板狀熱管插接式大功率led散熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器，包括金屬基板和多根板狀熱管，板狀熱管為金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的在散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體；板狀熱管沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段與冷凝段，金屬基板包括熱源接觸面和熱管安裝面，熱源接觸面與大功率LED的發(fā)熱面相接觸，熱管安裝面上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面、與蒸發(fā)段匹配的插槽，板狀熱管通過所述蒸發(fā)段插入插槽固定在所述金屬基板上，蒸發(fā)段部分或全部的板面與插槽側(cè)壁緊密貼合，冷凝段為與空氣接觸的自由板面。本發(fā)明可以對集成度高的大功率LED進(jìn)行高效散熱，并具有體積小、重量輕、工藝簡單和安裝靈活方便的優(yōu)點。
【專利說明】板狀熱管插接式大功率LED散熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大功率發(fā)熱器件散熱技術(shù)，特別是一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED技術(shù)的迅速發(fā)展，LED的發(fā)熱量和熱流密度大幅度增加，LED是一種大功率發(fā)熱器件，在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱，當(dāng)溫度升高時大功率LED的效率明顯下降、故障率迅速增加、壽命縮短，當(dāng)大功率LED的節(jié)點溫度高于一定溫度時，器件將被燒壞。因此，必須配備適合的散熱器以降低其工作溫度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)通常通過液冷技術(shù)或熱管技術(shù)進(jìn)行散熱，液冷系統(tǒng)體積大，而且液冷技術(shù)本身存在安全隱患，一旦液冷系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏，將會導(dǎo)致LED損壞。熱管技術(shù)傳熱效率很高，但是普通熱管的制作工藝非常復(fù)雜，而且普通熱管如圓熱管比表面積小，單根圓熱管與電子設(shè)備發(fā)熱面的接觸面積非常小，導(dǎo)致等效熱阻大，且單個圓熱管的體積較大，其冷凝段設(shè)置散熱翅片存在接觸及間距不合理的缺陷。也有將平板熱管的蒸發(fā)段與大功率LED的發(fā)熱面直接面接觸，其冷凝段通過散熱部件散熱這樣的散熱方式，如專利號為200910080178.0、名稱為“用于LED及大功率散熱器件的散熱器”的發(fā)明專利，這種散熱方式所針對的通常是體積小或單一設(shè)置的LED發(fā)熱器件，特別是針對特定安裝空間的LED發(fā)熱器件的散熱。當(dāng)大功率LED發(fā)熱器件集成度提高后，能夠留給該器件的散熱空間也收到了巨大的限制，比如針對體積比較大的大功率LED或者是多個大功率LED聚集在特定散熱空間的散熱，上述技術(shù)方案無法達(dá)到快速高效散熱的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有的大功率LED散熱器存在的制作工藝復(fù)雜、體積較大、在特定安裝空間應(yīng)用受到限制等問題，提供一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器，可以對集成度高的大功率LED進(jìn)行高效散熱，提升其散熱效率，并具有體積小、重量輕、成本低、工藝簡單和安裝靈活方便的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，包括金屬基板和多根板狀熱管，所述板狀熱管為金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的在散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體；所述板狀熱管沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段與冷凝段，所述金屬基板包括熱源接觸面和熱管安裝面，所述熱源接觸面與大功率LED的發(fā)熱面相接觸，所述熱管安裝面上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面、與所述蒸發(fā)段相匹配的插槽，所述板狀熱管通過所述蒸發(fā)段插入插槽固定在所述金屬基板上，所述蒸發(fā)段部分或全部的板面與插槽側(cè)壁緊密貼合，所述冷凝段為與空氣接觸的自由板面。
[0007]所述板狀熱管的冷凝段上設(shè)置有散熱翅片。
[0008]所述板狀熱管的厚度為0.5mm至IOmm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
[0009]所述板狀熱管的厚度為Imm至4mm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
[0010]所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
[0011]所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
[0012]所述插槽在金屬基板上均勻分布。
[0013]在所述熱管安裝面上的某一插槽內(nèi)沿槽長方向并列設(shè)置多個所述板狀熱管。
