CN203202985U - 一种大功率led散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的大功率LED散热装置，其特征在于，其由铝基座、铜热管、低熔点金属、铝翅片组成。铝基座内部嵌铜热管，外部与铝翅片连为一体，底部与LED热源紧密接触。低熔点金属填充于铝基座、铜热管及LED热源之间。本实用新型充分利用热管优异的热传递能力达到均温效果，并用低熔点金属来保证热管和LED热源间优秀的热接触，使散热系统结构简单，可靠，且性能优异。本实用新型涉及的大功率LED散热装置可广泛应用于LED散热领域。

Description

一种大功率LED散热装置

技术领域

本发明涉及一种散热装置，该装置利用热管均温并利用低熔点金属填充缝隙保证热管和LED热源间优异的热接触，可广泛应用于大功率LED散热领域。 

背景技术

光电领域，LED灯内结温与寿命有着密切的关系。一般而言，温度每降低10oC寿命会延长2倍，因此LED散热是LED灯具设计中十分重要的环节。LED热源处的热量在传递至环境的过程中，要克服热源与散热器间的接触热阻、散热器的扩散热阻以及散热器与环境间的自然对流热阻。针对每个环节，工业界均进行了有效的探索，如开发系列降低接触热阻的导热膏，降低散热器扩散热阻的均温板，以及减少自然对流热阻的结构优化等。 

均温板是一种典型的解决扩散热阻的真空腔散热技术。如图1所示，真空腔6底部的液体在吸收LED热源1的热量后，蒸发扩散至真空腔6内，将热量传导至散热翅片5上，随后冷凝为液体回到底部。均温板能够实现热量的快速扩散，但其有一定的缺点。铜均温板重量大价格高，且其与铝翅片结合存在较大的工艺困难和加工成本。而铝均温板虽然质轻无接触热阻，但由于铝材质均热板内部烧结工艺难于实现，因而均温板会受重力影响，使用受限。 

为了克服上述问题，本发明提出一种大功率LED散热装置，通过多根铜烧结热管来达到均温效果。同时，考虑到铜热管底部为圆弧形，与LED热源接触困难的特点，利用低熔点金属来填充铜热管和LED热源间的缝隙，以此来保证热管和LED热源间优异的热接触。其典型优点如下：（1）无方向限制，采用铜烧结式热管，其使用不受重力限制。（2）可靠性高。真空腔均温板相当于一根大热管，一旦泄露或失效，则整个均温板失效。本发明的散热装置中，多根铜热管通过紧配工艺嵌入铝基座中，即使一根热管失效，其余热管仍可正常使用，因而可靠性更高。（3）采用低熔点金属来填充铜热管和LED热源间的缝隙，可保证热管和LED热源间优异的热接触。同时，低熔点金属熔点低（可在室温下呈现液态），其填缝连接热管和LED热源的工艺过程中不会因为高温破坏铜烧结热管。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率LED散热装置，通过多根热管进行均温，并利用低熔点金属来填充铜热管和LED热源间的缝隙保证热管和LED热源间优异的热接触，以达到有效散热的目的。 

本发明的技术方案如下： 

本发明提供的一种大功率LED散热装置，如图2所示，其组成如下：

铝基座2，所述铝基座2与LED热源1紧密接触；

铜热管3，所述铜热管3嵌于铝基座2中；

低熔点金属4，所述低熔点金属4填充于所述铝基座2及LED热源1之间；

铝翅片5，所述铝翅片5与所述铝基座2连接为一体。

所述铝基座2为圆柱状，其内部嵌入铜热管3，外部带有铝翅片5，底部与LED热源1紧密接触。 

所述铜热管3可单根工作，也可多根共同工作，热管为烧结式。 

所述铜热管3通过紧配方式固定嵌入所述铝基座2中。 

所述低熔点金属4填充于所述铝基座2，铜热管3及LED热源1之间，以保证热管和LED热源间优异的热接触。 

所述低熔点金属4可为为熔点在100oC以下的镓、铅铋合金、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金、铋基合金、或汞基合金。 

