CN102410517A - 一种大功率叠片式散热器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明的大功率叠片式散热器及其制作方法，包括间隔片、散热片和铝圆棒，所述间隔片设置有第一固定孔，所述散热片设置有与第一固定孔相对应的第二固定孔，所述散热片与间隔片一隔一逐片叠加，所述铝圆棒贯穿第一固定孔和第二固定孔。其尺寸为520mm×166mm×80mm，间隔片厚1.5mm，共98片，散热片厚0.2mm，共有97片，总散热面积67877cm²，重量5KG。在其上安装500W的LED功率可得到136cm²/W的散热面积/功率比，高于我们的经验值120cm²/W，并在散热器上再施予强制风冷，使LED产生的大量热量能迅速散掉，可确保LED处于较低的工作温度状态，使其光效率高，光衰小，寿命长，可靠度高。

Description

一种大功率叠片式散热器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种大功率叠片式散热器及其制作方法。

背景技术

大功率LED照明，其核心技术是散热，关键在于LED芯片每瓦能有多大的散热面积(cm²/W)，多快的散热速度能使其结温处于较低的工作温度状态。只有良好的散热，才能使LED的优良性能得以发挥。当前国内大功率LED灯具主要是用铝型材和自然风冷散热方式，也有少量热管、回路热管、微沟道等多种散热方式，存在的主要问题是体积大、质量重且散热面积/功率比小，散热速度慢，致使LED芯片工作温度偏高、光衰大，其功率大多限于200W以下。

此前我们申请的专利都是利用插片散热器加强制风冷，实现了200W功率以内的良好散热效果，与同等体积的型材散热器相比具有散热面积大、质量轻、散热效果较好等优点。但其插槽宽度1mm，槽距3mm，已到了加工工艺的最小值，若要使插槽宽度缩为0.5mm，槽距1.5mm或更小尺寸藉以增大散热面积则相当困难。此时若要再提高LED功率，只能增加散热器的体积、面积和重量。例如200W的LED功率其插片散热器的尺寸是400×170×100，散热片的厚度是1mm，共38片，重量是4Kg，整个灯具重量≥8Kg。若要使LED功率上升到400W，其散热器、灯具体积、重量都要成倍增加，但过大过重的灯具会使成本增加，安全性降低，施工难度加大，费用增加。插片式散热器况且如此，对于自然风冷型材散热器，其体积、重量更要明显增加。否则会使芯片结温明显增高，加速光衰。这是当前大功率LED灯具存在的主要问题。

为了提高LED照明灯具的功率，使之功率大、体积小，重量轻而又散热面积大，散热效果好，开展了大量的试验研究，推出了叠片式散热器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、质量轻、散热面积更大、散热效果更好，适用性更广泛的大功率叠片式散热器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：包括间隔片、散热片和铝圆棒，所述间隔片设置有第一固定孔，所述散热片设置有与第一固定孔相对应的第二固定孔，所述散热片与间隔片一隔一逐片叠加，所述铝圆棒贯穿第一固定孔和第二固定孔；所述散热片上方设置有用于安装风机的凹槽。

进一步地，所述散热片压铆在间隔片上。

进一步地，所述散热片的最小厚度不能小于0.2mm，散热片之间的最小距离不能小于1.5mm，散热面积与功率之间的比最小应大于120cm²/W。

进一步地，所述间隔片的尺寸为520mm×12mm×1.5mm，边沿分布有12只Φ6mm的第一固定孔；所述散热片的尺寸为500mm×80mm×0.2mm，侧边分布有12只Φ6mm的第二固定孔，第一固定孔的孔距与第二固定孔的孔距相同。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种制作简单、成本低，适用性更广泛的大功率叠片式散热器的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤：一、按要求选择铝板，目的在于获得较高的导热率；二、根据需要选择铝板的尺寸，按横竖依此可进行批量切剪，用作散热片；三、对散热片一侧均匀开孔；四、选用铝板，按需要的尺寸精确裁剪用作间隔片，并均匀钻孔，并与散热片孔距完全相同；五、选用铝圆棒，裁剪成需要的长度，与散热片配套；六、将间隔片、散热片放入模具中一隔一逐片叠加，并在孔中插入铝圆棒；七、将组装在一起的片料置入压力器中挤压，确保片间紧密无缝隙，再将铝圆棒两端铆紧；八、对组装好的叠片散热器底部铣平，目的在于安装LED芯片，可实现最佳组合和匹配；九、在散热片上部的两个凹槽，用于安装轴流风机，实现风速＞1.5m/s，芯片的温度均匀性≤1℃；十、在加工成型的散热器上再实现其他开孔及其他常规工艺，配上所需恒流源和灯罩等，构成完整的照明灯具。

