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用于冷却led的组合式平板热管散热器 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管技术领域的用于冷却LED的组合式平板热管散热器，铝板、压铸热管组槽道翅片盖板、脉动热管槽道以及由内围丝网热管组槽道、外围丝网热管组槽道、内围重力热管组槽道和外围重力热管组槽道组成的合用槽道，脉动热管槽道为包含多个弯曲段的独立封闭环形结构；脉动热管槽道位于均匀分布在整个铝板的内表面，合用槽道交错设置于脉动热管槽道内围。本发明是一种散热面积大，散热效率高，启动性能好、重量轻、均温性好、结构紧凑、加工方便的新型大功率LED冷却方法。

Description

用于冷却LED的组合式平板热管散热器
技术领域
本发明涉及的是一种发光二极管技术领域的装置，具体是一种用于冷却100W以上功率的LED的组合式平板热管散热器。
背景技术
随着LED应用领域的不断扩宽，大功率LED逐渐显示出其独特的优势。将大功率LED芯片集成封装在一个金属座LED基板上，在金属基座上配置光学杯，此封装结构光效高，发光角度易于控制，但是散热难题一直未能解决，成为阻碍大功率LED应用于照明领域的瓶颈问题。大功率LED封装结构的光电转换效率大概为20％，约80％的电能直接转化为了热能散发出来。LED的性能和寿命与工作环境的温度成反比关系。LED本身耐温能力比较差，LED外壳受封装材料的限制，温度以不超过70℃为宜，如不及时散热，工作时间长将导致LED芯片的节温过高，使衰减速度加快，使用寿命缩短，LED的透明封装材料也会快速老化；此外，还会影响LED的驱动效率、损害磁性元件及输出电容器等元件的寿命。所以，为了保证LED能正常工作，必须将LED工作产生的热量有效的散发到环境中去。
经过对现有技术的检索发现，装置申请号：200810217336.8，发明名称为：一种用于LED灯具的真空液体散热装置。该技术采用一个大空心长方体散热体，内置导热液体并抽真空，散热体表面有翅片。此装置应用的原理是是平板重力热管的原理。当传热面尺寸较大，LED功率也很大时，热管启动性不好，传热面中心位置散热不良。尤其是启动阶段的导热散热能力非常低下。
装置申请号：200910080178.0，发明名称为：新型LED及大功率散热器件散热器。该技术采用平板热管水平放置，内部冲压出并排排列的多个通孔阵列，通孔内壁带有挤压成型的若干微翅片，冷凝段安装翅片。该技术同样是一个重力型水平热管，内部有强化换热的肋片和微翅片。由于散热翅片与热管不是一体，接触热阻较大，并且靠外加电力进行风冷散热，不仅会多耗能且使得装置的整体寿命和可靠度降低。
装置申请号：200910037388.1，发明名称为：一种大功率LED灯的散热模组。该技术采用铣有脉动热管毛细槽道的铝散热板构成封闭的脉动热管(震荡热管)，充入丙酮并抽真空。该技术利用脉动热管在稳定状态的高换热特性进行散热，但由于脉动热管本身几何条件的限制，管间距很大，散热板上所能利用的热管空间很小。同时由于脉动热管本身的启动特性不好，最大传热能力也不大，单一使用脉动热管对大功率LED并不合适。从散热板上的翅片排布来看，也没有遵循自然对流散热规律。此装置仅给出了一种脉动热管本身的几何概念。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于冷却LED的组合式平板热管散热器，其总体换热效果要远远大于单一热管的换热效果，该散热器的散热面积大，散热效率高，启动性能好、重量轻、均温性好、结构紧凑、加工方便的新型大功率LED冷却方法。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：铝板、压铸热管组槽道翅片盖板、脉动热管槽道以及由内围丝网热管组槽道、外围丝网热管组槽道、内围重力热管组槽道和外围重力热管组槽道组成的合用槽道，其中：铝板的上下端分别与LED的基板和压铸热管组槽道翅片盖板固定连接，脉动热管槽道、内围丝网热管组槽道、外围丝网热管组槽道、内围重力热管组槽道和外围重力热管组槽道固定设置于铝板和压铸热管组槽道翅片盖板之间，内围丝网热管组槽道与内围重力热管组槽道相连通，外围丝网热管组槽道与外围重力热管组槽道相连通。
所述的脉动热管槽道为包含多个弯曲段的独立封闭环形结构；
所述的脉动热管槽道位于均匀分布在整个铝板的内表面，合用槽道交错设置于脉动热管槽道内围。
所述的脉动热管槽道为环形结构，具体由若干个首尾相连的S形槽道连接成的独立封闭结构；
所述的外围重力热管组槽道和内围重力热管组槽道均为若干长条形或门字形槽道结构。
所述的外围丝网热管组槽道和内围丝网热管组槽道均为若干根独立的长条状槽道结构。
所述的压铸热管组槽道翅片盖板具体为：一侧设有三角形翅片，另一侧设有平板复合结构，该压铸热管组槽道翅片盖板通过一体化压铸成型。
本发明通过以下方式进行工作：将脉动热管槽道、重力热管组槽道和丝网热管组槽道一体化组合散热器安装好后，通过底部的三个抽真空充液孔为三组槽道充入不同工质并抽真空。使用时热管组槽道合散热器应倾斜放置，倾斜角大于15°，丝网热管组槽道置于斜面下端。
本发明的用于冷却LED的组合式散热器使用不同的工质，使用启动特性好的乙醇工质装入重力组槽道和丝网热管组槽道，提高启动性能。使用稳定运行特性好的水工质装入脉动热管槽道强化稳定运行时的散热性能。当使用大功率LED时，LED散发的热量通过LED基板传导给散热器，通过热管的高导热效应扩展传热面。然后在扩展传热面上通过散热翅片将热量散发到环境中去。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
1.针对大功率LED大基板问题，使用一体化加工的脉动热管槽道、重力热管组槽道和丝网热管组槽道组合散热器，加工简便廉价，封装可靠。
2.增加了平板上热管排布密度，增加了平板热管的冷凝部面积。热管排布密度增加一倍，散热板面积也向上下2个方向增加。平板热管的总体换热能力大为增加。
3.各种热管的缺点互相弥补。脉动热管热阻小，但启动特性差，最大散热能力低。重力热管则相反。丝网热管可以在加热部在热管上部的加热条件下工作，其他两种热管则相反。各热管搭配使用，扬长避短。
4.注重提高启动特性，防止刚加热时LED基板中心受到热冲击而过热。各热管使用的工质不同。利用乙醇热管提高启动性能，利用水热管提高稳态工作性能。使用丝网热管也能提高启动特性。
附图说明
图1是本发明主视图。
图2是本发明左视图。
图3是图1的A-A截面视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例包括：铝板1、压铸热管组槽道翅片盖板2、脉动热管槽道3、内围丝网热管组槽道4、外围丝网热管组槽道5、内围重力热管组槽道6和外围重力热管组槽道7，其中：铝板1的上下端分别与LED的基板8和压铸热管组槽道翅片盖板2固定连接，脉动热管槽道3、内围丝网热管组槽道4、外围丝网热管组槽道5、内围重力热管组槽道6和外围重力热管组槽道7固定设置于铝板1和压铸热管组槽道翅片盖板2之间，内围丝网热管组槽道4与内围重力热管组槽道6相连通，外围丝网热管组槽道5与外围重力热管组槽道7相连通。
所述的脉动热管槽道3为若干个首尾相连的S形槽道连接成为一个独立封闭的环形结构；
所述铝板1的尺寸为长60cm×宽12cm×高1cm的长方形厚铝板，采用铝材料压铸制成内表面压铸出的带有槽道的厚铝板。
如图3所示，所述的内围重力热管组槽道6和外围重力热管组槽道7的形状为若干长条形或门字形槽道穿插在脉动热管槽道的周围；所述的内围丝网热管组槽道4和外围丝网热管组槽道5的形状为若干根独立的长条状槽道穿插在脉动热管槽道的周围，其内壁表面加装200目的细铜丝网层。
所述的压铸热管组槽道翅片盖板2表面有连接用的螺栓孔，外表面带有沿盖板长度方向分布的长60cm的散热翅片。
所述的LED基板8为铝基板，形状为直径10cm×10cm的正方形片，一侧布置大功率LED9，另一侧与铝板连接。
将脉动热管槽道、重力热管组槽道和丝网热管组槽道一体化组合散热器组合起来后，通过底部的脉动热管槽道抽真空充液孔12为脉动热管槽道3充入水工质并抽真空。通过重力和丝网热管组槽道抽真空充液孔13和14对2组重力热管组槽道和丝网热管组槽道合用槽道充入乙醇工质并抽真空。使用时热管组槽道合散热器应倾斜放置，倾斜角大于15°即可，并将丝网热管组槽道4和5置于斜面下端。
本装置利用不同种类热管的启动特性和传热特性，进行优化组合式强化散热。由于现有技术均是使用铝块翅片式散热器或单一种类热管散热器，所以只能兼顾一方面的优点。利用空气自然对流散热，200W功率LED灯要安装数十公斤重的散热器。而使用本装置技术，散热器总重量只有数公斤。目前无论是产品还是装置技术，都无类似产品和技术。该用于冷却LED的组合式散热器重量轻、均温性好、结构紧凑、加工方便、启动性能增强、散热能力更大并且更稳定。

