一種適用于高發(fā)熱uv-led陣列的液風(fēng)冷散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置，尤其是對紫外固化光源一類的大功率UV-LED陣列的散熱用的便攜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管簡稱為LED (Light Emitting D1de)，是一種以半導(dǎo)體管芯作為發(fā)光材料的電致發(fā)光器件。目前，隨著LED制作材料的研究及制造工藝的不斷改善，越來越多的大功率的白光 LED (White LED,簡稱 WLED)、高亮度 LED (High-Brightness-LED,簡稱ΗΒ-LED)、超高亮度 LED (Ultra High Brightness ULED,簡稱 UHB-LED)、有機 LED (OrganicLED,簡稱O-LED和全彩色LED (RGB-LED)均取得突破性發(fā)展，成為人類照明史上的又一項重大發(fā)明。同時還研發(fā)出了基于AlGaN的大功率紫外LED(Ultrav1let LED，簡稱UV-LED)，可應(yīng)用于印刷制版、油墨干燥、醫(yī)學(xué)理療、老化試驗、光化學(xué)催化、熒光分析、熒光探傷、玻璃無影膠固化手機屏固化、UV膠水固化、油墨固化；特種氣體、油氣管道的滲漏檢查；古董鑒定；特殊物質(zhì)的熒光反射等等。相對于傳統(tǒng)紫外設(shè)備，其汞燈使用壽命只有800-3000小時，采用UV LED系統(tǒng)的使用壽命達(dá)到30000-40000小時。LED方式可以在僅需要紫外線時瞬間點亮，按DUIY=l/5(準(zhǔn)備時間=5照射時間=1)時，LED方式的使用壽命相當(dāng)于汞燈方式的30-40 倍。
[0003]但在LED設(shè)備中，輸入功率約80%的能量轉(zhuǎn)化為熱量，如果散熱不及時就可能會導(dǎo)致加速UV-LED芯片的老化，降低發(fā)光效率，減少其使用壽命，甚至還會引發(fā)PN結(jié)燒毀，帶來災(zāi)難性的后果。因此UV-LED的散熱問題已經(jīng)成為大功率UV-LED的技術(shù)瓶頸。小功率UV-LED燈珠都是采用肋片自然對流冷卻，大功率UV-LED陣列使用傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱或者液冷營夂熱。在“A high power LED device with chips directly mounted on heat pipes”(Tun Tong 等，《Applied Thermal Engineering》第 66 卷第 2 期，2014 年)，“大功率 LED 陣列散熱技術(shù)分析研究”(張欣，浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文)、“熱管換熱器應(yīng)用于大功率LED路燈冷卻系統(tǒng)的實驗研究”(勾昱君燈，《照明工程學(xué)報》第23卷第2期，2012年4月)中介紹了除上述兩種散熱技術(shù)以外的一些常用技術(shù)，如熱管、微通道等散熱技術(shù)，更有人提出了熱電制冷技術(shù)。
[0004]風(fēng)冷、液冷、熱管、微通道以及熱電制冷，都有各自的優(yōu)缺點。但對于日益強勁的大功率UV-LED陣列發(fā)熱，單一的散熱技術(shù)亦不能滿足高強度的散熱需要。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是如何整合風(fēng)冷、液冷和微通道技術(shù)，適用于迅速將銅基板上的熱量傳導(dǎo)到周圍環(huán)境中，從而提出一種散熱效果能達(dá)到大功率UV-LED陣列散熱要求的UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案為:一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置，包括水冷器、小型水栗、超薄風(fēng)扇、冷排器、銅微通道組和銅基板。高發(fā)熱UV-LED陣列組裝在整個裝置上方，通過螺釘固定在水冷器腔體頂部，水冷器腔壁上焊有散熱翅輔助散熱，內(nèi)壁底部裝有小型水栗驅(qū)動水冷液，內(nèi)壁頂部裝有銅微通道組；水冷器下方為冷排器，冷排器通過波紋管和水冷器形成散熱互連；超薄風(fēng)扇裝在整個裝置的最底部固定在冷排器上。
