CN101806441A - 翅片具有热管功能的大功率led灯散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，包括金属质散热本体和数量不少于一片的金属质散热翅片，金属质散热本体和金属质散热翅片均为空芯结构；金属质散热本体内部的中空腔一与金属质散热翅片内部的中空腔二相连通，并组成一个相互连通的封闭式内空腔体；封闭式内空腔体的内壁上设置有热管吸液芯且其内部装有工作液体，散热本体和金属质散热翅片相应组成一个换热用的整体式热管，散热本体的内壁和金属质散热翅片的内壁组成整体式热管的管壳且散热本体和金属质散热翅片均具有热管功能。本发明结构简单合理、体积小、加工制作及安装布设方便且散热面积大、导热系数高、散热性能好，能有效解决大功率LED灯的散热难题。

Description

翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器

技术领域

本发明涉及一种大功率LED灯散热器，尤其是涉及一种翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器。

背景技术

发光二极管(LED)是一种节能环保的新型绿色光源，相对于白炽灯、荧光灯或高压钠灯等传统照明灯，LED可节约电能50～70％，节约线缆费用70％。国际上对LED开展了广泛的研究和推广应用工作，其中功率小于1W的LED已经在指示、显示与背光源等领域取得广泛应用。LED是个光电器件，理论寿命可达100000小时，工作过程中约15％的电能转换成光能，其余电能几乎都转换成热能。对于应用于照明的功率为数瓦至数百瓦的大功率LED而言，若不加散热措施，LED芯片结温会急速上升，导致LED的出光率和寿命急剧降低，特别是当结温上升超过最大允许温度(一般为125℃)时，LED会因过热而失效。目前出现的用以解决大功率LED散热的技术方案主要有三种：一是采用热管以及实芯散热翅片进行散热；二是散热装置与灯壳连接成为一体的散热结构，上述两种散热器的工作原理都是通过热管将LED芯片产生的热量导出，导出的热量再通过热管传递给实芯翅片，然后通过实芯翅片将热量耗散，实芯翅片即使采用紫铜材料，其导热系数也仅为398W/mK，比热管的导热系数低2个数量级，由于实芯翅片的导热系数远低于热管的导热系数，因而实芯翅片上的温度差较大，难以将LED芯片产生的热量快速导出也难以将热量快速耗散，因而上述两种散热器在自然对流状态下难以满足大功率LED的散热要求；三是增加风扇的强制对流散热装置进行散热，外加风扇的散热器不但增加了电能消耗还降低了系统可靠性，无法实现LED的节能和安全、长寿命目标。综上所述，目前所使用的LED散热技术方案均不同程度地存在散热效果差、能耗较高、可靠性差等多种缺陷和不足，因而仍较大程度地限制了大功率LED灯的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其结构简单合理、体积小、加工制作及安装布设方便且散热面积大、导热系数高、散热性能好，能有效解决大功率LED灯的散热难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，包括金属质散热本体和设置在金属质散热本体上的金属质散热翅片，所述金属质散热翅片的数量不少于一片，金属质散热本体上设置有供大功率LED光源固定安装的固定安装面，其特征在于：所述金属质散热本体和金属质散热翅片均为空芯结构；所述金属质散热本体内部的中空腔一与金属质散热翅片内部的中空腔二相连通，并组成一个相互连通的封闭式内空腔体；所述封闭式内空腔体的内壁上设置有热管吸液芯且其内部装有工作液体，散热本体和金属质散热翅片相应组成一个换热用的整体式热管，散热本体的内壁和金属质散热翅片的内壁组成所述整体式热管的管壳，且散热本体和金属质散热翅片均具有热管功能；所述散热本体靠近固定安装面的一端为所述整体式热管的蒸发端，且金属质散热翅片远离固定安装面的一端为所述整体式热管的冷凝端。

所述中空腔一底部与固定安装面间的间距不大于所述中空腔二底部与固定安装面间的间距。

所述散热本体和金属质散热翅片均由铝、铝合金、铜或铜合金材料制作而成。

所述金属质散热本体为多棱柱结构，固定安装面设置在金属质散热本体一侧的外侧壁上，且所述金属质散热翅片对应设置在与所述固定安装面相对的另一侧外侧壁上。

所述金属质散热本体为四棱柱结构，固定安装面设置在金属质散热本体下侧的外侧壁上，且所述金属质散热翅片对应设置在金属质散热本体上侧的外侧壁上。

所述金属质散热翅片的数量为多片，且多片金属质散热翅片沿金属质散热本体的棱线方向由左至右进行均匀布设，多片金属质散热翅片位于同一直线上。

所述金属质散热本体为正多棱柱结构或圆柱状结构，所述金属质散热翅片的数量为多片，且多片金属质散热翅片以金属质散热本体的中轴线为中心线呈放射状均匀布设在金属质散热本体的四周外缘立面上。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单，加工制作及安装布设方便且加工成本低，实际加工制作时，可根据实际需要将散热加工制作成不同的形状以满足不同应用场合和灯具的使用需求。

