CN106678759A - 一种适用于大功率led器件的led散热器 - Google Patents

一种适用于大功率led器件的led散热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种LED散热器，包括多块层叠的散热翅片、振荡流热管、固定于散热翅片下方的压板、固定于压板下方的平板蒸发器；每一散热翅片上设多个第一通孔；振荡流热管依次贯穿各第一通孔以使振荡流热管具有多个弯头且被折成L型结构；平板蒸发器包括相互扣合的上盖板和下盖板；压板下表面设有多个第一U型槽，上盖板上表面设多个第二U型槽，压板和上盖板扣合以使第一U型槽和第二U型槽组成投影截面呈圆形的U型通道；振荡流热管下端匹配地嵌在U型通道内；下盖板上表面设阵列矩形槽道，阵列矩形槽道两端分别设一月形凹槽；两个月形凹槽的侧面各设一分别与振荡流热管两端耦合连接的接口。本发明可以很好地解决当下严重的大功率LED器件的散热问题。

Description

一种适用于大功率LED器件的LED散热器
技术领域
本发明属于LED散热技术领域，具体涉及一种适用于大功率LED器件的LED散热器。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)，是把电能转换成光能的半导体光电器件，属光电半导体的一种。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
众所周知，大功率LED器件在工作过程中将产生大量的热量，而且热流密度非常高，如果这些热量不能及时传递和散发掉，将会使芯片的温度迅速上升，引起热应力的分布不均匀、晶片发光效率和荧光粉发射效率降低，特别是多个LED密集排列组成白光照明系统时，散热问题更为严重。
LED散热技术是一个多级热管理技术，其中包括LED芯片外延、封装、界面热阻以及外接热沉散热等技术。外接热沉散热技术是LED散热过程中很重要的一环，较低的基板扩散热阻和较高的翅片散热效率能够很好地降低LED芯片的结温。然而，在传统的LED散热器中，基板的材质一般是铝或者铜，基板将热源扩散到翅片上往往是通过金属导热方式，但是基板厚度一般较薄，扩散热阻较大，很难满足散热要求，传统的散热器的翅片散热效率也不是很高。换言之，传统的LED散热器极易导致芯片结温过高，晶片发光效率和和荧光粉发射效率均严重下降。
综上所述，亟需寻求一种新的LED散热技术，以解决当下严重的大功率LED器件的散热问题。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种适用于大功率LED器件的LED散热器，改善了传统的基板扩散热阻较大的问题，且翅片的散热效率也得以显著提高，从而极大提高了LED散热器的散热能力，而且产品结构简单，有利于降低制造成本。
为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：
一种适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：
包括多块依次层叠的散热翅片、振荡流热管、固定于所述散热翅片下方的压板、固定于所述压板下方的平板蒸发器；
每一所述散热翅片上均设有多个第一通孔；所述振荡流热管依次贯穿各所述第一通孔以使所述振荡流热管具有多个弯头，且所述振荡流热管整体被折成L型结构；
所述平板蒸发器包括有相互扣合的上盖板和下盖板；所述压板的下表面设有多个第一U型槽，所述上盖板的上表面设有多个第二U型槽，所述压板和所述上盖板相互扣合以使所述第一U型槽和所述第二U型槽组成投影截面呈圆形的U型通道；所述振荡流热管的下端匹配地嵌在所述U型通道内；
所述下盖板的上表面设有阵列矩形槽道，所述阵列矩形槽道的两端分别设有第一月形凹槽、第二月形凹槽；所述第一月形凹槽的侧面设有与所述振荡流热管一端耦合连接的第一接口，所述第二月形凹槽的侧面设有与所述振荡流热管另一端耦合连接的第二接口。
