大功率led散熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大功率LED散熱器，涉及照明裝置的散熱及冷卻技術(shù)領(lǐng)域。所述散熱器包括散熱器本體，所述散熱器本體為中空的筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的上端開口通過端蓋封閉，下端開口通過熱沉吸熱蒸發(fā)器封閉，與所述散熱器本體的內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體結(jié)構(gòu)，所述熱沉吸熱蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有換熱介質(zhì)，所述散熱器本體的外壁上設(shè)有環(huán)狀的散熱翅片，所述散熱器本體的內(nèi)壁上開設(shè)有若干翅槽，所述翅槽沿所述筒狀結(jié)構(gòu)周向均布且沿軸向延伸。所述散熱器具有熱傳導(dǎo)啟動(dòng)快、換熱效果好、使用壽命長，便于加工和安裝的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
大功率LED散熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及照明裝置的散熱及冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大功率LED散熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為新一代綠色光源，環(huán)保型固體照明光源，已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，正在被廣泛的應(yīng)用于照明行業(yè)。它具有耗電量少、光色純、全固態(tài)、質(zhì)量輕、體積小、環(huán)保等一系列的優(yōu)點(diǎn)。LED是個(gè)光電器件，其工作過程中只有15%?2 5%的電能轉(zhuǎn)換成光能，其余的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能，使LED的溫度升高。在大功率LED使用中，散熱是個(gè)重要問題。例如，I個(gè)1W白光LED若其光電轉(zhuǎn)換效率為20%，則有8W的電能轉(zhuǎn)換成熱能，若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會(huì)急速上升，當(dāng)其結(jié)溫(TJ)上升超過最大允許溫度時(shí)，高溫會(huì)導(dǎo)致芯片射出的光子減少，色溫質(zhì)量下降，加快芯片老化，縮短器件壽命等嚴(yán)重的后果。因此在大功率LED燈具設(shè)計(jì)中，最主要的設(shè)計(jì)工作就是散熱設(shè)計(jì)。
[0003]如今國內(nèi)對(duì)于LED散熱系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)還不是很成熟，LED散熱設(shè)計(jì)多采用鋁散熱鰭片來增加散熱面積，這樣的散熱結(jié)構(gòu)熱阻較高，導(dǎo)熱速度太慢，無法將大功率LED芯片在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量及時(shí)導(dǎo)出，散熱效果不理想，發(fā)熱體通常會(huì)達(dá)到較高的溫度。
[0004]目前通過研究將相變散熱器應(yīng)用于LED散熱領(lǐng)域，采用環(huán)繞散熱翅片的結(jié)構(gòu)，在其中心腔體內(nèi)充裝換熱介質(zhì)使導(dǎo)熱效率提高;但由于其蒸發(fā)段與冷凝段處于同一腔體內(nèi)，換熱介質(zhì)會(huì)占用一部分散熱器內(nèi)腔體積，從而在一定程度上減少了散熱器有效換熱面積，且其中心腔體與散熱翅片間的壁厚較大，熱阻明顯，散熱效果并不理想，所以提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大功率LED散熱器，所述散熱器具有熱傳導(dǎo)啟動(dòng)快、換熱效果好、使用壽命長，便于加工和安裝的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種大功率LED散熱器，其特征在于:包括散熱器本體和熱沉吸熱蒸發(fā)器，所述散熱器本體為中空的筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的上端開口通過端蓋封閉，下端開口通過熱沉吸熱蒸發(fā)器封閉，熱沉吸熱蒸發(fā)器與所述散熱器本體的中空部分構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體結(jié)構(gòu)，所述熱沉吸熱蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)有換熱介質(zhì)，所述散熱器本體的外壁沿徑向設(shè)有散熱翅片，所述散熱器本體的內(nèi)壁徑向上開設(shè)有若干翅槽，所述翅槽沿所述筒狀結(jié)構(gòu)軸向延伸。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述熱沉吸熱蒸發(fā)器為上端開口下端封閉的器皿結(jié)構(gòu)，所述熱沉吸熱蒸發(fā)器的上端開口位于所述散熱器本體的下側(cè)，LED光源固定在所述熱沉吸熱蒸發(fā)器的下底面。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述翅槽分為若干組，均勻的沿所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁設(shè)置。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:熱沉吸熱蒸發(fā)器的容積不小于換熱介質(zhì)初始充注量。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述散熱器本體與其上的散熱翅片由鋁材一體加工成型。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述換熱介質(zhì)為在30°c-80°c發(fā)生相變的介質(zhì)。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述熱沉吸熱蒸發(fā)器的下端為銅制熱沉。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述LED光源與所述熱沉吸熱蒸發(fā)器的熱沉接觸面間涂有尚導(dǎo)熱娃月父。
