專利名稱：發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說本發(fā)明涉及發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)。具體地說，本發(fā)明尤其涉及發(fā)光二極管的三維散熱平臺(tái)。
背景技術(shù)：
通常，發(fā)光二極管(LED)光源的壽命依賴優(yōu)良的散熱導(dǎo)熱設(shè)計(jì)。公開號(hào)為CN1535482A的中國專利申請(qǐng)02809084. 5公開了一種大功率發(fā)光二極管照明設(shè)備的散熱方式。其中大功率LED燈設(shè)備包括大功率LED ；用于向LED供應(yīng)熱能的模； 固定在模上的吸熱層；以及位于吸熱層與外部環(huán)境之間的外殼。模內(nèi)的熱量傳導(dǎo)至吸熱層。 外殼把從吸熱層接收到的熱量傳導(dǎo)至外部環(huán)境。近年來出現(xiàn)的較大功率LED照明設(shè)備以不同于普通燈絲燈泡設(shè)備的導(dǎo)熱路徑散熱。具體地說，這類較大功率LED照明設(shè)備經(jīng)由陰極引線或通過固定在正向模設(shè)備上的模來散發(fā)大部分熱量。因此，傳統(tǒng)的散熱方式不能充分減少大功率LED設(shè)備發(fā)出的熱量，以致較大功率LED設(shè)備不得不在較高的工作溫度下運(yùn)行。較高的工作溫度降低了大功率LED照明設(shè)備的性能。用各種不同LED所作的實(shí)驗(yàn)表明，LED的使用壽命與工作溫度成冪指數(shù)關(guān)系。人們熟知的Arhenius函數(shù)是LED老化的近似模型老化程度D隨著teKt而變化，其中t是時(shí)間，e是自然對(duì)數(shù)的底，K是活化常數(shù)， T是開氏溫標(biāo)的絕對(duì)溫度。盡管這個(gè)公式并不一定精確，而且很明顯與設(shè)備有關(guān)，但是在指定的LED系列中，可以令人滿意地模擬經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，在室溫(25°C)下LED的使用壽命可以達(dá)到10萬小時(shí)，而在大約90°C下工作時(shí)，LED的使用壽命能減少至少于7000小時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改善發(fā)光二極管LED散熱特性的散熱平臺(tái)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種配置了發(fā)光二極管LED及其散熱平臺(tái)的燈具。發(fā)明人經(jīng)過多年來的研究，發(fā)現(xiàn)LED芯片結(jié)點(diǎn)溫度應(yīng)低于70°C才可能有超過五萬小時(shí)70%光壽命，因而研發(fā)采用鋁或銅散熱板直接連接真空導(dǎo)熱管，將LED結(jié)點(diǎn)的高溫散熱排出，解決對(duì)LED結(jié)點(diǎn)高溫凝聚問題。在連接LED與真空導(dǎo)熱管上，用三維設(shè)計(jì)提高效能， 除了 LED元件，導(dǎo)熱管突破性采用一體化平臺(tái)組合。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)，包括銅和/或鋁底板，所述底板的一個(gè)面上安裝了至少一個(gè)所述發(fā)光二極管，所述底板的另一個(gè)面上則安裝一體化的真空導(dǎo)熱管。。優(yōu)選地，所述真空導(dǎo)熱管是銅質(zhì)的。所述發(fā)光二極管可以帶有氣孔散熱片，所述發(fā)光二極管可以通過全銅發(fā)光二極管通用平臺(tái)被連接至所述真空導(dǎo)熱管，和/或通過熱柱被連接至透氣二次光學(xué)元件。該散熱平臺(tái)可以包括不同幾何形狀熱源的加大面積的一體化全銅導(dǎo)熱管通用平臺(tái)，及/或包括加大熱源接觸面的導(dǎo)熱管回流焊接的帶氣孔導(dǎo)熱平臺(tái)。有利地，所述真空導(dǎo)熱管內(nèi)注有低潛熱工作液。所述工作液可以是過氧化氫及壬醛，其平衡的相對(duì)不同高低份額的混合液被設(shè)置于左右兩側(cè)的平板式導(dǎo)熱管內(nèi)，以增強(qiáng)導(dǎo)熱效率。根據(jù)一種改進(jìn)方案，所述發(fā)光二極管上配置了二次光學(xué)元件，所述全銅發(fā)光二極管通用平臺(tái)與添置了燈座后的發(fā)光二極管燈泡相配合。該散熱平臺(tái)可以被構(gòu)造為三維的發(fā)光二極管導(dǎo)熱管通用平臺(tái)。