进一步的，还包括支柱；每一所述散热翅片上还设有供所述支柱贯穿的第二通孔，所述压板上设有供所述支柱贯穿的第三通孔，所述上盖板、所述下盖板分别设有供所述支柱贯穿的第四通孔、第五通孔；所述第二通孔、所述第三通孔、所述第四通孔、所述第五通孔与所述支柱均为过盈配合。
进一步的，所述支柱为铝支柱，数量为两根；每一所述散热翅片上的所述第二通孔、所述压板的第三通孔、所述上盖板的第四通孔、所述下盖板的第五通孔均为两个。
进一步的，所述振荡流热管、所述平板蒸发器均由铜材质制成。
进一步的，所述振荡流热管为两根，二者相对设置；所述第一接口和所述第二接口均为两个。
进一步的，所述压板的上表面和与其最接近的所述散热翅片之间的距离为5～7mm。
进一步的，所述振荡流热管的外径为φ2.9～φ3.1mm，所述振荡流热管的内径为φ1.7～φ1.9mm。
进一步的，所述平板蒸发器为圆形平板结构，其直径为φ145～φ155mm。
进一步的，所述散热翅片为圆环状散热翅片，多块所述散热翅片等距层叠成一体。
进一步的，所述第一通孔的孔径与所述振荡流热管的外径相等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种适用于大功率LED器件的LED散热器，采用平板蒸发器替代传统的散热基板，并引入振荡流热管且将其贯穿整个散热翅片，平板蒸发器和振荡流热管耦合连接在一起，从而极大地提高了LED散热器的散热能力，具体如下：
①由于振荡流热管贯穿整个散热翅片，而振荡流热管具有高导热性能，因此可以很好地解决了翅基温度偏低的状况，从而使得散热翅片的散热效率得以极大改善，进而使得本发明所述的LED散热器的散热能力得以显著提升；
②平板蒸发器设有阵列矩形槽道结构，不仅改善了蒸发器内部的工质沸腾蒸发状况，而且改善了传统的散热器基本的扩散热阻较大的缺陷，而平板蒸发器与振荡流热管进行耦合连接，形成了闭合的流体振荡-循环通路，从而极大提高了本发明所述的LED散热器的散热能力。
(2)本发明提供的一种适用于大功率LED器件的LED散热器，结构新颖、合理且简单，易于加工，有利于降低制造成本。
综上所述，本发明提供的一种LED散热器，散热能力极强，非常适用于大功率LED器件，在LED器件的散热技术领域中具有很高的市场价值。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所述的单块散热翅片的结构示意图；
图2是本发明所述的振荡流热管的结构示意图；
图3是本发明所述的压板的仰视图；
图4是本发明所述的平板蒸发器的上盖板的俯视图；
图5是本发明所述的平板蒸发器的下盖板的俯视图；
图6是本发明所述的支柱的结构示意图；
图7是本发明所述的LED散热器的底部结构的一种爆炸图(从侧下方看，用于体现散热翅片、压板、震荡流热管和平板蒸发器之间的位置关系)；
图8是本发明所述的LED散热器的底部结构的另一种爆炸图(从正面看，用于体现散热翅片、压板、震荡流热管和平板蒸发器之间的位置关系)；
图9是本发明所述的LED散热器的主视图；
图10是本发明所述的LED散热器的整体结构示意图。
附图标记：
1、散热翅片；11、第一通孔；12、第二通孔；2、振荡流热管；3、压板；31、第一U型槽；32、第三通孔；4、平板蒸发器；41、上盖板；411、第二U型槽；412、第四通孔；42、下盖板；421、阵列矩形槽道；422、第一月形凹槽；423、第二月形凹槽；424、第一接口；425、第二接口；426、第五通孔；5、支柱。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明公开了一种LED散热器，如图1～10所示，包括多块依次层叠的散热翅片1、振荡流热管2、固定于散热翅片1下方的压板3、固定于压板3下方的平板蒸发器4。其中，多块散热翅片1层叠，形成竖直阵列的散热翅片骨架，使得产品整体的结构更为紧凑。
其中，每一散热翅片1上均设有多个第一通孔11；振荡流热管2依次贯穿各第一通孔11以使振荡流热管2具有多个弯头，且振荡流热管2整体被折成L型结构，即振荡流热管2可以耦合镶嵌于散热翅片骨架内，从而形成LED散热器的整体框架。振荡流热管2设成前述的多重弯曲状结构，可以使得振荡流热管2内部的汽体更快地冷凝变成液体以不断累积形成液塞，从而有利于加快振荡流热管2内部发生的不稳定振荡的速率，更有助于散热。
