專利名稱：用于冷卻led的組合式平板熱管散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于冷卻100W以 上功率的LED的組合式平板熱管散熱器。
背景技術(shù)：
隨著LED應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)寬，大功率LED逐漸顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢。將大功率 LED芯片集成封裝在一個(gè)金屬座LED基板上，在金屬基座上配置光學(xué)杯，此封裝結(jié)構(gòu)光效 高，發(fā)光角度易于控制，但是散熱難題一直未能解決，成為阻礙大功率LED應(yīng)用于照明領(lǐng)域 的瓶頸問題。大功率LED封裝結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換效率大概為20 %，約80 %的電能直接轉(zhuǎn)化為 了熱能散發(fā)出來。LED的性能和壽命與工作環(huán)境的溫度成反比關(guān)系。LED本身耐溫能力比 較差，LED外殼受封裝材料的限制，溫度以不超過70°C為宜，如不及時(shí)散熱，工作時(shí)間長將 導(dǎo)致LED芯片的節(jié)溫過高，使衰減速度加快，使用壽命縮短，LED的透明封裝材料也會快速 老化；此外，還會影響LED的驅(qū)動(dòng)效率、損害磁性元件及輸出電容器等元件的壽命。所以，為 了保證LED能正常工作，必須將LED工作產(chǎn)生的熱量有效的散發(fā)到環(huán)境中去。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，裝置申請?zhí)?00810217336. 8，發(fā)明名稱為一種用 于LED燈具的真空液體散熱裝置。該技術(shù)采用一個(gè)大空心長方體散熱體，內(nèi)置導(dǎo)熱液體并 抽真空，散熱體表面有翅片。此裝置應(yīng)用的原理是是平板重力熱管的原理。當(dāng)傳熱面尺寸 較大，LED功率也很大時(shí)，熱管啟動(dòng)性不好，傳熱面中心位置散熱不良。尤其是啟動(dòng)階段的 導(dǎo)熱散熱能力非常低下。裝置申請?zhí)?00910080178.0，發(fā)明名稱為新型LED及大功率散熱器件散熱器。 該技術(shù)采用平板熱管水平放置，內(nèi)部沖壓出并排排列的多個(gè)通孔陣列，通孔內(nèi)壁帶有擠壓 成型的若干微翅片，冷凝段安裝翅片。該技術(shù)同樣是一個(gè)重力型水平熱管，內(nèi)部有強(qiáng)化換熱 的肋片和微翅片。由于散熱翅片與熱管不是一體，接觸熱阻較大，并且靠外加電力進(jìn)行風(fēng)冷 散熱，不僅會多耗能且使得裝置的整體壽命和可靠度降低。裝置申請?zhí)?200910037388. 1，發(fā)明名稱為一種大功率LED燈的散熱模組。該技 術(shù)采用銑有脈動(dòng)熱管毛細(xì)槽道的鋁散熱板構(gòu)成封閉的脈動(dòng)熱管(震蕩熱管)，充入丙酮并 抽真空。該技術(shù)利用脈動(dòng)熱管在穩(wěn)定狀態(tài)的高換熱特性進(jìn)行散熱，但由于脈動(dòng)熱管本身幾 何條件的限制，管間距很大，散熱板上所能利用的熱管空間很小。同時(shí)由于脈動(dòng)熱管本身的 啟動(dòng)特性不好，最大傳熱能力也不大，單一使用脈動(dòng)熱管對大功率LED并不合適。從散熱板 上的翅片排布來看，也沒有遵循自然對流散熱規(guī)律。此裝置僅給出了一種脈動(dòng)熱管本身的 幾何概念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于冷卻LED的組合式平板熱管 散熱器，其總體換熱效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一熱管的換熱效果，該散熱器的散熱面積大，散熱效 率高，啟動(dòng)性能好、重量輕、均溫性好、結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便的新型大功率LED冷卻方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括鋁板、壓鑄熱管組槽道翅片蓋 板、脈動(dòng)熱管槽道以及由內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道、內(nèi)圍重力熱管組槽道 和外圍重力熱管組槽道組成的合用槽道，其中鋁板的上下端分別與LED的基板和壓鑄熱 管組槽道翅片蓋板固定連接，脈動(dòng)熱管槽道、內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道、 內(nèi)圍重力熱管組槽道和外圍重力熱管組槽道固定設(shè)置于鋁板和壓鑄熱管組槽道翅片蓋板 之間，內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道與內(nèi)圍重力熱管組槽道相連通，外圍絲網(wǎng)熱管組槽道與外圍重 力熱管組槽道相連通。所述的脈動(dòng)熱管槽道為包含多個(gè)彎曲段的獨(dú)立封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)；所述的脈動(dòng)熱管槽道位于均勻分布在整個(gè)鋁板的內(nèi)表面，合用槽道交錯(cuò)設(shè)置于脈 動(dòng)熱管槽道內(nèi)圍。