可以在接近所述真空導(dǎo)熱管及熱源處另加裝多孔流道防水燈殼，在其底部另加裝風(fēng)扇，以便采用風(fēng)扇主動(dòng)式水冷及或主動(dòng)式氣流冷卻。所述散熱平臺(tái)也可以包括低功率全鋁發(fā)光二極管導(dǎo)熱通用平臺(tái)及/或與該平臺(tái)垂直的散熱片結(jié)構(gòu)。所述發(fā)光二極管的最高功率最好在42W以下。所述的散熱平臺(tái)還可以包括三維的發(fā)光二極管的導(dǎo)熱管通用平臺(tái)，其中包括型號(hào) E39，E40帶E39或E40燈座的發(fā)光二極管沿垂直及水平方向設(shè)置。也可以包括三維導(dǎo)熱管可變換通用平臺(tái)，用于冷陰極管CCFL或無極燈。所述發(fā)光二極管可以是無機(jī)及芯片倒裝球柵陣列發(fā)光二極管。另外，所述散熱平臺(tái)還包括可以反光板，一枚以上全銅真空導(dǎo)熱管垂直于反光板地配置，至少二枚以上全銅真空導(dǎo)熱管水平地設(shè)置于反光板及散熱器燈殼夾縫內(nèi)。本發(fā)明提供的燈具可以采用上述的發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)。本發(fā)明用途廣泛，主要應(yīng)用于大功率及超大功率LED，可作為普通照明燈具，替代鹵素、金屬鹵素等充氣光源，以及節(jié)能光管等傳統(tǒng)燈具。本發(fā)明的LED燈具基本上可用于所有普通照明，商業(yè)價(jià)值極高。為業(yè)界帶來極高經(jīng)濟(jì)效益，而且非常環(huán)保，具有極高發(fā)展?jié)摿Α?br>

圖Ia示出了本發(fā)明的一體化全銅導(dǎo)熱管。圖Ib示出了本發(fā)明回流焊接導(dǎo)熱管通用平臺(tái)。圖2示出了本發(fā)明的歐式燈具。圖3示出了本發(fā)明的歐式地?zé)?。圖如示出了本發(fā)明的用于發(fā)光二極管的三維導(dǎo)熱管的通用平臺(tái)。圖4b示出了本發(fā)明的另一種用于發(fā)光二極管的三維導(dǎo)熱管的通用平臺(tái)。下面參照附圖介紹本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式參閱圖la，其中示出了本發(fā)明的一體化全銅的導(dǎo)熱管2的通用平臺(tái)10的主視圖和俯視圖。如圖1所示，導(dǎo)熱管2被彎折成L形，其一端與方形底板1的低面的中央相連接。圖Ib示出了本發(fā)明采用回流焊接的導(dǎo)熱管通用平臺(tái)10的一個(gè)實(shí)施例。導(dǎo)熱管2 被彎折成L形，其中相互平行的兩段中，一段稍長，另一段稍短。稍短的這一段導(dǎo)熱管的橫截面被加工成半圓形，橫截面呈半圓形的這一段的平面部分位于導(dǎo)熱管2的外側(cè)，以便于與譬如為銅質(zhì)的底板1貼合。如圖Ia所示，導(dǎo)熱管2的橫截面呈半圓形的這一段的平面部分采用回流焊與譬如為銅質(zhì)的底板1的底面貼合。如上所述，這里的導(dǎo)熱管2優(yōu)選被構(gòu)造為銅質(zhì)的。制作上，LED底部的鋁散熱片直接連接到銅質(zhì)的導(dǎo)熱管2。導(dǎo)熱管2內(nèi)部被構(gòu)造為
真空的。
真空的導(dǎo)熱管2內(nèi)注入有低潛熱液體，低潛熱液體以超音速導(dǎo)熱至鋁散熱器以至燈具外殼，將高溫排至燈具外空氣。真空管連接平臺(tái)是一體化銅質(zhì)，LED連接真空銅導(dǎo)熱管散熱，這種設(shè)計(jì)有利于限制LED結(jié)點(diǎn)溫度，使之低于70°C。圖2示出了本發(fā)明的歐式燈具的實(shí)施例。這種歐式燈具20包括一體化全銅的導(dǎo)熱管2。與導(dǎo)熱管2的一端相連接的銅底板1的頂面上配置了 LED 3。導(dǎo)熱管2彎折的一端通過夾緊件4固定在帶散熱片燈殼5的底部內(nèi)側(cè)。LED 3的上方配置了半球形的二次光學(xué)元件6。整個(gè)燈具20的上部用燈罩7覆蓋。圖3示出了本發(fā)明的歐式地?zé)舻膶?shí)施例。這種歐式地?zé)?0包括若干枚一體化全銅導(dǎo)熱管2。與各個(gè)導(dǎo)熱管2的一端相連接的銅底板1的頂面上配置了各自的LED 3。導(dǎo)熱管2彎折的一端固定到地?zé)舻膬?nèi)殼8的底部內(nèi)側(cè)，內(nèi)殼8設(shè)有平板式導(dǎo)熱管9。內(nèi)殼8配置在帶散熱片燈殼5內(nèi)。LED 3的上方各自配置了透氣二次光學(xué)元件6。整個(gè)地?zé)?0的上部用一個(gè)燈罩7覆蓋。圖如示出了本發(fā)明的三維導(dǎo)熱管與二極管燈泡的通用平臺(tái)40。其中燈具40包括若干枚直立的全銅導(dǎo)熱管2，這些導(dǎo)熱管2的上下兩端分別配置了平板式導(dǎo)熱管11、12。