CN108150977A - 基于多孔碳材料的led器件用均热板、其制备方法和led器件 - Google Patents

基于多孔碳材料的led器件用均热板、其制备方法和led器件 Download PDF

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蔡赛
胡进
李琳
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    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/51—Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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Abstract

本发明揭示了一种基于多孔碳材料的LED器件用均热板、其制备方法和LED器件，用于降低LED器件的整体热阻，该均热板包括彼此相对配合设置的蒸发板和冷凝板，蒸发板和冷凝板之间形成有密封的腔室，腔室内灌有工质，蒸发板包括蒸发板本体以及贴设于蒸发板本体内侧壁上的第一吸液芯，冷凝板包括冷凝板本体以及贴设于冷凝板本体内侧壁上的第二吸液芯，第一吸液芯和第二吸液芯之间设置有若干个支撑件，腔室内还填充有多孔碳纳米管聚集体。

Description

基于多孔碳材料的LED器件用均热板、其制备方法和LED器件
技术领域
本发明属于LED发光技术领域，具体涉及一种基于多孔碳材料的LED 器件用均热板、其制备方法和LED器件。
背景技术
传统白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧缺的今天，已渐渐被各国政 府禁止生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果， 但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随 着LED技术的高速发展LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED 在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
在目前的大功率LED光源系统中，通常采用的都是多颗LED器件阵列 组合或多芯片LED集成封装的方式来实现总体的照明效果，而每个LED器 件都可以看做是一个集中的热源。当集中于LED器件的热量需要扩散到整 个散热器基板上时，存在一定的扩散热阻，而降低扩散热阻是减小热量集中 从而降低散热系统整体热阻的最有效方法。均热板作为一种特殊形式的相变 热管，具有很高的导热系数，可以提升温度分布均匀性并减少热量集中，是 实现这一目的的有效途径。然而现有技术中，均热板的设计大多结构复杂， 加工难度大，制造成本较高。
发明内容
本申请一实施例提供一种基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其结构简 单，易于加工，该LED器件用均热板包括：
彼此相对配合设置的蒸发板和冷凝板，所述蒸发板和冷凝板之间形成有密 封的腔室，所述腔室内灌有工质，所述蒸发板包括蒸发板本体以及贴设于所述 蒸发板本体内侧壁上的第一吸液芯，所述冷凝板包括冷凝板本体以及贴设于所 述冷凝板本体内侧壁上的第二吸液芯，所述第一吸液芯和第二吸液芯之间设置 有若干个支撑件，所述腔室内还填充有多孔碳纳米管聚集体。
一实施例中，所述多孔碳纳米管聚集体中孔洞的尺寸为2μm～15μm。
一实施例中，所述蒸发板本体的厚度小于冷凝板本体的厚度。
一实施例中，所述第一吸液芯和第二吸液芯为铜粉烧结板。
一实施例中，所述工质为去离子水或乙醇。
一实施例中，所述腔室内真空环境。
本申请一实施例还提供一种如上所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热 板的制备方法，该方法包括：
S1、将聚苯乙烯微球均匀分散于碳纳米管溶液中，并抽滤，得到碳纳米管 复合膜；
S2、利用有机溶剂溶解碳纳米管复合膜中的聚苯乙烯微球，得到具有空洞 的碳纳米管薄膜；
S3、将多层步骤S2中得到的碳纳米管薄膜组装成多孔碳纳米管聚集体；
S4、将蒸发板、冷凝板、支撑件和碳纳米管薄膜进行组装，并向腔室中灌 注工质，得到均热板。
一实施例中，所述方法还包括，通过调整步骤S1中聚苯乙烯微球的大小调 控多孔碳纳米管聚集体中孔洞的大小。
一实施例中，步骤S4还包括对所述均热板的腔室抽真空。
