CN101900313A - 一种用于大功率led的环形蒸汽腔散热模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大功率LED灯的环形蒸汽腔散热模组，包括安装有多颗大功率LED灯的PCB板和环形蒸汽腔；环形蒸汽腔是由设置有翅片的外部壳体、内部为空心的圆柱以及上下两端的密封板构成；外部壳体的内表面和内部为空心的圆柱的外表面之间的距离至少为10mm；外部壳体的内表面和内部为空心的圆柱的外表面刻有V型槽道；所述散热翅片设置在环形蒸汽腔冷凝端的外部壳体上；空心圆柱的中空部分用来引出PCB板的电源线；所述的环形蒸汽腔内充入液体工质。本发明在无须额外动力的状况下，能有效解决大功率LED散热的问题，提高LED灯的使用寿命，而且结构简单，成本低。

Description

一种用于大功率LED的环形蒸汽腔散热模组

技术领域

本发明涉及散热装置，特别是涉及一种具有高效、结构简单大功率LED灯的环形蒸汽腔散热模组。

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，其输入功率中只有10％-20％的电能转化为光能，而其余80％-90％都转化为热能，使LED的温度升高。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单靠在LED背部加散热体，以增大散热面积的方式散热。而当LED灯的功率增大时，单一依靠增大散热面积会增加LED灯的重量与成本，所以大多数LED的发热问题单一依靠散热片难以解决，并且还存在着环境污染，成本较高等一系列问题。

发明内容

本发明旨在有效地解决阻碍大功率LED应用的散热问题，提供一种应用全铝环形蒸汽腔进行散热，实现散热效率高的一种大功率LED灯的环形蒸汽腔散热模组。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于大功率LED灯的环形蒸汽腔散热模组，包括安装有多颗大功率LED灯的PCB板和环形蒸汽腔；环形蒸汽腔是由设置有翅片的外部壳体、内部为空心的圆柱、上端密封板和下端密封板构成；外部壳体的厚度为2-4mmm，内部为空心的圆柱其厚度为2-3mm，外部壳体的内表面和内部为空心的圆柱的外表面之间的距离至少为10mm；外部壳体的内表面和内部为空心的圆柱的外表面刻有V型槽道，V型槽道的宽度为0.2-0.5mm，槽道深度为0.4-0.6mm；所述散热翅片设置在环形蒸汽腔冷凝端的外部壳体上；PCB板与下端密封板紧密连接，内部为空心的圆柱的空心用于引出PCB板上的电源线；所述的环形蒸汽腔内设有液体工质。

所述的液体工质为水、甲醇、乙醇或者丙酮。

所述的蒸汽腔采用铝合金制成。

所述的外部壳体与翅片采用一体成形的工艺制造而成。

所述的PCB板与下端的密封板之间涂有导热硅胶。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

1、本发明提供与翅片一体成形的环形蒸汽腔散热模组，设置内部圆柱除了可以增加蒸汽腔的机械强度外，还可以使冷凝端的液体通过内部空心圆柱的外表面迅速回流到蒸发端，大约能使冷凝回流速度提高20％-30％。另外，内部空心圆柱的外表面以及外部壳体的内表面刻有微型槽道，在沟槽的吸附作用下增加了液体回流的速度，使得蒸发冷凝的循环更加顺畅，从而提高热量输送效率。而与光滑的柱体结构单一依靠重力回流相比，刻有微槽道结构的热输送能力有明显的提高。

2、本发明提供的散热模组，其翅片只设置在蒸汽腔的冷凝端，可以增加蒸发端与冷凝端之间的压力差，为蒸汽腔中的蒸气提供更大的驱动力，从而加速蒸发冷凝之间的循环，提高热量输送效率。

3、本发明提供的散热模组，利用工作流体的潜热进行散热，具有散热量大，散热效率高等特点，能有效解决大功率LED散热方面的问题，提高LED灯的使用寿命。

4、本发明提供的散热模组，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为大功率LED环形蒸汽腔散热模组结构示意图。

