專利名稱：用于大功率led的改進(jìn)型重力熱管散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率散熱器件的散熱裝置，尤其涉及大功率LED照明領(lǐng)域或其它有散熱需要的電子元件，具體地說是一種采用改進(jìn)型重力熱管的散熱器。
背景技術(shù)：
白光LED被認(rèn)為是21世紀(jì)最有價值的新光源，它具有節(jié)能、環(huán)保、低功耗、高亮度等優(yōu)點，白光LED照明取代傳統(tǒng)照明而成為人類照明的主要方式，將是大勢所趨。目前大功率LED的制造向著高性能、集成化和微型化發(fā)展，其芯片的功率密度可達(dá)數(shù)百W/cm2。大功率LED的電光轉(zhuǎn)換效率約為20%，大約80%的電能轉(zhuǎn)換為熱量散發(fā)，因此其芯片處的熱流密度極高。而LED的結(jié)溫升高會導(dǎo)致發(fā)光效率下降、壽命縮短、發(fā)光光譜產(chǎn)生漂移，嚴(yán)重的還會燒毀芯片，所以散熱是大功率LED照明中需要重點解決的問題之一。針對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請?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)基于平板重力熱管的原理，采用一個抽真空并充導(dǎo)熱液的長方體形空腔進(jìn)行散熱。這種熱管在面積比較大時啟動性能不佳，而且中心溫度散熱不良，當(dāng)LED功率很大時，器件的整體導(dǎo)熱散熱能力非常差。專利申請?zhí)?01010216542.4，發(fā)明名稱為用于冷卻LED的重力型平板熱管散熱器。該技術(shù)采用兩個重力型平板熱管套嵌組合，中心熱管側(cè)重啟動特性，外層熱管側(cè)重穩(wěn)定運行特性，使得整個散熱裝置趨于復(fù)雜，提高了加工的成本。專利申請?zhí)?01010256523.4，發(fā)明名稱為一種熱管散熱器及用其作散熱器件的大功率LED燈具。該技術(shù)的蒸發(fā)端采用一個中空的方形密封盒，盒體側(cè)壁開孔并與多根絲網(wǎng)類熱管相連以提高散熱效果。由于絲網(wǎng)類熱管的最大散熱能力都不大，所以并不適用于功率比較大的場合使用。專利申請?zhí)?01010543821.1，發(fā)明名稱為一種改進(jìn)的用于微電子散熱的高效單向傳熱熱管。該技術(shù)采用一個柱狀重力熱管，內(nèi)壁進(jìn)行刻槽以增強液體的流動性，冷凝段進(jìn)行超疏水處理以實現(xiàn)高換熱系數(shù)，但是不利于需要較大散熱面積的場合使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實用、高效的基于重力型熱管的大功率LED照明領(lǐng)域或其它有散熱需要的電子元件的散熱裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的重力熱管散熱器，其包括改進(jìn)型重力熱管和散熱翅片。所述的改進(jìn)型重力熱管由平板空腔的蒸發(fā)段和空心圓柱形的冷凝段組合而成；所述蒸發(fā)段與大功率LED線路基板直接相連；所述散熱翅片固定于熱管的冷凝段；所述平板空腔內(nèi)灌注流體導(dǎo)熱介質(zhì)；所述導(dǎo)熱介質(zhì)被大功率LED傳熱蒸發(fā)為氣體，氣體上升至冷凝段冷凝為液體，液態(tài)的導(dǎo)熱介質(zhì)由重力作用回流至蒸發(fā)段，完成熱循環(huán)，熱量通過翅片散發(fā)到外部環(huán)境中。其中，所述改進(jìn)型重力熱管為空心結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為紫銅、鋁或鋁合金，厚度2.0 5.0mm，蒸發(fā)段與冷凝段通過內(nèi)部空腔相連接。其中，所述改進(jìn)型重力熱管冷凝段外壁有與其垂直或平行的散熱翅片，該翅片為沖壓制成。其中，所述改進(jìn)型重力熱管內(nèi)表面經(jīng)噴沙處理，所述冷凝段側(cè)面的內(nèi)表面刻有與其平行的槽道。其中，所述改進(jìn)型重力熱管蒸發(fā)段底部內(nèi)表面進(jìn)行強化傳熱處理，利用電火花線切割技術(shù)生成多個1.0 2.0mm高的導(dǎo)熱柱。其中，所述改進(jìn)型重力熱管冷凝段頂端有密封蓋和抽氣充液孔，可將改進(jìn)型重力熱管內(nèi)部達(dá)到真空狀態(tài)并灌注導(dǎo)熱介質(zhì)。其中，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為水、醇或其它低沸點液態(tài)物質(zhì)。本發(fā)明具有以下有益效果:I)改進(jìn)型重力熱管散熱器的一體化加工方式，可針對大功率LED基板的尺寸和形狀設(shè)計底板的大小，加工簡單，價格低廉。