本发明的大功率叠片式散热器，其尺寸为520mm×166mm×80mm，间隔片厚1.5mm，共98片，散热片厚0.2mm，共有97片，总散热面积67877cm²，重量5KG。在其上安装500W的LED功率可得到136cm²/W的散热面积/功率比，高于我们的经验值120cm²/W，并在散热器上再施予强制风冷，使LED产生的大量热量能迅速散掉，可确保LED处于较低的工作温度状态，使其光效率高，光衰小，寿命长，可靠度高。

附图说明

图1为本发明大功率叠片式散热器部分结构的立体图；

图2为本发明大功率叠片式散热器中按宽度方向排列组合的示意图；

图3为本发明大功率叠片式散热器中按长度方向排列组合的示意图。

具体实施方式

本实施例中，参照图1所示，该大功率叠片式散热器，包括间隔片1、散热片2和铝圆棒3，所述间隔片1设置有第一固定孔，所述散热片2设置有与第一固定孔相对应的第二固定孔，所述散热片2与间隔片1一隔一逐片叠加，所述铝圆棒3贯穿第一固定孔和第二固定孔。其生产工艺具有简单易行，单位体积内具有更大的散热面积、更小的重量等特点，其结构尺寸适宜安装多种平板型LED芯片，制作路灯、投光灯、隧道灯、吊灯等。

其中，所述散热片2压铆在间隔片1上。所述散热片2上方设置有用于安装风机的凹槽20。

所述散热片的最小厚度不能小于0.2mm，因为再小散热片就会太软，散热片之间的最小距离不能小于1.5mm，因为再小，间隙内空气对流效果就会太差，散热面积与功率之间的比最小应大于120cm²/W，这些是我们实验出的一些关键数据，组成该散热器的要素：1.风机的功率，2.每片散热片的长、宽、厚(即其表面积)，3.散热片之间的距离，4.散热片的数量，与要素2共同组成散热总面积，都是在满足上述三个数值(0.2、1.5、120)的前提下依据实际情况(实际情况主要包括：需散热的LED灯总功率和能为此散热器提供的空间)来设计。

所述大功率叠片式散热器的制作方法，包括以下步骤：一、按要求选择1060型铝板，目的在于获得较高的导热率220W/m.k；二、选用尺寸为2000x1000x0.2mm铝板，按500x80横竖精确裁剪每张可得到50片，依此可进行批量切剪，用作散热片；三、对500x80散热片一侧均匀开孔Φ6.1，12只；四、选用2000x1000x1.5铝板，按520x12精确裁剪用作间隔片，并均匀钻孔Φ6.1，12只，并与散热片孔距完全相同；五、选用直径Φ6铝圆棒，裁剪成长度为170mm，与散热片配套；六、将间隔片98只、散热片97只放入模具中一隔一逐片叠加，并在12只Φ6.1孔中插入铝圆棒；七、将组装在一起的片料置入压力器中挤压，使其叠加宽度应为166mm，片料给定为98x1.5+97x0.2＝166.4，确保片间紧密无缝隙，再将12只铝圆棒两端铆紧；八、对组装好的叠片散热器底部铣平，目的在于安装特制的120x24x3，25W LED芯片，可实现最佳组合和匹配；九、在散热片上部的两个82x24凹槽，用于安装80x80轴流风机，实现风速＞1.5m/s，芯片的温度均匀性≤1℃；十、在加工成型的散热器上再实现其他开孔及其他常规工艺，配上所需恒流源和灯罩等，构成完整的照明灯具。

在本实施例中，所述间隔片的尺寸为520mm×12mm×1.5mm，边沿分布有12只Φ6mm的第一固定孔；所述散热片的尺寸为500mm×80mm×0.2mm，侧边分布有12只Φ6mm的第二固定孔，第一固定孔的孔距与第二固定孔的孔距相同。所述间隔片设置为98只，散热片设置为97只，其整体尺寸为520mm×166mm×80mm。其总散热面积为67877cm²，在其底面可最多安装特制的长条形25W的LED芯片20只，总功率达到500W，平均散热面积/功率为136cm2/W，具有较低的工作温度，并适于组合安装500W以下多种规格功率。在长度520mm以内按1/4、1/2、3/4切割或在宽度166mm内改变叠加宽度为45mm、75mm、105mm、135mm、166mm，也可将长、宽组合切割，可形成25W～500W多种功率规格。还可依据需求改变间隔片、散热片的厚薄、长、宽、数量及材质，具有可扩展性和灵活性。