如圖4b出了本發(fā)明的另一種三維導(dǎo)熱管與二極管燈泡的通用平臺(tái)50。其中的平板式導(dǎo)熱管11、12包括上層平板式導(dǎo)熱管11和下層平板式導(dǎo)熱管12。類似地，平板式導(dǎo)熱管11、12可以是銅質(zhì)的，或其他材質(zhì)。本發(fā)明的發(fā)光二極管包括無機(jī)及芯片倒裝球柵陣列發(fā)光二極管。通用平臺(tái)采用三維真空導(dǎo)熱管設(shè)計(jì)。一枚以上全銅真空導(dǎo)熱管垂直于反光板，至少二枚以上全銅真空導(dǎo)熱管水平設(shè)置于反光板及散熱器燈殼夾縫內(nèi)，室內(nèi)燈具采用了散熱器，散熱器配置了散熱鰭片，導(dǎo)熱管以空氣或強(qiáng)制的熱對(duì)流等方式排除廢熱，在其冷端或底部設(shè)置熱敏風(fēng)扇，熱敏風(fēng)扇在LED結(jié)點(diǎn)溫度高于70°C時(shí)才工作，這可壓縮流體的三維超音速流，以IOW LED負(fù)載為例，在40°C室溫下，令燈具的熱阻<2°C /W。對(duì)于一般室外環(huán)境的發(fā)光二極管燈具，可利用裝設(shè)具有散熱片、LED在其上的反光板，連接平板式回路導(dǎo)熱管散熱器和散熱片燈殼，或者加水平設(shè)置均溫袋，或者把均溫板圍于熱源底部或四周，平板式導(dǎo)熱管或扁平導(dǎo)熱管設(shè)置于下層或其冷端，一枚以上一體化的散熱平臺(tái)和全銅垂直導(dǎo)熱管相配合，連同平板式導(dǎo)熱管、反光板及具有Z-軸(沿豎直方向) 散熱片鋁燈殼全接觸導(dǎo)熱。當(dāng)LED作為水底燈具或潛水電筒應(yīng)用時(shí)，可以在接近所述真空導(dǎo)熱管及熱源處另加裝多孔流道防水燈殼，在其底部另加裝風(fēng)扇，以便采用風(fēng)扇主動(dòng)式水冷。導(dǎo)熱管熱源部分呈彎弓延伸，以加大熱傳導(dǎo)總表面積，設(shè)法提高熱傳系數(shù)或熱交換量，成為一種較佳的熱交換器設(shè)計(jì)，增設(shè)的隔板，改變流體流向，增加擾動(dòng)，提高熱交換機(jī)會(huì)，增加效率，減少體積及重量。管內(nèi)工作液是過氧化氫及壬醛混合物，在最佳熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)中，平衡導(dǎo)熱管一側(cè)以過氧化氫為主，另一側(cè)以壬醛為主，整體上和導(dǎo)熱管直線式的傳熱方式相比，本發(fā)明的LED燈具散熱性能提升三成以上。在本發(fā)明中，LED與真空導(dǎo)熱管間沒有介質(zhì)，銅質(zhì)導(dǎo)熱管不需要另外焊接鋁質(zhì)平臺(tái)，屬于技術(shù)上的全新突破，另加優(yōu)化工作液及主動(dòng)式三維導(dǎo)熱通用平臺(tái)結(jié)構(gòu)，與被動(dòng)式一維導(dǎo)熱管相比兩者效率大約有四成差異，而且其導(dǎo)管并沒有設(shè)置通用平臺(tái)。本發(fā)明的研究結(jié)果表明，在LED芯片的結(jié)點(diǎn)溫度低于70C的條件下，LED才可能有
5超過五萬小時(shí)70%光壽命。因而，發(fā)明人研發(fā)了采用鋁或銅散熱板直接連接真空導(dǎo)熱管， 使LED結(jié)點(diǎn)的高溫及時(shí)散熱排出，解決了 LED結(jié)點(diǎn)高溫凝聚問題。在連接LED與真空導(dǎo)熱管時(shí)，采用三維設(shè)計(jì)提高效能。除了 LED元件，導(dǎo)熱管采用了一體化平臺(tái)組合設(shè)計(jì)。
盡管在上文中申請(qǐng)人結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但是這些實(shí)施例僅僅是例示性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明原理和精神是可以作出各種改型的， 但是這些改型都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書予以限定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述散熱平臺(tái)包括銅和/或鋁底板，所述底板的一個(gè)面上安裝了至少一個(gè)所述發(fā)光二極管，所述底板的另一個(gè)面上則安裝一體化的真空導(dǎo)熱管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述真空導(dǎo)熱管是銅質(zhì)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述發(fā)光