CN101351901A - 热管 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供小型、且可以将来自被冷却装置的热更容易地传至制冷剂,并可靠地持续冷却被冷却装置而可以稳定地维持该被冷却装置的动作状态的热管。另外,提供比以往技术更可以提升散热效果的小型热管。在具备延伸至周边部的蒸气扩散流路42、与形成于该蒸气扩散流路42间及凹部对向区域47的毛细管流路41的冷却部本体25上,设置厚度薄的凹部6,并在该凹部6搭载LED芯片2。由此,在热管5中,凹部6仅为薄的部分而使来自LED芯片2的热变得易于传至制冷剂,并用该热而可靠地重复进行制冷剂W的连续的循环现象,因此可以通过制冷剂W蒸发时的潜热而可靠地从LED芯片2带走热量,并稳定地维持LED芯片2的发光状态。
Description
技术领域
本发明涉及热管,特别是关于有效地扩散发光部所发生的热,并抑制发光部的温度上升。
背景技术
近年来,作为必须采用热管的装置,例如,具有搭载了LED(LightEmitting Diode)的发光装置。也就是,对于可以用于各种用途那样的LED而言,照明用等高功率LED的开发也可以发展,由该热的发生变得显著,由于由发热而导致发光状态变得不稳定,因此存在引起发光异常的危险,所以,为了稳定地保持发光状态,具有冷却LED芯片的机能的冷却装置(热管)则变得不可或缺(例如,参照专利文献1、专利文献2及专利文献3)。
另外,在游戏机其它电子机器中也经常使用LED,但是为了适当地维持LED的发光状态,则必须采用用于抑制发光部的温度上升的冷却装置。然而,上述电子机器的空间有限,因此为了实现电子机器的小型化,即使是冷却装置也必须小型化。
专利文献1:日本特开2005-79467号公报
专利文献2:日本特开2006-54211号公报
专利文献3:日本特开2005-64047号公报
专利文献1所记载的冷却装置是用于投射型显示装置的,如图30所示,将其设置于具备射出光的固体光源251、与载置固体光源251的基板252的光源装置,基板252上形成有凹部253,固体光源251以覆盖的方式配置于凹部253,在凹部253与固体光源251处形成了与固体光源251进行热交换的制冷剂流动的流路254。
根据该构造,通过制冷剂直接冷却固体光源251,因此虽然有优良的冷却效果,但是为了使用导电性的制冷剂,因此必须在制冷剂的流路壁上设置绝缘膜。另外,在以铝等高散热性的金属形成基板252的情况下,必须在与电极255的交界处形成绝缘层256。而且,为了使制冷剂循环,则变得需要循环泵,所以装置的构造易变得复杂。
专利文献2所记载的冷却装置是搭载于用于LED信号机或白色发光LED灯的发光装置的,如图31所示,LED元件261是搭载于子镶嵌(sub mount)262,而该子镶嵌262是实装于引线架(leadframe)的引线(lead)部263A、263B的前端部,电极265A、265B经由接脚264而形成于LED元件261与子镶嵌262之间,电极266A、266B形成于引线部263A、263B的先端部与子镶嵌262之间,引线部263A、263B、LED元件261及子镶嵌262是通过玻璃材料料的封止部件267而封止。
根据该构造,由于使用玻璃材料的封止部件267,若不加热至450℃左右的话则无法成形,易受到热应力。另外,为了散热则必须设置热容量大的子镶嵌262。
专利文献3所记载的冷却装置是设置于用在个人计算机、打印机、PDA、传真机、呼叫器、移动电话等用户机器的发光装置,如图32所示,在由玻璃环氧树脂所构成的电路基板271的大致中央部形成的贯通孔272种,固定由A1、Cu材料等所构成的高散热部件273,并在其上面实装LED芯片274,且以覆盖LED芯片274的方式使用透光性树脂275而封止。
根据该构造,高散热部件273的厚度易受到限制,而难以得到散热的效果。
上述冷却装置的必要性并不限定于LED的情况,也可以用在激光二极管等其它发光元件,希望小型且具有优良冷却机能的发光装置。另外,就充分发挥冷却机能而言,构成冷却部的部件必须是充分耐发热的构造。
而且,作为冷却上述发光元件的冷却装置的热管,并不限于发光元件,在有效率地冷却常常在高速下持续工作而产生大量热的CPU(CentralProcessing Unit)等各种被冷却装置时也成为需要,因此业界亟需一种维持薄型、并使来自被冷却装置的热更易于传至制冷剂而提升热传导性,且不会因为热而导致被冷却装置的动作状态不稳定的元件。
发明内容
为了解决以上的问题点,本发明的目的在于提供小型、且可以将来自被冷却装置的热更容易地传至制冷剂,并可靠地持续冷却被冷却装置而可以稳定地维持该被冷却装置的动作状态的热管。另外,提供较以往技术更可以提升散热效果的小型热管。
为了解决以上的课题,本发明的热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任意一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,在上述冷却部本体的内部,设有制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、和设于上述中板且以在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,上述配置部具备厚度被形成为比其它区域薄且用于搭载上述被冷却装置的凹部。
本发明的热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,在上述冷却部本体的内部,设有制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、和设于上述中板且以在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,在上述冷却部本体的内部,且与上述配置部对向的区域形成有上述毛细管流路。
本发明的热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,在上述冷却部本体的内部,设有制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、与设于上述中板且以在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,在上述上板、上述下板和上述中板中的任意一者的周边外侧部设有散热风扇。
本发明的热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,在上述冷却部本体的内部,设有制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、与设于上述中板且以在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,上述配置部具备厚度被形成为比其它区域薄且用于搭载上述被冷却装置的凹部,在上述冷却部本体的内部中,且与上述配置部对向的区域形成有上述毛细管流路,在上述上板、上述下板和上述中板中的任意一者的周边外侧部设有散热风扇。
本发明的热管,其特征在于,上述散热风扇是与上述上板、上述下板和中板的周边外侧部连接一体而形成的。
本发明的热管,其特征在于,上述散热风扇设于上述上板、上述下板和中板的周边外侧部,在层叠上述上板、上述下板和上述中板时,上述上板的散热风扇、上述下板的散热风扇和上述中板的散热风扇是以相互未接触的方式而形成的。
本发明的热管,其特征在于,上述散热风扇是相对于上述上板的上面或上述下板的下面呈水平或任意角度来弯折而设置的。
本发明的热管,其特征在于,上述上板的散热风扇、上述中板的散热风扇和上述下板的散热风扇是以相互未接触的方式且不同的形成图案而配置的。
本发明的热管,其特征在于,上述中板形成有多个贯通孔,上述贯通孔是在每个相邻的上述中板上错开位置而设置的,当由上述上板在上下方向看上述下板时,上述毛细管流路是由上述上下方向向斜方向倾斜而形成的。
本发明的热管,其特征在于,上述冷却部本体与实装在上述冷却部本体上的上述被冷却装置是一体而形成的。
本发明的热管,其特征在于,上述被冷却装置为发光元件。
发明效果:
根据本发明,可以提供小型、且能将来自被冷却装置的热更容易地传至制冷剂,并可靠地持续冷却被冷却装置而可以稳定地维持该被冷却装置的动作状态的热管。
另外,能提供较以往技术更可以提升散热效果的小型热管。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的发光装置的整体构造的立体图。
图2是表示图1的A-A′、与B-B′中的发光装置的剖面构造的剖视图。
图3是表示凹部的详细剖面构造的剖视图。
图4是分解构造实施例1的热管的上板、第1图案中板、第2图案中板及下板而表示的立体图。
图5是表示热管的外观构造的立体图。
图6是表示在下板上层叠了第1图案中板和第2图案中板时的形态、与贯通孔错开而形成了毛细管流路时的形态的概略图。
图7是表示形成毛细管流路及蒸气扩散流路的形态(1)的概略图。
图8是表示贯通孔错开而形成微细毛细管流路的形态的概略图。
图9是表示形成毛细管流路及蒸气扩散流路的形态(2)的概略图。
图10是表示热管的正面构造及其侧面构造的概略图。
图11是表示关于热管的制造方法的一例(1)的概略图。
图12是表示关于热管的制造方法的一例(2)的概略图。
图13是表示使封止部件变形而封止时的程序的概略图。
图14是表示制冷剂注入用孔的正面构造的概略图。
图15是表示制冷剂的循环现象的形态的详细侧剖视图。
图16是表示放射状形成有多个蒸气扩散流用孔的中板的制冷剂的循环现象的形态的概略图。
图17是分解构成实施例2的热管的上板、第1图案中板、第2图案中板及下板而表示的立体图。
