CN106481997A - 相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度led器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度LED器件。该LED器件包括依次贴装在一起的LED光源、相变液循环体和散热器；散热器上设有散热风扇；相变液循环体内填充有相变液。本发明将相变导热与风扇散热进行有机结合：首先提供相变液循环相变的通道，风扇能够提供快速的对流效果，迅速带走散热器片上因LED器件发热产生的热量，实现优异的散热目的；其次由于风扇能够提供较大的空气对流，因此也需要灯具提供较大的对流空间；相变可以为LED器件快速导热，风扇为相变快速散热，两者相结合为LED灯具导热，散热提供基础，可以在有限的发光面积下实现超高功率密度LED器件，即提高了单位面积内总光通量，减轻了散热器体积，使LED器件整体简易化、轻量化。

Description

相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度LED器件
技术领域
本发明涉及一种相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度LED器件，属于LED灯具散热与封装器件技术领域。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED在工作时，会有80％左右的电能转化成了热能，20％的电能转化为光能，而LED所处的环境温度与出光率成反比关系的，温度越高，出光率越低，当温度达到LED灯最高使用温度时，LED会急剧衰减或失效。因此，温度对LED的寿命、光衰、色温偏移都有直接关系。
目前传统LED灯具(如图2所示)，主要是以自然被动式散热为主，基本结构是在LED光源发热端加上相应尺寸的散热器，通过空气自然对流达到散热效果，这种结构要做高功率密度的大功率LED导热和散热都不理想，且做高功率散热器体积非常庞大笨重。
因此如何在小体积散热器上实现LED高光功率密度是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度LED器件，克服现有技术中的不足。
本发明所提供的相变导热与风扇散热相结合的LED器件，包括依次贴装在一起的LED光源、相变液循环体和散热器；
所述散热器上设有散热风扇；
所述相变液循环体内填充有相变液。
所述的LED器件中，所述散热器可为散热鳍片。
所述的LED器件中，所述相变液循环体包括一循环管路，所述相变液在所述循环管路内循环；
所述循环管路的两端均通过一腔体相连通；
所述腔体分别与所述LED光源的基板和所述散热器连接配合，通过所述腔体与所述LED光源和所述散热器的贴合配合，将所述LED光源的热量传递给所述相变液，进而再传递给所述散热器，实现LED光源散热的目的。
所述的LED器件中，所述腔体设于所述循环管路相对设置的两端。
所述的LED器件中，所述循环管路上设有单向阀，以保证所述相变液朝一个方向循环。
所述的LED器件中，所述循环管路上设有抽真空孔和/或注液孔，以对所述循环管路进行抽真空以及通入所述相变液。
所述的LED器件中，所述相变液可为蒸馏水、丙酮和/或乙醇。
本发明LED器件的工作原理(实现散热的目的)是相变液受热膨胀并发生相变，运动；然后释热、收缩、相变、运动、循环。在上述过程中，相变液通过形变吸热和释热并循环运动，可以迅速导热。相变液导出热后与散热器接触需要迅速降温再次相变循环，故在散热器上加上主动散热风扇；以达到迅速循环连续相变的目的；风扇是一种通过加快空气流动以达到驱热、给风等目的的设备。
制作本发明LED器件时，可按照如下步骤进行：
将封装好的LED光源的底部(基板)与相变液循环体的腔体紧密贴装；
将散热器紧密贴装在另一端的相变液循环体的腔体上；
将散热风扇固定在散热器上；
将在两端相变液腔体装好LED光源、鳍片散热器、散热风扇的整套装置放入真空操作箱内；
将装好的装置进行抽真空作业，抽真空10～15分钟；
将相变液从密封口注入后，密封；
将真空作业箱箱放气，直至内外气压平衡。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种能够在有限的发光面积上做高功率高密度发光器件，将相变导热与风扇散热进行了有机结合：首先提供相变液循环相变的通道(循环管路)，风扇能够提供快速的对流效果，迅速带走散热器片上因LED器件发热产生的热量，实现优异的散热目的；其次，由于风扇能够提供较大的空气对流，因此也需要灯具提供较大的对流空间；进一步的，相变可以为LED器件快速导热，风扇为相变快速散热，两者相结合为LED灯具导热，散热提供了基础，可以在有限的发光面积下实现超高功率密度LED器件，即提高了单位面积内总光通量，减轻了散热器体积，使LED器件整体简易化，轻量化，本发明实现小体积散热器上实现LED高光功率密度。