所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金。 

所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。 

工作时，LED热源1处的大量热量通过所述低熔点金属4传递至所述铜热管3的底部，并经所述铜热管3快速向上传递。同时，所述铜热管3的热量横向传递至所述铝基座2，进而传递至所述铝翅片5并经其散至周围环境中。 

本发明所述的大功率LED散热装置具有如下优点： 

（1）低熔点金属填充了热管和底座间的空隙，传热更加优异，且系统结构简单，低熔点金属填缝工艺过程中无高温，不会破坏铜烧结热管；

（2）烧结式铜热管使散热系统可实现无重力限制传热；

（3）多管并联可实现功能冗余，单根热管失效并不影响其他根热管，系统更加稳定可靠。

附图说明

图1为传统LED真空腔均温板结构示意图； 

图2为实施例1中大功率LED散热装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例进一步描述本发明。 

实施例1 

实施例1展示了本发明的大功率LED散热装置的一种典型应用。图2为大功率LED散热装置结构示意图。

如图2所示，本实施例中大功率LED散热装置由铝基座2、铜热管3、低熔点金属4、铝翅片5组成； 

所述铝基座2为圆柱状，其内部嵌入铜热管3，外部带有铝翅片5，底部与LED热源1紧密接触。

所述铝基座2的直径为5cm，高度为10cm。 

所述铜热管3为烧结式，直径为8mm，共4根，通过紧配方式固定嵌入所述铝基座2中。 

所述低熔点金属4为镓铟合金，填充于所述铜热管3与所述LED热源1之间，可保证热管和LED热源间优异的热接触。 

所述铝翅片5与所述铝基座2连接，其散热面积为1.2m²。 

工作时，LED热源处的大量热量通过所述低熔点金属4传递至所述铜热管3的底部，并经所述铜热管3快速向上传递。同时，所述铜热管3的热量横向传递至所述铝基座2，进而传递至所述铝翅片5并经其散至周围环境中。 

本实施例中，LED灯为发热功率400W的工矿灯，LED热源1的发热面为直径5cm的圆形。下面通过热阻法对本发明的大功率LED散热装置的散热性能进行传热学评估： 

首先计算LED热源1的热流密度：

                           （1）

实验得知，在热流密度为10W/cm²的情况下，填充所述低熔点金属4时接触热阻温差约2oC。因此，热流密度为20W/cm²时，接触热阻温差约4oC。

所述铜热管3单根传热量为100W，其顶端与底端的温差为1 oC。 

所述铝基座2的扩散热阻与热流密度以及铝基座的尺寸有关，本实施例中，扩散热阻温差约为3 oC。 

远端翅片散热的空气对流热阻主要由翅片散热面积决定，在翅片散热面积为1.2m²的自然对流情况下，远端翅片空气对流热阻的温差约32oC。 

综合上述传热温差，在环境温度20oC情况下，LED热源处的温度可计算为20+4+1+3+32=60oC，散热效果与目前同等体积的真空腔均温板相仿。但是，本发明中的大功率LED散热装置结构工艺更加简单，运行无朝向限制，而且抗失效能力更强，具有更加广阔的应用范畴。 

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种大功率LED散热装置，其特征在于，其组成如下：

铝基座，所述铝基座与LED热源紧密接触；

铜热管，所述铜热管嵌于铝基座中；

低熔点金属，所述低熔点金属填充于所述铝基座及LED热源之间；

铝翅片，所述铝翅片与所述铝基座连接为一体。

2.按权利要求1所述的大功率LED散热装置，其特征在于，所述铝基座为圆柱状，其内部嵌入铜热管，外部带有铝翅片，底部与LED热源紧密接触。

3.按权利要求1所述的大功率LED散热装置，其特征在于，所述铜热管为烧结式，通过紧配方式固定嵌入所述铝基座中。

4.按权利要求1所述的大功率LED散热装置，其特征在于，所述低熔点金属为熔点在100oC以下的镓、铅铋合金、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金、铋基合金、或汞基合金。

5.按权利要求4所述的大功率LED散热装置，其特征在于，所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金。

6.按权利要求4所述的大功率LED散热装置，其特征在于，所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

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