CN101487584A - 一种大功率led灯的散热模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率LED灯的散热模组，包括装有多颗LED灯的PCB板、铝单元板和散热板；铝单元板一侧铣有脉动热管毛细槽道，脉动热管毛细槽道由相互平行的一组细直管道和一组连接相邻细直管道的弯通道组成，毛细槽道与设置在铝单元板一侧的脉动热管注液口连通；散热板覆盖在铝单元板铣有脉动热管毛细槽道的一侧，使得毛细槽道形成了一个封闭空腔；空腔内充填工作流体丙酮。本发明利用了丙酮的潜热进行散热，散热量大，效率高，能够解决大功率型LED灯在多种应用领域内的散热问题；本发明还具有结构简单新型，实现方便容易，运行稳定可靠等优点，特别适合多个LED密集排列以及大功率LED灯的散热要求。

Description

一种大功率LED灯的散热模组
技术领域
本专利涉及散热装置，特别是涉及一种具有高效、节能、环保、结构简单的大功率LED灯的散热模组。
技术背景
LED半导体照明是继白炽灯、日光灯和稀有气体灯之后的第四代电光源，因其高效率、长寿命，节能、环保的优点，己成为世界各地光源和灯具研究机构竞相开发、努力获取的目标，是未来照明领域的明星行业。随着LED制造技术的不断进步和新型材料(氮化物晶体和荧光粉)的开发及应用，使发白色光的LED半导体固体光源性能不断完善并进入实用阶段，LED光源己从最初的信号灯、指示灯等特种光源逐步走向汽车灯路灯等领域。白光的LED能耗仅为白炽灯的1/8，荧光灯的1/2，其寿命可长达1万小时，对于普通家庭照明可谓”一劳永逸“。同时还可实现无汞化，回收容易，这对于环境保护和节约能源具有重要意义。因此各国政府均给予大力扶持。LED作为照明用光源，需要瓦级以上输出功率，因此如何提高出光效率，解决大功率LED散热问题是LED照明的一个关键。LED功率的不断增加，解决LED的应用主要问题就是散热问题。
现有的应用于LED上的散热装置一般都是在LED上加散热体，以增大散热面积的方式散热。而当功率越大时散热片的面积就越大，有时甚至满足不了散热需求，所以大多数LED的发热问题单一依靠靠散热片难以解决，并且还存在着环境污染，成本较高等一系列问题。
专利号为200410047327.0中中国发明专利公开的技术方案是先将LED设置在金属体上，再将LED和金属体设置于散热座体上，散热座体上有多个散热鳍脚。这类被动散热的方案在LED发热比较小的情况下还可以满足散热要求，但是当多个LED密集排列或/和LED功率比较大的时候，这种散热方式就不能有效地对LED进行散热了。还有的方案在LED电路板上加风扇以提高散热速度，但是风扇在散热的时候会吸引很多灰尘和产生噪音污染环境，而且这种散热方式使用寿命短，散热效率也不是很理想。
中国发明专利申请公开了发光二极管散热机构，是在印刷电路板与铝基板间介入一层热扩散板，该热扩散板上冲压出或拗折出多个呈梯形凸出的导热块，其中一导热块更穿过印刷电路板穿孔而与LED底面导触；此虽可达良好散热效果，但热扩散板的体积太大，占用过多空间，再加上铝基板又有多片延伸加长的分歧状鳍片，使得整个LED散热基板过大，不容易设置在发光装置的有限空间范围内。
公告号为M276326的中国台湾专利申请公开了具有高散热效率之LED散热结构，其散热基座的上层为铜箔层、中层为绝缘层、下层为铜金属层，该散热基座上并设有一安装LED的凹槽，在LED的底面具有铜金属面，其与凹槽上的铜金属层以锡层焊接接触，使得LED的热量经由铜金属面，锡层、铜金属层而散发出去。该案中，散热基座的下层为铜金属层，而凹槽上的铜金属层是焊接在铜金属层上，LED底面也需镀上铜金属面，该结构不但建构与组装麻烦，且铜材使用过多而造成制造成本大大提高，并使成品无竞争优势。
