CN205490411U - 一种聚光模组陶瓷基板散热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种聚光模组陶瓷基板散热装置，包括：陶瓷基板、导热部件及散热器。聚光模组设置在陶瓷基板上；导热部件与陶瓷基板固定连接；导热部件由导热系数大于100W/m·℃的焊接材料制成；散热器与导热部件固定连接。该散热装置具有较小的热阻，保证散热效果，降低对散热器的要求，保证电池片的发电效率，同时显著降低散热装置的设备成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种聚光模组陶瓷基板散热装置。
背景技术
在聚光模组中，电池片、二极管、接线端子等零件会焊接在陶瓷基底上，依照陶瓷基底上的电路连通各零件。在模组正常工作时，电池片将光能转化为电能的同时，会产生一部分废热。如果废热不能及时排出，电池片温度就会逐渐上升，效率会下降甚至失效。因此，需要将陶瓷基底通过某种方式固定在散热器上，借助散热器将废热排出到大气中去，保证电池片的工作温度；同时，也为陶瓷基底进行定位，保证了电池片所处位置满足光学系统的需求。陶瓷基底与散热器连接技术主要使用导热硅脂或导热硅胶两种方式，并用机械固定方式定位。
现有技术中聚光模组通过导热硅脂或导热硅胶连接陶瓷基底与散热器的散热方式，因导热硅脂或导热硅胶的导热性差及耐候性差，长时间使用后容易开裂、破损及导热系数明显下降，导致聚光模组的散热效果较差，造成电池片工作温度的升高，发电效率的下降，甚至电池片温度过高时会损毁，整个聚光模组将完全失效。
实用新型内容
本申请提供的一种聚光模组陶瓷基板散热装置，解决了或部分解决了现有技术中聚光模组的散热设备因导热硅脂或导热硅胶的导热性差及耐候性差，长时间使用后容易开裂、破损及导热系数明显下降，导致聚光模组散热效果较差的技术问题，实现了降低散热装置热阻，保证散热效果，降低对散热器的要求，保证电池片的发电效率，同时显著降低散热装置的设备成本的技术效果。
本申请提供了一种聚光模组陶瓷基板散热装置，包括：
陶瓷基板，所述聚光模组设置在所述陶瓷基板上；
导热部件，与所述陶瓷基板固定连接；所述导热部件由导热系数大于100W/m·℃的焊接材料制成；
散热器，与所述导热部件固定连接。
作为优选，所述聚光模组包括：电池片、二极管及接线端子；
所述电池片、二极管及接线端子通过焊接固定在所述陶瓷基板上。
作为优选，所述电池片、二极管及接线端子与所述陶瓷基板焊接时，焊接材料为中温焊锡膏，所述中温焊锡膏的熔点为200℃～300℃。
作为优选，所述导热部件的材质为铜或铝。
作为优选，所述导热部件通过焊接与所述陶瓷基板固定。
作为优选，所述导热部件与所述陶瓷基板焊接时，焊接材料为中温焊锡膏；所述中温焊锡膏的导热系数大于50W/m·℃，熔点为200℃～300℃。
作为优选，所述散热器通过焊接与所述导热部件固定。
作为优选，所述散热器与所述导热部件焊接时，焊接材料为低温焊锡膏；所述低温焊锡膏的导热系数大于50W/m·℃，熔点为100℃～200℃。
作为优选，所述导热部件为实心矩形铜板。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将聚光模组固定在陶瓷基板上，再将陶瓷基板通过导热系数大于100W/m·℃的导热部件与散热器固定连接。相比于现有技术中的导热硅脂或导热硅胶，导热部件的厚度较大、热阻极小，热量在通过导热部件时除通过垂直方向传导到散热器外，很大一部分热量会沿水平方向上扩散，显著提升散热效果。导热部件的设置，使散热装置的热阻大大降低，进而降低了对散热系统的其他部件的要求，大大降低了设备成本。这样，有效解决了现有技术中聚光模组的散热设备因导热硅脂或导热硅胶的导热性差及耐候性差，长时间使用后容易开裂、破损及导热系数明显下降，导致聚光模组散热效果较差的技术问题，实现了降低散热装置热阻，保证散热效果，降低对散热器的要求，保证电池片的发电效率，同时显著降低散热装置的设备成本的技术效果。
附图说明
图1为现有技术中的聚光模组陶瓷基板散热装置的结构示图；
图2为本实用新型实施例提供的聚光模组陶瓷基板散热装置的结构示图；
图3为图2中陶瓷基板与聚光模组的结构示图。