[0014]當(dāng)所述大功率LED散熱器裝配后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸發(fā)段上方；所述板狀熱管傾斜于所述熱管安裝面設(shè)置或板狀熱管沿著插槽的槽長度方向傾斜設(shè)置。
[0015]所述金屬基板和所述板狀熱管的材質(zhì)為鋁或鋁合金。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0017]本發(fā)明涉及一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器，采用板狀熱管與金屬基板插接技術(shù)對大功率LED進(jìn)行散熱，板狀熱管為金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的在散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體，金屬基板上設(shè)置熱管接觸面和熱管安裝面，將多根板狀熱管的蒸發(fā)段通過結(jié)構(gòu)適配的多排側(cè)壁為平面的插槽固定在金屬基板上，蒸發(fā)段部分或全部的板面與插槽側(cè)壁緊密貼合，大功率LED的熱量經(jīng)金屬基板均勻傳導(dǎo)，熱量傳輸至插接在金屬基板的多根板狀熱管，通過各板狀熱管的蒸發(fā)段內(nèi)部工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，即吸收了大功率LED的熱量，各板狀熱管內(nèi)的工質(zhì)快速進(jìn)入至各自的冷凝段進(jìn)行冷凝散熱，將大功率LED的熱量迅速散發(fā)至空氣中，多根板狀熱管同時工作，能夠更快速高效的實現(xiàn)大功率LED散熱的效果。由于多根板狀熱管與插槽側(cè)壁的接觸面積大，多根板狀熱管的散熱面積大，同時導(dǎo)熱快，因此相對同樣散熱量的現(xiàn)有散熱器，體積小，散熱效率高。多根板狀熱管安裝和拆卸簡單方便，更可以根據(jù)實際安裝環(huán)境的需求進(jìn)行板狀熱管的數(shù)量的靈活調(diào)整，因此，在傳熱量大和效率高這一前提下，該板狀熱管插接式大功率LED散熱器的板狀熱管的體積比現(xiàn)有技術(shù)中熱管的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，使得本發(fā)明大功率LED散熱器的整體體積能夠減少，能夠根據(jù)安裝環(huán)境的要求進(jìn)行靈活調(diào)整，還適用于體積大或者是多個大功率LED的高效散熱，散熱器的體積和重量都明顯降低。
[0018]本發(fā)明用板狀熱管替代了現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)圓熱管，用板狀熱管與特定結(jié)構(gòu)的金屬基板相結(jié)合，由于金屬基板的插槽側(cè)壁為平面，板狀熱管的蒸發(fā)段的板面與插槽側(cè)壁的接觸面比較大，能保證接觸傳熱面，減少接觸熱阻，同時板狀熱管內(nèi)單位體積工質(zhì)熱傳導(dǎo)面積大，且由于是插接，其安裝非常方便和實用。板狀熱管由于有比圓熱管大得多的比表面積，冷凝段可直接與空氣換熱，也可結(jié)合傳統(tǒng)翅片散熱，翅片效率高，因此該散熱器具有快速高效的傳熱效率。相比比表面積小的傳統(tǒng)圓熱管該特定結(jié)構(gòu)的多根板狀熱管具有比表面積大的特點，所以不只是如傳統(tǒng)熱管起導(dǎo)熱作用，而更主要起到向空氣散熱的作用，由于散熱面積大，因此可以不需要再在各板狀熱管上設(shè)置翅片，就能實現(xiàn)加翅片的圓熱管組成的散熱器散熱的功能，這樣空氣流道不易阻塞。多根板狀熱管可采用輕質(zhì)金屬材料擠壓做成，相比現(xiàn)有銅圓熱管，不但重量輕，而且成本低，工藝簡單。板狀熱管為微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體，這樣即使某微型熱管被損壞如發(fā)生泄漏也不會影響其它微型熱管的工作，提高了可靠性，且便于安全維護(hù)，避免了若一處泄露使得板狀熱管整體失效而導(dǎo)致的可靠性差的問題，提高了板狀熱管甚至整個大功率LED散熱器的安全性能。板狀熱管擠壓或沖壓成型且微型獨立熱管的管側(cè)壁互連，增強了整個板狀熱管的抗壓能力，且在高溫情況下不易變形，并降低了板狀熱管以及整個散熱器的成本，提高了可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明板狀熱管插接式大功率LED散熱器的第一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明板狀熱管插接式大功率LED散熱器的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明板狀熱管插接式大功率LED散熱器的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為板狀熱管上加裝散熱翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中各標(biāo)號列示如下:
