專利名稱：大功率led相變冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大功率電子或光學(xué)器件的冷卻裝置，特別涉及一種大功率LED (lightemittingdiode，發(fā)光二極管)的冷卻裝置。
背親技術(shù)
傳統(tǒng)的大功率器件冷卻方法通常是通過傳導(dǎo)和對(duì)流等方法借助冷卻介質(zhì)將發(fā)熱器件 的發(fā)熱量傳遞到設(shè)備外部的大氣環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的溫度控制。對(duì)工作環(huán)境惡劣熱流 密度超過100W/CMa的大功率LED，內(nèi)部產(chǎn)生的熱量很難通過上述傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)大功率 LED的冷卻，防止LED溫升過高，是大功率LED器件應(yīng)用必須解決的核心問題。目前， 國內(nèi)外普遍采用改進(jìn)LED基板材料、封裝結(jié)構(gòu)的方法來改善大功率LED的散熱問題。但 對(duì)于用于照明的大功率LED這種方法很難見效，同時(shí)其成本不能很高，尺寸不允許過大， 也不容許以電風(fēng)扇等方式來強(qiáng)化散熱，通過進(jìn)一歩提高熱傳導(dǎo)來散熱將導(dǎo)致成本的大幅度 增加。因此，現(xiàn)有的冷卻方法不能解決大功率LED的散熱問題。
利用相變導(dǎo)熱的熱管技術(shù)是解決大功率LED冷卻的-個(gè)重要方向。在照明時(shí)使用熱管 時(shí)，若熱管被彎曲，山于傳統(tǒng)的熱管氣液在同一管道中，就會(huì)導(dǎo)致冷卻效率的劇降。但 是為了造型的需要，大功率LED的熱管是必須被彎曲的，所以傳統(tǒng)的熱管很難可靠的解決 大功率LED的冷卻問題。加上現(xiàn)有的回路熱管技術(shù)立接用在大功率LED的散熱上制造成 本高、加工不方便、毛細(xì)結(jié)構(gòu)過丁-復(fù)雜等缺點(diǎn)，用傳統(tǒng)的熱管冷卻不利于大功率LED的市 場(chǎng)化。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)大功率LED冷卻缺乏有效解決方案的現(xiàn)狀，提出了一種散熱可靠性 好，散熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便，制造成本較低的大功率LED相變冷卻裝置。
本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是--種大功率LED相變冷卻裝置，具有蒸發(fā)室、循環(huán)泵、 冷凝散熱器和噴嘴，蒸發(fā)室為封閉殼體，具有相對(duì)設(shè)置的蒸發(fā)板和背板，蒸發(fā)板為金屬板， 其外側(cè)面焊接LED燈，噴嘴設(shè)置在背板內(nèi)側(cè)并指向蒸發(fā)板，循環(huán)泵和冷凝散熱器設(shè)置在蒸 發(fā)室外部，蒸發(fā)室殼體上位于噴嘴下方設(shè)有出口，管道依次連接蒸發(fā)室的出口、循環(huán)泵和冷凝散熱器，再穿過蒸發(fā)室的背板與噴嘴相連通，使得蒸發(fā)室、微泵和冷凝散熱器形成一 個(gè)封閉環(huán)路，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)有冷卻工質(zhì)。
上述大功率LED相變冷卻裝置的蒸發(fā)室的蒸發(fā)板內(nèi)壁連接有多孔金屬板或絲網(wǎng)。 上述大功率LED相變冷卻裝置的金屬孔板下端延伸至蒸發(fā)室底部。 上述大功率LED相變冷卻裝置的蒸發(fā)室內(nèi)的冷卻工質(zhì)液位與出口齊平。 上述大功率LED相變冷卻裝置的噴嘴數(shù)量和位置與LED燈相對(duì)應(yīng)。 上述大功率LED相變冷卻裝置的管道為柔性管道,所述冷凝散熱器可以為符合裝配需 要的異形冷凝散熱器。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型的蒸發(fā)室具有金屬蒸發(fā)板，其外側(cè)面焊接 LED燈，LED燈在工作時(shí)所發(fā)出的熱量傳至蒸發(fā)板上，而冷卻的冷卻工質(zhì)通過噴嘴噴射到 蒸發(fā)板上，對(duì)其進(jìn)行冷卻，散熱可靠性好，散熱效率高(2)當(dāng)本實(shí)用新型的釆用蒸發(fā)板 內(nèi)壁連接有多孔金屬板或絲網(wǎng)時(shí)，能更好的使冷卻工質(zhì)停留在蒸發(fā)板上，同時(shí)，多孔金屬 板或絲網(wǎng)延伸至蒸發(fā)室底部，可以通過多孔金屬板或絲網(wǎng)的毛細(xì)作用將蒸發(fā)室底部的冷卻 