CN107143777A - 基于相变传热技术的一体式大功率led工矿灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，包括从下往上依次相接的COB光源、蒸发板、散热器；蒸发板的上端和散热器的下端围成抽真空的容腔，容腔内灌有液体工质；容腔内部上端和内部下端均设有一面微沟槽状的吸液芯。本发明结构紧凑，体积小巧，质量轻，能满足大功率照明，同时散热快，涉及LED灯散热技术领域。

Description

基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯
技术领域
本发明涉及LED灯散热技术领域，具体的说，涉及基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯。
背景技术
Light emitting diode(LED)作为第四代光源，具有节能、环保、长寿命、亮度色温可调等优点。随着LED技术的成熟，效率的持续提升，LED固态照明是趋势，也是照明行业节能的最佳方案。然而随着LED工矿灯的广泛应用和对照明强度的需要，人们对其功率也提出了更高的要求。功率的不增大，使得LED工矿灯散热强化成为保证其产品质量必须考虑的因素。如果热量不能有效传导出去，将会严重影响LED工矿灯具的使用寿命，因而灯具的散热成为了一个重要课题，如果热量不及时散热到环境中，过高的温度将会使芯片温度烧毁，进而使得工矿灯毁坏。
COB光源具有集成度高，温度集中等特点，所以对热设计进一步提出了挑战。由于LED灯在照明过程中，其电光转换效率很低，大约有80％的电能都转化成了热能集中在芯片上，LED芯片对温度非常敏感，如果芯片上的热量不能及时地传导出并散发到周围环境中，就会影响LED的使用寿命、发光效率、发光波长(色温)、正向电压等，温度过高甚至会对LED产生永久性破坏，因而LED的散热结构设计尤为重要。因此，散热问题已经成为了限制LED向大功率、小体积发展的主要技术因素，是制约LED向商用、民用大规模推广的关键所在。现有技术中不存在基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供通过相变有效传热的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，包括从下往上依次相接的COB光源、蒸发板、散热器；蒸发板的上端和散热器的下端围成抽真空的容腔，容腔内灌有液体工质；容腔内部上端和内部下端均设有一面微沟槽状的吸液芯。
作为一种优选，COB光源通过导热硅胶粘在蒸发板的下端，粘接位置与容腔正对。
作为一种优选，散热器包括基座和翅片，翅片位于基座的上端，基座的下表面设有一圈凸起的安装边，安装边围成凹陷区，凹陷区围成容腔，凹陷区内设有凸起的均匀分布的支撑柱；蒸发板的上端与安装边、支撑柱贴合的部位为平面。
作为一种优选，翅片为竖直立起的矩形翅片，各翅片在水平方向上相互平行。
作为一种优选，吸液芯包括多条纵横交错互通的微沟槽。
作为一种优选，基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯还包括灌液柱；灌液柱的一端安装于蒸发板和散热器之间，且与容腔连通，灌液柱的另一端在抽真空灌液后封闭。
作为一种优选，COB光源、蒸发板、散热器的表面设有增大热辐射换热的喷粉层。
作为一种优选，基座的厚度为2-2.5毫米，蒸发板的厚度为0.8-1毫米；散热器的材质为铝合金，蒸发板的材质为铝钎料板。
作为一种优选，散热器、灌液柱、蒸发板焊接成一个整体。
作为一种优选，灌液柱为空心管状结构，一端是圆筒状，一端是方形筒状；散热器的下端设有方形的灌液口，与灌液柱的方形筒状一端配合。
总的说来，本发明具有如下优点：
(1)将相变技术集成到散热器中并应用到大功率LED工矿灯散热领域，该基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯结构紧凑，体积小且质量轻，制作简单。
(2)散热器的基座的下表面与蒸发板的上表面都加工有交错互通微沟槽吸液芯，且都很薄，焊接起来后类似于超薄“均热板”。该一体式散热结构相对于分离式散热结构(即：将一块单独的均热板贴在带有翅片的散热器下面)结构更加紧凑、配合没有接触热阻且更薄，其可将COB光源产生的热量迅速在二维平面传导散开，并散发到周围环境中。
(3)蒸发板为铝钎料板，其本身可以在加热到一定条件就可以直接与铝合金焊接起来而不需要在铝合金表面镀镍再焊接，这样一来就节省成本，少一道工艺。
(4)交错互通微沟槽吸液芯结构通过加工参数来控制，易于加工和控制，该结构可增大比表面积，能强化沸腾传热。
(5)支撑柱结构是在加工过程中预留出来的，其可在受热时防止蒸汽容腔变形又可以为工质回流起到导流作用。
(6)散热器的翅片是通过热模拟方法得到的最优厚度、高度以及间隙。
(7)本发明具有制作简单、易于装配、结构紧凑、体积小、配合面无接触热阻、使用寿命长、散热效率高等优点。
附图说明
图1是本发明的拆分图。
图2是散热器的立体图。
图3是图2的局部放大图。
图4是灌液柱的立体图。
图5是蒸发板的立体图。
图6是图5的局部放大图。
图7是COB光源的立体图。
