CN102494313A - 紧凑型大功率集成led复合翅片热管散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器，包括蒸发腔、热管、散热翅片和法兰；蒸发腔为盒体结构，蒸发腔的底面为与LED芯片贴合的贴合面，蒸发腔内盛装液体；热管倾斜设置在蒸发腔的顶部，热管内与蒸发腔内相通；散热翅片为环形结构，散热翅片为多个、且均布设置在热管上，每个散热翅片竖直设置；法兰设置在蒸发腔的底部并与蒸发腔的底部平行。本发明运用热管分散热流，降低热流密度，使LED芯片产生的热量均匀的分布在散热翅片上，通过自然对流散发出去，具有结构简单、不耗能、寿命长、抗积灰等优越性能。

Description

紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器

技术领域

本发明涉及一种LED路灯照明装置，尤其涉及一种紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器。

背景技术

LED的节能优势明显，已广泛用于各个照明领域，但是LED发热量大，工作温度却要求严格，特别是大功率集成LED阵列的高热流导致节点温度过高是限制LED灯推广应用的技术瓶颈。目前成品灯多以单珠小功率LED阵列组合而成，这种方式能有效的分散LED较高的热流密度，但是结构复杂，面积大，导致加工、组装、配光复杂，增加LED灯的制作成本，而且效果亦未达到要求。大功率集成LED芯片能在很小的面积内（2～4cm²）集成数量庞大的发光二极管，功率可以达到200W。其配光、组装都很简单，但工作时集聚了极高的热流密度，甚至高达50W/cm²，这就对散热结构提出了严格的要求。主要的解决方式有两种：一种是运用风扇强制对流带走大量热，但受到风扇、积灰等影响，寿命不长，很容易失效。另一种是运用热管导出高密度的热量，均匀的分布到散热翅片，以自然对流的方式散出热量，大功率集成LED阵列的高热流导致节点温度过高依然限制LED灯的推广应用。

发明专利内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种散热效果更佳，且结构简单、不耗能、寿命长、抗积灰的紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器，包括蒸发腔、热管、散热翅片和法兰；所述蒸发腔为盒体结构，蒸发腔的底面为与LED芯片贴合的贴合面，蒸发腔内盛装液体；所述热管倾斜设置在蒸发腔的顶部，热管内与蒸发腔内相通；所述散热翅片为环形结构，散热翅片为多个、且均布设置在热管上，每个散热翅片竖直设置；所述法兰设置在蒸发腔的底部并与蒸发腔的底部平行，法兰的内孔为LED芯片的放置孔。

作为本发明的一种优选方案，所述蒸发腔的顶部设有一凸台，凸台的中部设有一与蒸发腔内相通的通孔，所述热管焊接在该凸台上，热管内通过该通孔与蒸发腔内相通。

与现有技术相比，本发明的紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器具有如下优点：

1、特殊结构的重力式热管与散热翅片复合型散热器，与灯壳相结合，强化自然对流换热系数，有效增大空气接触面积。实验表明，此装置能够导出集成LED阵列的高热流（37.5W/cm²），控制其节点温度在75℃（环境温度30℃）以内，能够满足单个功率200W 的LED灯散热要求。

2、蒸发腔底面为光滑平面，能够很好的与LED芯片贴合，抛弃了传统的LED芯片-热沉-热管的传热方式，没有热沉到热管的焊接热阻，且与之相比导热面积增大，有效降低这之间的热阻。

3、蒸发腔里储存了所有工质，在工作时都参与沸腾换热，实验表明其能有效提高沸腾换热系数，在高热流密度的输入下（50W/cm²），亦能控制温升在20℃以下。

4、蒸发腔的平整底面可以贴合一个大功率LED芯片，亦可安装多个大功率的LED芯片。

5、倾斜布置的热管，在不影响液体回流的情况下，减小整个散热器的高度，增加散热器的稳定性，方便安装固定。如作为路灯时，其倾斜的热管可以作为灯杆的一部分；在作为隧道灯散热器时，能贴合隧道的倾斜壁面，方便布置。

6、倾斜的热管可以布置竖直的散热翅片。散热翅片可以是单一环形散热翅片，亦可是螺旋形的散热翅片。其竖直布置自然对流时温度场与速度场协同，有利于增大自然对流换热系数。