(图示中各标号代表的部件依次为：1导热部件、2陶瓷基板、3中温焊锡膏、4低温焊锡膏、5散热器、6导热硅脂、7压板、8螺栓、9电池片、10接线端子、11二极管)
具体实施方式
本申请实施例提供的一种聚光模组陶瓷基板散热装置，解决了或部分解决了现有技术中聚光模组的散热设备因导热硅脂或导热硅胶的导热性差及耐候性差，长时间使用后容易开裂、破损及导热系数明显下降，导致聚光模组散热效果较差的技术问题，通过将聚光模组固定在陶瓷基板上，再将陶瓷基板通过导热系数大于100W/m·℃的导热部件与散热器固定连接。实现了降低散热装置热阻，保证散热效果，降低对散热器的要求，保证电池片的发电效率，同时显著降低散热装置的设备成本的技术效果。
参见附图1，现有技术中的聚光模组陶瓷基板散热装置的结构为：在陶瓷基板2与散热器5之间设置导热硅脂6，通过压板7及螺栓8实现陶瓷基板2与散热器5的固定和定位。此结构存在以下问题：
1、导热硅胶的一般导热系数为2W/m·℃，最优良的导热硅胶导热系数可达到4W/m·℃；导热硅脂6的导热系数从0.65W/m·℃到6W/m·℃不等，热阻较大。
2、对于导热硅脂6来说，硅脂中的水分会逐渐挥发，运行温度越高挥发越快，水分挥发越多导热系数越低，这是一个不可逆的过程。聚光模组需要在室外持续运行15～20年，导热硅脂6无法保证15～20年连续运行后导热系数没有明显下降。导热硅胶来说，由于聚光模组昼夜不同工况下温差可达40～60度，严寒地区冬季甚至可以接近100度。陶瓷基板2的热膨胀系数与散热所用铝或铜材的热膨胀系数相差巨大，每个昼夜循环所带来的热膨胀应力都集中作用在两者间的导热硅胶上。由于导热硅胶使用时为固化后的固体形态，日积月累反复作用的应力会导致导热硅胶的开裂、破损和导热系数的下降。导热系数的下降会导致电池片工作温度的升高，发电效率的下降，甚至电池片温度过高时会损毁，整个聚光模组将完全失效。
3、螺栓8固定需要在散热器5上开孔、锁紧螺栓8增加了工艺步骤，螺栓8锁紧后在模组长期运行情况下会受到反复振动，容易产生松动。
4、如果将发热的电池片9视为一个矩形热源，通过对散热系统的模拟可知，由于导热硅胶和导热硅脂6的喷涂厚度都在1mm以下，热阻又相对较大，热量在通过此层时绝大多数都通过垂直方向传导到散热器5，沿水平方向上传导的极少，因此对散热器5的散热性能要求较高。
参见附图2，本申请实施例提供的一种聚光模组陶瓷基板散热装置，包括：陶瓷基板2、导热部件1及散热器5。聚光模组设置在陶瓷基板2上；导热部件1与陶瓷基板2固定连接，导热部件1由导热系数大于100W/m·℃的焊接材料制成；散热器5与导热部件1固定连接。其中，导热部件1的材质为铜或铝，但不仅限于铜和铝。
进一步的，参见附图3，聚光模组包括：电池片9、二极管11及接线端子10；电池片9、二极管11及接线端子10通过焊接固定在陶瓷基板2上。其中，电池片9、二极管11及接线端子10与陶瓷基板2焊接时，焊接材料为中温焊锡膏，熔点温度为200℃～300℃，相对低温焊锡膏的耐热性更好，防止后续焊接过程中锡膏融化，导致已焊接好的聚光模组移动位置。
进一步的，导热部件1通过焊接与陶瓷基板2固定。其中，导热部件1与陶瓷基板2焊接时，焊接材料为中温焊锡膏3。该中温焊锡膏3的导热系数大于50W/m·℃。
进一步的，散热器5通过焊接与导热部件1固定。其中，导热部件1与散热器5焊接时，焊接材料为熔点温度为100℃～200℃的低温焊锡膏4。该低温焊锡膏4的导热系数大于50W/m·℃。作为一种优选的实施例，导热部件1为实心矩形铜板，导热系数大于370W/m·℃。实心矩形铜板加工简单，要求精度低，能节省材料。
参见附图2，本申请实施例提供的聚光模组陶瓷基板散热装置的结构为：在陶瓷基底2与散热器5之间设置实心矩形铜板，且实心矩形铜板与陶瓷基底2通过中温焊锡膏3焊接固定，实心矩形铜板与散热器5通过低温焊锡膏4焊接固定。相比现有技术的聚光模组散热装置结构，具有以下优点：
1、中温焊锡膏3或低温焊锡膏4的导热系数都大于50W/m·℃，铜的导热系数大于370W/m·℃，中温焊锡膏3、低温焊锡膏4和实心矩形铜板结合后的总导热系数也远远大于导热硅胶与导热硅脂6的导热系数。通过对整个散热系统的热模拟计算可知，此部分的热阻大大降低后，在散热系统的其他部件上减少使用的材料和工时也可以满足要求，大大降低了生产成本。
