CN111306521A - 一种三维热管散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维热管散热装置，包括集热板、蒸汽通道以及金属外壳；所述蒸汽通道以及金属外壳均设置在所述集热板的上方，所述蒸汽通道设置在所述金属外壳的内部；所述集热板包括上板以及下板，所述上板与下板之间形成空腔，所述金属外壳包括内壁以及外壁，所述蒸汽通道的一端与所述金属外壳的内壁固定连接，所述蒸汽通道的另一端与所述集热板的上板固定连接，所述集热板内部的空腔、所述金属外壳的内壁与外壁间形成的空隙以及所述蒸汽通道三者相连通且形成一个密闭的腔体，所述集热板的内部填充有工质液体。本发明的三维热管散热装置以金属外壳表面作为散热装置与外界环境的换热面积，换热面积大，大大提高了整个装置的散热能力。

Description

一种三维热管散热装置
技术领域
本发明涉及LED灯散热技术领域，具体涉及一种三维热管散热装置。
背景技术
随着LED灯在照明市场的推广以及体积小型化和紧凑式芯片的使用，LED灯芯片的功率热流密度变得越来越高，LED灯芯片对其热管理系统的技术要求大大提高。目前LED灯光电转换效率较低，仅有20％-30％，大部分能量转化为热量储存在LED灯内部，对LED灯的性能造成了极大的影响，散热技术已经成为了制约LED灯发展的重要因素。
目前存在的散热方案大部分为均热板散热方案，均热板技术中的均热板为板式结构，内部填充工质液体，均热板吸收热源热量促使工质液体发生相变从而进行高效的换热。但是现有的均热板技术为二维传热，热量从一个面传递至另外一个面，受限于LED灯的规格限制，这种二维的传热能力的导热能力有限，且板式形状难以满足现实应用需求。而散热翅片由于自身固有的材料属性，散热性能及均温效果均无法适应高速发展的电子元器件。
发明内容
为了解决现有的LED灯散热过程中所存在的导热能力有限的问题，本发明提供了一种三维热管散热装置，以金属外壳表面作为散热装置与外界环境的换热面积，对比均热板的水平冷凝端换热面积有较大的增加，提高了整个装置的散热能力。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种三维热管散热装置，包括集热板、蒸汽通道以及金属外壳；所述蒸汽通道以及金属外壳均设置在所述集热板的上方，所述蒸汽通道设置在所述金属外壳的内部；所述集热板包括上板以及下板，所述上板与下板之间形成空腔，所述金属外壳包括内壁以及外壁，所述蒸汽通道的一端与所述金属外壳的内壁固定连接，所述蒸汽通道的另一端与所述集热板的上板固定连接，所述集热板内部的空腔、所述金属外壳的内壁与外壁间形成的空隙以及所述蒸汽通道三者相连通且形成一个密闭的腔体，所述集热板的内部填充有工质液体。
在本发明中，以金属外壳表面作为散热装置与外界环境的换热面积，对比均热板的水平冷凝端换热面积有较大的增加，大大提高了整个装置的散热能力。
进一步的，所述集热板的下板上设置有乳突结构，强化工质液体蒸发传热的效果。
进一步的，所述集热板内部的空腔、所述金属外壳的内壁与外壁间形成的空隙以及所述蒸汽通道三者相连通所形成的密闭腔体的气压不高于0.072个大气压强，强化工质液体蒸发传热的效果。
进一步的，所述集热板的上板的内表面以及蒸汽通道的内部均设置有吸液芯结构，可以更好地增强工质液体蒸发传热的效果。
进一步的，所述吸液芯结构为铜粉烧结结构或烧结丝网型结构或两者的复合结构，使用寿命长。
进一步的，所述蒸汽通道的数量为四根，所述蒸汽通道均匀分布在所述集热板上，传热散热效果更好。
进一步的，所述金属外壳的形状为筒灯形状，所述金属外壳上开设有通风孔，筒灯的形状可以增大换热散热面积，通风孔可以强化对流换热，散热效果更好。
进一步的，所述金属外壳的内部设置有电线管道，所述电线管道贯穿所述金属外壳以及集热板，方便灯芯电线连接，同时使得空气流动受到扰动，更好地带走热量，散热效果更好。
进一步的，所述工质液体为蒸馏水或酒精，容易蒸发和凝结，更好地带走热量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明为一种筒灯形的三维热管散热装置，以金属外壳表面作为散热装置与外界环境的换热面积，与传统的均热板相比增大了装置的换热面积及散热能力，本装置的关键技术是三维散热技术，其散热原理同均热板相似，利用工质相变循环快速带走热源热量，本装置的散热工质可在集热板，蒸汽通道，金属外壳之间不间断循环，从而实现从面到曲面的三维散热。同时本发明金属外壳内部与集热板间无其他结构，并设置有通风孔，增加了与外界的对流换热系数，提高整个装置的散热能力。而且本装置的外形设置与筒灯相似，适用于筒灯的使用环境，无需重新设计安装方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本发明的三维热管散热装置的整体结构示意图；
图2为本发明的三维热管散热装置的整体爆炸示意图；
图3为本发明的三维热管散热装置的原理图。