7、该散热器的工作环境在室外，高空。环境恶劣，很容易积灰，且不易清洗。竖直布置散热翅片的方式使得灰尘难以附着，也能利用雨水、大风等自然天气自我清洗。

8、本发明运用热管分散热流，降低热流密度，使LED产生的热量均匀的分布在散热翅片上，通过自然对流散发出去，具有结构简单、不耗能、寿命长、抗积灰等优越性能。

9、该紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器可用于大功率路灯，隧道灯等。其结构能够在恶劣的环境中使用，独特的翅片布置方式能很好的防止积灰。同时，不同的功率可以用不同长度的热管和不同数量的散热翅片，设计加工简单、方便。

附图说明

图1为紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器的主视图；

图2为紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器的结构示意图；

图3为紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器的仰视图。

附图中：1—蒸发腔； 2—热管； 3—散热翅片； 4—法兰； 5—LED芯片； 6—凸台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1、2和3所示，紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器，包括蒸发腔1、热管2、散热翅片3和法兰4。蒸发腔1为盒体结构，蒸发腔1的底面为与LED芯片5贴合的贴合面，蒸发腔1内盛装液体。热管2倾斜设置在蒸发腔1的顶部，热管2内与蒸发腔1内相通。散热翅片3为环形结构，亦可为其他形状如：方形、针形、径向肋片，散热翅片3为多个（附图中仅画出了十三个散热翅片）、且均布设置在热管2上，每个散热翅片3竖直设置，散热翅片3可以用多种方式与热管2连接，如焊接、套管、胀管等方式。法兰4设置在蒸发腔1的底部并与蒸发腔1的底部平行，法兰4的内孔为LED芯片5的容置孔。

蒸发腔1与热管2通过焊接的方式连成一体，焊接后抽真空。蒸发腔1的顶部设有一凸台6，凸台6的中部设有一与蒸发腔1内相通的通孔，热管2焊接在该凸台6上，热管2内通过该通孔与蒸发腔1内相通。热管2通过与凸台6焊接从而与蒸发腔1连接，增强热管2与凸台6的连接强度。

本发明将热管2倾斜设置在蒸发腔1的顶部，每个散热翅片3竖直设置，灰尘落到热管2和散热翅片3上后便会顺着热管2和散热翅片3下滑，从而脱离热管2和散热翅片3，这种竖直布置散热翅片3的方式能有效的减小积灰所带来的散热器性能下降，增强散热效果。

使用该散热器时， LED芯片5贴合在蒸发腔1的底部，蒸发腔1的底部为平板型，能够很好的贴合LED芯片；将法兰4通过螺栓连接在灯壳上。工作时，LED芯片产生的大量热量通过蒸发腔1底端的热沉（即底板）直接传递给蒸发腔1内的液体，液体沸腾产生蒸汽，蒸汽经过热管2在散热翅片3上凝结，热量由热管2的管壁传递给散热翅片3，在通过自然对流散发到空气中。蒸发腔1的底平板能够很好的贴合LED芯片，能有效的把LED芯片产生的热量传递给蒸发腔1内的液体工质，减小这一过程的传热温差；热管2内的工质在真空环境中把热量带给散热翅片3，其热阻很小，轴向的温差小，能把热量传递很远。大尺寸的热管2能够布置更多，更大面积的散热翅片3，并且能够均匀的分配热量，使散热效率更优化。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。 

Claims (2)

1.紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器，其特征在于：包括蒸发腔（1）、热管（2）、散热翅片（3）和法兰（4）；所述蒸发腔（1）为盒体结构，蒸发腔（1）的底面为与LED芯片（5）贴合的贴合面，蒸发腔（1）内盛装液体；所述热管（2）倾斜设置在蒸发腔（1）的顶部，热管（2）内与蒸发腔（1）内相通；所述散热翅片（3）为环形结构，散热翅片（3）为多个、且均布设置在热管（2）上，每个散热翅片（3）竖直设置；所述法兰（4）设置在蒸发腔（1）的底部并与蒸发腔（1）的底部平行，法兰（4）的内孔为LED芯片（5）的容置孔。

2.根据权利要求1所述的紧凑型大功率集成LED复合翅片热管散热器，其特征在于：所述蒸发腔（1）的顶部设有一凸台（6），凸台（6）的中部设有一与蒸发腔（1）内相通的通孔，所述热管（2）焊接在该凸台（6）上，热管（2）内通过该通孔与蒸发腔（1）内相通。

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