱动电源，灯体通过驱动电源上的市电接入管与市电连接;所述灯体的内部设有装有光学仪器的光学腔、装满液体的液体腔及装有若干LED灯的PCB板，PCB板直接与液体腔内的液体接触，利用液体将热量带走。也有使用LED液冷式散热结构，绑定在铝或铜基板上的LED工作时产生的热量被与之紧贴的换热器吸收传导到液体散热媒介中去，灯具外壳与换热器紧密贴合，液体散热媒介中的热量被灯具外壳散到空气中。
[0005] 除了上述散热结构或方法外，目前LED灯具的散热方式还有：自然对流散热，加装风扇强制散热，采用热管和回路热管散热等，其中加装风扇强制散热系统工艺复杂且系统本身工作可靠性低，热管和回路热管成本高，安装复杂；而自然对流散热处于被动式状况，其效果完全取决于金属散热器的形状和体积，随着LED灯具功率的增大，其金属散热器的体积和重量将不断增加，严重影响灯具的安全性能和制造成本。上述方法尽管在一定程度上解决了散热方面的问题，但随之而来的问题是散热结构笨重、散热结构设计较复杂、耗材多、灯具本身的重量大，提高了使用和制造成本，严重的影响大功率LED灯具的应用推广。
发明内容
[0006]本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种水流导热方法，通过控制水流速度来控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度，使LED降温和散热从被动式改变为主动式，提高散热效果，以解决大功率LED植物生长照明装置的散热问题。
[0007]为此，本发明通过以下技术方案实现：水流导热方法，其特征在于，利用设施农业中的水流经大功率LED植物生长照明装置来带走其产生的热量，先根据大功率LED植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器监测大功率LED植物生长照明装置的工作温度，温度传感器将得到的工作温度信息反馈给水流控制阀，通过水流控制阀调节水流速度，从而控制大功率LED植物生长照明装置的工作温度，将大功率LED植物生长照明装置工作时产生的热量带到外界。本发明采用设施农业中的水来带走热量，利用了现成的资源，因设施农业中的水具有较合适的温度（35℃以内），既不影响大功率LED植物生长照明装置的发光效率，也不影响使用寿命。
[0008]本发明的另一目的是提供上述水流导热方法使用的大功率LED植物生长照明装置，包括导热的LED底座基板，其特征在于，所述LED底座基板的底部装有至少一组LED灯组，LED底座基板的顶面与一中空的散热结构表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成至少一个水流通道。本发明将LED底座基板紧密贴合在中空的散热结构表面，利用“水吸热”原理，吸热的水从散热结构的水流通道流走，将LED灯产生的大部分热量带到外界；本发明还可以利用金属外壳把LED灯产生的小部分热量散到空气中。散热结构的外壳采用铜或铝、镁铝合金等导热系数高的金属制造。
[0009]作为进一步技术方案，所述散热结构的前端部设有与水流通道相通的入水口，后端部设有与水流通道相通的出水口，散热结构串联在用于输送设施农业中水的水管中，该水管上装有所述的水流控制阀。水流控制阀可以为机械式控制阀或者智能式控制阀，控制方式为统一控制多个照明装置出水口的水流或者控制单个照明装置的进水口（功率不同时以单个控制进行，功率相同时以统一控制进行）。
[0010]作为进一步技术方案，所述水流通道的进水端与出水端形成一使水自动流动的倾斜角，可使水能够因重力的作用自然流动，而无需外加驱动力使水流动。水流通道呈直线形、曲线形、螺旋形或其他形状，优选曲线形和螺旋形，使水与其内壁的接触面积大，散热效果更好；水流通道的截面呈矩形、三角形、圆形或其他形状，优选圆形，使水与其内壁的接触面积大，散热效果更好。
[0011]作为进一步技术方案，所述的温度传感器有多个，分别监测LED底座基板和散热结构上的多点温度，使LED灯的工作温度控制更为准确。
[0012]作为进一步技术方案，所述的LED灯组由大功率红光LED与蓝光LED组合而成或者由大功率白光LED与红光LED组合而成，根据实际需要来选择。
[0013]本发明使得LED灯降温和散热从被动式改变为主动式且效果良好，工作可靠性高，整体安装简便，结构紧凑，重量轻，工作寿命长。本发明采用的散热结构使灯具正常工作时的温度为平均25-33℃之间，散热效果比一般的LED灯具提高了40%以上，解决了大功率LED植物生长照明装置的散热问题。
[0014]本发明大功率LED植物生长照明装置采用的散热结构与温室所需湿度比较大、温度控制在35摄氏度以内的特点结合起来，并且根据功率的大小来调控水流速度，对LED灯
进行散热，这样不仅散热效率高，避免了大功率LED植物生长照明装置因过热而造成的过早光衰，而且节省了粗大笨重的铝型材散热器，降低了成本。
[0015]下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
[0016]图1为本发明水流散热方法的原理图。
[0017]图2为本发明大功率LED植物生长照明装置的示意图。
[0018]图3为本发明大功率LED植物生长照明装置使用时的示意图。
具体实施方式
[0019]如图2-3所示的大功率LED植物生长照明装置，导热的LED底座基板1的底部装有三组LED灯组4，LED灯组由大功率红光LED与蓝光LED组合而成或者由大功率白光LED与红光LED组合而成，根据实际需要来选择。LED底座基板1的顶面与中空的散热结构3表面紧密贴合，该散热结构具有金属外壳，其中部形成4个水流通道2。散热结构3的前端部设有与水流通道相通的入水口5，后端部设有与水流通道相通的出水口6，散热结构串联在用于输送设施农业中水的水管中，该水管上装有所述的水流控制阀7。水流通道出水端的高度略低于进水端的高度，形成一使水从进水端向出水端自动流动的倾斜角。
[0020]如图1所示的水流导热方法，大功率LED植物生长照明装置装有温度传感器；先根据大功率LED植物生长照明装置的功率大小决定水流速度的范围，然后利用温度传感器分别监测LED底座基板和散热结构上的多点温度将信息反馈给水流控制阀，并通过水流控制阀控制水流速度，从而达到控制LED灯工作温度的目的。
[0021]以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。