其中，平板蒸发器4包括有相互扣合的上盖板41和下盖板42；压板3的下表面设有多个第一U型槽31(可通过等离子刻蚀、化学刻蚀等刻蚀方法得到)，上盖板41的上表面设有多个第二U型槽411(可通过等离子刻蚀、化学刻蚀等刻蚀方法得到)，压板3和上盖板41相互扣合以使第一U型槽31和第二U型槽411组成投影截面呈圆形的U型通道；振荡流热管2的下端匹配地嵌在U型通道内，不仅利于导热，有助于提高产品的散热能力，而且使得振荡流热管2的下端稳定且牢靠，有助于提高LED散热器的可靠性。
其中，下盖板42的上表面设有利于平板蒸发器4内的工质(一般为去离子水)沸腾蒸发的阵列矩形槽道421；阵列矩形槽道421的两端分别设有第一月形凹槽422、第二月形凹槽423，以用于汇集和分配平板蒸发器4内部的汽液混合流体；第一月形凹槽422的侧面设有与振荡流热管2一端耦合连接的第一接口424，以用于汽液混合流体的流入/流出平板蒸发器4，第二月形凹槽423的侧面设有与振荡流热管2另一端耦合连接的第二接口425，以用于汽液混合流体的流入/流出平板蒸发器4，从而形成流体振荡-循环回路。在本发明中，该流体振荡-循环回路的充液率约为50％，以保证振荡流热管2发生的不稳定振荡的频率最为适宜。
换言之，本发明所述的LED散热器采用平板蒸发器4替代了传统的散热基板，并引入了振荡流热管2且将其贯穿整个散热翅片1，平板蒸发器4和振荡流热管2耦合连接在一起，从而可以显著地提高LED散热器的散热能力。
作为一种实施例，该LED散热器还包括支柱5；每一散热翅片1上还设有供支柱5贯穿的第二通孔12，压板3上设有供支柱5贯穿的第三通孔32，上盖板41、下盖板42分别设有供支柱5贯穿的第四通孔412、第五通孔426，即支柱5从上往下依次竖直贯穿多块散热翅片1、压板3和平板蒸发器4；第二通孔12、第三通孔32、第四通孔412、第五通孔426与支柱5均为过盈配合，使得支柱5可以起到串联和固定散热翅片1、压板3和平板蒸发器4的作用，从而构成一个紧凑、稳定、牢靠的LED散热器本体。
更具体的，支柱5为铝支柱(在本实施例中，其为圆柱形结构，但本发明不限于此)，数量为两根；相应的，每一散热翅片1上的第二通孔12、压板3的第三通孔32、上盖板41的第四通孔412、下盖板42的第五通孔426均为两个。但是，需要说明的是，在本发明中，支柱5(对应的第二通孔12、第三通孔32、第四通孔412、第五通孔426)的数量并不限于此。
在上述实施例中，振荡流热管2、平板蒸发器4均由铜材质制成，更有利于防蚀，从而可以提高LED散热器的质量。
在上述实施例中，振荡流热管2为两根，二者相对设置，第一接口424和第二接口425均为两个，在保证产品牢靠性的基础上使得散热翅片1的散热效率更高。
在上述实施例中，压板3的上表面和与其最接近的散热翅片1之间的距离为5～7mm，优选为6mm；振荡流热管2的外径为φ2.9～φ3.1mm，优选为φ3mm，振荡流热管2的内径为φ1.7～φ1.9mm，优选为φ1.8mm；平板蒸发器4为圆形平板结构，其直径为φ145～φ155mm，优选为φ150mm。此外，如图7或8所示，压板3为一方形平板，由铝材质制成，以使得其可以匹配地置于振荡流热管2的下端构成的空间内，从而使得LED散热器的整体结构更为紧凑。
在上述实施例中，散热翅片1为圆环状散热翅片，多块散热翅片1等距层叠成一体，优选的，相邻的两块散热翅片1之间的距离为4mm，散热效率最佳。
在上述实施例中，第一通孔11的孔径与振荡流热管2的外径相等，以保证在振荡流热管2的内部发生不稳定振荡时不晃动，有利于提高LED散热器整体的牢靠性。
为便于更好地理解本发明，接下来将对上述实施例所述的LED散热器的散热原理进行相应阐述：