图中：1、集热板；11、上板；12、下板；13、乳突结构；2、蒸汽通道；3、金属外壳；31、内壁；32、外壁；4、电线管道。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
如图1所示，一种三维热管散热装置，包括集热板1、蒸汽通道2以及金属外壳3；蒸汽通道2以及金属外壳3均设置在集热板1的上方，蒸汽通道2设置在金属外壳3的内部；集热板1包括上板11以及下板12，所述上板11与下板12之间形成空腔，金属外壳3包括内壁31以及外壁32，蒸汽通道2的一端与金属外壳3的内壁31固定连接，蒸汽通道2的另一端与集热板1的上板11固定连接，集热板1内部的空腔、金属外壳3的内壁31与外壁32间形成的空隙以及蒸汽通道2三者相连通且形成一个密闭的腔体，集热板1的内部填充有工质液体。
在本发明中，以金属外壳3表面作为散热装置与外界环境的换热面积，对比均热板的水平冷凝端换热面积有较大的增加，大大提高了整个装置的散热能力。
如图2所示，集热板1的下板12上设置有乳突结构13，强化工质液体蒸发传热的效果。
在本实施例中，集热板1内部的空腔、金属外壳3的内壁31与外壁32间形成的空隙以及蒸汽通道2三者相连通所形成的密闭腔体内的气压不高于0.072个大气压强，强化工质液体蒸发传热的效果。
在本实施例中，集热板1的上板11的内表面以及蒸汽通道2的内部均设置有吸液芯结构，可以更好地增强工质液体蒸发传热的效果。
在本实施例中，吸液芯结构为铜粉烧结结构或烧结丝网型结构或两者的复合结构，使用寿命长。
在本实施例中，蒸汽通道2的数量为四根，蒸汽通道2均匀分布在集热板1上，传热散热效果更好。
在本实施例中，金属外壳3的形状为筒灯形状，金属外壳3上开设有通风孔，筒灯的形状可以增大换热散热面积，通风孔可以强化对流换热，散热效果更好。
如图1所示，金属外壳3的内部设置有电线管道4，电线管道4贯穿金属外壳3以及集热板1，方便灯芯电线连接，同时使得空气流动受到扰动，更好地带走热量，散热效果更好。
在本实施例中，工质液体为蒸馏水或酒精，容易蒸发和凝结，更好地带走热量。
本发明的工作原理为：
如图3所示，集热板1大小尺寸大于热源的尺寸，集热板1的下板12的表面上沉积有工质液体，集热板1接触热源吸收热量，工质液体受热蒸发变成气态，气态的工质在上板11凝结放热，未凝结的气态工质及部分液态的工质通过蒸汽通道2运输至金属外壳3，工质于金属外壳3凝结液化，受重力作用运输回集热板1，完成工质循环，从而实现了散热的功能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种三维热管散热装置，其特征在于，包括集热板、蒸汽通道以及金属外壳；所述蒸汽通道以及金属外壳均设置在所述集热板的上方，所述蒸汽通道设置在所述金属外壳的内部；所述集热板包括上板以及下板，所述上板与下板之间形成空腔，所述金属外壳包括内壁以及外壁，所述蒸汽通道的一端与所述金属外壳的内壁固定连接，所述蒸汽通道的另一端与所述集热板的上板固定连接，所述集热板内部的空腔、所述金属外壳的内壁与外壁间形成的空隙以及所述蒸汽通道三者相连通且形成一个密闭的腔体，所述集热板的内部填充有工质液体。
2.根据权利要求1所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述集热板的下板上设置有乳突结构。
3.根据权利要求1所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述集热板内部的空腔、所述金属外壳的内壁与外壁间形成的空隙以及所述蒸汽通道三者相连通所形成的密闭腔体内的气压不高于0.072个大气压强。
4.根据权利要求1所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述集热板的上板的内表面以及蒸汽通道的内部均设置有吸液芯结构。
5.根据权利要求4所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述吸液芯结构为铜粉烧结结构或烧结丝网型结构或两者的复合结构。
6.根据权利要求1所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述蒸汽通道的数量为四根，所述蒸汽通道均匀分布在所述集热板上。
7.根据权利要求1所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述金属外壳的形状为筒灯形状，所述金属外壳上开设有通风孔。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述金属外壳的内部设置有电线管道，所述电线管道贯穿所述金属外壳以及集热板。
9.根据权利要求8所述的三维热管散热装置，其特征在于，所述工质液体为蒸馏水或酒精。
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