所述的脈動(dòng)熱管槽道為環(huán)形結(jié)構(gòu)，具體由若干個(gè)首尾相連的S形槽道連接成的獨(dú) 立封閉結(jié)構(gòu)；所述的外圍重力熱管組槽道和內(nèi)圍重力熱管組槽道均為若干長條形或門字形槽 道結(jié)構(gòu)。所述的外圍絲網(wǎng)熱管組槽道和內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道均為若干根獨(dú)立的長條狀槽 道結(jié)構(gòu)。所述的壓鑄熱管組槽道翅片蓋板具體為一側(cè)設(shè)有三角形翅片，另一側(cè)設(shè)有平板 復(fù)合結(jié)構(gòu)，該壓鑄熱管組槽道翅片蓋板通過一體化壓鑄成型。本發(fā)明通過以下方式進(jìn)行工作將脈動(dòng)熱管槽道、重力熱管組槽道和絲網(wǎng)熱管組 槽道一體化組合散熱器安裝好后，通過底部的三個(gè)抽真空充液孔為三組槽道充入不同工質(zhì) 并抽真空。使用時(shí)熱管組槽道合散熱器應(yīng)傾斜放置，傾斜角大于15°，絲網(wǎng)熱管組槽道置于 斜面下端。本發(fā)明的用于冷卻LED的組合式散熱器使用不同的工質(zhì)，使用啟動(dòng)特性好的乙醇 工質(zhì)裝入重力組槽道和絲網(wǎng)熱管組槽道，提高啟動(dòng)性能。使用穩(wěn)定運(yùn)行特性好的水工質(zhì)裝 入脈動(dòng)熱管槽道強(qiáng)化穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的散熱性能。當(dāng)使用大功率LED時(shí)，LED散發(fā)的熱量通過 LED基板傳導(dǎo)給散熱器，通過熱管的高導(dǎo)熱效應(yīng)擴(kuò)展傳熱面。然后在擴(kuò)展傳熱面上通過散熱 翅片將熱量散發(fā)到環(huán)境中去。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果1.針對大功率LED大基板問題，使用一體化加工的脈動(dòng)熱管槽道、重力熱管組槽 道和絲網(wǎng)熱管組槽道組合散熱器，加工簡便廉價(jià)，封裝可靠。2.增加了平板上熱管排布密度，增加了平板熱管的冷凝部面積。熱管排布密度增 加一倍，散熱板面積也向上下2個(gè)方向增加。平板熱管的總體換熱能力大為增加。3.各種熱管的缺點(diǎn)互相彌補(bǔ)。脈動(dòng)熱管熱阻小，但啟動(dòng)特性差，最大散熱能力低。 重力熱管則相反。絲網(wǎng)熱管可以在加熱部在熱管上部的加熱條件下工作，其他兩種熱管則 相反。各熱管搭配使用，揚(yáng)長避短。4.注重提高啟動(dòng)特性，防止剛加熱時(shí)LED基板中心受到熱沖擊而過熱。各熱管使 用的工質(zhì)不同。利用乙醇熱管提高啟動(dòng)性能，利用水熱管提高穩(wěn)態(tài)工作性能。使用絲網(wǎng)熱 管也能提高啟動(dòng)特性。


圖1是本發(fā)明主視圖。圖2是本發(fā)明左視圖。圖3是圖1的A-A截面視圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括鋁板1、壓鑄熱管組槽道翅片蓋板2、脈動(dòng)熱管 槽道3、內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道4、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道5、內(nèi)圍重力熱管組槽道6和外圍重力 熱管組槽道7，其中鋁板1的上下端分別與LED的基板8和壓鑄熱管組槽道翅片蓋板2固 定連接，脈動(dòng)熱管槽道3、內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道4、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道5、內(nèi)圍重力熱管組 槽道6和外圍重力熱管組槽道7固定設(shè)置于鋁板1和壓鑄熱管組槽道翅片蓋板2之間，內(nèi) 圍絲網(wǎng)熱管組槽道4與內(nèi)圍重力熱管組槽道6相連通，外圍絲網(wǎng)熱管組槽道5與外圍重力 熱管組槽道7相連通。所述的脈動(dòng)熱管槽道3為若干個(gè)首尾相連的S形槽道連接成為一個(gè)獨(dú)立封閉的環(huán) 形結(jié)構(gòu)；所述鋁板1的尺寸為長60cmX寬12cmX高Icm的長方形厚鋁板，采用鋁材料壓 鑄制成內(nèi)表面壓鑄出的帶有槽道的厚鋁板。如圖3所示，所述的內(nèi)圍重力熱管組槽道6和外圍重力熱管組槽道7的形狀為若 干長條形或門字形槽道穿插在脈動(dòng)熱管槽道的周圍；所述的內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道4和外圍 絲網(wǎng)熱管組槽道5的形狀為若干根獨(dú)立的長條狀槽道穿插在脈動(dòng)熱管槽道的周圍，其內(nèi)壁 表面加裝200目的細(xì)銅絲網(wǎng)層。所述的壓鑄熱管組槽道翅片蓋板2表面有連接用的螺栓孔，外表面帶有沿蓋板長 度方向分布的長60cm的散熱翅片。