[0024]I 一金屬基板；11 一熱管安裝面；12 —熱源接觸面；13 —插槽；2 —板狀熱管；21 一蒸發(fā)段；22 —冷凝段；3 —大功率LED ；4 一散熱翅片。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0026]本發(fā)明涉及一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其第一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括金屬基板I和多根板狀熱管2，板狀熱管2為金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的板狀結(jié)構(gòu)，該板狀熱管2是在散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體，板狀熱管2內(nèi)的微型獨立熱管為密封管狀結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置有起相變換熱作用的工質(zhì)，對鋁板、銅板等金屬材料的散熱板采用沖壓或擠壓工藝即可得到本發(fā)明的板狀熱管2。板狀熱管2沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段21與冷凝段22，圖中的金屬基板I剖視，該金屬基板I與熱源結(jié)合，包括熱源接觸面12和熱管安裝面11，該熱源接觸面12和熱管安裝面11可以是兩個互相平行的板面，熱源接觸面12用于與標(biāo)號3的大功率LED發(fā)熱部件的發(fā)熱面相接觸導(dǎo)熱，在金屬基板I的熱管安裝面11上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面、與所述蒸發(fā)段21部分相匹配的插槽13，板狀熱管2通過所述蒸發(fā)段21插入插槽13固定在所述金屬基板I上，蒸發(fā)段21部分或全部的板面與插槽13的側(cè)壁緊密貼合，冷凝段22為與空氣接觸的自由板面。
[0027]本發(fā)明的板狀熱管插接式大功率LED散熱器通過金屬基板I的熱源接觸面12與大功率LED的發(fā)熱面進(jìn)行接觸安裝，使兩者之間能夠進(jìn)行有效的熱傳導(dǎo)。標(biāo)示3所示的一個或多個大功率LED發(fā)熱器件的熱量經(jīng)金屬基板I的熱源接觸面12在金屬基板I上均勻傳導(dǎo)，該熱量通過金屬基板I的熱管安裝面11設(shè)置的插槽13傳導(dǎo)至插接的多根板狀熱管2上，進(jìn)而傳導(dǎo)到板狀熱管2的蒸發(fā)段21。多根板狀熱管2同時工作，通過各板狀熱管2的蒸發(fā)段21內(nèi)部的業(yè)態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，即吸收帶走了大功率LED的熱量，各板狀熱管2內(nèi)蒸發(fā)的工質(zhì)快速進(jìn)入各自的冷凝段22進(jìn)行冷凝散熱，工質(zhì)冷凝恢復(fù)到液態(tài)，并將大功率LED的熱量迅速散發(fā)至空氣中，至此熱量被導(dǎo)出板狀熱管。冷凝后的液態(tài)工質(zhì)流回到蒸發(fā)段，繼續(xù)蒸發(fā)帶走熱量，形成循環(huán)。本發(fā)明所述的大功率LED散熱散熱器，可以不使用風(fēng)扇等散熱不見就能實現(xiàn)大功率LED的散熱冷卻。如圖1所示，當(dāng)板狀熱管2的冷凝段22在重力方向上處于蒸發(fā)段21的上方時，液態(tài)工質(zhì)流回到蒸發(fā)段的速度會更快，更有利于提高整個散熱器的散熱效率。
[0028]本發(fā)明所述散熱器中的板狀熱管2優(yōu)選為微熱管陣列熱管，直尺狀結(jié)構(gòu)，其長度方向為其中所述微型獨立熱管的軸線方向，在這一軸線方向上，板狀熱管2分成蒸發(fā)段21與冷凝段22，所述蒸發(fā)段21是指板狀熱管2插入熱管安裝面11上所述插槽13內(nèi)并與插槽13側(cè)壁緊密貼合的部分，當(dāng)然插槽13外附近的板狀熱管2也可能是蒸發(fā)段21的一部分，即蒸發(fā)段21部分或全部的板面與插槽13的側(cè)壁緊密貼合，所述冷凝段22主要是指板狀熱管2突出金屬基板I的部分，或蒸發(fā)段21之外的部分，冷凝段22為與空氣接觸的自由板面。優(yōu)選板狀熱管2的厚度為0.5mm至IOmm之間,且其中的微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8_之間時，所述插槽13的高度或蒸發(fā)段21的長度與板狀熱管2軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。進(jìn)一步優(yōu)選地，板狀熱管2的厚度為1.0mm至4mm之間，且微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述插槽13的高度或蒸發(fā)段21的長度與板狀熱管2軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
[0029]圖1所示結(jié)構(gòu)中的板狀熱管2垂直于熱管安裝面11設(shè)置，當(dāng)然，這并非唯一設(shè)置方式，板狀熱管2也可以不垂直于熱管安裝面11設(shè)置，如圖2所示的本發(fā)明板狀熱管插接式大功率LED散熱器的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1所示結(jié)構(gòu)的不同在于，圖2中的板狀熱管2傾斜于熱管安裝面11設(shè)置，由于熱源接觸面12和熱管安裝面11互相平行，板狀熱管2也傾斜于熱源接觸面12。板狀熱管2的這種傾斜設(shè)置主要目的是使得散熱器與大功率LED貼合裝配后，在重力方向上所述冷凝段22位于所述蒸發(fā)段21上方。特別說明的是，由于板狀熱管2的蒸發(fā)段21是插入金屬基板I的熱管安裝面11上的插槽13，板狀熱管2傾斜且其蒸發(fā)段21部分或全部的板面與插槽13的側(cè)壁緊密貼合，熱管安裝面11上設(shè)置的插槽13為與蒸發(fā)段21匹配，插槽13側(cè)壁也為相應(yīng)傾斜的平面。
