DE202006011215U1

DE202006011215U1 - Wärmeabführmodul

Info

Publication number: DE202006011215U1
Application number: DE202006011215U
Authority: DE
Original assignee: AUGUX Co Ltd Gueishan; Augux Co Ltd
Current assignee: PYROSWIFT HOLDING CO., LTD., WANCHAI, HK
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2016-07-21
Also published as: US7610947B2; TWM286407U; US20070079954A1; JP3125536U

Abstract

Wärmeabführmodul mit:
einem Wärmeleitungselement (1) mit einem Hohlzylinder (10) mit einem geschlossenen Ende, wobei das Innere der Wand des Zylinders mit einer Vakuumkammer versehen ist, die mit einer Kapillarstruktur (112, 122), in der sich ein Arbeitsfluid befindet, versehen ist; und
einem Wärmeabführkörper (2; 2') mit einem Durchgangsloch, der mit dem Außenumfang des Wärmeleitungselements (1) verbunden ist und dessen Umfang mit mehreren Wärmeabführrippen versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeabführmodul.
Einhergehend mit der Entwicklung und den Fortschritten auf den Gebieten der Informationstechnologie und der Computerindustrie wird die durch elektronische Elemente (wie die zentrale Verarbeitungseinheit oder den Speicher) erzeugte Wärme größer, wobei jedoch die Abmessungen immer kleiner werden. Um solche Wärme hoher Dichte zur Außenseite des Systems auszugeben und die zu betreibenden Elemente unter der zulässigen Höchsttemperatur zu halten, wird im Allgemeinen ein Wärmeabführmodul aus Wärmeabführteilen großer Fläche angebracht. Alternativ wird die Drehzahl eines Wärmeabführlüfters erhöht, um die Effizienz der Wärmeabfuhr zu erhöhen. Jedoch führen derartige Lösungen zu Problemen wie Geräuschen, erhöhtem Gewicht, erhöhten Kosten und einem komplizierten System. Daher handelt es sich um keine guten Gegenmaßnahmen zum Lösen der Probleme bei der Abfuhr von Wärme von elektronischen Elementen.
Ferner verfügt eine herkömmliche Projektionsbeleuchtung über eine reflektierende Abdeckung mit einem Einsetzloch und einer in dieses eingesetzten Halogenlampe. Aufgrund der hohen Arbeitstemperatur, der kurzen Lebensdauer und dem hohen Energieverbrauch von Halogenlampen werden solche allmählich durch Beleuchtungseinheiten ersetzt, die über LEDs auf einer Leiterplatte verfügen. Obwohl eine derartige Art einer Projektionsbeleuchtung Energie sparend und von langer Lebensdauer ist, wird auch in diesem Fall in unvermeidlicher Weise Wärme auf der Leiterplatte erzeugt. Um dieses Problem zu lösen, bringen einige Hersteller mehrere Wärmeabführrippen an der reflektierenden Abdeckung an. Aufgrund der Wärmeleitung und der Wärmeabfuhr des Materials der Abdeckung und der Wärmekonvektion zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und derjenigen der Wärmeabführrippen kann Wärme nach außen abgeführt werden. Jedoch ist die durch dieses Wärmeabführmodul abgeleitete und nach außen abgeführte Wärmemenge begrenzt, so dass die Lichtemissionseinheit für lange Zeit in einer Hochtemperaturumgebung arbeitet, was zu einer starken Lebensdauerverkürzung führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmeabführmodul zu schaffen, mit dem eine große Wärmemenge von beispielsweise elektronischen Elementen und LED-Projektionslampen abgeführt werden kann.
Diese Aufgabe ist durch das Wärmeabführmodul gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1, 2 und 3 sind eine perspektivische Explosionsansicht, eine schematische Zusammenbauansicht bzw. eine geschnittene Zusammenbauansicht eines Wärmeleitungselements bei einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Anwendung der Ausführungsform der Erfindung bei einer Projektionsbeleuchtung zeigt;
5 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Betriebszustands bei der Anwendung gemäß der 4;
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Anwendung der Ausführungsform der Erfindung bei einem Mikroprozessor zeigt;
7 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Betriebszustands bei der Anwendung gemäß der 6; und
8 ist eine Schnittansicht, die einen Betriebszustand einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der die Erfindung bei einem Mikroprozessor angewandt ist.
Das in den 1, 2 und 3 dargestellte Wärmeabführmodul verfügt über ein Wärmeleitungselement 1 und einen Wärmeabführkörper 2.
Das Wärmeleitungselement 1 verfügt über einen Hohlzylinder 10 mit geschlossenem Ende. Der Querschnitt des Zylinders 10 kann kreisförmig, kegelförmig (wie in der 8 dargestellt), rechteckig, pyramidenförmig, regelmäßig vieleckig oder von anderer Form sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Querschnitt des Zylinders kreisförmig. Der Zylinder besteht aus einem Außengehäuse 11 und einem mit dessen Innerem verbundenen Innengehäuse 12. Mehrere Positionieraugen 111 erstrecken sich ausgehend vom Boden des Außengehäuses 11 nach oben. Mehrere Vorsprungsringe 121 erstrecken sich vom Boden des Innengehäuses 12 nach unten. Die Positionieraugen 111 sind jeweils in die Vorsprungsringe 121 eingesetzt. Zwischen dem Außengehäuse 11 und dem Innengehäuse 12 ist ein Trennraum 13 (in der 3 dargestellt) ausgebildet. Ferner sind auf die Innenseite des Außengehäuses 11 und die Außenseite des Innengehäuses 12 jeweilige Kapillarstrukturen 112 bzw. 122 aufgebracht. Diese Kapillarstrukturen 112, 122 können aus porösen Materialien bestehen, die durch Sintern von Metallpulver hergestellt wurden, oder die aus einem metallischen Geflecht oder einer Kombination der beiden bestehen.