所述的LED基板8為鋁基板，形狀為直徑IOcmXlOcm的正方形片，一側(cè)布置大功 率LED9，另一側(cè)與鋁板連接。將脈動(dòng)熱管槽道、重力熱管組槽道和絲網(wǎng)熱管組槽道一體化組合散熱器組合起來 后，通過底部的脈動(dòng)熱管槽道抽真空充液孔12為脈動(dòng)熱管槽道3充入水工質(zhì)并抽真空。通 過重力和絲網(wǎng)熱管組槽道抽真空充液孔13和14對2組重力熱管組槽道和絲網(wǎng)熱管組槽 道合用槽道充入乙醇工質(zhì)并抽真空。使用時(shí)熱管組槽道合散熱器應(yīng)傾斜放置，傾斜角大于 15°即可，并將絲網(wǎng)熱管組槽道4和5置于斜面下端。本裝置利用不同種類熱管的啟動(dòng)特性和傳熱特性，進(jìn)行優(yōu)化組合式強(qiáng)化散熱。由 于現(xiàn)有技術(shù)均是使用鋁塊翅片式散熱器或單一種類熱管散熱器，所以只能兼顧一方面的優(yōu) 點(diǎn)。利用空氣自然對流散熱，200W功率LED燈要安裝數(shù)十公斤重的散熱器。而使用本裝置 技術(shù)，散熱器總重量只有數(shù)公斤。目前無論是產(chǎn)品還是裝置技術(shù)，都無類似產(chǎn)品和技術(shù)。該 用于冷卻LED的組合式散熱器重量輕、均溫性好、結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、啟動(dòng)性能增強(qiáng)、散熱 能力更大并且更穩(wěn)定。
權(quán)利要求
一種用于冷卻LED的組合式平板熱管散熱器，包括鋁板、壓鑄熱管組槽道翅片蓋板、脈動(dòng)熱管槽道以及由內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道、內(nèi)圍重力熱管組槽道和外圍重力熱管組槽道組成的合用槽道，其中鋁板的上下端分別與LED的基板和壓鑄熱管組槽道翅片蓋板固定連接，脈動(dòng)熱管槽道、內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道、內(nèi)圍重力熱管組槽道和外圍重力熱管組槽道固定設(shè)置于鋁板和壓鑄熱管組槽道翅片蓋板之間，內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道與內(nèi)圍重力熱管組槽道相連通，外圍絲網(wǎng)熱管組槽道與外圍重力熱管組槽道相連通，其特征在于所述的脈動(dòng)熱管槽道為包含多個(gè)彎曲段的獨(dú)立封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)；所述的脈動(dòng)熱管槽道位于均勻分布在整個(gè)鋁板的內(nèi)表面，合用槽道交錯(cuò)設(shè)置于脈動(dòng)熱管槽道內(nèi)圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷卻LED的組合式平板熱管散熱器，其特征是，所述的脈 動(dòng)熱管槽道是由若干個(gè)首尾相連的S形槽道連接成的獨(dú)立封閉結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷卻LED的組合式平板熱管散熱器，其特征是，所述的外 圍重力熱管組槽道和內(nèi)圍重力熱管組槽道均為若干長條形或門字形槽道結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷卻LED的組合式平板熱管散熱器，其特征是，所述的外 圍絲網(wǎng)熱管組槽道和內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道均為若干根獨(dú)立的長條狀槽道結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于冷卻LED的組合式平板熱管散熱器，其特征是，所述的壓 鑄熱管組槽道翅片蓋板的一側(cè)設(shè)有三角形翅片，另一側(cè)設(shè)有平板復(fù)合結(jié)構(gòu)，該壓鑄熱管組 槽道翅片蓋板通過一體化壓鑄成型。
全文摘要
一種發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域的用于冷卻LED的組合式平板熱管散熱器，鋁板、壓鑄熱管組槽道翅片蓋板、脈動(dòng)熱管槽道以及由內(nèi)圍絲網(wǎng)熱管組槽道、外圍絲網(wǎng)熱管組槽道、內(nèi)圍重力熱管組槽道和外圍重力熱管組槽道組成的合用槽道，脈動(dòng)熱管槽道為包含多個(gè)彎曲段的獨(dú)立封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)；脈動(dòng)熱管槽道位于均勻分布在整個(gè)鋁板的內(nèi)表面，合用槽道交錯(cuò)設(shè)置于脈動(dòng)熱管槽道內(nèi)圍。本發(fā)明散熱面積大，散熱效率高，啟動(dòng)性能好、重量輕、均溫性好、結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便的新型大功率LED冷卻方法。
文檔編號F21Y101/02GK101886801SQ20101023085
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者劉振華, 李元陽 申請人:上海交通大學(xué)