[0014]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:熱沉吸熱蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)使得液相的換熱介質(zhì)全部處于其腔體內(nèi)，只有受熱發(fā)生相變后，氣態(tài)工質(zhì)才會(huì)進(jìn)入散熱器腔體，從而將蒸發(fā)段和冷凝段完全分開并各自獨(dú)立工作。該結(jié)構(gòu)最大限度避免液相換熱介質(zhì)占用散熱器內(nèi)腔體積(占用散熱器內(nèi)腔容積會(huì)縮減散熱器利用率降低可用換熱面積)，從而提高散熱性會(huì)K。
[0015]并且，通過熱結(jié)構(gòu)匹配與強(qiáng)化，能進(jìn)一步提高散熱器傳熱、散熱綜合性能例如，散熱器本體內(nèi)壁設(shè)置翅槽將有利于氣相換熱介質(zhì)快速冷凝為液相介質(zhì)回流循環(huán)，并能減小壁面熱阻，加快熱傳導(dǎo)。
[0016]利用熱沉吸熱蒸發(fā)器內(nèi)部貯存的換熱介質(zhì)汽、液相變傳熱，傳熱效率高，傳熱熱流密度大，能夠有效的對(duì)LED光源產(chǎn)生的熱量進(jìn)行吸收和傳導(dǎo);而由金屬材料制成的翅片式散熱器則能有效的將換熱介質(zhì)所吸收的熱量塊速傳導(dǎo)至環(huán)境中進(jìn)行自然對(duì)流散熱。因此，該結(jié)構(gòu)能有效的消除LED光源因沒能有效散熱而產(chǎn)生熱阻影響光源壽命的問題。
[0017]應(yīng)用該技術(shù)可以將散熱器的綜合熱傳導(dǎo)性能進(jìn)一步提高，使得LED熱源的熱量可以迅速、均勻地傳導(dǎo)至散熱器，并在散熱器內(nèi)進(jìn)行有效的換熱，綜合散熱效率可提高30%以上，且所述散熱器仍使用空氣自然對(duì)流冷卻，無需增加強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷循環(huán)，經(jīng)測試比傳統(tǒng)鋁型材散熱器性能高出至少20%。在同樣功率同等條件下工作，LED發(fā)光體結(jié)溫更低，整體模組重量更輕，經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性更高。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖1是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明去掉端蓋后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1、散熱器本體2、端蓋3、熱沉吸熱蒸發(fā)器4、散熱翅片5、翅槽6、LED光源7、換熱介質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(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)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種大功率LED散熱器，包括散熱器本體I，所述散熱器本體I為中空的筒狀結(jié)構(gòu)。所述筒狀結(jié)構(gòu)的上端開口通過端蓋2封閉，下端開口通過熱沉吸熱蒸發(fā)器3封閉，使所述散熱器本體的內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體結(jié)構(gòu)。所述腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有換熱介質(zhì)7，所述散熱器本體I的外壁上設(shè)有環(huán)狀的散熱翅片4，所述散熱器本體I的內(nèi)壁沿徑向開設(shè)有若干翅槽5，所述翅槽5沿所述筒狀結(jié)構(gòu)的軸向方向延伸。優(yōu)選的，所述翅槽5可分組，組數(shù)2 I，且均勻的沿所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁設(shè)置。
[0023]所述熱沉吸熱蒸發(fā)器3為上端開口下端封閉的器皿結(jié)構(gòu)，所述熱沉吸熱蒸發(fā)器3的上端開口位于所述散熱器本體I的下側(cè)，熱沉吸熱蒸發(fā)器3的容量不小于其腔體內(nèi)換熱介質(zhì)7初始充注時(shí)液體體積(初始充注量)。熱沉吸熱蒸發(fā)器3由金屬材料制成，底部為銅制熱沉與LED光源6直接接觸，使用時(shí)熱沉吸熱蒸發(fā)器3內(nèi)部充裝一定量的換熱介質(zhì)(充注量不大于熱沉吸熱蒸發(fā)器容積)。
[0024]散熱翅片4由導(dǎo)熱性較高的金屬材料制成(如鋁合金)，采用環(huán)繞散熱翅片的結(jié)構(gòu)，翅片面積依據(jù)所需散熱參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，內(nèi)部中心圓周陣列切割出若干翅槽，槽間隙范圍為
0.1-0.5mm，翅數(shù)范圍為每組8-15翅。換熱介質(zhì)采用低溫(30-80°C)下易發(fā)生相變(由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài))的介質(zhì)，如氟利昂、氨、酒精、丙酮、水和某些有機(jī)化合物(導(dǎo)熱姆換熱劑)等。
[0025]將LED光源6、熱沉吸熱蒸發(fā)器3、散熱器本體I以及端蓋2依次緊固密封連接，在熱沉吸熱蒸發(fā)器中充裝換熱介質(zhì)7，充注量不超過所述熱沉吸熱蒸發(fā)器容積，并保證整個(gè)裝置內(nèi)部腔體保持較高真空度。