Claims (3)

1.一种用于冷却LED的组合式平板热管散热器，包括：铝板、压铸热管组槽道翅片盖板、脉动热管槽道以及由内围丝网热管组槽道、外围丝网热管组槽道、内围重力热管组槽道和外围重力热管组槽道组成的合用槽道，其中：铝板的上下端分别与LED的基板和压铸热管组槽道翅片盖板固定连接，脉动热管槽道、内围丝网热管组槽道、外围丝网热管组槽道、内围重力热管组槽道和外围重力热管组槽道固定设置于铝板和压铸热管组槽道翅片盖板之间，内围丝网热管组槽道与内围重力热管组槽道相连通，外围丝网热管组槽道与外围重力热管组槽道相连通，其特征在于：
所述的脉动热管槽道为包含多个弯曲段的独立封闭环形结构；
所述的脉动热管槽道均匀分布在整个铝板的内表面，所述的内围重力热管组槽道和外围重力热管组槽道的形状为若干长条形或门字形槽道并穿插在脉动热管槽道的周围；所述的内围丝网热管组槽道和外围丝网热管组槽道的形状为若干根独立的长条形槽道并穿插在脉动热管槽道的周围。
2.根据权利要求1所述的用于冷却LED的组合式平板热管散热器，其特征是，所述的脉动热管槽道是由若干个首尾相连的S形槽道连接成的独立封闭结构。
3.根据权利要求1所述的用于冷却LED的组合式平板热管散热器，其特征是，所述的压铸热管组槽道翅片盖板的一侧设有三角形翅片，另一侧设有平板复合结构，该压铸热管组槽道翅片盖板通过一体化压铸成型。
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