图18是表示相对于冷却部本体的表面垂直地弯折而形成散热风扇的例的立体图。
图19是表示垂直地弯折而形成散热风扇的冷却部本体的正面构造及其侧面构造的概略图。
图20是实施例4的发光装置的整体构造的立体图。
图21是分解构成实施例4的热管的上板、带风扇的中板、无风扇的中板及下板而表示的立体图。
图22是表示实施例4的发光装置的剖面构造的剖视图。
图23是表示实施例5的热管的剖面构造的剖视图。
图24是分解构成实施例5的热管的上板、带风扇的中板及下板而表示的立体图。
图25是表示实施例6的发光装置的剖面构造的剖视图。
图26是表示热管的正面构造及其侧面构造的概略图。
图27是表示第1图案中板的正面构造的概略图。
图28是表示散热风扇与冷却部本体一体而形成的热管的温度分布的发热记录(thermography)的测定结果及该温度分布的示意图。
图29是表示散热风扇为分立的铜制放热器的温度分布的发热记录的测定结果及该温度分布的示意图。
图30是表示未设置散热风扇的热管的温度分布的发热记录的测定结果及该温度分布的示意图。
图31是表示专利文献1所记载的发光装置的构造的示意图。
图32是表示专利文献2所记载的发光装置的构造的示意图。
图33是表示专利文献3所记载的发光装置的构造的示意图。
具体实施方式
本发明的热管是具有用于在平板状的上板和平板状的下板中任意一方上设置被冷却装置的配置部,并具备在上述上板和下板之间夹置一个或多个平板状的中板的冷却部本体。另外,在例如将配置部设置于上板的上外表面的情况下,在该配置部的局部区域设置比其它区域的厚度更薄而形成的凹部,在该凹部内搭载被冷却装置。
在此对于凹部而言,只要能够收容被冷却装置,四边形或圆形等各种形状皆可,最好是与被冷却装置同一形状,并且较佳者是选定为仅收纳该被冷却装置的大小。如此一来,在该热管中,凹部区域的厚度形成为比配置部的其它区域更薄,通过在该凹部搭载被冷却装置,则仅仅将凹部的厚度薄化的部分,即被冷却装置所发生的热易于传导至冷却部本体内的制冷剂。
在冷却部本体的内部通过一个或多个中板而形成将蒸气向冷却部本体的周边部侧扩散的流路(以下,称为蒸气扩散流路)、和以上板及下板之间为上下方向而观察时制冷剂利用毛细管现象而在该上下方向或斜方向流动的流路(以下,称为毛细管流路)。因此,在上板的下内表面形成以格子状等而成的凹沟部,并于下板的上内表面形成以格子状等而成的凹沟部,并且经由形成于上述上板的下内表面的凹部(以下,称为上板内表面沟部)以及形成于下板的上内表面的凹部(以下,称为下板内表面沟部)而与蒸气扩散流路及毛细管流路连通。
而且,上板内表面沟部和下板内表面沟部虽然在下述的实施例中是通过突起柱区分而形成格子状,但是除此之外,例如也可以形成网眼等形状的图案。在该种情况下,突起柱的横剖面与此对应而形成正方形、圆形、椭圆形、多角形、星形的柱状。
而且,在该热管中,如此一来,在冷却部本体内通过由中板形成的毛细管流路所产生毛细管现象的方式而构成,通过该毛细管现象而将制冷剂导至形成于配置部的凹部附近。
由此,一旦由被冷却装置的工作而发生的热传递至冷却部本体内的制冷剂,则除了通过制冷剂蒸发之时的潜热而冷却被冷却装置的外,制冷剂的蒸气更经过蒸气扩散流路而扩散至冷却部本体的周边部,并在该周边部进行凝结。该凝结而液化的制冷剂是通过毛细管现象并经由上板内表面沟部和下板内表面沟部而流入毛细管流路,形成与冷却部本体的凹部的区域大致同一形状,受到在与该凹部对向的区域(以下,简单称为凹部对向区域)产生的蒸发所引起的负压而再次回到该凹部对向区域,通过蒸发潜热吸收在被冷却装置发生的热。上述制冷剂的循环连续而反复地进行,由此可以进行比以往技术更有效的热扩散。
另外,在本申请发明的热管中,通过在凹部搭载被冷却装置,从而来自被冷却装置的热不仅传递至凹部的底面,来自该凹部的周壁的热也传递至上板整体,变得更易于从该上板传至冷却部本体内的制冷剂。由此,在热管中,可以通过制冷剂在蒸气扩散流路及毛细管流路中连续的循环而将由上板所传导的热有效率地散热,因此来自被冷却装置的热不会聚积于凹部内,所以被冷却装置的工作状态不会因热而变得不稳。其结果,被冷却装置不会因热而引起动作异常,可以安定而持续地工作。
因此,在该实施例中,作为构成冷却部本体的上板、下板及中板的材料,热传导性高的铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢、金、银等较佳,通过上述的材料形成冷却部本体,因此可以将该冷却部本体的下面等进行高精度地精加工成平坦面。另外,为了实现薄型化,因此上板或下板的板厚度以在500~2000μm的范围内者为佳,上板内表面沟部及下板内表面沟部的深度(也就是,突起柱的高度)在100~1000μm的范围内。而且,中板的板厚度以在50~500μm的范围内者为佳。另外,制冷剂是以水(纯水、蒸留水等)、乙醇、甲醇、丙酮等为佳。
另外,在凹部中,仅仅厚度薄的部分就可将来自被冷却装置发生的轻易地热传递至热管内的制冷剂,因此仅靠该部分即可提升液循环特性并进一步快速地将被冷却装置冷却。在此,凹部的深度通过在搭载被冷却装置时使该被冷却装置的上部不突出于上板、或选定稍微突出的程度,可以实现薄型化。
在此,可以将配置部自身作成凹部,也可以在配置部的各个位置设置凹部。另外,凹部不仅形成于上板的中央部还形成于与中央部错开周边侧,也可以设置一个或多个。在设置多个凹部的情况下,一列地排列而形成直线状,或也可以排列成圆形、四边形而进行设置。热管是通过在冷却部本体内以凹部为中心并向周边部而形成放射状的蒸气扩散流路,并于凹部对向区域形成毛细管流路,由此可以借着毛细管流路的毛细管现象而将制冷剂导至凹部附近,可以使全部的被冷却装置有效率地冷却。
另外,热管是由于借着包含例如4个角落的全角落角部并向着周边部呈放射状地形成蒸气扩散流路,可以利用冷却部本体整体以有效率地将被冷却装置的热进行散热,因此可以提高热传导效果,可以说最适合作为热管。在此,蒸气扩散流路的形状是带状或台形状、或由中央部向周边部而宽度依次变宽,或变狭、或也可以是其它各种的形状。
在中板为多个的情况下,也可以把重合的蒸气扩散流路用孔完全地重叠,或也可以把蒸气扩散流路用孔在宽度方向错开。中板为1枚时,蒸气扩散流路用孔自身则变成蒸气扩散流路。而且,在后述的实施例中,中板是蒸气扩散流路用孔在宽度方向不错开而重叠。
另外,在中板为多个的情况下,通过将上述多个的中板重合,并通过重合的贯通孔而形成与蒸气扩散流路连通的毛细管流路。而且,各中板的贯通孔是也有在每个中板形成不同图案的情况,在全部的中板内形成同一图案的情况。另外,当中板为1枚时,贯通孔自身则变成毛细管流路。
也就是,可以得到各中板的各贯通孔的位置、形状及大小完全一致,在贯通孔相对应的各中板彼该之间以与其同位置、同形状、同大小的毛细管流路构造的方式而将中板设置于上板和下板之间的态样。该情况的贯通孔延长是毛细管流路的形状例如为矩形(例如,正方形或长方形),且也可以在角落加上进行R化。另外,虽然基本上是矩形,但是其局部乃至全部的边的面(毛细管流路的内周面)也可以波状、皱状等表面积扩张的方式而形成。这是因为毛细管流路的内周面的表面积一旦扩张的话,则冷却效果变强。另外,毛细管流路的形状可以是六边形,可以是圆形,也可以是椭圆形。
但是,在以上下方向观察上板和下板间时,对于将与该上下方向直交的平面方向的毛细管流路的剖面积形成更小的情况而言,一旦以其贯通孔彼该之间由完全整合的位适当地错开而仅局部重叠的方式作成多个的中板的话,则相较于中板的各贯通孔的平面方向的剖面积,可以缩小毛细管流路的实际的剖面积。
具体而言,例如中板为2枚的情况下,一旦使该2枚的中板的贯通孔的大小、形状配置间距相同,将其配置位置仅错开其配置间距的2分之1至规定方向(例如,横向(贯通孔为四边形时的一边方向))的话,可以将毛细管流路的实际的剖面积缩小成各中板的贯通孔的剖面积的约2分之1。而且,一旦将2枚中板的贯通孔的配置位置也错开至与上述一方向交叉的方向(例如,纵方向(与贯通孔的一边方向直交的另一边方向))的话,可以将毛细管流路的实际的剖面积缩小成中板的各贯通孔的剖面积的约4分之1。而且,以在各中板内错开贯通孔而配置的情况下而言,形成制冷剂不仅上下方向且由该上下方向倾向斜方向而流动的流毛细管流路。
特别是,在该热管中,通过将上述毛细管流路形成于凹部对向区域内,从而变成该毛细管流路的毛细管现象导致制冷剂易留在凹部对向区域内的构造,因此即使将该被冷却装置配置于冷却部本体的上方,也不需重力即可将制冷剂可靠导向凹部的下方附近,如此一来,不论热管的设置状态如何,也可以可靠地冷却搭载于该凹部的被冷却装置。
而且,不仅可以把毛细管流路形成于凹部对向区域,也可以形成于与配置部对向的区域(以下,称为配置部对向区域)整体。在该种情况下,可以将更多的制冷剂可靠地导向比凹部对向区域更宽的配置部对向区域,如此一来,可以从被冷却装置的周边部分可靠地冷却被冷却装置。
另外,毛细管流路即使不在中板的贯通孔形成,也可以通过在规定大小的贯通孔的空心区域内塞入纤维部件而形成纤维区域,并使该纤维部件高密度地聚集,以产生毛细管现象。
而且,该热管通过把冷却部本体与实装于该冷却部本体上的被冷却装置作成密接的构造,从而使热由被冷却装置快速地传递至冷却部本体,以进一步提高冷却效果。而且,热管的大小是可以对应被冷却装置的发热量而适当决定的,在该被冷却装置的发热量较小的情况下,可以缩小热管的大小以进一步达成小型化的目的。
在此,在使用发光元件作为被冷却装置的情况下,可以使来自发光元件的光在凹部的周壁或底面反射,并使来自该发光元件的光进行球面反射,如此一来,可以向所希望的方向更有效率地照射光线。
另外,凹部的周壁通过设置90度以下的任意的倾斜角度,从而可以使自该发光元件所发的光向所希望的方向进行球面反射。而且,对应需要,通过在凹部的周壁与底面之间形成圆锥状,可以将自发光元件所发的光向所希望方向反射。因此,作为发光元件,可以适用于LED或激光二极管等在发光之时会发热等那样各种发光元件。