其具有以下优点：

1、采用叠片法加工散热器，只需将用作散热片、间隔片的铝板冲裁，叠装压铆成型，并适当铣平，生产工艺比较简单，容易实现；无需精密铣床、铣刀去开槽，凸显叠片法的优势。

2、选材容易：可从市场铝板型材选购合适的材料，对间隔片、散热片的厚度、尺寸适当搭配，制作所需散热器。

3、加工灵活，可根据LED芯片尺寸特点在某部位叠加铜片或其他材料，进一步改善散热器的性能。

4、叠片式散热器宜于安装适当的轴流风机，可迅速有效的散热，在风速＞1.5m/s，散热面积/功率≥120cm²/W时可确保LED处于较低的工作温度。

5、叠片散热器适合安装平板型LED芯片，在一定的底板面积上组合安装LED芯片，只要使其散热器总面积与总功率比≥120cm²/W，即可满足设计要求，也可根据LED功率反求所需散热器面积。

6、本发明专利520×166×80，散热面积67877cm²，配以特制的120×24×3.0的25WLED长条形芯片，最多可安装20片，总功率500W，散热面积/功率比为136cm²/W，优于120cm²/W，处于较低的工作温度。当低于500W时则有更高的散热面积/功率比。芯片温度会更低。

7、对本专利长度520按1/4、1/2、3/4切割，可组合成多种功率规格，如图2所示。可有500、450、400、350、300、250、200、150、100、50W10种，还可按25W分档，有更多的组合功率。

8、为本发明研制的一套组装模具，具有灵活性，其叠加宽度可按45、75、105、135、165mm叠加成5种宽度，再加上长度按125、250、370、500等4种分长度相组合，可组成20种功率规格：25、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500W。如图3所示。

9、对上述功率规格散热器配以适当的护罩、恒流源，可构成路灯、隧道灯、投光灯、吊灯等形成系列化、标准化产品。

10、本发明不局限于上述规格，还可依据需求改变间隔片、散热片的厚薄、长宽、数量及材质，来设计散热器。具有扩展性和灵活性。

本发明的大功率叠片式散热器，其尺寸为520mm×166mm×80mm，间隔片厚1.5mm，共98片，散热片厚0.2mm，共有97片，总散热面积67877cm²，重量5KG。在其上安装500W的LED功率可得到136cm²/W的散热面积/功率比，高于我们的经验值120cm²/W，并在散热器上再施予强制风冷，使LED产生的大量热量能迅速散掉，可确保LED处于较低的工作温度状态，使其光效率高，光衰小，寿命长，可靠度高。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种大功率叠片式散热器，其特征在于：包括间隔片、散热片和铝圆棒，所述间隔片设置有第一固定孔，所述散热片设置有与第一固定孔相对应的第二固定孔，所述散热片与间隔片一隔一逐片叠加，所述铝圆棒贯穿第一固定孔和第二固定孔；所述散热片上方设置有用于安装风机的凹槽。

2.根据权利要求1所述的大功率叠片式散热器，其特征在于：所述散热片压铆在间隔片上。

3.根据权利要求1所述的大功率叠片式散热器，其特征在于：所述散热片的最小厚度不能小于0.2mm，散热片之间的最小距离不能小于1.5mm，散热面积与功率之间的比最小应大于120cm²/W。

4.根据权利要求1所述的大功率叠片式散热器，其特征在于：所述间隔片的尺寸为520mm×12mm×1.5mm，边沿分布有12只Φ6mm的第一固定孔；所述散热片的尺寸为500mm×80mm×0.2mm，侧边分布有12只Φ6mm的第二固定孔，第一固定孔的孔距与第二固定孔的孔距相同。

5.一种如权利要求1所述的大功率叠片式散热器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、按要求选择铝板，目的在于获得较高的导热率；

二、根据需要选择铝板的尺寸，按横竖依此可进行批量切剪，用作散热片；

三、对散热片一侧均匀开孔；

四、选用铝板，按需要的尺寸精确裁剪用作间隔片，并均匀钻孔，并与散热片孔距完全相同；

五、选用铝圆棒，裁剪成需要的长度，与散热片配套；

六、将间隔片、散热片放入模具中一隔一逐片叠加，并在孔中插入铝圆棒；

七、将组装在一起的片料置入压力器中挤压，确保片间紧密无缝隙，再将铝圆棒两端铆紧；

八、对组装好的叠片散热器底部铣平，目的在于安装LED芯片，可实现最佳组合和匹配；

九、在散热片上部的两个凹槽，用于安装轴流风机，实现风速＞1.5m/s，芯片的温度均匀性≤1℃；

十、在加工成型的散热器上再实现其他开孔及其他常规工艺，配上所需恒流源和灯罩等，构成完整的照明灯具。

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