一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯及散热方法技术

本发明专利技术公开了一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯及散热方法，包括LED芯片、脉动热管组件、蜂窝散热片、基板、充装管，所述脉动热管组件插接在蜂窝散热片里组成散热组件，该散热组件固定在基板上侧，所述脉动热管组件为封闭回路；所述充装管与所述封闭回路连通以向所述封闭回路中充入流动性工作介质；所述基板的下侧安装有LED芯片。本发明专利技术表面对流换热系数大，热流密度大，散热效率高，使用寿命长，可靠性好，且具备在较大角度较远距离的反重力方向传输热量。

Large power LED lamp with pulsating heat pipe type honeycomb radiator and heat dissipation method

The invention discloses a pulsating heat pipe type honeycomb radiator of high power LED lamp and radiating method, including LED chip, pulsating heat pipe assembly, honeycomb heat sink, substrate, a filling tube, the pulsating heat pipe assembly and spliced cooling components in honeycomb radiator, the radiating component is fixed on the upper side of the substrate. The pulsating heat pipe assembly for closed loop; the filling pipe and the closed loop connected to the closed loop flow filled in the working medium; the lower side substrate provided with LED chip. The invention has the advantages of large surface convection heat transfer coefficient, large heat flux density, high heat radiation efficiency, long service life, good reliability, and heat transmission in a counter gravity direction with a larger angle and a long distance.

【技术实现步骤摘要】
一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯及散热方法
本专利技术涉及LED灯具散热领域，尤其涉及一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯及散热方法。
技术介绍
作为新一代固态节能照明光源，LED以其体积小、耗电量低、使用寿命长、环保等优点，逐步运用于厂房、道路、各类场馆等重点照明场所。但是，随着LED向高光强、高功率、高热流密度方向发展，散热问题变得越来越突出。目前市面上的LED灯大部分是采用翅片的传统热管的散热方法，该方法存在以下缺点：主流的平板翅片虽然具有较大的传热面积，但是翅片的表面对流系数并不高，使得翅片到大气环境这个环节的热阻比例很大。同时，使用传统热管存在诸多缺点：首先，传热热管的最大传输功率比较小，一旦超过最大传输功率就热管就会蒸干，加热端温度就会急剧升高，如果要获得更大的功率，就需要使用直径更粗的热管，使得结构笨重，外形也不美观。其次，传统热管可靠性低，寿命短。传统热管强烈依赖高真空度。但是热管长期工作在高温环境下，不可避免产生不凝性气体，不凝性气体的存在，极大的影响传统热管的正常工作，随着时间推移，不凝气体增多，热管最终失效。最后，传统热管的状态或摆放方式受重力的影响非常大，无论传统热管是何种类型，热量都难以反重力方向传输，或者只能在极小的距离传输极小的功率，因此，一旦反重力传输，传统热管就丧失了意义。目前采用传统热管搭配散热片的方法，往往使得灯珠温度偏高，从致导致LED灯光衰强，寿命短，严重影响了LED的大范围推广使用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯及散热方法，其表面对流换热系数大、热流密度大、散热效率高、使用寿命长、可靠性好。本专利技术的目的采用以下技术方案实现：一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其包括LED芯片、脉动热管组件、蜂窝散热片、基板、充装管，所述脉动热管组件插接在蜂窝散热片里组成散热组件，该散热组件固定在基板上侧，所述脉动热管组件为封闭回路；所述充装管与所述封闭回路连通以向所述封闭回路中充入流动性工作介质；所述基板的下侧安装有LED芯片。优选地，所述脉动热管组件包括多组脉动单元，每组脉动单元均设有单元入口和单元出口，在前的脉动单元的单元出口与其相邻的在后的脉动单元的单元入口通过脉动单元间连接管段连接，最前一组脉动单元的单元入口和最后一组脉动单元的单元出口通过脉动热管首尾连接管段连接，所述充装管连接于该脉动热管首尾连接管段上。优选地，所述脉动单元为螺旋或蛇形结构。优选地，所述脉动单元均包括多个第一U型管，每个第一U型管均设有管入口和管出口，在前的第一U型管的管入口与其相邻的在后的第一U型管的管出口通过第二U型管连接，且最前的第一U型管的管入口和最后的第一U型管的管出口分别形成了对应的一组脉动单元的单元入口和单元出口。优选地，所述第一U型管包括两个竖直管段以及连接两个竖直管段的弧形管段，所述两个竖直管段插接于蜂窝散热片中，所述弧形管段嵌入基板上侧设有的凹槽中。优选地，所述第二U型管为刚性管段或柔性管段。优选地，所述基板底部安装有透镜和灯罩；所述LED芯片位于透镜内，所述透镜位于灯罩内；所述基板上侧通过连接螺栓与六角铝柱固定连接，所述六角铝柱顶部通过连接螺栓与过渡板固定连接，所述过渡板上固定有一电源壳体，该电源壳体内安装有电源，所述电源壳体顶部固定有吊环，所述蜂窝散热片安装在基板和过渡板之间。优选地，所述工作介质为超纯水、无水乙醇、氟利昂和丙酮中的一种。本专利技术的另一目的还在于提供一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯散热方法，包括以下步骤；S101：LED热量传递：LED芯片在工作过程中产生热量，热量通过LED热沉传递至基板，基板将热量传递至脉动热管组件的底部；S102：工作介质汽化与冷凝：脉动热管组件底部受热后，所述工作介质和气体在所述脉动热管组件内形成间隔、长度不等的气塞和液塞，工作介质受热后由饱和液态汽化成饱和蒸汽，随着热量的不断输入，脉动热管组件底部的压力大于脉动热管组件顶部的压力，推动随机的气塞与液塞上行；饱和蒸汽在上升过程中不断与脉动热管组件顶部接触，将热量传递至脉动热管组件顶部放热凝结，造成脉动热管组件底部的压力小于脉动热管组件顶部的压力，受重力作用，气塞与液塞沿空腔内壁回流至脉动热管组件底部，实现工作介质的传热循环；S103：蜂窝散热片自然对流散热：在步骤S102中，汽化后的工作介质在与脉动热管组件顶部接触的过程中不断将热量传递至蜂窝散热片，然后通过蜂窝散热片与空气形成自然对流散热。优选地，在步骤S102中，对脉动热管组件内抽真空，向脉动热管组件充入工作介质时，充入工作介质的比例为脉动热管组件总容积的90％。相比现有技术，本专利技术的有益效果至少如下：(1)结合脉动热管的运行特点，通过工作介质在脉动热管内的往复振荡，快速把灯珠的热量散发到大气环境中。脉动热管传热热流密度大，提升传散热综合效率，相较传统热管运行稳定性好，可靠性高。能长时间工作在高温的环境中，即使产生了不凝性气体也可通过脉动热管特有的回路结构调节气液平衡，不会影响脉动热管的连续工作。(2)脉动热管工作依靠的是内部气塞与液塞在加热与冷却的过程中形成的压力差以及表面张力，重力只是一个辅助作用力。因此，脉动热管式蜂窝散热器大功率LED灯在应用时，即使存在较大的倾斜角度，仍然能够保证连续传热，使LED灯稳定的运行，这一工作特性，特别适合于逆重力方向传输热量的场合。(3)蜂窝散热片，通过其特有结构有效降低耗材使用量，减重和减少体积的同时大幅度增加了散热片面积，空气在蜂窝状竖直通道内形成的自然对流更容易发展成湍流，提升自然对流换热效率。因此，同等散热功率需求下，减小了散热片体积及重量；反之，相同的散热体积下，可以匹配更大功率的LED灯珠。从整灯效果上看，结构紧凑，减轻重量、外观协调。附图说明图1是本专利技术脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯的整体结构图；图2是本专利技术蜂窝散热片的结构示意图；图3是本专利技术脉动热管组件的结构示意图；图4是本专利技术蜂窝散热片的俯视图；图5是本专利技术脉动热管式蜂窝散热器的LED灯散热方法的流程示意图。附图标记：100、灯罩；200、透镜；300、LED芯片；400、电源；500、吊环；600、第一U型管；610、竖直管段；620、第二U型管；630、脉动单元间连接管段；640、脉动热管首尾连接管段；650、充装管；700、蜂窝散热片；800、基板；810、连接螺栓；820、六角铝柱；900、过渡板；1000、电源壳体。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：请参见图1至图4，本专利技术涉及一种脉动热管式蜂窝散热器的LED灯，包括LED芯片300、脉动热管组件、蜂窝散热片700、基板800、充装管650，该脉动热管组件插接在蜂窝散热片700里组成散热组件，该散热组件固定在基板800上侧，该脉动热管组件为封闭回路；充装管650与该封闭回路连通以向该封闭回路中充入流动性工作介质；该基板800的下侧安装有LED芯片300。在本实施中，该基板800为铝合金底板，蜂窝散热片700采用铝质材料制成，该工作介质为超纯水、无水乙醇、常用氟利昂和丙酮的常温热管工质的其中一种；超纯水为电阻率达到18MΩ*cm(25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，包括LED芯片、脉动热管组件、蜂窝散热片、基板、充装管，所述脉动热管组件插接在蜂窝散热片里组成散热组件，该散热组件固定在基板上侧，所述脉动热管组件为封闭回路；所述充装管与所述封闭回路连通以向所述封闭回路中充入流动性工作介质；所述基板的下侧安装有LED芯片。