工質(zhì)吸上來，更進(jìn)一步提高了散熱效率；(3)本實(shí)用新型的管道為柔性管道，冷凝散熱器 可以為符合裝配需要的異形冷凝散熱器，可以根據(jù)具體安裝空間需要批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)合理， 安裝方便；(4)本實(shí)用新型的冷卻裝置將冷卻工質(zhì)封閉在其環(huán)路中，冷卻工質(zhì)不會(huì)損耗， 無需后期維護(hù)，成本相對(duì)較低，實(shí)用性較強(qiáng)，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。


為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖， 對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一歩詳細(xì)的說明，其屮
圖1為本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
相變材料從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，要從環(huán)境中吸收或放出熱量，可實(shí)現(xiàn)熱量存 儲(chǔ)和釋放，即可達(dá)到控制溫度的目的。在液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，要吸收大量的熱量，在氣態(tài)冷 凝變?yōu)橐簯B(tài)吋則放出熱量，同時(shí)在相變過程中一般是等溫或近似等溫的過程，運(yùn)用相變材 料這種特性，可以實(shí)現(xiàn)小環(huán)境的溫度控制，并且可以多次重復(fù)使用。
見圖1，大功率LED具有設(shè)置在LED燈9前部的透明燈罩7和與透明燈罩7連接的 位于LED燈9后部的后罩8，大功率LED的相變冷卻裝置，具有設(shè)置在透明燈罩7和后 罩8中的蒸發(fā)室1，設(shè)置在蒸發(fā)室l內(nèi)的噴嘴4，以及循環(huán)泵2和冷凝散熱器3，循環(huán)泵2 和冷凝散熱器3，設(shè)置在蒸發(fā)室1外部，可以是在后罩8內(nèi)部，也可以是在后罩8外部；蒸發(fā)室1為封閉的金屬殼體，具有相對(duì)設(shè)置的蒸發(fā)板11和背板12,蒸發(fā)板11外側(cè)面通過 焊接的方式將LED燈9固定，使得LED燈9工作時(shí)發(fā)出的熱量能傳導(dǎo)至蒸發(fā)板11上，蒸 發(fā)板11內(nèi)壁緊密連接有多孔金屬板或絲網(wǎng)13,多孔金屬板或絲網(wǎng)13下端延伸至蒸發(fā)室1 底部，噴嘴4設(shè)置在背板12內(nèi)側(cè)并指向蒸發(fā)板11,噴嘴4的數(shù)量和設(shè)置位置與LED燈9 相對(duì)應(yīng)，蒸發(fā)室1殼體位于最下位置的噴嘴4下方設(shè)有出口 13，管道5依次連接蒸發(fā)室1 的出口 14、循環(huán)泵2和冷凝散熱器3，再穿過蒸發(fā)室1的背板12與各噴嘴4相連通，使 得蒸發(fā)室l、微泵2和冷凝散熱器3形成一個(gè)封閉環(huán)路，上述管道5可以采用柔性管道， 并且長(zhǎng)度可以根據(jù)需要設(shè)定，冷凝散熱器3可以為符合裝配需要的異形冷凝散熱器3，這 樣就可以將循環(huán)泵2和冷凝散熱器3設(shè)置在需要的位置。蒸發(fā)室l內(nèi)設(shè)有冷卻工質(zhì)6，冷 卻工質(zhì)6初始液位與出口 13齊平，冷卻工質(zhì)6為乙醇和水的混合液，以質(zhì)量百分比表示， 其中乙醇占10~50%，其余為水。
初始狀態(tài)下，蒸發(fā)室1內(nèi)的冷卻工質(zhì)6液位與出口 14齊平，工作時(shí)循環(huán)泵2將冷卻 工質(zhì)6泵入冷凝散熱器3，再通過各噴嘴4將液態(tài)冷卻工質(zhì)6噴至多孔金屬板或絲網(wǎng)13上， 保證大功率LED開始工作時(shí)多孔金屬板或絲網(wǎng)13內(nèi)充滿液態(tài)冷卻工質(zhì)6。 