CN109307252A - 一种相变液及包含该相变液的热传输模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种相变液及包含该相变液的热传输模块，所述相变液包括下述重量份的组分：环戊烷：60～80份；乙酸甲酯：10～20份；丙酮：10～20份；所述热传输模块的散热冷凝回流上盖固定安装在取热散热壳体上，两者组合形成密封腔体，密封腔体内的真空腔内填充相变液，相变液占整个真空腔的5％～20％；取热散热壳体的底部内侧具有微型直槽；散热冷凝回流上盖上加工有抽气孔，抽气螺丝与抽气孔之间密封连接。本发明不但热传导效率高而且化学惰性好，不会对金属造成腐蚀；同时能够保证器件在使用过程中保持较低的温度，可应用于LED灯具、高性能计算机、大功率激光器、大功率电力电子设备的节能热管理。

Description

一种相变液及包含该相变液的热传输模块
技术领域
本发明属于LED灯具技术领域，涉及一种相变液及包含该相变液的热传输模块。
背景技术
对于使用高功率集成面光源的LED一体化路灯，由于灯具散热技术的限制，在灯具功率超过80W时，LED光源的寿命及发光效果将大打折扣，为规避此类风险，灯具制造者往往将灯具设计为双光源或三光源。因此，为了实现高功率单光源的设计，必须寻求更高效且可与一体化方案相结合的散热灯具组件。
LED灯具的散热实际上包括导热和散热两个部分，导热就是要把热量最快地从发热源传送到散热器表面，而散热则是要把热量从散热器表面散发到空气中去。首先要把热最快的导出来，然后要最有效地散到空气里去。
微槽群复合相变技术是一种高效的传热技术，微槽群相变冷却技术是微槽把密闭循环的相变液变成所需的液膜，LED器件与铝合金表面紧密接触，其热能通过铝热传导给液膜，液膜瞬间汽化，把器件产生的热能传送到密封腔各处，再通过铝散热鳍片散发到空气中。其中相变液为水溶液，会与金属发生氧化反应，产生水垢等沉积物影响散热。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种化学惰性好，且在真空条件下具有低沸点、低粘度的相变液。
为了解决上述技术问题，本发明的相变液包括下述重量份的组分：环戊烷：60～80份；乙酸甲酯：10～20份；丙酮：10～20份。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种包含上述相变液的热传输模块；该模块包括取热散热壳体、散热冷凝回流上盖；所述的散热冷凝回流上盖固定安装在取热散热壳体上，两者组合形成密封腔体，密封腔体内的真空腔内填充相变液，相变液占整个真空腔的5％～20％；取热散热壳体的底部内侧具有微型直槽；散热冷凝回流上盖上加工有抽气孔，抽气螺丝与抽气孔之间密封连接。
需要散热的器件可以固定在取热散热壳体的底部外侧，器件产生的热量经过取热散热壳体的底部外侧传到密封腔体内微型直槽处的相变液，相变液在近真空的密封腔体内沸点降低，取热散热壳体底部传导过来的热量会使相变液迅速汽化，汽化后的相变液会碰到散热冷凝回流上盖，散热冷凝回流上盖相对温度较低，汽化的相变液冷凝后重新恢复液态，液态的相变液会沿着取热散热壳体的侧壁回流至底部的微型直槽，形成循环回路，热量通过取热散热壳体侧壁扩散到空气中。
相较于传统的金属热传导，本发明的相变热传导提高了传热效率。在相变液的选择上，由于在长时间使用过程中，含水的溶液均会对金属材质的密封腔体形成腐蚀，形成氧化物堆积在微型直槽上，影响回流通道。本发明的相变液不但热传导效率高而且化学惰性好，不会对金属造成腐蚀；同时由于在真空状态下，相变液的沸点能保持在30～50℃，粘度在0.3～0.7mPa.s，能够保证器件在使用过程中保持较低的温度。
所述的散热冷凝回流上盖内壁为穹顶形，厚度为8～20mm。
所述的散热冷凝回流上盖的上表面平整或带有散热翅片。
所述的微型直槽均匀分布在取热散热外壳的底部内侧，其剖截面波形为方波或正弦波，峰峰值为0.8～2mm，周期小于等于1mm。
所述的取热散热壳体和散热冷凝回流上盖使用压铸工艺一次压铸成型。
所述的相变液优选环戊烷；80份；乙酸甲酯：10份；丙酮：10份；相变液占整个真空腔的5％；微型直槽峰峰值为0.8mm，周期等于1mm。
本发明有如下优点：