图2为图1中内部槽道的横截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于具体实施方式表述的范围。

如图1、2所示，大功率LED环形蒸汽腔散热模组包括：安装有多颗大功率LED灯1的PCB板2，环形蒸汽腔的下端密封板3、环形蒸汽腔的外部壳体4与外部壳体一体成形的散热翅片5、环形蒸汽腔的上端密封板6和内部为空心的圆柱7；外部壳体4与内部圆柱7以及上下两端的密封板之间形成一个环形蒸汽腔8；环形蒸汽腔8抽成真空，并充入液体工质；外部壳体4的厚度为2-4mmm，内部为空心的圆柱7其厚度为2-3mm，外部壳体4的内表面和内部为空心的圆柱7的外表面之间的距离至少为10mm；外部壳体4的内表面和内部为空心的圆柱7的外表面刻有V型槽道，V型槽道的宽度为0.2-0.5mm，槽道深度为0.4-0.6mm；环形蒸汽腔8的下端密封板3与PCB板2紧密连接，下端密封板3与PCB板2中间涂有导热硅胶。外部壳体与翅片采用一体成形的工艺制造而成。散热翅片5设置在环形蒸汽腔冷凝端的外部壳体上；内部为空心的圆柱7的中间的空心部分用来引出电源线。环形蒸汽腔8采用铝合金制成，也即是下端密封板3、外部壳体4、上端密封板6、内部为空心的圆柱7采用铝合金制成。液体工质选用丙酮或者乙醇。PCB板2产生的热量传导到蒸汽腔的下端密封板3，使得环形腔体8内的液体工质受热蒸发，蒸气在热驱动力作用下运输到蒸汽腔的冷凝端，蒸气冷凝变成液体并放出热量，一方面液体在微型槽道吸附以及重力回流的作用下迅速回流到蒸发端，实现循环；另一方面冷凝端的热量通过散热翅片5迅速散发到环境中去。

本发明具有高散热效率的LED散热模组在外部壳体4设置的内部空心圆柱7，内部为空心的圆柱7的中间的空心部分用来引出电源线，除了方便PCB板的电源线拉出外，还可以增加蒸汽腔的机械强度，同时也可以使冷凝端的液体通过内部空心圆柱的外表面迅速回流到蒸发端。外部壳体与内部空心圆柱之间的距离至少为10mm，内部空心圆柱的外表面以及外部壳体的内表面刻有V型槽道，槽道的宽度为0.2-0.5mm，槽道深度为0.4-0.6mm，此V型槽道具有较强的吸附作用，可增加液体回流的速度，而液体回流速度的增加，使得气液之间蒸发冷凝的循环更加顺畅，使得蒸发端的热量更快地传输到冷凝端，从而更好地实现芯片冷却的效果。而与光滑的柱体结构单一依靠重力回流相比，刻有微槽道结构的热输送能力有明显的提高。另外，散热翅片只设置在蒸汽腔的冷凝端，可以增加蒸发端与冷凝端之间的压力差，为蒸汽腔中的蒸气提供更大的驱动力，从而加速蒸发冷凝之间的循环，提高热量输送效率。

由于环形蒸汽腔散热模组利用工作流体相变潜热进行散热，具有散热量大，散热效率高等特点，而且本发明将散热翅片与外部壳体通过一体成形的工艺制造，与采用焊接的方法把翅片安装在壳体的工艺相比，更为节约成本。同时，本发明提供环形蒸汽腔散热模组运行稳定可靠，结构简单，设计灵活，安装方便，具有广阔的市场前景。

Claims (5)

1.一种用于大功率LED灯的环形蒸汽腔散热模组，其特征在于：包括安装有多颗大功率LED灯的PCB板和环形蒸汽腔；环形蒸汽腔是由设置有翅片的外部壳体、内部为空心的圆柱、上端密封板和下端密封板构成；外部壳体的厚度为2-4mmm，内部为空心的圆柱其厚度为2-3mm，外部壳体的内表面和内部为空心的圆柱的外表面之间的距离至少为10mm；外部壳体的内表面和内部为空心的圆柱的外表面刻有V型槽道，V型槽道的宽度为0.2-0.5mm，槽道深度为0.4-0.6mm；所述散热翅片设置在环形蒸汽腔冷凝端的外部壳体上；PCB板与下端密封板紧密连接，内部为空心的圆柱的空心用于引出PCB板上的电源线；所述的环形蒸汽腔内设有液体工质。

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：所述的液体工质为水、甲醇、乙醇或者丙酮。

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：所述的蒸汽腔采用铝合金制成。

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：所述的外部壳体与翅片采用一体成形的工艺制造而成。

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：所述的PCB板与下端的密封板之间涂有导热硅胶。

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