本申请一实施例还提供一种LED器件，包括如上所述的基于多孔碳材料的 LED器件用均热板。
与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益效果：
通过彼此相对配合设置的蒸发板和冷凝板，蒸发板和冷凝板之间形成有密 封的腔室，腔室内灌有工质，蒸发板包括蒸发板本体以及贴设于蒸发板本体内 侧壁上的第一吸液芯，冷凝板包括冷凝板本体以及贴设于冷凝板本体内侧壁上 的第二吸液芯，第一吸液芯和第二吸液芯之间设置有若干个支撑件，腔室内还 填充有多孔碳纳米管聚集体，工作时，均热板的蒸发板吸收LED器件的热量， 并将与其临近的第一吸液芯处的工质加热蒸发，气态的工质迅速地通过多孔碳 纳米管聚集体传输至冷凝板处，并与冷凝板产生高效的热交换，从而冷却为液 态工质，液态的工质被第二吸液芯吸收，进而通过多孔碳纳米管聚集体回流至 第一吸液芯，周而复始进行循环，实现LED器件产生的热量从蒸发板向冷凝板 的高效传递，而由于多孔碳纳米管聚集体中孔洞的大小可控，且多孔碳纳米管 聚集体的比表面积远远大于传统的材料，可以为气体和液体的工质同时提供传 输通路，在将毛细作用发挥到最大程度。
附图说明
图1是本申请一实施方式中基于多孔碳材料的LED器件用均热板的结构 示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实 施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的 结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
参图1，介绍本发明基于多孔碳材料的LED器件用均热板100的一具体实 施方式。在本实施方式中，该LED器件用均热板100包括蒸发板10、冷凝板 20、支撑件30以及多孔碳纳米管聚集体40。
蒸发板10和冷凝板20彼此相对设置，两者之间配合形成有一个密封的腔 室(未标示)，腔室内灌有工质(图未示)。工质是均热板100内热量交换的介 质，通过其相态的改变，实现热量从蒸发板10向冷凝板20的传递。工质优选 为具有较高的比热容的液体介质，一实施例中，例如可以为去离子水或乙醇。 当然，在其他替换的实施方式中，工质也可以选择其他合适的材料。
蒸发板10包括蒸发板本体11以及贴设于蒸发板本体11内侧壁上的第一吸 液芯12，冷凝板20包括冷凝板本体21以及贴设于冷凝板本体21内侧壁上的第 二吸液芯22。第一吸液芯12和第二吸液芯22需要具有较好的毛细结构，从而 使得工质可以快速地在其内部进行传输。一实施方式中，第一吸液芯12和第二 吸液芯22可以为铜粉烧结板。
支撑件30的数量优选地设置为多个，其设置于第一吸液芯12和第二吸液 芯22之间，用于支撑腔室，保证均热板100的稳定工作环境。
多孔碳纳米管聚集体40填充于腔室中，工作时，均热板100的蒸发板10 吸收LED器件的热量，并将与其临近的第一吸液芯处12的工质加热蒸发，气 态的工质迅速地通过多孔碳纳米管聚集体40传输至冷凝板20处，并与冷凝板 20产生高效的热交换，从而冷却为液态工质，液态的工质被第二吸液芯22吸收， 进而通过多孔碳纳米管聚集体40回流至第一吸液芯12，周而复始进行循环，实 现LED器件产生的热量从蒸发板10向冷凝板20的高效传递，而由于多孔碳纳 米管聚集体40中孔洞的大小可控，且多孔碳纳米管聚集体40的比表面积远远 大于传统的材料，可以为气体和液体的工质同时提供传输通路，在将毛细作用 发挥到最大程度。
一实施例中，蒸发板本体11的厚度小于冷凝板本体21的厚度。这样可以 减小从热源传递至工质的热阻，LED器件的热量可以更快地传递至第一吸液芯 12，而冷凝板20可以起到更好的冷凝效果。
一实施例中，腔室内真空环境。
本申请一实施方式还提供一种如上所述的基于多孔碳材料的LED器件用均 热板的制备方法，该方法包括：
S1、将聚苯乙烯微球均匀分散于碳纳米管溶液中，并抽滤，得到碳纳米管 复合膜。
S2、利用有机溶剂溶解碳纳米管复合膜中的聚苯乙烯微球，得到具有空洞 的碳纳米管薄膜。这里的有机溶剂可以例如是甲苯或三氯苯。
S3、将多层步骤S2中得到的碳纳米管薄膜组装成多孔碳纳米管聚集体。
S4、将蒸发板、冷凝板、支撑件和碳纳米管薄膜进行组装，并向腔室中灌 注工质，得到均热板。
一实施例中，所述方法还包括，通过调整步骤S1中聚苯乙烯微球的大小调 控多孔碳纳米管聚集体中孔洞的大小。
一实施例中，步骤S4还包括对所述均热板的腔室抽真空。
应当可以理解的是，在一些替换的实施方式中，还可以采用其他材质的微 球并配合对应的溶剂得到相同的技术效果，这些变换的实施方式仍应当属于本 申请的保护范围之内。