[0007]UV-LED陣列產(chǎn)生的熱流通過銅基板和微通道組被水冷器中的冷卻液吸收，冷卻液通過小型水栗和密封FEP波紋管在水冷器和冷排器的回路通道中循環(huán)流動。冷排器中設(shè)計有高密度折頁通道，載有熱量的水流在通道中被超薄風(fēng)扇冷卻，達(dá)到熱量傳遞和主動散熱的目的。
[0008]液冷(即水冷器，內(nèi)設(shè)計有微通道組)和風(fēng)冷(即冷排器，內(nèi)設(shè)計有折頁通道)兩個散熱模塊。散熱模塊之間相對獨立，通過FEP波紋管密封互聯(lián)，以便于故障檢測和維修。
[0009]液冷模塊中，設(shè)計有直接固定在銅基板上的微通道組，微通道組是銅制0.2mm超精微通道。
[0010]液冷模塊中，設(shè)計有固定在水冷器外壁的輔助散熱翅，連接方式為錫焊，使兩者導(dǎo)熱性能良好。
[0011 ] 風(fēng)冷模塊中，使用超薄靜音軸流型散熱風(fēng)扇，冷排器散熱口布置在散熱風(fēng)扇的出風(fēng)通道上，使冷卻液在高密度折頁通道中被風(fēng)扇氣流冷卻，達(dá)到主動散熱的目的。
[0012]液冷模塊和風(fēng)冷模塊中的冷卻液通過FEP波紋管形成回路互聯(lián)，每個模塊上分別設(shè)計有進(jìn)水口和出水口，接口處使用防漏液設(shè)計，適應(yīng)各種極端環(huán)境。
[0013]波紋管形成的回路中使用絕緣冷卻液，即使發(fā)生意外破裂也不會使UV-LED陣列短路，或是產(chǎn)生其他不良影響，保證整套裝置不受損害。
[0014]所述銅基板上有與水冷器相匹配的密封墊圈。
[0015]本實用新型提供的UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置的微通道組，是一種借助特殊微加工技術(shù)以固體基質(zhì)制造的可用于進(jìn)行熱傳遞的三維結(jié)構(gòu)單元，作為UV-LED陣列的熱沉一一微通道組，微通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常關(guān)鍵，直接影響整個系統(tǒng)的散熱能力。為了制作方便，本文中所設(shè)計的微通道采用平行排列的直鰭片結(jié)構(gòu)，其截面為矩形，采用銅制，如圖3所示。冷卻液采用冷卻液，UV-LED芯片按4X5陣列燈珠COB封裝方式排列，每個燈珠中封裝有4個小芯片。大功率UV-LED陣列微通道組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，UV-LED芯片陣列通過導(dǎo)熱膠或錫焊連接到銅基板上，銅基板與微通道組直接相連。
[0016]所述微通道組，散熱通道寬0.2_，散熱壁厚0.1_。與其他散熱結(jié)構(gòu)相比，微通道組能增加數(shù)倍散熱面積，極大地提高散熱效率，在保證散熱面積的情況下則能縮小熱交換器的體積和減少器材用量。
[0017]所述微通道組，在換熱過程中，芯片產(chǎn)生的熱量經(jīng)過內(nèi)部熱沉傳遞到微通道組的通道壁，然后傳至通道內(nèi)，由通道內(nèi)的流動液體帶走所產(chǎn)生的熱量，換熱性能大大超過傳統(tǒng)換熱方法所能達(dá)到的水平，提高了大功率UV-LED芯片陣列的散熱效率。
[0018]所述銅基板與水冷器腔體通過四顆螺釘連接，通過擠壓密封圈和涂抹密封膠保證水冷器腔體的氣密性，防止冷卻液外漏。
[0019]所述水冷器腔體外環(huán)形均勻分布輔助散熱翅，散熱翅和腔體通過錫焊連接，保證兩者導(dǎo)熱性能良好。
[0020]所述風(fēng)冷模塊中，使用超薄靜音軸流型散熱風(fēng)扇，冷排器散熱口布置在散熱風(fēng)扇的出風(fēng)通道上，使冷卻液在高密度折頁通道中被風(fēng)扇氣流冷卻，達(dá)到主動散熱的目的。[0021 ] 本實用新型提供的UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置，水冷器和冷排器通過FEP波紋