2、焊锡焊接的耐候性极好，各种长期极端条件的天气都不会使其破损失效。实心矩形铜板加工简单，要求精度低，节省材料。
3、陶瓷基板2、实心矩形铜板及散热器5通过焊接方式连接，焊接设备简单，对操作人员的要求较低，焊接过程中通过专用夹具和治具进行定位，焊接完毕后即取下夹具和治具，使陶瓷基板2的定位精度高，工艺成本低。
4、如果将发热的电池片9视为一个矩形热源，通过对散热装置的模拟可知，由于实心矩形铜板的厚度较大、热阻极小，热量在通过实心矩形铜板时，除通过垂直方向传导到散热器5外，很大一部分热量会沿水平方向上扩散，这样降低对散热器5的散热性能要求，大大降低散热器5的加工制造成本。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将聚光模组固定在陶瓷基板2上，再将陶瓷基板2通过导热系数大于100W/m·℃的导热部件1与散热器5固定连接。相比于现有技术中的导热硅脂6或导热硅胶，连接器1的厚度较大、热阻极小，热量在通过导热部件1时除通过垂直方向传导到散热器5外，很大一部分热量会沿水平方向上扩散，显著提升散热效果。导热部件1的设置，使散热装置的热阻大大降低，进而降低了对散热系统的其他部件的要求，大大降低了设备成本。这样，有效解决了现有技术中聚光模组的散热设备因导热硅脂6或导热硅胶的导热性差及耐候性差，长时间使用后容易开裂、破损及导热系数明显下降，导致聚光模组散热效果较差的技术问题，实现了降低散热装置热阻，保证散热效果，降低对散热器5的要求，保证电池片9的发电效率，同时显著降低散热装置的设备成本的技术效果。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种聚光模组陶瓷基板散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：
陶瓷基板，所述聚光模组设置在所述陶瓷基板上；
导热部件，与所述陶瓷基板固定连接；所述导热部件由导热系数大于100W/m·℃的焊接材料制成；
散热器，与所述导热部件固定连接。
2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，
所述聚光模组包括：电池片、二极管及接线端子；
所述电池片、二极管及接线端子通过焊接固定在所述陶瓷基板上。
3.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，
所述电池片、二极管及接线端子与所述陶瓷基板焊接时，焊接材料为中温焊锡膏，所述中温焊锡膏的熔点为200℃～300℃。
4.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，
所述导热部件的材质为铜或铝。
5.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，
所述导热部件通过焊接与所述陶瓷基板固定。
6.如权利要求5所述的散热装置，其特征在于，
所述导热部件与所述陶瓷基板焊接时，焊接材料为中温焊锡膏；所述中温焊锡膏的导热系数大于50W/m·℃，熔点为200℃～300℃。
7.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，
所述散热器通过焊接与所述导热部件固定。
8.如权利要求7所述的散热装置，其特征在于，
所述散热器与所述导热部件焊接时，焊接材料为低温焊锡膏；所述低温焊锡膏的导热系数大于50W/m·℃，熔点为100℃～200℃。
9.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，
所述导热部件为实心矩形铜板。
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| CN110171197A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-27 | 南京伯克利新材料科技有限公司 | 一种uv-led固化灯 |
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