Bei der Herstellung werden die Kapillarstrukturen 111, 112 an vorbestimmten Positionen des Außengehäuses 11 bzw. des Innengehäuses 12 durch Sintern (oder Positionieren) angebracht. Dann werden die Vorsprungsringe 121 des Innengehäuses 12 genau mit den Positionieraugen 111 des Außengehäuses 11 verbunden. An den Verbindungspositionen zwischen dem Oberrand des Innengehäuses 12 und der Innenseite des Außengehäuses 11 werden die beiden miteinander verschweißt. D. h., dass ein Arbeitsfluid 14 wie reines Wasser (wie in der 3 dargestellt) in den Trennraum 13 des Zylinders 10 eingefüllt wird. Dann wird der Trennraum 13 einer Vakuumbehandlung und einem Abdichtprozess unterzogen. Im Ergebnis ist ein Wärmeleitungselement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut.
Der Wärmeabführkörper (wie er in der 4 dargestellt ist) kann durch Extrudieren eines Aluminiummaterials hergestellt werden. Das Zentrum des Wärmeabführkörpers ist mit einem Durchgangsloch 21 versehen. Das obere und das untere Ende desselben verfügen über verschiedene Durchmesser. Die Oberseite des Durchgangslochs 21 wird für eine Verbindung mit dem Boden des Wärmeleitungselements 1 verwendet. Mehrere radiale Wärmeabführrippen 22 erstrecken sich vom Außenumfang des Wärmeabführkörpers nach außen.
Die 4 und 5 veranschaulichen, wie dieses Wärmeabführmodul bei einer Projektionsbeleuchtung 3 angewandt werden kann. Die Projektionsbeleuchtung 3 verfügt über eine Lichtemissionseinheit 31 und einen Einsetzsitz 32 (wie in der 5 dargestellt) in elektrischer Verbindung mit dieser. An der Innenseite des Bodens des Innengehäuses 12 können mehrere Muttern 123 vorhanden sein. Die Lichtemissionseinheit 31 verfügt über einen Lichtemissionskörper 311 und einen Lichtkörpersitz 312 zum Aufnehmen desselben. Der Außenumfang des Lichtkörpersitzes 312 ist mit mehreren Kerben 313 entsprechend den Muttern 123 versehen, so dass Schrauben 4 dazu verwendet werden können, den Lichtkörpersitz 312 auf das Innengehäuse 12 zu schrauben. Um ferner die Reflexionsintensität der Projektionsbeleuchtung 3 zu erhöhen, kann auf die Innenseite des Innengehäuses 12 eine Reflexionsschicht aufgetragen werden, um die Leuchtstärke des Lichtemissionskörpers 311 zu unterstützen. Ferner verfügt ein Ende des Einsetzsitzes 32 über ein Verlängerungsrohr 321, das im Durchgangsloch 21 un ter dem Wärmeabführkörper 2 aufgenommen ist. Das Innere des Verlängerungsrohrs ist mit Transformatoren, Zuleitungen und anderen elektronischen Elementen versehen. Das andere Ende des Einsetzsitzes 32 verfügt über einen Kontaktanschluss 322 zum Einstecken in die Steckdose einer externen Spannungsversorgung.
Im Gebrauch wird der Kontaktanschluss 322 des Einsetzsitzes 32 in eine externe Steckdose gesteckt, um dem Lichtemissionskörper 311 der Lichtemissionseinheit 31 den erforderlichen Strom zuzuführen. Wenn der Lichtemissionskörper 311 in Gebrauch ist, erzeugt er viel Wärme. Diese Wärme wird durch die Unterseite des Innengehäuses 12 absorbiert, wodurch die Kapillarstrukturen 112, 122 im Trennraum 13 erwärmt werden, wodurch das in ihnen aufgenommene Arbeitsfluid 14 verdampft. Durch die Verdampfung des Arbeitsfluids 14 kann die Wärme entlang der Umfangswand des Zylinders 10 nach oben abtransportiert werden, und sie wird über die Umfangswand zur Außenseite des Wärmeabführkörpers 2 abgeführt und schließlich über die Wärmeabführrippen 22 desselben nach außen abgegeben. Im Ergebnis kann die Lichtemissionseinheit 31 kontinuierlich mit niedriger Temperatur betrieben werden, was ihre Lebensdauer verlängert.
Gemäß den Darstellungen der 6 und 7 ist ein Wärmeabführkörper 2' gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Kühlung eines Mikroprozessors angewandt. Der Wärmeabführkörper 2' ist durch Aufeinanderschichten mehrerer Wärmeabführrippen 22 gebildet. Das Zentrum derselben ist mit einem Durchgangsloch 21 versehen, das für Verbindung mit dem Außenumfang des Wärmeleitungselements 1 dient. Der Wärmeabführkörper wird an einem Mikroprozessor eines Computerhosts montiert, der über eine gedruckte Leiterplatte 51 verfügt, die mit verschiedenen elektronischen Elementen, wie eben dem Mikroprczessor 52, versehen ist. Mittels eines Befestigungssockels 6 kann das Wärmeabführmodul fest auf der Leiterplatte 51 angebracht werden. Das Zentrum des Befestigungssockels 6 ist mit einem kreisförmigen Durchgangsloch 61 für Verbindung mit dem unteren Umfang des Wärmeleitungselements 1 versehen. Ferner erstrecken sich Haltearme 62 von den vier Ecken des Befestigungssockels 6 nach außen. Jeder Haltearm 62 ist mit einem kreisförmigen Loch 621 versehen, wobei Schrauben durch diese Löcher und die Leiterplatte 51 gesteckt werden, um dann in Muttern geschraubt zu werden.
Wenn der Mikroprozessor 52 während des Betriebs eine große Wärmemenge erzeugt, wird die Wärme durch die Bodenfläche des Innengehäuses 12 absorbiert, wodurch die Kapillarstrukturen 112, 122 im Trennraum 13 erwärmt werden. So verdampft das in ihnen absorbierte Arbeitsfluid 14. Durch die Verdampfung des Arbeitsfluids 14 kann die Wärme entlang der Umfangswand des Zylinders 10 nach oben abtransportiert werden, wobei sie entlang der Umfangswandfläche der Außenseite des Wärmeabführkörpers 2' geleitet wird und schließlich über die Wärmeabführrippen 22 nach außen abgegeben wird. Auf diese Weise kann der Mikroprozessor 52 kontinuierlich auf niedriger Temperatur betrieben werden, wodurch sich seine Lebensdauer verlängert.