其中，1为散热器，2为灌液柱，3为蒸发板，4为COB光源，5为基座，6为翅片，7为安装边，8为凹陷区，9为支撑柱，10为吸液芯。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，包括从下往上依次相接的COB光源、蒸发板、散热器，还包括固定在蒸发板和散热器之间的与容腔连通的灌液柱。将散热器、灌液柱与蒸发板焊接形成一个整体，通过灌液柱对散热器的基座与蒸发板形成的容腔抽真空灌工质，然后封口；再将COB光源用导热硅胶贴在蒸发板的下表面。
散热器首先挤压出来，其上设有多片竖直的翅片，翅片呈矩形，均匀垂直分布在散热器的基座上，翅片之间相互平行，有一定间隙，基座厚度为2mm。
在基座的下表面铣出一个1mm深的凹陷区，凹陷区周围是一个“口”形的凸起的安装边，用于与蒸发板对应位置焊接。需在铣凹陷区的时候预留16个均匀分布的凸起的支撑柱，此外，需在安装边的边缘铣一个贯穿的灌液口。
在基座上对应容腔部分用数控铣床加工出交错互通微沟槽，所用加工的刀具为雕刻刀，微沟槽参数是可控的。本实施例的交错互通，指的是具有多条平行的横向槽和多条平行的纵向槽，横向槽和纵向槽相互垂直，交错的部位相互连通。
灌液柱是空心的，一端是圆筒状，一端是方形筒状。方形筒状段是将圆柱空管用模具压扁而成，其大小刚好与散热器的基座的灌液口配合；圆筒状段用于抽真空灌工质。
蒸发板材料为铝钎料板，在不镀镍的情况下其可直接与铝合金焊接起来。蒸发板厚度为0.8mm，其上表面与散热器的基座围成容腔的部位加工有交错互通微沟槽状的吸液芯，但是其与支撑柱接触的部分没有加工吸液芯结构，目的是保证支撑柱能焊接在钎料板上。
将灌液柱配合到散热器的灌液口处再用蒸发板将其压住。蒸发板的边缘与基座边缘对齐，同时支撑柱与蒸发板中间无吸液芯结构的部分对齐，然后用不锈钢夹具夹紧放到真空炉里面加热，到达一定温度后这三者就焊接成了一个整体。
通过灌液柱的圆筒状一端对焊接后的整体的容腔进行抽真空灌液体工质，然后进行夹扁封口。
COB光源用导热硅胶粘在蒸发板的下表面。工矿灯在工作时，COB光源产生大量热，热量传导到蒸发板下表面，热量将会引起容腔内液体工质发生相变，相变可迅速将热量传导散开，最后通过翅片散发到周围环境中。
COB光源、蒸发板、散热器的表面设有增大热辐射换热的喷粉层。
散热器的基座与蒸发板的上表面都加工有交错互通微沟槽状的吸液芯，且都很薄，焊接起来后类似于超薄“均热板”。该一体式散热结构相对于分离式散热结构更加紧凑、配合没有接触热阻且更薄。COB光源工作时，热量能迅速传导出去。该工矿灯功率较大，适用于工矿照明，传热迅速，保证了工矿灯的使用寿命。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：包括从下往上依次相接的COB光源、蒸发板、散热器；蒸发板的上端和散热器的下端围成抽真空的容腔，容腔内灌有液体工质；容腔内部上端和内部下端均设有一面微沟槽状的吸液芯。
2.按照权利要求1所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：COB光源通过导热硅胶粘在蒸发板的下端，粘接位置与容腔正对。
3.按照权利要求1所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：散热器包括基座和翅片，翅片位于基座的上端，基座的下表面设有一圈凸起的安装边，安装边围成凹陷区，凹陷区围成容腔，凹陷区内设有凸起的均匀分布的支撑柱；蒸发板的上端与安装边、支撑柱贴合的部位为平面。
4.按照权利要求3所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：翅片为竖直立起的矩形翅片，各翅片在水平方向上相互平行。
5.按照权利要求1所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：吸液芯包括多条纵横交错互通的微沟槽。
6.按照权利要求1所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：还包括灌液柱；灌液柱的一端安装于蒸发板和散热器之间，且与容腔连通，灌液柱的另一端在抽真空灌液后封闭。
7.按照权利要求1所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：COB光源、蒸发板、散热器的表面设有增大热辐射换热的喷粉层。
8.按照权利要求3所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：基座的厚度为2-2.5毫米，蒸发板的厚度为0.8-1毫米；散热器的材质为铝合金，蒸发板的材质为铝钎料板。
9.按照权利要求6所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：散热器、灌液柱、蒸发板焊接成一个整体。
10.按照权利要求6所述的基于相变传热技术的一体式大功率LED工矿灯，其特征在于：灌液柱为空心管状结构，一端是圆筒状，一端是方形筒状；散热器的下端设有方形的灌液口，与灌液柱的方形筒状一端配合。
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