2、设计合理且散热性能好，散热器由中空的金属质散热本体和布设在金属质散热本体上且内部中空的金属质散热翅片组成，散热本体内部的中空腔体与散热翅片内部的中空腔体是相互连通的并形成相互连通的中空腔体即所述封闭式内空腔体，另外所述封闭式内空腔体的内壁上设置有热管吸液芯且其内部装有工质，从而散热本体和散热翅片均形成热管，从而能够使散热翅片的导热系数达到热管的导热系数，能有效消除现有实芯翅片所存在的温度差。

3、体积小、结构简单合理且使用操作简便。

4、实用价值高，特别适合于大功率LED灯的散热，整体散热器的导热系数大于43,000W/mK，能够将LED产生的热量迅速地传递到翅片表面，同时由于散热器的散热翅片具有大的散热面积，传递出的热量能够迅速地被散热翅片散发出去，散热性能好，超过了带有风扇的热管实芯翅片散热器，能够在节约电能和提高散热器可靠性的同时解决大功率LED灯的散热难题。

综上所述，本发明结构简单合理、体积小、加工制作及安装布设方便且散热面积大、导热系数高、散热性能好，其散热性能超过了目前带有风扇的热管实芯翅片散热器，能够满足大功率LED灯散热要求，且更节约能源，散热器可靠性更高，因而能够有效解决大功率LED灯的散热难题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的外部结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的仰视图。

图4为图2的B-B剖视图。

图5为图1的A-A剖视图。

图6为本发明实施例2的外部结构示意图。

图7为图6的俯视图。

图8为图6的C-C剖视图。

图9为图7的D-D剖视图。

图10为图7的E-E剖视图。

附图标记说明：

1-金属质散热本体；2-金属质散热翅片；3-封闭式内空腔体；

4-热管吸液芯；    5-固定安装面。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明包括金属质散热本体1和设置在金属质散热本体1上的金属质散热翅片2，所述金属质散热翅片2的数量不少于一片，金属质散热本体1上设置有供大功率LED光源固定安装的固定安装面5。所述金属质散热本体1和金属质散热翅片2均为空芯结构。所述金属质散热本体1内部的中空腔一与金属质散热翅片2内部的中空腔二相连通，并组成一个相互连通的封闭式内空腔体3。

所述封闭式内空腔体3的内壁上设置有热管吸液芯4且其内部装有工作液体，散热本体1和金属质散热翅片2相应组成一个换热用的整体式热管，散热本体1的内壁和金属质散热翅片2的内壁组成所述整体式热管的管壳，且散热本体1和金属质散热翅片2均具有热管功能。所述散热本体1靠近固定安装面5的一端为所述整体式热管的蒸发端，且金属质散热翅片2远离固定安装面5的一端为所述整体式热管的冷凝端。

本实施例中，所述中空腔一底部与固定安装面5间的间距不大于所述中空腔二底部与固定安装面5间的间距。所述散热本体1和金属质散热翅片2均由铝、铝合金、铜或铜合金材料制作而成。所述金属质散热本体1为四棱柱结构，固定安装面5设置在金属质散热本体1下侧的外侧壁上，且所述金属质散热翅片2对应设置在金属质散热本体1上侧的外侧壁上。所述金属质散热翅片2的数量为多片，且多片金属质散热翅片2沿金属质散热本体1的棱线方向由左至右进行均匀布设，多片金属质散热翅片2位于同一直线上。并且，所述金属质散热本体1和金属质散热翅片2均为长方体形状，且二者所组成散热器的外形结构也为长方体形状，且金属质散热翅片2的数量为5片，且5片金属质散热翅片2的结构和尺寸均相同且均垂直布设在金属质散热本体1的上侧面上，固定安装面5对应设置在金属质散热本体1的下侧面上，热管吸液芯4可通过在封闭式内空腔体3的内壁贴附丝网或纤维毡或者将内壁粗化形成颗粒凹凸结构或加工出沟槽形成，同时封闭式内空腔体3内装有工质即所述工作液体。