当将本实施例所述的LED散热器用于大功率LED器件时，LED芯片与平板蒸发器4的吸热面(具体为下盖板42的下表面)通过导热硅脂涂覆紧密结合，当热量由LED芯片传导给平板蒸发器4时，一部分热量传导至平板蒸发器4内的工质(一般为去离子水)，使其受热发生相变变为蒸汽，汽体经由平板蒸发器4的第一接口424、第二接口425上升进入振荡流热管2，同时另一部分热量经由平板蒸发器4传导给嵌在压板3和平板蒸发器4之间的振荡流热管2的下端，使得振荡流热管2内部的工质受热发生相变变成汽体，汽体上升进入贯穿整个散热翅片1的振荡流热管2的上端；经散热翅片1散热，振荡流热管2内部的汽体冷凝变成液体，冷凝液体不断累积形成液塞，并依托重力回流，而上升蒸汽不断累积形成汽塞，从而在整个振荡流热管2的内部形成一系列断断续续的汽塞和液塞，使振荡流热管2发生不稳定振荡，进而极大地强化了热量往外扩散。
本发明所述的LED散热器的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：
包括多块依次层叠的散热翅片、振荡流热管、固定于所述散热翅片下方的压板、固定于所述压板下方的平板蒸发器；
每一所述散热翅片上均设有多个第一通孔；所述振荡流热管依次贯穿各所述第一通孔以使所述振荡流热管具有多个弯头，且所述振荡流热管整体被折成L型结构；
所述平板蒸发器包括有相互扣合的上盖板和下盖板；所述压板的下表面设有多个第一U型槽，所述上盖板的上表面设有多个第二U型槽，所述压板和所述上盖板相互扣合以使所述第一U型槽和所述第二U型槽组成投影截面呈圆形的U型通道；所述振荡流热管的下端匹配地嵌在所述U型通道内；
所述下盖板的上表面设有阵列矩形槽道，所述阵列矩形槽道的两端分别设有第一月形凹槽、第二月形凹槽；所述第一月形凹槽的侧面设有与所述振荡流热管一端耦合连接的第一接口，所述第二月形凹槽的侧面设有与所述振荡流热管另一端耦合连接的第二接口。
2.根据权利要求1所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：还包括支柱；每一所述散热翅片上还设有供所述支柱贯穿的第二通孔，所述压板上设有供所述支柱贯穿的第三通孔，所述上盖板、所述下盖板分别设有供所述支柱贯穿的第四通孔、第五通孔；所述第二通孔、所述第三通孔、所述第四通孔、所述第五通孔与所述支柱均为过盈配合。
3.根据权利要求2所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述支柱为铝支柱，数量为两根；每一所述散热翅片上的所述第二通孔、所述压板的第三通孔、所述上盖板的第四通孔、所述下盖板的第五通孔均为两个。
4.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述振荡流热管、所述平板蒸发器均由铜材质制成。
5.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述振荡流热管为两根，二者相对设置；所述第一接口和所述第二接口均为两个。
6.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述压板的上表面和与其最接近的所述散热翅片之间的距离为5～7mm。
7.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述振荡流热管的外径为φ2.9～φ3.1mm，所述振荡流热管的内径为φ1.7～φ1.9mm。
8.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述平板蒸发器为圆形平板结构，其直径为φ145～φ155mm。
9.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述散热翅片为圆环状散热翅片，多块所述散热翅片等距层叠成一体。
10.根据权利要求1～3任一项所述的适用于大功率LED器件的LED散热器，其特征在于：所述第一通孔的孔径与所述振荡流热管的外径相等。
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