1、取热散热壳体底部内侧加工许多均匀分布的微型直槽，相变液在微型直槽自身结构所形成的毛细压力梯度的作用下沿微型直槽流动，同时在微型直槽中形成薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的高强度换热过程，使相变液变成蒸汽，利用汽化潜热带走高功率集成面光源工作时产生的巨大热量，从而将器件的工作温度降低并控制在理想的范围内。
2、相变液粘度低、沸点低、化学惰性好。在真空条件下相变液沸点在30～50℃，粘度在0.3～0.7mPa.s，可加速相变液回流速率，强化提升冷凝换热效果，并且对金属无腐蚀。
本发明可应用于LED灯具的取热散热，保证灯具在长时间使用过程的稳定性，提高灯具可靠性。本发明还可以应用于高性能计算机、大功率激光器、大功率电力电子设备节能热管理。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的热传输模块轴向剖面结构示意图。
1、取热散热壳体；11、微型直槽；2、散热冷凝回流上盖；21、抽气孔；22、抽气螺丝；3真空腔。
具体实施方式
如图1所示，本发明的热传输模块包括取热散热壳体1、散热冷凝回流上盖2两个主体部分，取热散热壳体1与散热冷凝回流上盖2通过焊接或点胶粘接的方式结合形成密封腔体；密封腔体内的真空腔3内注入相变液；在真空状态下，相变液的沸点能保持在30～50℃，粘度在0.3～0.7mPa.s；取热散热壳体1的底部内侧均匀分布微型直槽11，其剖截面波形为方波或正弦波，峰峰值为0.8～2mm，周期小于1mm；散热冷凝回流上盖2内壁为穹顶形，厚度为8～20mm，且其上表面平整或带有散热翅片；散热冷凝回流上盖2上加工有抽气孔21，抽气螺丝22与抽气孔21之间密封连接。
本发明实施例1～3及对比例参数见表1。
表1
所述的取热散热壳体和散热冷凝回流上盖使用压铸工艺一次压铸成型，微型直槽和上盖的穹顶形状也一次成型。
本发明可用于LED灯具散热，高功率集成面光源固定在取热散热壳体的底部外侧，光源发光产生的热量通过热传输模块扩散。
实施例1～3及对比例测试结果数据见表2(环境温度：25℃)。
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
1小时 65.3℃ 66.5℃ 66.1℃ 70.4℃
24小时 67.0℃ 68.2℃ 68.7℃ 73.2℃
72小时 66.8℃ 69.5℃ 69.2℃ 79.6℃
144小时 67.1℃ 69.2℃ 68.9℃ 83.2℃
从表2的测试结果数据可以得出结论，采用本发明可以保证LED灯具长时间使用的可靠性，比使用含去离子水的溶液不但灯具稳定性提高了，传导散热性能也得到了提升。
以上所述为本发明的说明性实施例，在不脱离本发明原理的前提下的修饰及变化，均在本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种相变液，其特征在于包括下述重量份的组分：环戊烷：60～80份；乙酸甲酯：10～20份；丙酮：10～20份。
2.一种包含如权利要求1所述相变液的热传输模块；其特征在于包括取热散热壳体(1)、散热冷凝回流上盖(2)；所述的散热冷凝回流上盖(2)固定安装在取热散热壳体(1)上，两者组合形成密封腔体，密封腔体内的真空腔(3)内填充相变液，相变液占整个真空腔(3)的5％～20％；取热散热壳体(1)的底部内侧具有微型直槽(11)；散热冷凝回流上盖(2)上加工有抽气孔(21)，抽气螺丝(22)与抽气孔(21)之间密封连接。
3.根据权利要求2所述的相变液的热传输模块，其特征在于所述的散热冷凝回流上盖(2)内壁为穹顶形，厚度为8～20mm。
4.根据权利要求2所述的相变液的热传输模块，其特征在于所述的散热冷凝回流上盖(2)的上表面平整或带有散热翅片。
5.根据权利要求2所述的相变液的热传输模块，其特征在于所述的微型直槽(11)均匀分布在取热散热外壳(1)的底部内侧，其剖截面波形为方波或正弦波，峰峰值为0.8～2mm，周期小于等于1mm。
6.根据权利要求2所述的相变液的热传输模块，其特征在于所述的取热散热壳体(1)和散热冷凝回流上盖(2)使用压铸工艺一次压铸成型。
7.根据权利要求5所述的相变液的热传输模块，其特征在于所述的相变液包括下述重量份的组分：环戊烷；80份；乙酸甲酯：10份；丙酮：10份；相变液占整个真空腔(3)的5％；微型直槽(11)峰峰值为0.8mm，周期等于1mm。
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