Claims

Wärmeabführmodul mit: einem Wärmeleitungselement (1) mit einem Hohlzylinder (10) mit einem geschlossenen Ende, wobei das Innere der Wand des Zylinders mit einer Vakuumkammer versehen ist, die mit einer Kapillarstruktur (112, 122), in der sich ein Arbeitsfluid befindet, versehen ist; und einem Wärmeabführkörper (2; 2') mit einem Durchgangsloch, der mit dem Außenumfang des Wärmeleitungselements (1) verbunden ist und dessen Umfang mit mehreren Wärmeabführrippen versehen ist.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Zylinders kreisförmig, kegelförmig, rechteckig, pyramidenförmig oder regelmäßig vieleckig ist.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarstruktur (111, 122) aus porösen Materialien, die durch Sintern von Metallpulver hergestellt wurden, oder einem metallischen Gewebe oder einer Kombination der beiden besteht.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (10) über ein Außengehäuse (11) und ein mit dessen Innerem verbundenes Innengehäuse (12) verfügt.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere Positionieraugen (111) ausgehend vom Boden des Außengehäuses (11) nach oben erstrecken, sich mehrere Vorsprungsringe (121) vom Boden des Innengehäuses (12) nach unten erstrecken, wobei die Vorsprungsringe jeweils mit den Positionieraugen verbunden sind, und zwischen den Böden des Außen- und des Innengehäuses ein Trennraum (13) gebildet ist.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Innengehäuses 12 mit einer Reflexionsschicht beschichtet ist.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Bodens des Innengehäuses (12) mit mehreren Muttern (123) versehen ist.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabführkörper (2; 2') aus einem extrudierten Aluminiummaterial besteht.
Wärmeabführmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabführkörper (2') aus mehreren aufeinander geschichteten Wärmeabführrippen besteht.