本申请一实施方式还提供一种利用上述基于多孔碳材料的均热板100的 LED器件，由于并不涉及对LED器件其他部分的改进，因此对LED器件的具 体结构也不再赘述。
本申请的技术方案具有以下有益效果：
通过彼此相对配合设置的蒸发板10和冷凝板20，蒸发板10和冷凝板20之 间形成有密封的腔室，腔室内灌有工质，蒸发板10包括蒸发板本体11以及贴 设于蒸发板本体11内侧壁上的第一吸液芯12，冷凝板20包括冷凝板本体21以 及贴设于冷凝板本体21内侧壁上的第二吸液芯，第一吸液芯12和第二吸液芯 之间设置有若干个支撑件30，腔室内还填充有多孔碳纳米管聚集体40，工作时， 均热板100的蒸发板10吸收LED器件的热量，并将与其临近的第一吸液芯处 12的工质加热蒸发，气态的工质迅速地通过多孔碳纳米管聚集体40传输至冷凝 板20处，并与冷凝板20产生高效的热交换，从而冷却为液态工质，液态的工 质被第二吸液芯22吸收，进而通过多孔碳纳米管聚集体40回流至第一吸液芯 12，周而复始进行循环，实现LED器件产生的热量从蒸发板10向冷凝板20的 高效传递，而由于多孔碳纳米管聚集体40中孔洞的大小可控，且多孔碳纳米管 聚集体40的比表面积远远大于传统的材料，可以为气体和液体的工质同时提供 传输通路，在将毛细作用发挥到最大程度。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式 仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本 领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以 经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式 的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精 神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其特征在于，包括彼此相对配合设置的蒸发板和冷凝板，所述蒸发板和冷凝板之间形成有密封的腔室，所述腔室内灌有工质，所述蒸发板包括蒸发板本体以及贴设于所述蒸发板本体内侧壁上的第一吸液芯，所述冷凝板包括冷凝板本体以及贴设于所述冷凝板本体内侧壁上的第二吸液芯，所述第一吸液芯和第二吸液芯之间设置有若干个支撑件，所述腔室内还填充有多孔碳纳米管聚集体。
2.根据权利要求1所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其特征在于，所述多孔碳纳米管聚集体中孔洞的尺寸为2μm～15μm。
3.根据权利要求1所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其特征在于，所述蒸发板本体的厚度小于冷凝板本体的厚度。
4.根据权利要求1所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其特征在于，所述第一吸液芯和第二吸液芯为铜粉烧结板。
5.根据权利要求1所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其特征在于，所述工质为去离子水或乙醇。
6.根据权利要求1所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板，其特征在于，所述腔室内真空环境。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板的制备方法，其特征在于，该方法包括：
S1、将聚苯乙烯微球均匀分散于碳纳米管溶液中，并抽滤，得到碳纳米管复合膜；
S2、利用有机溶剂溶解碳纳米管复合膜中的聚苯乙烯微球，得到具有空洞的碳纳米管薄膜；
S3、将多层步骤S2中得到的碳纳米管薄膜组装成多孔碳纳米管聚集体；
S4、将蒸发板、冷凝板、支撑件和碳纳米管薄膜进行组装，并向腔室中灌注工质，得到均热板。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，通过调整步骤S1中聚苯乙烯微球的大小调控多孔碳纳米管聚集体中孔洞的大小。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S4还包括对所述均热板的腔室抽真空。
10.一种LED器件，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的基于多孔碳材料的LED器件用均热板。
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