LED燈9工作 時(shí)產(chǎn)生的熱量通過焊接材料及蒸發(fā)板11傳到多孔金屬板或絲網(wǎng)13時(shí)，多孔金屬板或絲網(wǎng) 13內(nèi)部的液態(tài)冷卻工質(zhì)6被加熱，部分液態(tài)冷卻工質(zhì)6由液態(tài)蒸發(fā)為氣體，在相變的過程 中將LED燈9產(chǎn)生的熱量帶走，并通蒸發(fā)室l、管道5、循環(huán)泵2、冷凝散熱器3及各噴 嘴4循環(huán)，汽態(tài)冷卻工質(zhì)6山自然或強(qiáng)迫的方式通過冷凝散熱器3時(shí)被冷凝成液態(tài)釋放出 汽化潛熱，汽態(tài)冷卻工質(zhì)6冷凝后變?yōu)橐簯B(tài)冷卻工質(zhì)6通過管道5及噴嘴4，噴射到蒸發(fā) 板11及多孔金屬板或絲網(wǎng)13上，從而對(duì)LED燈9進(jìn)行相變制冷，多孔金^板或絲網(wǎng)13 具有的毛細(xì)作用能使液態(tài)冷卻工質(zhì)6吸入多孔金屬板或絲網(wǎng)，保證了多孔金/萬板或絲網(wǎng)13 始終充滿液態(tài)冷卻工質(zhì)6，如此形成了一個(gè)冷卻工質(zhì)6的流動(dòng)循環(huán)和熱量傳遞過程。蒸發(fā) 室1裝有一定量的液態(tài)冷卻工質(zhì)6，主要作用是保證啟動(dòng)的時(shí)候液態(tài)冷卻工質(zhì)6容納在管 道5中，啟動(dòng)時(shí)能借助循環(huán)泵2的泵力噴射到蒸發(fā)板11及多孔金屬板或絲網(wǎng)13上，防止 冷卻工質(zhì)6來不及回流造成蒸發(fā)板11干涸。
權(quán)利要求1、一種大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于具有蒸發(fā)室(1)、循環(huán)泵(2)、冷凝散熱器(3)和噴嘴(4)，蒸發(fā)室(1)為封閉殼體，具有相對(duì)設(shè)置的蒸發(fā)板(11)和背板(12)，蒸發(fā)板(11)為金屬板，其外側(cè)面焊接LED燈(9)，噴嘴(4)設(shè)置在背板(12)內(nèi)側(cè)并指向蒸發(fā)板(11)，循環(huán)泵(2)和冷凝散熱器(3)設(shè)置在蒸發(fā)室(1)外部，蒸發(fā)室(1)殼體上位于噴嘴(4)下方設(shè)有出口(13)，管道(5)依次連接蒸發(fā)室(1)的出口(13)、循環(huán)泵(2)和冷凝散熱器(3)，再穿過蒸發(fā)室(1)的背板(12)與噴嘴(4)相連通，使得蒸發(fā)室(1)、循環(huán)泵(2)和冷凝散熱器(3)形成一個(gè)封閉環(huán)路，蒸發(fā)室(1)內(nèi)設(shè)有冷卻工質(zhì)(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)室(1)的蒸發(fā)板(11)內(nèi)壁連接有多孔金屬板或絲網(wǎng)(13)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于所述多孔金屬板或絲網(wǎng)(13)下端延伸至蒸發(fā)室(1)底部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于所述然發(fā)室(1)內(nèi)的冷卻工質(zhì)(6)液位與出口 (14)齊平。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于噴嘴(4)的數(shù)量和位置與LED燈(9)相對(duì)應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5其中之一所述的大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于所述管道(5)為柔性管道，所述冷凝散熱器(3)可以為符合裝配需要的異形冷凝散熱器(3)。
專利摘要一種大功率LED相變冷卻裝置，具有蒸發(fā)室、循環(huán)泵、冷凝散熱器和噴嘴，蒸發(fā)室為封閉殼體，具有相對(duì)設(shè)置的蒸發(fā)板和背板，蒸發(fā)板為金屬板，其外側(cè)面焊接LED燈，內(nèi)側(cè)連接有多孔金屬板或絲網(wǎng)，噴嘴設(shè)置在背板內(nèi)側(cè)并指向蒸發(fā)板，循環(huán)泵和冷凝散熱器設(shè)置在蒸發(fā)室外部，蒸發(fā)室殼體上位于噴嘴下方設(shè)有出口，管道依次連接蒸發(fā)室的出口、循環(huán)泵和冷凝散熱器，再穿過蒸發(fā)室的背板與噴嘴相連通，使得蒸發(fā)室、微泵和冷凝散熱器形成一個(gè)封閉環(huán)路，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)有冷卻工質(zhì)。本實(shí)用新型散熱可靠性好，散熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便，制造成本較低，實(shí)用性較強(qiáng)，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F21V29/00GK201386990SQ200920036340
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者趙繼永 申請(qǐng)人:趙繼永