【技术特征摘要】
1.一种脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，包括LED芯片、脉动热管组件、蜂窝散热片、基板、充装管，所述脉动热管组件插接在蜂窝散热片里组成散热组件，该散热组件固定在基板上侧，所述脉动热管组件为封闭回路；所述充装管与所述封闭回路连通以向所述封闭回路中充入流动性工作介质；所述基板的下侧安装有LED芯片。2.根据权利要求1所述的脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述脉动热管组件包括多组脉动单元，每组脉动单元均设有单元入口和单元出口，在前的脉动单元的单元出口与其相邻的在后的脉动单元的单元入口通过脉动单元间连接管段连接，最前一组脉动单元的单元入口和最后一组脉动单元的单元出口通过脉动热管首尾连接管段连接，所述充装管连接于该脉动热管首尾连接管段上。3.根据权利要求2所述的脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述脉动单元为螺旋或蛇形结构。4.根据权利要求2所述的脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述脉动单元均包括多个第一U型管，每个第一U型管均设有管入口和管出口，在前的第一U型管的管入口与其相邻的在后的第一U型管的管出口通过第二U型管连接，且最前的第一U型管的管入口和最后的第一U型管的管出口分别形成了对应的一组脉动单元的单元入口和单元出口。5.根据权利要求4所述的脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述第一U型管包括两个竖直管段以及连接两个竖直管段的弧形管段，所述两个竖直管段插接于蜂窝散热片中，所述弧形管段嵌入基板上侧设有的凹槽中。6.根据权利要求4所述的脉动热管式蜂窝散热器的大功率LED灯，其特征在于，所述第二U型管为刚性管段或柔性管段。7.根据权利要求1所述的脉动热管式蜂窝散热器的大功率LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，曾建林，
申请(专利权)人：广东合一新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44