[0026]使用時(shí)，LED光源6產(chǎn)生熱量，使熱沉吸熱蒸發(fā)器3(即蒸發(fā)段)中的換熱介質(zhì)液體吸熱并迅速氣化，氣相介質(zhì)上升到散熱器本體I的內(nèi)腔中(即冷凝段)，與溫度較低的散熱器本體內(nèi)表面接觸，放熱后凝結(jié)，熱量最終傳到散熱翅片上與環(huán)境進(jìn)行自然對(duì)流散熱;冷凝后的液相換熱介質(zhì)回流到熱沉吸熱蒸發(fā)器3中，如此循環(huán)。最終實(shí)現(xiàn)熱量由熱沉吸熱蒸發(fā)器3傳至散熱器翅片4，利用空氣自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)對(duì)LED散熱。
[0027]熱沉吸熱蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)使得液相的換熱介質(zhì)全部處于其腔體內(nèi)，將蒸發(fā)段和冷凝段完全分開，各自獨(dú)立工作，可避免換熱介質(zhì)蒸發(fā)吸熱過程占用散熱器內(nèi)腔體積而在一定程度上降低散熱器使用率從而減少散熱器有效換熱面積，保證散熱效率。散熱器可一定角度范圍內(nèi)傾斜使用，并且通過結(jié)構(gòu)匹配，能夠提高散熱器換熱性能，散熱啟動(dòng)更快，傳熱綜合效果更優(yōu)。
[0028]散熱器本體內(nèi)壁的翅槽更加有利于氣相換熱介質(zhì)快速冷凝為液相介質(zhì)回流循環(huán)，并能減小壁面熱阻，加快熱能的傳導(dǎo)。
[0029]利用熱沉吸熱蒸發(fā)器內(nèi)部貯存的換熱介質(zhì)汽、液相變傳熱，傳熱效率高，傳熱熱流密度大，能夠有效的對(duì)LED光源產(chǎn)生的熱量進(jìn)行吸收和傳導(dǎo);而由金屬材料制成的翅片式散熱器則能有效的將換熱介質(zhì)所吸收的熱量塊速傳導(dǎo)至環(huán)境中進(jìn)行自然對(duì)流散熱。因此，該結(jié)構(gòu)能有效的消除LED光源因沒能有效散熱而產(chǎn)生熱阻影響光源壽命的問題。
[0030]應(yīng)用該技術(shù)可以將散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)提高，使得LED熱源的熱量可以迅速地?cái)U(kuò)散到散熱器的各個(gè)位置，提高散熱表面的效率30%以上，且所述散熱器為空氣自然對(duì)流冷卻，無需增加強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷循環(huán)，經(jīng)測試比普通鋁型材散熱器性能高出至少20%。在同樣功率同等條件下工作，LED發(fā)光體結(jié)溫更低，整體模組重量更輕，經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性更高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率LED散熱器，其特征在于:包括散熱器本體(I)和熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)，所述散熱器本體(I)為中空的筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的上端開口通過端蓋(2)封閉，下端開口通過熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)封閉，熱沉吸熱蒸發(fā)器與所述散熱器本體的中空部分構(gòu)成一個(gè)封閉的腔體結(jié)構(gòu)，所述熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)內(nèi)設(shè)有換熱介質(zhì)(7)，所述散熱器本體(I)的外壁沿徑向設(shè)有散熱翅片(4)，所述散熱器本體(I)的內(nèi)壁徑向上開設(shè)有若干翅槽(5)，所述翅槽(5)沿所述筒狀結(jié)構(gòu)軸向延伸。2.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:所述熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)為上端開口下端封閉的器皿結(jié)構(gòu)，所述熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)的上端開口位于所述散熱器本體(I)的下側(cè)，LED光源(6)固定在所述熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)的下底面。3.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:所述翅槽(5)分為若干組，均勻的沿所述筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁設(shè)置。4.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)的容積不小于換熱介質(zhì)初始充注量。5.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:所述散熱器本體(I)與其上的散熱翅片(4)由鋁材一體加工成型。6.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:所述換熱介質(zhì)(7)為在30°C_80°C發(fā)生相變的介質(zhì)。7.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:所述熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)的下端為銅制熱沉。8.如權(quán)利要求1所述的大功率LED散熱器，其特征在于:所述LED光源(6)與所述熱沉吸熱蒸發(fā)器(3)的熱沉接觸面間涂有高導(dǎo)熱硅膠。
【文檔編號(hào)】F21V29/77GK105864734SQ201610402397
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】王偉
【申請(qǐng)人】廣東合新材料研究院有限公司, 廣東合一新材料研究院有限公司