2)根據(jù)LED的功率數(shù)和排布方式，可以方便的調(diào)節(jié)熱管長度和導(dǎo)熱介質(zhì)種類以適應(yīng)具體的散熱要求。3)真空狀態(tài)下的導(dǎo)熱介質(zhì)更易蒸發(fā)傳熱，冷凝后的液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)通過重力回流至蒸發(fā)段，形成循環(huán)流動。并且隨著溫度的上升，該循環(huán)流動的速度會加快，可使得散熱速率隨大功率LED溫度的改變而改變。4)蒸發(fā)段底部的導(dǎo)熱柱可提高導(dǎo)熱介質(zhì)的沸騰傳熱系數(shù)，大功率LED產(chǎn)生的熱量能夠及時傳遞給導(dǎo)熱介質(zhì)并將其氣化。5)冷凝段內(nèi)部的槽道和噴沙處理一方面增加了導(dǎo)熱介質(zhì)與管壁的傳熱面積，使導(dǎo)熱介質(zhì)盡可能的與冷凝段接觸提高散熱性能，另一方面減小了導(dǎo)熱介質(zhì)與熱管內(nèi)壁的附著力，能夠使液化的導(dǎo)熱介質(zhì)盡快地回流至蒸發(fā)段，避免蒸發(fā)段干涸的產(chǎn)生。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A截面示意圖。圖3本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖2的B-B截面示意圖。圖5本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.蒸發(fā)段；2.冷凝段；3.散熱翅片；4.導(dǎo)熱介質(zhì)；5.導(dǎo)熱柱；6.槽道；7.密封蓋；8.抽氣充液孔；9.密閉真空腔；10.LED線路基板；11.LED光源；12.導(dǎo)熱膠；13.固定螺釘。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行說明。圖1為本發(fā)明用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例包括:蒸發(fā)段1、冷凝段2、散熱翅片3，其中:蒸發(fā)段I和冷凝段2組成改進(jìn)型重力熱管，即密閉真空腔9，在密閉真空腔9中充入導(dǎo)熱介質(zhì)4，蒸發(fā)段I下表面與LED線路基板10固定連接，若干散熱翅片3與冷凝段2外部相連接。所述的冷凝段和蒸發(fā)段為空心結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為紫銅、鋁或鋁合金，厚度2.0 5.0mm,二者通過內(nèi)部空腔相連接。所述的改進(jìn)型重力熱管內(nèi)表面經(jīng)噴沙處理。所述的冷凝段2為空心圓筒結(jié)構(gòu)，外圍有散熱翅片3，冷凝段2側(cè)面內(nèi)表面設(shè)有寬
0.5 3.0mm,深0.5 2.0mm的槽道，冷凝段2其上端的密封蓋7留有抽氣充液孔8，可將改進(jìn)型重力熱管內(nèi)部達(dá)到真空狀態(tài)并灌注導(dǎo)熱介質(zhì)4，下端與蒸發(fā)段相連。所述導(dǎo)熱柱5在蒸發(fā)段I底部內(nèi)表面，利用電火花線切割技術(shù)生成，通過改變極間電壓、峰值電流、電脈沖間隔、電脈沖寬度等參數(shù)可生成不同高度和截面積的導(dǎo)熱柱。所述導(dǎo)熱介質(zhì)4由抽氣充液孔8充入密閉真空腔9中，其未工作時的液態(tài)體積占蒸發(fā)段體積的1/3 1/2，導(dǎo)熱介質(zhì)4為水、醇或其它低沸點液態(tài)物質(zhì)。所述LED線路基板10為金屬芯印刷電路板、金屬基絕緣板或陶瓷基板等材料構(gòu)成，一面裝有LED光源11，另一面用4個固定螺釘13與熱管底面固定安裝，在熱管與LED線路基板10之間，填充導(dǎo)熱膠12。結(jié)合圖1，介紹具體的工作原理:當(dāng)大功率LED光源11工作時，產(chǎn)生的熱量大部分經(jīng)線路基板傳至蒸發(fā)段I直接被導(dǎo)熱介質(zhì)4吸收，部分導(dǎo)熱介質(zhì)4氣化并向上流動到達(dá)冷凝段2，氣態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)4冷凝變成液態(tài)，放出大量熱量，這些熱量經(jīng)由冷凝段2外表面和散熱翅片3散發(fā)到外部環(huán)境中。同時冷凝后的導(dǎo)熱介質(zhì)4在重力作用下，迅速沿冷凝段內(nèi)壁槽道6流回蒸發(fā)段1，完成熱循環(huán)。為提高傳熱效果，在蒸發(fā)段I下端內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)熱柱5，并且熱管內(nèi)壁進(jìn)行噴沙處理，可有效加大傳熱面積，減小熱阻。其中可以將LED光源11換成其它有散熱需求的電子元件，例如CPU。