因此,凹部的深度通过在搭载发光元件时该发光元件的上部不突出于上板、或选定稍微突出的程度,从而可以通过凹部使更多自该发光元件发出的光进一步反射。
而且,在该热管中,可以在凹部的表面以反射率高的材料、即镍镀金层或金属等并通过蒸镀等方式而形成光反射膜,通过在上述凹部内搭载发光元件,从而可以冷却发光元件,并且使自该发光元件所发的光在凹部的周壁或底面进一步反射,防止该发光元件所发的光的散乱,以更使光进一步向所希望的方向有效率地进行球面反射。而且,通过将光反射膜作成白色系,可以进一步使发光元件所发的光反射。
接着,以下说明在形成冷却部本体的上板、下板、夹置于上述上板及下板之间的一个或多个中板中的任意一个的周边外侧部设置散热风扇的热管。
在该热管中,如上所述,除了利用蒸气扩散流路及毛细管流路的制冷剂的连续的循环而有效率地将来自被冷却装置的热进行散热,更可以将通过流过蒸气扩散流路的制冷剂而扩散至冷却部本体的周边部的热传递至该散热风扇,并可以经由该散热风扇而将热传递至热容量大的外界空气以进一步提高散热效果。
另外,在上述热管中,因为通过不设置粘接层而在上板或下板、一个或多个中板的外侧部连接一体形成散热风扇,而在冷却部本体和散热风扇之间无大的热阻,经由流经蒸气扩散流路的制冷剂而扩散至冷却部本体的周边部的热保持不变而易于传导,因此冷却部本体与散热风扇的温度变化变小,可以进一步提高散热效果。
在此,散热风扇可以在上板或下板、一个或多个中板的整体上设置,另外,也可以在上板、下板、一个或多个中板的中的任意一个上设置。散热风扇的形状可以是带状或矩形状、长方形状、三角形状等其它各种的形状。总之,散热风扇的形状或数量也可以对应设置热管的场所或搭载于该热管的被冷却装置的热量而选定。
在该种情况下,在上板和下板之间夹入一个或多个中板而一体化时,分别形成于邻接的上板和中板、下板和中板以及中板彼该之间的散热风扇,通过错开位置的方式而配置,散热风扇彼此以相互非接触的方式形成。
例如,当在下板上层叠4枚中板,且在最上位的中板上层叠上板而一体化的情况下,将该上板、下板及多个中板的各散热风扇的形状自身形成同一形状,在相对于下板、由下而上的第2段中板、由下而上的第4段中板而在相同位置仅设置相同数量的散热风扇。另一方面,对由下而上的第1段中板、由下而上的第3段中板、上板而言,与下板的散热风扇错开而在不同位置设置散热风扇。如此一来,对于热管而言,通过作成散热风扇依次交替地在相同位置设置相同数量的构造,邻接的下板、中板及上板的各散热风扇可以相互非接触的方式形成。
也就是,在该热管中,依次地交替层叠散热风扇的形成图案不同的第1图案中板与第2图案中板,因此即使将热管较薄而形成,也可以使各散热风扇相互接触,加大与空气接触的散热风扇的表面积,如此一来,可以进一步提升散热效果。
而且,上述散热风扇的构造仅为一例而已,若是相邻的各散热风扇不重叠的构造,例如也可以将在周边外侧部的整体形成规定形状的散热风扇的中板,与未形成散热风扇的中板,以间隔1枚而依次交替层叠的方式形成,在该种情况下,除了实现热管的薄型化,更可以作成相邻的各散热风扇不重叠的构造。
另外,上述各散热风扇与冷却部本体表面成水平而设置、或相对于冷却部本体的表面呈90度垂直弯曲而设置、或也可以在从与冷却部本体表面成水平的面至垂直的面的范围内形成任意的角度来弯曲而设置。在作成上述构造的情况下,除了可以使各散热风扇不相互接触而维持必要的冷却性能外,更可以通过弯折该散热风扇而缩小向宽度方向的空间,如此一来,可以在所希望的大小下实现具有最大极限的冷却性能的热管。
而且,在上板、下板及中板内将各散热风扇弯折的位置上,按照由下板经由中板至上板的方向,从与各本体部成连接一体化而形成的基端依次向着前端的侧而错开,可以使各散热风扇彼此之间不接触。另外,散热风扇的弯折形状可以形成直角状、或平稳弯曲的弯曲状等其它各种形状。
而且,在相对于上述热管并设置上述凹部来配置发光元件、或不设置凹部而仅将发光元件直接配置于上板,从而作成发光装置用的热管的情况下,通过将设于上板的周边外侧部的散热风扇以从该上板的上表面突出的方式形成任意的角度而弯折,可以使自该发光元件所发的光在弯折的散热风扇反射,并可以防止该发光元件所发的光的散乱且向所希望的方向有效率地照射光线。
(1)实施例
实施例1:
以下,根据实施方式说明本发明。
图1是表示实施例1的发光装置1的外观构造,该发光装置1包括由LED芯片2及LED基板3所构成的发光部4;本发明的热管5,并把发光部4是设置于热管5的配置部3a。
如图1的A-A’剖视图的图2(A)所示,对于热管5而言,凹部6设置于上面的配置部3a的局部区域、即中央部,LED芯片2经由管芯焊接(Die Bond)7而搭载于凹部6内,LED基板3设置于该配置部3a的凹部6以外的区域。LED基板3具有经由粘接层10而把绝缘层11粘接于热管5的上面,且配线电路基板12设于该绝缘层11上的构造。
因此,发光部4被构成为:冷却装置的LED芯片2、与设在配线电路基板12上的电极13通过电线(wire)14而形成电连接,由此LED芯片2可以获得电力供给。而且,对于发光部4而言,上述LED芯片2、电极13及电线14通过透明性树脂15而封止。在该实施例的情况下,作为发光元件的LED芯片2,例如形成1mm左右的正四边形状,在高亮度下发热量大,并与配线电路基板12一起一体形成于热管5。
搭载于LED芯片2的凹部6,其外周与LED芯片2的外形配合而形成,并且以通过形成比该LED芯片2的外形略大而仅能将该LED芯片2收纳于凹陷空间内的方式而形成。而且,在该实施例的情况下,凹部6的外形与四边形的LED芯片2的外形配合而形成四边形。
如作为凹部6的扩大剖视图的图3所示,该凹部6是作成凹陷空间的底面6a与LED芯片2的底面形状配合而平坦地形成,并通过在该底面6a搭载LED芯片2,使LED芯片2与底面6a密接,并且可以以平行热管5的下面的方式支持该LED芯片2的上端面。因此,通过适当调节热管5的下面的设置状态,也可以调节LED芯片2的上端面所朝向的方向。
另外,凹部6的深度选定为LED芯片2的上端面不从加热器5突出,凹陷空间的周壁6b以包围LED芯片2的外周的方式形成。在相关的构造基础上,对于该凹部6而言,由如镍等反射率高的材料所组成的光反射膜17在周壁6b及底面6a的表面上通过镀金或金属蒸镀等成膜处理而成膜,可以将来自LED芯片2而射出至凹部6方向的光L有效地反射。
在相关的构造基础上,该凹部6如图2(A)所示构成,在上板20中厚度变得较其它部分薄,因此仅该部分即可以使由LED芯片2产生的热快速地传递至加热器5中的制冷剂W。
在此,如图4所示,用于冷却LED芯片2的加热器5,由上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b构成,通过在下板21的上依次层叠第2图案中板23a、第1图案中板22a、第2图案中板23b及第1图案中板22b,然后再在该第1图案中板22b的上层叠上板20,并基于未图示的各位置决定孔而决定位置且直接接合,以具有如图5所示的一体化构造。
因此,在此所谓直接接合是指通过在使欲接合的第1及第2面部密接的状态下加压并施加热处理,利用在第1及第2面部间作用的原子间力而使原子彼该间强固地接合的,由此,可以不使用粘接剂即可使第1及第2面部一体化。而且,上述上板20、下板21、第1图案中板22a、22b及第2图案中板23a、23b是以整体为热传导性高的铜等高热传导材料而成形的。
如图2(A)所示,上述加热器5包括:由短角柱状所成的冷却部本体25、和设置在该冷却部本体25的周边外侧部25a,并相对于该冷却部本体25的上面并向水平方向延伸的散热风扇组26。而且,在此相对于1mm左右正方形的LED芯片2而言,冷却部本体25的大小选定为5mm左右正方形,并且包含设于冷却部本体25的周边外侧部25a的散热风扇组26的大小也选定在约10mm左右正方形。
实际上,冷却部本体25包括:上板20的本体部30、下板21的本体部31、第1图案中板22a、22b的本体部32、第2图案中板23a、23b的本体部33。散热风扇组26包括:在上板20的本体部30的周边外侧部25a作成连接一体而形成的多个散热风扇35、在下板21的本体部31的周边外侧部25a作成连接一体而形成的多个散热风扇36、在第1图案中板22a、22b的本体部32的周边外侧部25a作成连接一体而形成的多个散热风扇37、第2图案中板23a、23b的本体部33的周边外侧部25a作成连接一体而形成的多个散热风扇38。
在此,如图2(A)所示,在冷却部本体25的封止空间40内,通过依次交替层叠第1图案中板22a、22b的本体部32、第2图案中板23a、23b的本体部33,可以形成如图2(A)所示的微细毛细管流路41、从作为图1的B-B′剖视图的图2(B)所示的中心向周边部呈放射状延伸的蒸气扩散流路42。而且,图2(A)是表示冷却部本体25内在毛细管流路41被埋尽的区域部分的剖视图,图2(B)是表示冷却部本体25内被区分为毛细管流路41与蒸气扩散流路42的区域部分的剖视图。
由水所组成的制冷剂W通过减压而以规定量封入该冷却部本体25的封止空间40内,由此,降低制冷剂W的沸点,制冷剂W仅因为略微的来自LED芯片2的热便成为蒸气而可以在蒸气扩散流路42及毛细管流路41内循环。
实际上,在该热管5中,来自LED芯片2的热传至凹部6且制冷剂W被该凹部6加温而蒸发,蒸汽经过从凹部对向区域47向对角在线的隅角部间的方向延伸的多(该情况为4个)个蒸气扩散流路42、由上板20的规定深度所成的格子状的上板内表面沟部56、由下板21的规定度所成的格子状的下板内表面沟部45而向冷却部本体25的周边部侧扩散。加热器5被形成为:制冷剂W在周边部侧散热凝结而液化且该液化的制冷剂W通过在毛细管流路41的毛细管现象等而再次回到LED芯片2侧,可以连续地重复进行该制冷剂W的循环现象。