随着LED技术的发展，单颗LED的功率也逐渐的增大，出现了一些大功率的LED，例如1w，5w等等。大功率LED的应用虽然解决了占用面积的问题，但是，其发热量也会随着功率的增加而增加。针对散热问题，专利号为200520069377.9的中国实用新型专利公开了一种大功率发光二极管台灯，其将发光二极管安装在线路板的下方，而线路板上方则安装有散热体，再将散热体安装在由金属材质做成的灯罩上，从而通过散热体和灯罩将LED发光时产生的热量进行散发。然而，线路板的导热性能较低，形成热传导的瓶颈，不利于LED将热量传导到散热体上，从而在整体上影响了LED的正常工作，影响其寿命。
发明内容
本发明采用脉动热管进行散热，旨在有效地解决阻碍大功率LED应用于照明领域的散热瓶颈问题，该技术方案可以广泛应用于包括使用大功率LED灯在内的照明器具使用平台。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种大功率LED灯的散热模组，包括装有多颗LED灯的PCB板、铝单元板和散热板；所述铝单元板一侧铣有脉动热管毛细槽道，脉动热管毛细槽道由相互平行的一组细直管道和一组连接相邻细直管道的弯通道组成，毛细槽道与设置在铝单元板一侧的脉动热管注液口连通；散热板覆盖在铝单元板铣有脉动热管毛细槽道的一侧，使得毛细槽道形成了一个封闭空腔；所述空腔内充填工作流体丙酮，工作流体填充量为空腔总体积的40～60％；散热板上的散热翅片设置在冷却端；装有多颗大功率LED灯的PCB板位于铝单元板上，与散热板相对设置。
为进一步实现本发明目的，所述脉动热管中相互平行的一组细直管道的直径为2～3mm，由直径为4～6mm的弯通道连接。
所述散热翅片与散热板一体铣成。
所述PCB板与铝单元板接触面涂有导热膏。
所述大功率LED灯通过LED灯基座安装在PCB板，LED灯罩设置在大功率LED灯的外侧，与PCB板连接。
述散热翅片的翅片方向与脉动热管毛细槽道方向垂直。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
1、本发明提供大功率LED散热模组，应用灯脉动热管散热结构，通过将脉动热管与LED灯巧妙结合，将LED灯上的热量通过脉动热管散到环境中去，由于脉动热管利用工作流体丙酮的潜热进行散热，具有散热量大，散热效率高灯特点，能有效解决大功率LED灯在汽车灯和路灯等应用领域散热方面的问题。
2、本发明提供脉动热管散热模组主要只有脉动槽道和翅片构成，结构简单：所用材料均是较轻的铝板，不需要支撑装置，安装方便。
3、本发明提供脉动热管散热模运行稳定可靠，结构简单，安装方便，可节约成本，且能够解决大功率LED灯在多种应用领域的散热问题，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为新型大功率LED灯散热模组的立体分解图。
图2为散热模组的主视图。
图3为散热模组的俯视图。
图4为散热模组的仰视图。
图5为散热模组中铝单元板上的脉动热管示意图。
附图标记说明：1—铝单元板；2—散热板；3—PCB板；4—大功率LED灯；5—LED灯基座；6—毛细槽道；7—接弯管道；8—散热翅片；9—脉动热管注液口；10—螺丝口；11—灯罩；12—脉动热管加热端；13—脉动热管冷凝端
具体实施方式
如图1—图5所示，大功率LED灯脉动热管散热模组包括装有多颗LED灯的PCB板3、铝单元板1和散热板2；铝单元板1上铣有脉动热管毛细槽道6，散热板2上一端铣有散热翅片8；铣有脉动热管毛细槽道的铝单元板1和铣有散热翅片的散热板2构成的散热装置；铝单元板1上一侧铣有的脉动热管毛细槽道6由相互平行的一组细直管道和一组连接相邻细直管道的弯通道7组成，一端的弯通道7作为热管的加热端，形成脉动热管加热端12，另一端的弯通道作为热管的散热端，构成脉动热管冷凝端13；加热端和冷凝端之间的通道作为脉动热管的绝热段；毛细槽道6与设置在铝单元板1一侧的脉动热管注液口9连通。