圖2給出了圖1的A-A截面視圖，從圖中可以看到導(dǎo)熱柱5分布在蒸發(fā)段I底部內(nèi)表面，LED線路基板10和熱管連接的4顆固定螺釘13分布在基板四邊的中央位置。進(jìn)一步的，如圖3所示，在另一個實施例中，散熱翅片3亦可豎直放置，這樣可有效提高散熱時的熱對流系數(shù)，增大散熱效果。圖4給出了圖3的B-B截面視圖，從圖中可見實施例2中在冷凝段外表面均勻分布18個三角形散熱翅片3，需要說明的是，散熱翅片3的截面形狀和數(shù)量均可根據(jù)實際情況加以改變，本實施例的工作原理與前實施例類似，不再贅述。圖5給出了本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例適合更多的LED光源11和面積更大的LED線路基板10，其中冷凝段2分成兩根，能夠更有效的進(jìn)行熱量的對流傳遞，如果需要冷凝段2的數(shù)量亦可進(jìn)一步增加，本實施例的工作原理與前實施例類似，不再贅述。應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，包括改進(jìn)型重力熱管和散熱翅片，其特征在于: 所述的改進(jìn)型重力熱管由平板空腔的蒸發(fā)段(I)和空心圓柱形的冷凝段(2)組合而成；所述蒸發(fā)段(I)與大功率LED線路基板(10)直接相連；所述散熱翅片(3)固定于熱管的冷凝段(2);所述平板空腔內(nèi)灌注流體導(dǎo)熱介質(zhì)(4);所述導(dǎo)熱介質(zhì)(4)被大功率LED光源(11)傳熱蒸發(fā)為氣體，氣體上升至冷凝段(2)冷凝為液體，液態(tài)的導(dǎo)熱介質(zhì)(4)由重力作用回流至蒸發(fā)段(I)，完成熱循環(huán)，熱量通過散熱翅片(3)散發(fā)到外部環(huán)境中。
2.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的改進(jìn)型重力熱管為空心結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為紫銅、鋁或鋁合金，厚度2.0 5.0_，蒸發(fā)段(I)和冷凝段(2)通過內(nèi)部空腔連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的冷凝段(2)外壁有與其垂直或平行的散熱翅片(3)，該翅片為沖壓制成。
4.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的導(dǎo)熱柱(5)位于蒸發(fā)段⑴底部內(nèi)表面，利用電火花線切割技術(shù)生成，其目的是進(jìn)行強化傳熱，高度為1.0 2.0mm。
5.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的改進(jìn)型重力熱管內(nèi)壁經(jīng)噴沙處理強化傳熱，冷凝段(2)側(cè)面的內(nèi)表面刻有與其平行的槽道。
6.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的冷凝段(2)頂端設(shè)有密封蓋(7)和抽氣充液孔(8)，所述抽氣充液孔(8)是抽取改進(jìn)型重力熱管內(nèi)部的空氣使其達(dá)到真空狀態(tài)，并灌注導(dǎo)熱介質(zhì)(4)。
7.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的導(dǎo)熱介質(zhì)(4)為水、醇或其它低沸點液態(tài)物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，其特征在于:所述的冷凝段⑵可以為I根，亦可為多根。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于大功率LED的改進(jìn)型重力熱管散熱器，包括改進(jìn)型重力熱管和散熱翅片，其特征在于平板形的蒸發(fā)段和圓柱形的冷凝段共同構(gòu)成改進(jìn)型重力熱管，蒸發(fā)段與LED線路基板直接相連，冷凝段與散熱翅片相連；蒸發(fā)段下端內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)熱柱，冷凝段內(nèi)壁軸向設(shè)有回流槽道，熱管內(nèi)抽真空并灌注導(dǎo)熱介質(zhì)，熱管內(nèi)壁均進(jìn)行噴沙處理以強化傳熱。本發(fā)明利用重力參與循環(huán)對流將熱量迅速傳至散熱翅片，具有靈活簡便、成本低廉、啟動速度快、散熱速率可隨大功率LED溫度的升高而加快等有益效果。
文檔編號F21Y101/02GK103196116SQ201210006408
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者楊凱, 陳鈺清, 林斌, 徐賁, 宋繼東, 歐陽曉輝 申請人:中國計量學(xué)院