由此,在热管5中,虽然在变得比位于上板20的其它部分的厚度薄的凹部6实装有LED芯片2,大量热从该LED芯片2传出,但是由于通过毛细管流路41的毛细管现象可以使制冷剂W可靠地再回到LED芯片2侧,因此通过制冷剂W蒸发之时的潜热而从LED芯片2带走热,并通过在上板20及下板21全面、散热风扇组26散热,而可以可靠冷却该LED芯片2。
接着,以下说明关于构成加热器5的上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、以及第2图案中板23a、23b的各详细构造。如图4所示,在该实施例的情况下,对于下板21而言,除了外轮廓的框缘状的周边部外,还在由大致正方形状所成的本体部31的上内表面形成有下板内侧沟部45,在通过该下板内侧沟部45分隔的各区域中分别设置将前端部作成平面状的突起柱46。
除此之外,在下板21的本体部31的周边外侧部25a,由规定的宽度尺寸而成的带状的散热风扇36,是以在各一边分别空着规定间隔且每2个(也就是,合计8个)作成连接一体而形成的图案(以下,简单称为第1风扇形成图案)设置的。
第1图案中板22a、22b的本体部32、第2图案中板23a、23b的本体部33,被形成与下板21的本体部31相同的大致正方形状,并具备蒸气扩散流路用孔48、毛细管形成区域50。毛细管形成区域50包括:在本体部32、33层叠上板20的本体部30时与该上板20的凹部6对向的四边形的凹部对向区域47、在邻接的蒸气扩散流路用孔48间凹部对向区域47以外的区域47a。蒸气扩散流路用孔48(狭缝)被形成为带状,除凹部对向区域47外,是以向四隅呈放射状延伸的方式穿设的。
在此,第1图案中板22a、22b是同一尺寸及同一形状,因此以下仅针对第1图案中板22a进行说明。对于第1图案中板22a的毛细管形成区域50而言,形成毛细管流路41的多个贯通孔52是在第1图案(后述)穿设的。毛细管形成区域50中,具有格子状的分隔壁,该分隔壁区所切割的各区域成为贯通孔52。
如图6(B)所示,该贯通孔52由四边形构成,作为第1图案,并以规定间隔而规则地配置,并配置成各四边与本体部32的周边部(也就是,外轮廓)的四边平行。因此,在该实施例的情况下,贯通孔52的宽度例如选定为280μm左右,并且分隔壁的宽度例如选定为70μm左右。
另外,如图6(A)所示,上述第1图案中板22a,在位于本体部32的周边外侧部25a,与下板21的散热风扇36相同规定的宽度尺寸所成的带状的散热风扇37,以通过与下板21相同的第1风扇形成图案而在各一边分别以每2个(合计8个)连接一体的方式形成。
另一方面,第2图案中板23a、23b被形成为同一尺寸及同一形状。而且,在此以下仅就第2图案中板23a进行说明。在第2图案中板23a的毛细管形成区域50中,形成毛细管流路41的多个贯通孔53在第2图案(后述)处穿设。在毛细管形成区域50中,如图6(B)所示,形成格子状的分隔壁54,并且由该分隔壁54分隔的各区域成为贯通孔53。该贯通孔53由四边形构成,作为第2图案,与第1图案同样地以规定间隔而规则地配置,以各四边以与本体部33的周边部(也就是,外轮廓)的四边分别平行的方式配置。另外,除此之外,贯通孔53与第1图案中板22a的各贯通孔52仅错开规定距离而配置。
在该实施例中,例如,在决定第1图案中板22a与第2图案中板23a的位置而层叠时,如(图6(A))、图6(B)所示,第1图案中板22a的贯通孔52是在第2图案中板23a中的贯通孔53的一方的边的X方向上仅错开边的2分之1,并在与该一方的X方向直交的他方的边的Y方向上仅错开边的2分之1而配置。由此,在第1图案中板22a的1个贯通孔52上,通过第2图案中板23a的相互邻接的4个贯通孔53重合的方式,可以形成4个毛细管流路41。由此,贯通孔52,可以形成更多比各贯通孔52、53小且细分的表面积大的毛细管流路41。
另外,除此之外,对于第2图案中板23a而言,如图6(A)所示,由与下板21的散热风扇36相同的规定宽度尺寸所成的带状的散热风扇38以与第1风扇形成图案不同且于各一边分别空着规定间隔而作成每3个(也就是,合计12个)连接一体所形成的第2风扇形成图案而设置在位于本体部32的周边外侧部25a。
在此,对于第2风扇形成图案而言,在下板21上依次交替层叠第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b,接着层叠上板20并决定位置时,第2图案中板23a的散热风扇38未与下板21的散热风扇36、第1图案中板22a的散热风扇37重叠的方式形成。
在此,以下通过图7~图9说明通过上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b而形成毛细管流路41及蒸气扩散流路42的形态。如图7(A)及(B)所示,在上内表面形成有下板内侧沟部45的下板21的上层叠第2图案中板23a,并且如图7(C)所示,在该第2图案中板23a上层叠第1图案中板22a。由此,第1图案中板22a及第2图案中板23a的各蒸气扩散流路用孔48通过一致重合而不错开的方式,可以形成与成为蒸气扩散流路42的带状连通的较广的空心区域。
另外,在第1图案中板22a及第2图案中板23a的毛细管形成区域50中,通过贯通孔53相对于贯通孔52而在各边以每次错开2分之1的方式配置,孔的表面积选定为该各贯通孔52、53的表面积的4分之1左右。实际上,如图8(A)所示,该贯通孔被形成为由一边为280μm所成的正方形状,邻接的分隔壁之间选定为350μm,由此,第2图案中板23a的分隔壁和第1图案中板22a的分隔壁之间为175μm左右,可以形成多个微小毛细管流路。
而且,如图9(A)所示,进一步在第1图案中板22a上层叠第2图案中板23b,并且如图9(B)所示,还在该第2图案中板23b上层叠第1图案中板22b。由此,第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b通过各蒸气扩散流路用孔48的全部一致重合而不错开,可以形成与成为蒸气扩散流路42的带状连通的较广的空心区域(图9(A))。
另外,在毛细管形成区域50中,第2图案中板23b及第1图案中板22b通过贯通孔53(与上述的内容同样地)相对于贯通孔52而在各边每次错开2分之1地配置,可以形成多个与第1图案中板22a及第2图案中板23a同样微小的毛细管流路41。如图9(C)所示,上板20层叠于第1图案中板22a上,且上板内表面沟部56间的突起柱57以与下板内表面沟部间的突起柱46一致的方式配置,各蒸气扩散流路42与各毛细管流路41可以通过上板内表面沟部56及下板内表面沟部45连通。
上板20的上板内表面沟部56除了框缘状的周边部外形成于由与下板21的本体部31大致相同的正方形状所成的本体部30的下内表面30b(图2(A)及(B)),在由该上板内表面沟部56区分成格子状的各区域上分别设置有将前端部作成平面状的突起柱57。除此之外,在上板20的周边外侧部25a上,与第2图案中板23a、23b同样地,由以第2风扇形成图案且规定的宽度尺寸所成的带状的散热风扇35,以分别在各一边空着规定间隔并每3个(合计12个)为连接一体的方式形成。
如此一来,如图10(A)及(B)所示,热管5是下述的构造,即在下板21的上依次交替层叠第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b且进一步层叠上板20而决定位置时,散热风扇每次仅隔1枚且仅在相同位置设置相同数量的构造,形成于相邻的上板20、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b及下板21的各个散热风扇35、36、37、38均是不重叠的,可以在各个之间形成空隙G。
由此,在热管5中,增加各散热风扇35、36、37、38与空气接触的表面积,在层叠时可以使更多气流流过各散热风扇35、36、37、38的表面,由此可以提升散热效果。
接着,以下说明热管5的制造方法。图11(A)及(B)、图12(A)~(C)、图13(A)及(B)是表示热管5的制造方法的一例,如图11(A)所示,首先,在下板21上依次由下往上层叠第1图案中板22a、第2图案中板23a、第1图案中板22b、第2图案中板23b及上板20。
在此,在上板20,由本体部30的下内表面突出的接合用突起60a沿着周边部而形成框缘状。由此,上板20可以通过接合用突起60a而与第1图案中板22b直接接合而成。而且,在此,在上板20的上外表面,在凹部6及该凹部6以外的其它区域例如通过预先实施光泽镀镍处理而形成光反射膜。
另外,在第1图案中板22b,由下面突出的接合用突起60b沿着周边部而形成框缘状,在第2图案中板23b、第1图案中板22及第2图案中板23a,各个由下面突出的接合用突起60c、60d、60e也沿着周边部而形成框缘状。因此,在该实施例的情况下,接合用突起60a~60d的高度例如是35μm左右,其宽度例如是50μm左右。
接着,在最适位置重合层叠第1图案中板22a、第2图案中板23a、第1图案中板22b、第2图案中板23b及上板20,并在该状态下、在熔点以下的温度加热上述上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b,并加压(也就是热加压(温度例如是300℃、压力例如是100kg/cm2)),且通过接合用突起60a~60d而直接接合。
如此一来,如图11(B)所示,上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b,周边部通过接合用突起60a~60d而直接接合被一体化,如图12(A)所示,仅经由形成于上板20的本体部30的制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b,把冷却部本体25的内部空间63与外部成为连通状态。