[0030]除上述實施例外，本發(fā)明板狀熱管插接式大功率LED散熱器還可以是如圖3所示結(jié)構(gòu)，圖3所示結(jié)構(gòu)中的板狀熱管2的板狀平面呈平行四邊形，金屬基板I上設(shè)置的插槽13為與熱源接觸面12 (或熱管安裝面11)垂直的平面，板狀熱管2的蒸發(fā)段21插入熱管安裝面11上的插槽13，并與插槽13的側(cè)壁緊密貼合，板狀熱管2的板狀平面與熱管安裝面11垂直，即板狀熱管2與金屬基板I垂直，圖3所示結(jié)構(gòu)的左視圖和右視圖應(yīng)與圖1相同，可以理解為是將圖1所示結(jié)構(gòu)的板狀熱管2沿著插槽13的槽長度方向傾斜。該設(shè)置方式使得散熱器與大功率LED貼合裝配后，如金屬基板I呈豎直設(shè)置時，板狀熱管2仍然能夠沿水平面呈一定傾斜角度，使得板狀熱管2的冷凝段在冷凝放熱后液態(tài)工質(zhì)能夠沿著重力方向順利回流，增強熱管效應(yīng)的效果，提高散熱器的工作效率。
[0031]從圖1至圖3中可以看到，在金屬基板I的熱管安裝面11上設(shè)置了多個板狀熱管2，板狀熱管2之間平行設(shè)置，形成板狀熱管陣列，以增強散熱效果。為使得所有大功率LED的熱量通過金屬基板I均勻傳導(dǎo)至板狀熱管2，優(yōu)選設(shè)置插槽13在金屬基板I上均勻分布，也可以在所述金屬基板I的熱管安裝面11上的某一插槽13內(nèi)沿槽長方向并列設(shè)置多個所述板狀熱管2，以進(jìn)一步提高散熱效率。優(yōu)選的上述實例中，板狀熱管2、金屬基板I的材質(zhì)可選用鋁或鋁合金，一方面可以增強散熱效果，另一方面可以進(jìn)一步減輕散熱器的重量。
[0032]當(dāng)然，圖1至圖3所示實例還可以在板狀熱管2上加裝如圖4所示的散熱翅片4。散熱翅片4加裝在板狀熱管2的冷凝段22上，加裝的散熱翅片4采用現(xiàn)有技術(shù)的金屬薄翅片即可增加散熱面積，提升散熱效果，還可適當(dāng)減少板狀熱管2的數(shù)量，具體的采用圖4中的散熱翅片4即可。
[0033]本發(fā)明的散熱器根據(jù)大功率LED的特性，結(jié)合特定結(jié)構(gòu)的金屬基板I和板狀熱管2，使得金屬基板I的導(dǎo)熱以及板狀熱管2的熱管效應(yīng)更加迅速和充分，能夠使得換熱均勻，達(dá)到板狀熱管2的熱管效應(yīng)的最佳狀態(tài)，進(jìn)一步提高了整個散熱器的散熱效率，能夠大幅減少散熱器的體積與重量，并達(dá)到減小體積占用的效果。
[0034]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)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進(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，仍然可以對上述各種零部件的構(gòu)造進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，或者是采用技術(shù)等同物進(jìn)行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，或直接或間接運用于其他相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，包括金屬基板和多根板狀熱管，所述板狀熱管為金屬材料經(jīng)過擠壓或沖壓成型的在散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體；所述板狀熱管沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段與冷凝段，所述金屬基板包括熱源接觸面和熱管安裝面，所述熱源接觸面與大功率LED的發(fā)熱面相接觸，所述熱管安裝面上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面、與所述蒸發(fā)段相匹配的插槽，所述板狀熱管通過所述蒸發(fā)段插入插槽固定在所述金屬基板上，所述蒸發(fā)段部分或全部的板面與插槽側(cè)壁緊密貼合，所述冷凝段為與空氣接觸的自由板面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，所述板狀熱管的冷凝段上設(shè)置有散熱翅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，所述板狀熱管的厚度為0.5mm至IOmm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，所述板狀熱管的厚度為Imm至4mm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時,所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，所述插槽在金屬基板上均勻分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，在所述熱管安裝面上的某一插槽內(nèi)沿槽長方向并列設(shè)置多個所述板狀熱管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀熱管插接式大功率LED散熱器，其特征在于，當(dāng)所述大功率LED散熱器裝配后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸發(fā)段上方；所述板狀熱管傾斜于所述熱管安裝面設(shè)置或板狀熱管沿著插槽的槽長度方向傾斜設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型散熱器，其特征在于，所述金屬基板和所述板狀熱管的材質(zhì)為招或招合金。
【文檔編號】F21V29/02GK103807835SQ201410074517
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】趙耀華, 張楷榮 申請人:趙耀華, 張楷榮