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：
本發(fā)明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(lightemitting diode，發(fā)光二極管)的冷卻裝置。
背景技術(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，實現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的溫度控制。對工作環(huán)境惡劣 熱流密度超過100W/CM2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。但對于用 于照明的大功率LED這種方法很難見效，同時其成本不能很高，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)一步提高熱傳導(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冷卻的一個重要方向。在照明時使用 熱管時，若熱管被彎曲，由于傳統(tǒng)的熱管氣液在同一管道中，就會導(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)直接用在大功率LED的散熱上制造成 本高、加工不方便、毛細(xì)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜等缺點，用傳統(tǒng)的熱管冷卻不利于大功率LED的市場 化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對大功率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。本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種大功率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。上述大功率LED相變冷卻裝置的冷卻工質(zhì)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。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明的蒸發(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，對其進(jìn)行冷卻，散熱可靠性好，散熱效率高；(2)當(dāng)本發(fā)明的采用蒸發(fā)板內(nèi)壁連接有多 孔金屬板或絲網(wǎng)時，能更好的使冷卻工質(zhì)停留在蒸發(fā)板上，同時，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)本發(fā)明的管道為柔性管道，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)本發(fā) 明的冷卻裝置將冷卻工質(zhì)封閉在其環(huán)路中，冷卻工質(zhì)不會損耗，無需后期維護(hù)，而冷卻工質(zhì) 可以采用乙醇和水的混合液，成本相對較低，實用性較強(qiáng)，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結(jié)合附圖， 對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為本發(fā)明的第一個實施例的結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施例方式相變材料從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時，要從環(huán)境中吸收或放出熱量，可實現(xiàn)熱 量存儲和釋放，即可達(dá)到控制溫度的目的。在液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時，要吸收大量的熱量，在氣態(tài) 冷凝變?yōu)橐簯B(tài)時則放出熱量，同時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1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1、微泵2和 冷凝散熱器3形成一個封閉環(huán)路，上述管道5可以采用柔性管道，并且長度可以根據(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1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
4作時產(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，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1、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由自然或強(qiáng)迫的方式通過冷凝散熱器3時被冷凝成液態(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LED燈9進(jìn)行相變制冷，多孔金屬板或絲網(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)，保證了多孔金屬板或絲網(wǎng)13始終充滿液 態(tài)冷卻工質(zhì)6，如此形成了一個冷卻工質(zhì)6的流動循環(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的時候液態(tài)冷卻工質(zhì)6容納在管道5中，啟動時 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
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，其特征在于所述蒸發(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)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率LED相變冷卻裝置，其特征在于所述冷卻工質(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。
全文摘要
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封閉環(huán)路，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)有冷卻工質(zhì)。本發(fā)明散熱可靠性好，散熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便，制造成本較低，實用性較強(qiáng)，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。
文檔編號H01L33/00GK101826578SQ20091002564
公開日2010年9月8日 申請日期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 申請人:趙繼永