因此,在上述上板20、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b及下板21,各个突起61也设置于与凹部6对向的四边外轮廓位置上,不仅周边部,在与凹部6对向的四边外轮廓位置也实现突起61直接接合而被一体化,可以在凹部对向区域47的规定位置形成支柱构造。如此一来,在冷却部本体25中,在凹部对向区域47也设置支柱构造而提升机械强度,防止下述的问题,即由LED芯片2所发生的热导致制冷剂W热膨张而使大致中央部向外方膨胀的现象(以下,称为跳跃圆锥(hop cone)现象)所引起的冷却部本体25自身破坏的问题。
而且,在冷却部本体25的内部空间63,通过第1图案中板22a、22b及第2图案中板23a、23b的各蒸气扩散流路用孔48重合,可以形成向四隅呈放射状延伸的4个蒸气扩散流路42(图2(B))。与此同时,在冷却部本体25的内部空间63,通过第1图案中板22a、22b及第2图案中板23a、23b的各毛细管形成区域50重叠,可以在蒸气扩散流路42间以及凹部对向区域上分别形成多个微细毛细管流路41(图2(A))。
其后,如依次表示热管5的制造方法的图12(A)所示,在冷却部本体25的内部空间63中,使用制冷剂分配器65而自制冷剂注入用孔62a在大气压下注入规定量制冷剂W(例如水)。在此之时,空气排出用孔62b成为制冷剂供供时的空气排出口,且可以将制冷剂W滑顺地注入内部空间63。而且,制冷剂W的封入量例如水的情况下是以与贯通孔52、53的总体积相当者为佳。
接着,例如预先准备由球状体所成的封止部件67,如表示热管5的制造方法的图12(B)所示,在制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b上载置封止部件67。
在此,上述制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b由同一形状构成,如表示制冷剂注入用孔62a的正面构造的图14(A)所示,并具备中央部为最大开口的圆柱状的开口部69a,并于该开口部69a的内周面设置多个气体排放沟69b。因此,在该实施例的情况下,气体排放沟69b具有由比开口部69a的直径小的直径形成半圆状,且在开口部69a的内周面以等间隔配置4个的构造。
而且,在该状态下,例如在低温(0℃~常温(例如25℃))下进行10分钟左右的经过该开口部69a而减压的真空脱气(例如,气压0.5KPa),其后,在该低温状态的下,通过数分钟挤压机机70而由上加压封止部件67(10~80kg/cm2)以使其低温加压变形。如此一来,通过低温真空加压处理并以封止部件67将制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b暂时封止(即暂时封止)。此时,制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b通过封止部件67而闭塞。
因此,以真空脱气进行的温度而言,是以20℃左右的低温较佳,另外,以使封止构成材67低温加压变形的压力而言,是以60kg/cm2左右较佳。
在此,如图12(C)所示,气体排放沟69b即使在制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b上载置球状体的封止部件67的状态下,也可以维持冷却部本体25的内部空间63与外部的连通状态,由此,可以进行冷却部本体25的内部空间63内的气体排放。而且,图12(C)中的箭头是表示脱气(气体排放)的方向。
另外,该气体排放沟69b不仅在于制冷剂注入用孔62a上放置封止部件67的状态时,在该制冷剂注入用孔62a的封止进行至某一程度的状态时,也保持冷却部本体25的内部空间63与外部连通的状态,并通过低温真空加热处理后的加压和加热,在通过封止部件67可以闭塞的情况下形成。
接着,一旦低温真空加热处理结束的话,例如在10分钟左右、高温(常温(例如25℃)~180℃)下使真空度例如成为0.5KPa后,如图13(A)所示,通过挤压机70而由上向封止部件67加压(30~150kg/cm2)。由此,封止部件67塑性流动并高温加压变形,制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b通过封止部件67而成为强固地闭塞的状态。
因此,以进一步通过挤压机70而进行加压之时的温度而言,是以120℃左右的高温者为佳,另外,以使封止部件67高温加压变形的压力而言,是以100kg/cm2左右者为佳。
也就是,封止部件67主要通过加压而塑性流动,也可以辅助通过(从属)加热而塑性流动,并包含气体排放沟69b而可以闭塞制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b。如此一来,一旦以封止部件67闭塞制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b而结束的话,则进行加温停止、真空抽除停止及挤压机70的加压解除,并使该加压、加热、真空抽除处理结束,如图13(B)所示,球状体的封止部件67通过塑性流动而成为制冷剂注入用孔62a及空气排出用孔62b的形状,并实际地成为封止栓,以封止冷却部本体25的内部空间63而作成封止空间40。
在该热管5中,通过使封止空间40在减压状态(制冷剂W为水的情况下,例如0.5KPa左右)下,则制冷剂W的沸点下降,因此即使在例如比50℃以下的常温更高一点的温度(例如30℃~35℃左右)下,制冷剂W也易于变成蒸气。
由此,在该热管5中,即使来自LED芯片2的很少的热则制冷剂W也会蒸发,其蒸气通过蒸气扩散流路42而扩散至周边部侧,并且在周边部侧凝结液化的制冷剂W也可以通过毛细管现象而经过毛细管流路41并再次回到凹部6附近,并使制冷剂W的循环现象连续且容易重复的方式形成。
另外,在该热管5中,制冷剂W是在比常温高一点的温度下成为蒸气,并以通过使制冷剂W的循环现象连续重复且实现热的均一化而可以更有效率地冷却LED芯片2的方式构成。
接着,对于由此制造的热管5而言,可以在形成有光反射膜的上板20的本体部30上经由粘接薄板而粘接绝缘层11。该粘接薄板及绝缘层11在对应凹部6的部位具有开口部,可以在凹部6以外的区域形成粘接层10及绝缘层11。接着,该绝缘层11上设置有具备铜配线图案、实施掩模(masking)的电极13的配线电路基板12,并通过在该配线电路基板12上实施光泽镀镍处理而形成光反射膜。
其后,在凹部6的底面隔着管芯焊接7而将LED芯片2粘接后,除去电极13上的掩模,并通过电线14而使LED芯片2与电极13电连接。最后,通过透明性树脂15而封止上述LED芯片2、电极13及电线14,由此可制得发光装置1。
在以上的构造中,在该热管5中,由于与已知的热管不同,延伸至周边部的蒸气扩散流路42、形成于该蒸气扩散流路42之间及凹部对向区域的毛细管流路41,被设置于封止空间40内,制冷剂W通过毛细管现象而常常存在于凹部对向区域47的各毛细管流路41内,因此,如表示在成为设有图1的蒸气扩散流路42及毛细管流路41的部位的B-B′的侧剖面构造的图15(A)所示,各毛细管流路41内的制冷剂W快速且可靠地吸收传自突起柱57的热并开始蒸发。由此,在制冷剂W通过上板内表面沟部56及下板内表面沟部45而扩散至蒸气流路42的后,进一步通过蒸气扩散流路42而扩散至周边部。
而且,在该热管5中,如表示成为在图1的毛细管流路41被埋尽的部位的A-A′的侧剖面构造的图15(B)所示,在上板内表面沟部56或下板内表面沟部45、蒸气扩散流路42中散热凝结而液化的制冷剂W,由上板内表面沟部56及下板内表面沟部45进入毛细管流路41,并受到在凹部对向区域47的制冷剂W的蒸发所引起的负压的吸引,可以通过毛细管流路41并再次回到凹部对向区域47。
而且,为了可靠地防止跳跃圆锥现象,例如虽然必须增加上板的厚度,但是在简单增加该上板厚度的情况下,则仅该增厚的部分就导致被冷却装置的热难以传至冷却部本体内的制冷剂,从而向制冷剂的热传导性变差。
相对地,在本案发明的热管5中,由于仅将搭载LED芯片2的区域作成凹部6,并将该凹部6的厚度薄化,且增厚上板20的凹部6以外的区域而做到可以提升机械强度,由此使得仅将该凹部6薄化的部分即导致来自LED芯片2的热易于传导至冷却部本体25内的制冷剂,因此即使比以往将上板20厚度增加以可靠防止跳跃圆锥现象,也可以可靠维持向冷却部本体25内的制冷剂的热传导性。
也就是,在热管5中,一旦LED芯片2开始发光的话,仅凹部6的厚度变薄的部分,也可以使由LED芯片2的发光所产生的大部分的热,从凹部6的底面6b快速地传至位于上板内表面沟部56间的突起柱57。另外,此时,在热管5中,通过在凹部6内搭载LED芯片2,可以利用凹部6的周壁6b而包围LED芯片2,因此也可以将热从该周壁6b传至突起柱57。如此一来,来自LED芯片2的热,通过突起柱57而从凹部6的底面6b及周壁6b快速地传至凹部对向区域47的毛细管形成区域50。
由此,在热管5中,如图15(A)及(B)所示,通过来自LED芯片2的热,可以可靠地反复进行制冷剂W的连续的循环现象,因此制冷剂W蒸发时的潜热,可以从LED芯片2可靠地带走大部分的热。
如此一来,在热管5中,通过在由与已知的热管完全不同的构造所成的冷却部本体25上设置厚度薄的凹部6,并在该凹部6内设置LED芯片2,则LED芯片2的热变得易于快速地传至制冷剂,利用冷却部本体25可靠地带走LED芯片2的大部分热,因此,可以在不产生由发热引起发光异常的其况下,稳定维持LED芯片2的发光状态。
在该实施例的情况下,在凹部对向区域47中,通过在与凹部6对向的外轮廓位置上设置突起61,并形成上述突起61直接接合而一体化的支柱构造,即使将凹部6的厚度薄化,也可以防止该凹部6部分因为跳跃圆锥现象而受到破坏。