散热板2覆盖在铝单元板1铣有脉动热管毛细槽道6的一侧，使得毛细槽道6形成了一个封闭空腔；空腔内充填工作流体丙酮，填充量为空腔总体积的40～60％。散热板2上的散热翅片8设置在该散热装置的冷却端，散热翅片与散热板2铣成一体，无需焊接，大大降低了接触热阻，能有效的将脉动热管冷凝端的热量尽快的散发到空气中；翅片方向与脉动热管毛细槽道方向垂直，以便更加有利于散热。装有多颗大功率LED灯4的PCB板3与散热装置的通过螺丝10连接，位于铝单元板1上与散热板2相对一侧，其接触面涂有导热膏。大功率LED灯4通过LED灯基座5安装在PCB板3，LED灯罩11设置在大功率LED灯4的外侧，与PCB板3连接。这样，PCB板3与其散热装置紧密接触，中间涂有导热膏散热装置位于灯罩外侧，且与灯罩分离，以利于散热。
脉动热管中相互平行排列的一组直径为2-3mm的细直管道由直径为4～6mm的弯通道连接。
脉动热管工作时，通过脉动热管注液口对脉动热管进行抽真空，然后加入工作流体丙酮，将注液口密封。当LED灯工作发热，脉动热管的加热端吸收大功率LED灯发出的热，使加热端的工作流体蒸发，工作流体在热作用产生的压力下在管道中形成单向塞状流动，蒸汽经过绝热段到达冷凝端，在冷却端放热冷凝，冷凝端在将热量传导到散热翅片上，由于翅片面积很大又暴露在空气中，很快将热量散发到空气中，进而使蒸汽冷凝为液体，再在毛细力的作用下，将工作流体回流到加热端，这就完成了一次热量的输送，同时完成热量的输送和转移。不断地通过这样的循环将LED产生的热量源源不断的输送到外面去，从而保证了大功率LED灯能够长时间的正常工作。
本发明具有高散热效率的LED散热模组市面上未有类似产品，本发明所提供的能够解决大功率LED灯在多种应用领域的散热问题，具有高效、节能、环保、结构简单、成本低、安装方便、运行稳定可靠等优点，具体体现在：该大功率LED散热模组应用灯脉动热管散热结构，通过将脉动热管与LED巧妙结合，将LED灯上的热量通过脉动热管散到环境中去，由于脉动热管利用工作流体丙酮的潜热进行散热，具有散热量大，散热效率高灯特点，能有效解决大功率LED灯在汽车灯和路灯等应用领域散热方面的问题。同时，脉动热管散热模组主要只有脉动槽道和翅片构成，结构简单，所用材料均是较轻的铝板，不需要支撑装置，安装方便。而且，脉动热管散热模运行稳定可靠，结构简单，安装方便，可节约成本，且能够解决大功率LED灯在多种应用领域的散热问题，具有广阔的市场前景。

Claims (6)

1、一种大功率LED灯的散热模组，包括装有多颗LED灯的PCB板、铝单元板和散热板；其特征在于：所述铝单元板一侧铣有脉动热管毛细槽道，脉动热管毛细槽道由相互平行的一组细直管道和一组连接相邻细直管道的弯通道组成，毛细槽道与设置在铝单元板一侧的脉动热管注液口连通；散热板覆盖在铝单元板铣有脉动热管毛细槽道的一侧，使得毛细槽道形成了一个封闭空腔；所述空腔内充填工作流体丙酮，工作流体填充量为空腔总体积的40～60％；散热板上的散热翅片设置在冷却端；装有多颗大功率LED灯的PCB板位于铝单元板上，与散热板相对设置。
2、根据权利要求1所述的大功率LED灯的散热模组，其特征在于：所述脉动热管中相互平行的一组细直管道的直径为2～3mm，由直径为4～6mm的弯通道连接。
3、根据权利要求1所述的大功率LED灯的散热模组，其特征在于：所述散热翅片与散热板一体铣成。
4、根据权利要求1所述的大功率LED灯的散热模组，其特征在于：所述PCB板与铝单元板接触面涂有导热膏。
5、根据权利要求1所述的大功率LED灯的散热模组，其特征在于：所述大功率LED灯通过LED灯基座安装在PCB板，LED灯罩设置在大功率LED灯的外侧，与PCB板连接。
6、根据权利要求1所述的大功率LED灯的散热模组，其特征在于：所述散热翅片的翅片方向与脉动热管毛细槽道方向垂直。
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