附图说明
图1为本发明相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度LED器件的结构示意图。
图1中各标记如下：
1’散热器、2’LED发光光源基板、3’LED发光光源围板胶。
图2为现有的一般LED灯具器件的结构示意图。
图2中各标记如下：
1风扇散热方向、2风扇散热透气孔、3散热风扇、4散热鳍片、5，10腔体、6，15单向阀、7，18循环管路、8相变液循环方向示意、9相变液管气化的相变液、10腔体转化的相变液气混合、11基板、12LED发光光源围坝胶、13、LED发光光源出光示意、14抽真空和注液孔、16相变液、17相变液循环方向示意。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
本实施例所用LED光源为倒装LED光源，按照现有工艺进行制作：固晶、共晶、点围坝、点粉、烘烤成型。
如图1所示，本实施列提供的相变导热与风扇散热相结合的超高功率密度LED器件，包括依次贴装在一起的LED光源、相变液循环体和散热鳍片4，散热鳍片4上设有散热风扇3，相变液循环体内填充有相变液16。其中，相变液循环体包括一循环管路7和18，相变液16在循环管路7和18内循环，循环管路7和18上分别设有设有单向阀6和15，循环管路18上设有抽真空和注液孔14，用于抽真空和注射相变液。循环管路7和18相对的两端均通过一腔体5和10相连通，其中，腔体5与散热鳍片4连接配合，腔体10与LED光源的基板11连接配合，通过腔体5和10与LED光源和散热鳍片4的贴合配合，将LED光源的热量传递给相变液16，进而再传递给散热鳍片4，实现LED光源散热的目的。
按照如下步骤制作本发明超高功率密度LED器件，
a、将封装好的LED光源的基板11与相变液的腔体10紧密贴装；
b、将散热鳍片4紧密贴装在另一端的相变液的腔体5上；
c、将散热风扇3固定在散热鳍片4上；
d、将在两端相变液腔体装好LED光源、散热鳍片、散热风扇的整套装置放入真空操作箱内；
e、将装好的装置进行抽真空作业，抽真空10～15分钟；
f、将相变液从抽真空和注液孔14注入后，密封；
g、将真空作业箱箱放气，直至内外气压平衡后取出。
本发明LED器件工作时散热的过程如下：
当LED器件通电点亮后发热，热量传递到循环管路内的相变液，当温度达到相变液的气化温度时，相变液开始相变成气体(即相变液管气化的相变液9)，通过循环管路7和18循环至另一端，并将热量传递给散热鳍片4，散热风扇3提供快速的对流，气化的相变液遇到散热风扇4低温后相变成液体状(预冷液化)，通过循环管路循环到LED器件的连接腔内，遇热气化，循环相变的过程中迅速把LED器件产生的热量迅速带走，通过风扇迅速散热到空气中，降低LED器件的温度。
现有LED器件采用的传统散热的方式，即依靠材料本身的机械热传导实现导热、散热，这种散热方式是受材质本身的导热系数限制的。而本发明LED器件采用的相变导热，是通过相变液的相变循环运动导热，而且相变液具有热阻小、传热效率高的特点，因此能够使得LED器件在发热状态下保持不高于相变液相变温度(如最高为50℃)的状态，可见，在有限的发光面积下，采用本发明相变散热结构的LED器件可以做更高功率密度，能够提高单位面积内总光通量。

Claims (7)

1.一种相变导热与风扇散热相结合的LED器件，其特征在于：所述LED器件包括依次贴装在一起的LED光源、相变液循环体和散热器；
所述散热器上设有散热风扇；
所述相变液循环体内填充有相变液。
2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于：所述散热器为散热鳍片。
3.根据权利要求1或2所述的LED器件，其特征在于：所述相变液循环体包括一循环管路；
所述循环管路的两端均通过一腔体相连通；
所述腔体分别与所述LED光源的基板和所述散热器连接配合。
4.根据权利要求3所述的LED器件，其特征在于：所述腔体设于所述循环管路相对设置的两端。
5.根据权利要求3或4所述的LED器件，其特征在于：所述循环管路上设有单向阀。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的LED器件，其特征在于：所述循环管路上设有抽真空孔和/或注液孔。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的LED器件，其特征在于：所述相变液为蒸馏水、丙酮和/或乙醇。
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