另外,在该热管5中,由于利用形成于冷却部本体25内的毛细管流路41的毛细管现象、蒸气的扩散而使制冷剂W循环,因此不须为了使制冷剂W循环而特别设置泵等制冷剂循环用的专用机器,作成仅未设置该制冷剂循环用机器的部分的简易构造,如此一来,实现装置整体的小型化,还可以比以往更有效率地进一步冷却LED芯片2。
因此,图16(A)及(B)是表示与上述实施例不同的其它变形例,表示不仅对角线上,设置多个蒸气扩散流路76的中板75的上面构造。另外,在上述实施侧中,虽然叙述关于在配置部3a中的在凹部对向区域47上形成毛细管流路41的情况,但是在该图16(A)及(B)中,不仅凹部对向区域78a,也可以在与配置部3a(图1)对向的配置部对向区域78b整体上形成毛细管流路77,以下,通过该图16(A)及(B)而简单说明制冷剂W循环的形态。
在该种情况下,如图16(A)所示,在该中板75中,以设有LED芯片2的区域为中心,制冷剂W沿着蒸气扩散流路76呈放射状扩散而可以到达周边部。此时,如图16(B)所示,制冷剂W在蒸气扩散流路76通过的过程中散热凝结而液化,并通过间隙而进入毛细管流路77,且可以通过呈放射状配置的毛细管形成区域的毛细管流路77而再次回到配置部对向区域78b,如此一来,可以从LED芯片2的周边均等地冷却。
而且,回到上述实施例,在热管5中,通过依次交替层叠第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b,并与各贯通孔52、53错开,由此,由于通过毛细管流路41也形成在从上下方向倾斜的方向上或与該上下方向直交的平面方向上,而制冷剂W变得可以在冷却部本体25内的上下/平面方向或倾斜方向上有效率地流动,因此可以进一步提高制冷剂W的冷却效果。
而且,在该热管5中,通过把实装于凹部6的发光部4一体化形成,从而LED芯片2变成密接于凹部6的构造,因此从LED芯片2传递至冷却部本体25的热快速地进行,可以提高冷却效果。
除此之外,在该热管5中,通过在封止空间40中,在与搭载有LED芯片2的凹部6对向的凹部对向区域47上也形成毛细管流路41,可以在LED芯片2发热前,利用该毛细管流路41的毛细管现象而将制冷剂可靠地留在凹部对向区域47内。
由此,在该热管5中,例如为了使来自LED芯片2的光向任意的方向照射,即便使冷却部本体25自身向垂直方向或将上下面反转等各种的方向倾斜,制冷剂也可以因为毛细管流路41的毛细管现象而抗拒重力并留在凹部对向区域47,如此一来,可以利用来自LED芯片2的热而使凹部对向区域47的制冷剂迅速地蒸发。另外,在该热管5中,即便使冷却部本体25自身向各种的方向倾斜,也由于毛细管现象而可以将制冷剂W可靠导至凹部对向区域47,可以对所希望的方向照射光,并利用制冷剂W可靠地冷却由LED芯片2所产生的热。
在该热管5中,在形成冷却部本体25的上板20的上外表面设置比该上板20的其它区域的厚度更薄而形成的凹部6,并在该凹部6内搭载LED芯片2。由此,在该热管5中,因为来自LED芯片2的光L照到凹部6的周壁6b或底面6a,所以可以使LED芯片2的光进行球面反射,如此一来,可以使光更有效率地照至所希望的方向(图3)。
而且,在该热管5中,通过把多个散热风扇35、36、37、38分别设在上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2中板23a、23b的各周边外侧部25a上,由此把利用制冷剂W而扩散至冷却部本体25的周边部的热,传递至散热35、36、37、38而传递至热容量大的外界空气,使得不仅可以在上板20的本体部30、或下板21的本体部31散热,也可以在35、36、37、38散热,因此可以进一步提高散热效果。
另外,在该热管5中,通过在上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b的各周边外侧部25a分别个别地改变配置而预先形成散热风扇35、36、37、38,仅通过简单地层叠上板20、下板21、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b而直接接合,即可容易地形成使形成于相邻的板的散热风扇35、36、37、38的位置错开的冷却部本体25。
由此,在该热管5中,与将与冷却部本体分立而成的散热风扇通过粘接层而配置于分体冷却部本体的情况相比较,可以减少加工负担,另外,由于完全没有粘接层的热阻,因此,在冷却部本体25与散热风扇35、36、37、38之间没有产生大温差,可以通过该散热风扇35、36、37、38有效率地散热。
而且,在该热管5中,如此一来,通过使形成于相邻的板的散热风扇35,36,37,38的位置错开,即使设置多个散热风扇35、36、37、38也不会相互密接,可以极力扩大与热容量大的外界空气接触的表面积,可靠地进行向该外界空气的热的传递,以提高散热效果。
而且,在上述实施例1中,虽然叙述关于跨越凹部对向区域47的全域而形成毛细管流路41的情况,但是本发明并不限于此,也可以仅在凹部对向区域47的局部形成毛细管流路41。
实施例2:
在对与图4对应部分赋予同一符号而表示的图17中,该实施例2的加热器与上述实施例1的构造不同之处是:在第1图案中板22a、22b的本体部32、第2图案中板23a、23b的本体部33中,在凹部对应区域穿设有凹部对向贯通孔80。在该情况下,由于大部分来自LED芯片2的热,也通过凹部6而传至制冷剂,制冷剂的连续的循环现象可靠地反复进行,因此可以利用制冷剂蒸发之时的潜热而可靠带走来自LED芯片2的大部分的热,并通过散热而较以往更有效率地进一步冷却LED芯片2。
而且,在该实施例2中,虽然叙述关于简单地将凹部对向贯通孔80重合而形成空心区域的情况,但是本发明并不限于此,也可以通过将凹部对向贯通孔80重合,并在该空心区域塞入纤维部件而形成纤维区域。
在该种情况下,在通过在空心区域塞入纤维部件而形成的纤维区域中,高密度地聚集纤维部件,因此可以产生毛细管现象。
因此,在上述热管中,即便使冷却部本体向各种的角度倾斜,也由于可以在被冷却装置发热的前,利用毛细管现象而将制冷剂留在纤维区域,因此,一旦被冷却装置开始发热的话,则被冷却装置的热快速地传递至纤维区域的制冷剂,可以开始冷却被冷却装置。
另外,在该加热器中,即便将冷却部本体向各种的方向倾斜,也可以通过纤维区域的毛细管现象,而使制冷剂对抗重力并将制冷剂可靠导向该被冷却装置附近,如此一来,可以通过制冷剂而冷却来自该被冷却装置产生的热。
实施例3:
如在对与图5对应部分赋予同一符号而表示的图18所示,85是表示实施例3的加热器,该加热器85与上述实施例1的构造不同之处是:散热风扇组86朝向冷却部本体25的上板20侧而在垂直方向弯曲。
在此,图19(A)是表示相对于上板20侧而将散热风扇组86垂直地弯折而形成的热管85的平面图,图19(B)是表示其侧面图。上板20的散热风扇87、下板21的散热风扇88、第1图案中板22b的散热风扇89a、第2图案中板23b的散热风扇89b、第1图案中板22a的散热风扇89c、第2图案中板23a的散热风扇89d,分别在冷却部本体25的上板20侧垂直地弯折。
在该实施例的情况下,热管85被形成为:例如,冷却部本体25以5mm的大小而形成的正方形,上板20与下板21的厚度分别形成为0.5mm,第1图案中板22a、22b及第2图案中板23a、23b的厚度分别形成为0.1mm。
首先,一开始时,将上板20的散热风扇87,以其内周面沿着冷却部本体25的周边外侧部25a的外周面的方式弯折成直角。接着,将与上板20的下侧邻接的第1图案中板22b的散热风扇89a,以其内周侧的端部与冷却部本体25的外周端及上板20等厚且空着0.5mm之间隔的方式而弯折。
接着,将第2图案中板23b的散热风扇89b以其内周侧的端部与上板20的散热风扇87的外周侧的端部空着0.1mm的间隔的方式进行弯折。接着,将第1图案中板22a的散热风扇89c以其内周侧的端部与第1图案中板22b的散热风扇89a的外周侧的端部空着0.1mm的间隔的方式进行弯折。接着,将第2图案中板23a的散热风扇89d以其内周侧的端部与第2图案中板23b的散热风扇89b的外周侧的端部空着0.1mm的间隔的方式进行弯折。
最后,将下板21的散热风扇88以其内周侧的端部与第1图案中板22a的散热风扇89c的外周侧的端部空着0.1mm的间隔的方式进行弯折。如此一来,在重合的各个散热风扇之间可以设置0.1mm宽的间隔。如此一来,通过将上板20的散热风扇87、下板21的散热风扇88、第1图案中板22b的散热风扇89a、第2图案中板23b的散热风扇89b、第1图案中板22a的散热风扇89c、第2图案中板23a的散热风扇89d的弯折位置从基端侧错开至前端侧,以在各个散热风扇87、88、89a~89d间设置0.1mm宽的间隔的方式构成。
在以上的构造中,在该加热器25中,在层叠时,由于分别形成于相邻的上板20、第1图案中板22a、22b、第2图案中板23a、23b及下板21的散热风扇87、88、89a~89d,未重叠而形成空隙G,因此可以增加散热风扇87、88、89a~89d与空气接触的表面积,如此一来,在层叠时,使更多的气流可以流经各散热风扇87、88、89a 89d的表面,从而可以提高散热效果。
另外,在加热器85中,通过使各散热风扇87、88、89a~89d相对冷却部本体25的表面而垂直地弯折,可以维持散热风扇87、88、89a~89d的冷却性能,抑制加热器85整体在宽度方向所占的面积,从而也可以对应空间受限的情况。
而且,在上述实施侧中,虽然叙述关于以使各散热风扇87、88、89a 89d相对冷却部本体25的表面垂直地弯折的方式而构成的情况,但是本发明并不限于此,也可以在从与冷却部本体25的表面成水平的面至成垂直的面的范围内形成任意角度的方式,将散热风扇87、88、89a~89d弯折并设置,在该种情况下,可以维持必要的冷却性能,考虑朝向高度方向及宽度方向的空间上的限制,在所希望的大小下确保最大限的冷却性能。另外,在图18中,虽然表示将散热风扇87、88、89a~89d折向成为上板20侧的上方,但是,对应不同情况,也可以折向成为下板21侧的下方。