二極管帶有氣孔散熱片，所述發(fā)光二極管通過全銅發(fā)光二極管通用平臺(tái)被連接至所述真空導(dǎo)熱管，和/或通過熱柱被連接至透氣二次光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的散熱平臺(tái)，其特征在于，其中該散熱平臺(tái)包括不同幾何形狀熱源的加大面積的一體化全銅導(dǎo)熱管通用平臺(tái)，及/或包括加大熱源接觸面的導(dǎo)熱管回流焊接的帶氣孔導(dǎo)熱平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述真空導(dǎo)熱管內(nèi)注有低潛熱工作液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述工作液是過氧化氫及壬醛，其平衡的相對(duì)不同高低份額的混合液被設(shè)置于左右兩側(cè)的平板式導(dǎo)熱管內(nèi)，以增強(qiáng)導(dǎo)熱效率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述發(fā)光二極管上配置了二次光學(xué)元件， 所述全銅發(fā)光二極管通用平臺(tái)與添置了燈座后的發(fā)光二極管燈泡相配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，該散熱平臺(tái)被構(gòu)造為三維的發(fā)光二極管導(dǎo)熱管通用平臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的散熱平臺(tái)，其特征在于，在接近所述真空導(dǎo)熱管及熱源處另加裝多孔流道防水燈殼，在其底部另加裝風(fēng)扇，以便采用風(fēng)扇主動(dòng)式水冷及或主動(dòng)式氣流冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，包括低功率全鋁發(fā)光二極管導(dǎo)熱通用平臺(tái)及/或與該平臺(tái)垂直的散熱片結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述發(fā)光二極管的最高功率在42W以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，包括三維的發(fā)光二極管的導(dǎo)熱管通用平臺(tái)，其中包括型號(hào)E39，E40的發(fā)光二極管沿垂直及水平方向設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，包括三維導(dǎo)熱管可變換通用平臺(tái)，用于冷陰極管CCFL或無極燈。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，所述發(fā)光二極管是無機(jī)及芯片倒裝球柵陣列發(fā)光二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱平臺(tái)，其特征在于，還包括反光板，一枚以上全銅真空導(dǎo)熱管垂直于反光板地配置，至少二枚以上全銅真空導(dǎo)熱管水平地設(shè)置于反光板及散熱器燈殼夾縫內(nèi)。
16.一種燈具，采用了根據(jù)權(quán)利要求1 一 15中任一項(xiàng)的發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的燈具，其特征在于，整個(gè)燈具的上部用燈罩覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的散熱平臺(tái)，所述散熱平臺(tái)包括銅和/或鋁底板，所述底板的一個(gè)面上安裝了至少一個(gè)所述發(fā)光二極管，所述底板的另一個(gè)面上則安裝一體化的真空導(dǎo)熱管。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，發(fā)光二極管與真空導(dǎo)熱管間設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)，銅質(zhì)熱管不需另外焊接鋁質(zhì)平臺(tái)，另加優(yōu)化工作液及主動(dòng)式三維導(dǎo)熱通用平臺(tái)結(jié)構(gòu)，與被動(dòng)式一維導(dǎo)熱管相比，兩者效率約有四成差異。
文檔編號(hào)F21V29/00GK102418914SQ20111029832
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者陳理誠 申請(qǐng)人:陳理誠