实际加工制作过程中，可以根据具体需要，对金属质散热翅片2的数量以及金属质散热本体1和金属质散热翅片2的尺寸进行相应调整。所述大功率LED光源以活动安装方式或焊接方式固定安装在固定安装面5上。

另外，实际加工制作时，可以根据具体需要，将所述金属质散热本体1加工为其它多棱柱结构，且具体布设时，所述固定安装面5设置在金属质散热本体1一侧的外侧壁上，所述金属质散热翅片2对应设置在与所述固定安装面5相对的另一侧外侧壁上。

实施例2

如图6、图7、图8、图9和图10所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述金属质散热本体1为圆柱状结构，所述金属质散热翅片2的数量为多片，且多片金属质散热翅片2以金属质散热本体1的中轴线为中心线呈放射状均匀布设在金属质散热本体1的四周外缘立面上。所述固定安装面5设置在所述金属质散热本体1的下端面上。具体而言：所述金属质散热翅片2的数量为12片，12片金属质散热翅片2均为长方体形状且其结构和尺寸均相同，实际布设时，12片金属质散热翅片2呈放射状均匀布设在圆柱状的金属质散热本体1四周外侧，且所组装而成的散热器外形为圆柱状。所述固定安装面5设置在金属质散热本体1的下端面上。

实际加工制作时，可以根据具体需要，对金属质散热翅片2的数量以及金属质散热本体1和金属质散热翅片2的尺寸进行相应调整，之后将确定好数量的多片金属质散热翅片2对应以金属质散热本体1的中轴线为中心线呈放射状均匀布设在金属质散热本体1的四周外缘立面上即可。

另外，实际加工制作时，所述金属质散热本体1也可为正多棱柱结构，同时所述金属质散热翅片2的数量为多片，且多片金属质散热翅片2以正多棱柱状的金属质散热本体1的中轴线为中心线呈放射状均匀布设在金属质散热本体1的四周外缘立面上。同时，所述固定安装面5设置在金属质散热本体1的下端面或上端面上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，包括金属质散热本体(1)和设置在金属质散热本体(1)上的金属质散热翅片(2)，所述金属质散热翅片(2)的数量不少于一片，金属质散热本体(1)上设置有供大功率LED光源固定安装的固定安装面(5)，其特征在于：所述金属质散热本体(1)和金属质散热翅片(2)均为空芯结构；所述金属质散热本体(1)内部的中空腔一与金属质散热翅片(2)内部的中空腔二相连通，并组成一个相互连通的封闭式内空腔体(3)；所述封闭式内空腔体(3)的内壁上设置有热管吸液芯(4)且其内部装有工作液体，散热本体(1)和金属质散热翅片(2)相应组成一个换热用的整体式热管，散热本体(1)的内壁和金属质散热翅片(2)的内壁组成所述整体式热管的管壳，且散热本体(1)和金属质散热翅片(2)均具有热管功能；所述散热本体(1)靠近固定安装面(5)的一端为所述整体式热管的蒸发端，且金属质散热翅片(2)远离固定安装面(5)的一端为所述整体式热管的冷凝端。

2.按照权利要求1所述的翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其特征在于：所述中空腔一底部与固定安装面(5)间的间距不大于所述中空腔二底部与固定安装面(5)间的间距。

3.按照权利要求1或2所述的翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其特征在于：所述散热本体(1)和金属质散热翅片(2)均由铝、铝合金、铜或铜合金材料制作而成。

4.按照权利要求1或2所述的翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其特征在于：所述金属质散热本体(1)为多棱柱结构，固定安装面(5)设置在金属质散热本体(1)一侧的外侧壁上，且所述金属质散热翅片(2)对应设置在与所述固定安装面(5)相对的另一侧外侧壁上。

5.按照权利要求4所述的翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其特征在于：所述金属质散热本体(1)为四棱柱结构，固定安装面(5)设置在金属质散热本体(1)下侧的外侧壁上，且所述金属质散热翅片(2)对应设置在金属质散热本体(1)上侧的外侧壁上。

6.按照权利要求4所述的翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其特征在于：所述金属质散热翅片(2)的数量为多片，且多片金属质散热翅片(2)沿金属质散热本体(1)的棱线方向由左至右进行均匀布设，多片金属质散热翅片(2)位于同一直线上。

7.按照权利要求1或2所述的翅片具有热管功能的大功率LED灯散热器，其特征在于：所述金属质散热本体(1)为正多棱柱结构或圆柱状结构，所述金属质散热翅片(2)的数量为多片，且多片金属质散热翅片(2)以金属质散热本体(1)的中轴线为中心线呈放射状均匀布设在金属质散热本体(1)的四周外缘立面上。

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