实施例4:
在对与图1对应部分赋予同一符号而表示的图20中,90是表示实施例4的发光装置,热管91的构造与上述实施例1不同。实际上,如对与图4对应部分赋予同一符号而表示的图21所示,热管91通过在下板92上层叠无风扇中板93a、2个带风扇的中板94a、94b,然后进一步依次层叠无风扇中板93b及上板95并一体化而构成。
在该实施例的情况下,下板92包括:形成于正方形状的板状本体部98、在该本体部98的四边分别连接一体化而形成的长方形状的板状所成的散热风扇99。各散热风扇99的长边部选定与本体部98的一边同一尺寸,且跨越该一边全域而设置。
上板95包括:与下板92同样地形成正方形状的板状本体部100、分别在该本体部100的四边连接一体化而形成的长方形状的板状所成的散热风扇101。各散热风扇101的长边部选定与本体部100的一边同一尺寸,且跨越该一边全域而设置,另外,短边部选定与下板92的散热风扇99的短边部同一尺寸。
无风扇中板93a、93b仅由形成与下板92的本体部98大致相同正方形状的板状本体部33、32所构成。而且,由于本体部32、33在贯通孔52、53等构造方面与实施例1相同,因此省略说明。另一方面,带风扇的中板94a、94b是同一形状,且通过分别在被形成与下板92的本体部98相同的四边形的本体部32、33的四边上连接一体化而形成的长方形状的板状所成的散热风扇104而形成。各散热风扇104的长边部选定与本体部32、33的一边同一尺寸,且跨越该一边全域而设置,另外,短边部选定与下板92的散热风扇99的短边部及上板95的散热风扇101的短边部同一尺寸。
由此,热管91通过在下板92上决定无风扇中板93a、2个带风扇的中板94a及94b、无风扇中板93b及上板95的各本体部32、33、98、100的位置,并依次层叠而直接接合而一体成形,并如图20的C-C′的剖视图,对与图2的对应部分赋予同一符号而表示的图22所示,以带风扇的中板94a、94b的散热风扇104彼此在下板92与上板95的中间部分重合的方式而形成。
另外,热管91在下板92的散热风扇99和带风扇的中板94a的散热风扇104之间仅以无风扇中板93a的厚度部分而形成间隙G1,并且也可以在上板95的散热风扇99和带风扇的中板94b的散热风扇104之间仅以无风扇中板93b的厚度部分而形成间隙G2。
在以上的构造中,在该热管91中,即使在上板95、下板92及带风扇的中板94a、94b的四边上,分别跨越一边全域并将同一形状的散热风扇104连接一体化而形成的情况下,通过在上板95、下板92及带风扇的中板94a、94b之间适当地隔着无散热风扇104的无风扇中板93a、93b,因此可以在上板95的散热风扇101和带风扇的中板94a、94b的散热风扇104之间、下板92的散热风扇99和带风扇的中板94a、94b的散热风扇104之间形成间隙,增加散热风扇与空气接触的表面积,如此一来,更多气流进一步流经各散热风扇的表面,其结果,可以提高散热效果。
另外,在该种情况下,关于带风扇的中板94a,94b,由于在各边都形成1个四边形的散热风扇104,因此与上述实施例3相比而言,变得不需要在本体部32、33的各边都形成多个带状的散热风扇104的复杂加工,因而可以减轻加工负担。另外,关于无风扇中板93a、93b,由于也可以仅形成本体部32、33,因此不需散热风扇的加工成形,从而可以较上述实施例3减轻加工负担。
实施例5:
在对与图22对应部分赋予同一符号而表示的图23中,120表示实施例5的热管120,该热管120与上述实施例4不同,没有隔着无风扇中板93a、93b,仅将多个带风扇的中板121a~121d夹入下板92和上板95间而一体化,并进一步把该带风扇的中板121a~121d的散热风扇122a~122d及上板95的散热风扇123各自设置不同的角度而进行弯折。
实际上,该热管120,如对与图4对应部分赋予同一符号而表示的图24所示,在下板92上具有依次层叠4个带风扇的中板121a~121d、上板95而一体化的构造。除了相关的构造,在上板95上,通过在本体部100的上面与散热风扇123的上面进行电镀或金属蒸镀等成膜处理,以镍等光反射材成膜而具有光反射膜125。
而且,设于上板95的4个散热风扇123,通过把与本体部100连接一体而形成的部分,相对该本体部100的上面而分别在同一方向上弯折成锐角以下,从而通过该散热风扇将来自LED芯片2的光反射至所希望方向。而且,散热风扇123的弯折角度对应将来自LED芯片2的光照射的方向而选定任意的角度。
设于带风扇的中板121a~121d的散热风扇122a~122d形成为:在弯折至锐角以下的上板95的散热风扇123、和未弯折而在水平方向延伸的下板92的散热风扇99之间,以任意的角度弯折从而使各散热风扇122a~122d互相不接触。
在该种情况下,上述带风扇的中板121a~121d,按照由下板92至上板95的方向而接近本体部32、33,并分别将散热风扇122a~122d弯折,由此可以使邻接的散热风扇122a~122d互相不接触。
在以上的构造中,在该加热器120中,在层叠时,由于形成于相邻的上板95、带风扇的中板121a~121d及下板92的各个散热风扇122a~122d密接,不重叠而形成空隙,因此可以增加散热风扇122a~122d与空气接触的表面积,如此一来,在层叠时,使得更多的气流可以流经各散热风扇122a~122d的表面,从而可以提高散热效果。
另外,在加热器120中,通过使各散热风扇122a~122d相对冷却部本体25的表面而垂直地进行弯折,可以维持散热风扇122a~122d的冷却性能,抑制加热器120整体在宽度方向所占的面积,也可以对应空间受限的情况。
而且,在上板95中,通过在散热风扇123的上面将光反射膜125成膜,则使来自LED芯片2的光对上该散热风扇123的上面,而可以使来自LED芯片2进行光球面反射,如此一来,可以向所希望的方向更有效率地照射光线。
实施例6:
对与图2(A)对应部分赋予同一符号而表示的图25,是表示实施例6的发光装置130,该发光装置130例如在形成热管131的上板132设置3个凹部6a1,6b1,6c1,而在该凹部6a1,6b1,6c1上分别搭载蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c。由此,在发光装置130中,通过控制由蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c所构成的LED组的各个发光,以确保必要的光量并发出所希望的发光色。
在此,图26(A)是表示实施例6的热管131的上面构造的主视图,另外,图26(B)是其侧面图。实际上,在该实施例6中,与蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c的各个的外形对应的凹部6a1、6b1、6c1,以等间隔的方式呈一列设置在由正方形状所成的上板132的上面133。而且,关于凹部6a1、6b1、6c1的配置数或配置场所,也可以对应用途而增加必要的蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c的数量,至于该凹部6a1、6b1、6c1的配置也可以配置成圆形或配置成四边形。
如此一来,在发光装置130中,例如,可以将蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c所构成的LED组,配置于1个热管131。而且,在该实施例的情况下,关于上板132、第1图案中板135a、135b、第2图案中板136a、136b及下板21的各散热风扇35、37、38、36的构造,由于与上述实施例1相同,因此省略说明。以下,着眼于冷却部本体139进行说明。
实际上,第1图案中板135a、135b如图27所示,在与上板132的排成一列的多个凹部6a1、6b1、6c1的位置对应的区域(以下,称为凹部组对应区域)143上,穿设有多个贯通孔145以第1图案(在上述实施例1中已说明)。在该种情况下,凹部组对应区域143通过凹部6a1,6b1,6c1在上板132的中央部呈直线状排成一列,而在第1图案中板135a、135b的本体部140的中央部配置成直线状。
另外,从凹部组对应区域143向着周边部而呈放射状延伸的多个带状蒸气扩散流路用孔141,穿设于第1图案中板135a、135b的本体部140,多个贯通孔145也以第1图案而穿设于上述邻接的蒸气扩散流路用孔141之间。而且,在此虽然省略说明,但是在第2图案中板136a、136b中,蒸气扩散流路用孔141穿设于与第1图案中板135a、135b相同的位置,并且把多个贯通孔也以第2图案(在上述实施例1中已说明)穿设于凹部组对应区域143和邻接的蒸气扩散流路用孔141之间。
由此,热管131在下板21和上板132之间,通过依次将第1图案中板135a、135b及第2图案中板136a、136b交替夹入而一体化以形成冷却部本体139,并在该冷却部本体139内,通过该第1图案中板135a、135b及第2图案中板136a、136b而形成蒸气扩散流路42及毛细管流路41。
在以上的构造中,在加热器131中,通过由蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c所构成的LED组发光而产生的热,利用形成于加热器131的封止空间40内的蒸气扩散流路42而可以有效地使制冷剂W向周边部扩散,由此蒸气在该周边部散热而凝结。
而且,在该热管中131中,通过在蒸气扩散流路42之间及凹部组对向区域143形成微细的毛细管流路41,可以利用毛细管现象而使制冷剂W通过毛细管流路41,从而可靠地再向蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c下方左侧返回。
在该热管中131中,通过可靠重复进行上述制冷剂W的连续的循环现象,可以利用制冷剂W蒸发之时的潜热,从而可靠地从蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c带走热量,并通过散热而比以往技术更有效率地一次将上述多个LED组全部冷却,如此一来,即使在于凹部6a1、6b1、6c1内个别地设置蓝色LED芯片2a、红色LED芯片2b及绿色LED芯片2c的情况下,则热也难以蓄积在各凹部6a1、6b1、6c1内,可以防止因发热而导致LED组的发光状态不稳定的问题。
而且,在上述实施侧中,虽然叙述关于在热管5上设置发光部4的情况,但是本发明并不限于此,例如也可以不在热管5设置发光部4,并以IC(半导体集积装置)、LSI(大规模集积电路装置)或CPU作为被冷却装置而代替该发光部4。
(2)验证试验:
针对散热风扇与冷却部本体连接一体而形成的本发明的热管(以下,当作实施例1)、在铜板的四边通过粘接层而分体配置散热风扇的铜制均热片(heat spreader)(以下,作为比较例)、与由不具散热风扇的冷却部本体所构成的热管(以下,作为实施例2),进行关于热扩散性的验证试验。
在该验证实验中,对于实施例1而言,如图28(A)所示,使用在内部具备蒸气扩散流路与毛细管流路的40mm正方形的冷却部本体、与该冷却部本体连接一体而形成的10mm×40mm的散热风扇所构成的热管。
另一方面,对于比较例而言,如图29(A)所示,使用由40mm正方向构成且厚2mm的铜板、与在该铜板的四边通过粘接层而分体配置的10mm×40mm的散热风扇所构成的铜制均热片。
另外,对于实施例2而言,如图30(A)所示,使用由四边形且在内部具备蒸气扩散流路与毛细管流路的40mm正方形的冷却部本体所构成的热管。
而且,在21℃的实验室环境下,通过发热体以30W加热作为上述实施例1、比较例及实施例2的各配置部的下外表面中央5mm平方的区域(图未表示),而利用送风机使各上面强制空冷。
而且,在作为实测值的表1时,通过日本AVIONICS制的红外线热像仪(thermography)(TVS-200)进行测定实施例1、比较例及实施例2的各上面温度分布、热扩散性而进行比较的验证试验。
在此,图29(A)表示比较例的铜制均热片的温度分布的热像仪的测定结果。图29(B)表示连结通过铜制均热片的铜板的中心点而从一方的散热风扇至对向的他方的散热风扇的横轴方向的温度分布。图29(C)表示连结与横轴方向直交且通过铜制均热片的铜板的中心点而从一方的散热风扇至对向的他方的散热风扇的纵轴方向的温度分布。另外,在图29(B)及(C)中,中央的点线部分表示在铜板的温度分布,两侧部的点线部分表示在铜板及散热风扇间的温度分布。而且,下述的表1是表示位于热像仪的摄影时的实测值。在此,表1中的q表示发热体的发热密度,V表示发热体的输出,W表示向发热体的施加电压。
表1
如此一来,由图29(B)及(C)可知,在铜制均热片中,粘接层的热阻大,因此在铜板与散热风扇的接合部分产生大的段差,而在散热风扇的温度则大幅降低。如此一来,在铜制均热片中,在铜板与散热风扇之间有非常大的温度差,因此与铜板相比,来自散热风扇的散热量特别低。
另一方面,图28(A)表示实施例1的热管的温度分布的热像仪的测定结果。图28(B)表示连结通过热管的冷却部本体的中心点而从一方的散热风扇至对向的他方的散热风扇的横轴方向的温度分布。图28(C)表示连结与横轴方向直交且通过热管的冷却部本体的中心点而从一方的散热风扇至对向的他方的散热风扇的纵轴方向的温度分布。另外,在图28(B)及(C)中,中央的点线部分表示在冷却部本体的温度分布,两侧部的点线部分是表示在冷却部本体及散热风扇间的温度分布。
如此一来,由图28(B)及(C)可知,在本发明的热管中,由于将冷却部本体与散热风扇连接一体而形成,因此在冷却部本体与散热风扇的边境温度差小,来自散热风扇的散热量与冷却部本体一样高。也就是,从上述温度分布可知,实施例1的热管比铜制加热片的情况更优于散热风扇的散热效果。
接着,比较设有散热风扇的实施例1的热管、和由未设置散热风扇的冷却部本体所构成的实施例2的热管的温度分布。
在此,图30(A)表示未设置散热风扇并在冷却部本体内的配置部对向区域形成有毛细管流路的实施例2的热管,表示该热管的温度分布的热像仪(thermal graphy)的测定结果。另外,图30(B)表示通过热管的中心点且连结自冷却部本体的一边至对向的另一边的横轴方向的温度分布。图30(C)表示与横轴方向直交且通过热管的中心点且连结自一边至对向的另一边的横轴方向的温度分布。而且,在图30(B)及(C)中,中央的点线部分表示铜板的温度分布。
如上所述,由图30(B)及(C)、或以下的表2可知,在实施例2的热管中,可以确认在中央部与其周边部的温度差小。由此可知,在实施例2的热管中,制冷剂在内部循环,因此在包含角落部的全区域均等地散热,有极高的热扩散效果。另外,表2归纳了位于实施例1、比较例及实施例2的上面各位置的温度。
表2
另一方面,由图28(B)及(C)或表2可知,在实施例的热管中,与实施例2同样地具有热扩散性,而且冷却部本体整体的定常温度相较于实施例2而言也变低约10℃。由此可知,设置有散热风扇的热管相对于未设置散热风扇的热管而言具有优良的散热效果。而且,下述的表3是表示位于该验证实验的热源温度与送风机的实测值。在此,Th1是表示与位于发热体的热管或铜制放热器的接触面侧的温度,Th2是表示与位于发热体的热管或铜制放热器的非接触面(也就是,与接触面对向的外侧面)侧的温度。
表3
Claims (11)
1.一种热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任意一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,
在上述冷却部本体的内部,设有:制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、和设于上述中板且以使得在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,
上述配置部具备厚度被形成为比其它区域薄且用于搭载上述被冷却装置的凹部。
2.一种热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,
在上述冷却部本体的内部,设有:制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、和设于上述中板且以使得在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,
在上述冷却部本体的内部,且与上述配置部对向的区域形成有上述毛细管流路。
3.一种热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,
在上述冷却部本体的内部,设有:制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、与设于上述中板且以使得在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,
在上述上板、上述下板和上述中板中的任意一者的周边外侧部设有散热风扇。
4.一种热管,具备:冷却部本体,其在上板和下板中的任一方具有用于设置被冷却装置的配置部,并且在上述上板与上述下板之间设置有一个或多个中板,其特征在于,
在上述冷却部本体的内部,设有:制冷剂变成蒸气而把上述被冷却装置所产生的热传递至上述冷却部本体的周边部的蒸气扩散流路、与设于上述中板且以使得在上述周边部凝结的制冷剂回到上述配置部侧的方式构成的毛细管流路,
上述配置部具备厚度被形成为比其它区域薄且用于搭载上述被冷却装置的凹部,
在上述冷却部本体的内部中,且与上述配置部对向的区域形成有上述毛细管流路,
在上述上板、上述下板和上述中板中的任意一者的周边外侧部设有散热风扇。
5.根据权利要求3或4所述的热管,其特征在于,
上述散热风扇是与上述上板、上述下板和中板的周边外侧部连接一体而形成的。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的热管,其特征在于,上述散热风扇设于上述上板、上述下板和中板的周边外侧部,
在层叠上述上板、上述下板和上述中板时,上述上板的散热风扇、上述下板的散热风扇和上述中板的散热风扇是以相互未接触的方式而形成的。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的热管,其特征在于,
上述散热风扇是相对于上述上板的上面或上述下板的下面呈水平或任意角度来弯折而设置的。
8.根据权利要求3至7中任意一项所述的热管,其特征在于,
上述上板的散热风扇、上述中板的散热风扇和上述下板的散热风扇是以相互未接触的方式且以不同的形成图案而配置的。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的热管,其特征在于,上述中板形成有多个贯通孔,
上述贯通孔是在每个相邻的上述中板上错开位置而设置的,当由上述上板在上下方向看上述下板时,上述毛细管流路是由上述上下方向向斜方向倾斜而形成的。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的热管,其特征在于,
上述冷却部本体与实装在上述冷却部本体上的上述被冷却装置是一体而形成的。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的热管,其特征在于,上述被冷却装置为发光元件。
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