侧发光LED灯制造技术

本公开提供一种侧发光LED灯，包括：中空散热腔体，内部盛放散热工质，包括：开放式通道，亲水涂层，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，亲水涂层和极性分子基团用于提高所述开放式通道的补液能力；以及LED光源组件。本公开提供的侧发光LED灯中，通过设置亲水涂层以及亲水涂层表面的极性分子基团，两者的协同强化效应能大幅改善开放式通道表面的润湿特性，当取热热沉竖直放置时，中空散热腔体底部的散热工质在大的毛细压力梯度驱动下自发向上沿开放式通道流动，散热工质在开放式通道内的润湿高度显著提升，保证了超高热流密度下热沉的高换热性能及高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
侧发光LED灯
本公开涉及LED照明
，尤其涉及一种侧发光LED灯。
技术介绍
传统侧发光灯具主要是金卤灯、高压钠灯、氙灯，灯具存在能耗高、光衰严重、可靠性差、寿命短、污染环境等缺点，而侧发光LED灯具具有节能环保、长寿命等优势，因此已经逐渐应用到城市景观照明、建筑墙体照明、远距离投光照明、光诱渔业照明等领域。伴随着大功率LED光源微型化、集成化的发展趋势，LED光源的功率密度越来越高。例如，传统阵列LED灯珠光源的功率密度约为10W/cm2，采用荧光粉的COB集成LED单光源功率密度为20～50W/cm2，而目前最先进的采用块体荧光转换材料的COB集成LED单光源功率密度已达50～500W/cm2，由于LED芯片在工作时约有70％的电能会转化成热量，功率密度的不断提高会导致LED光源发热热流密度显著增大。可定义20～150W/cm2为高热流密度；当热流密度超过150W/cm2，已经超过常规尺寸表面发生池沸腾相变换热的临界热流密度，可定义为超高热流密度。若大功率LED光源工作时产生的高发热量不能被有效散去，将会导致LED芯片结温升高，导致光谱变化、光效降低、寿命缩短。现有许多厂家采用阵列LED灯珠光源开发大功率侧发光LED产品，其LED光源组件由几十到上百颗小瓦数的LED灯珠组成，彼此分立地布置在一个较大的发光面上，可以降低大功率LED光源工作时的发热热流密度，缓解散热压力。但是这种阵列大功率LED灯具体积大、重量重、成本较高、二次光学设计困难，且照明效果欠佳，照度和均匀度不高，容易出现晕光和眩光现象，因此在实际应用中不仅无法实现对传统大功率侧发光灯具的有效替代，而且可靠性差。现有技术中利用微槽群复合相变散热器，在其取热热沉上构建尺寸在几十到几百微米的开放式微细通道阵列结构，当取热热沉竖直放置时，开放式微细通道形成的毛细压力梯度可以驱动液体工质向上流动，形成一定高度的润湿面积，并在通道内三相接触线区域促进扩展弯月面蒸发薄液膜的形成，在高热负荷条件下，会发生薄液膜蒸发和厚液膜区域内核态沸腾的复合相变换热，是一种典型的高性能被动式微尺度相变换热技术，能够被用来实现低热阻和小温差条件下的高换热系数和高热流密度的换热过程，目前的取热热流密度可达400W/cm2，是目前唯一可能适用于超高热流密度下侧发光LED灯具高效散热的被动式技术。然而在实现本公开的过程中，本申请人发现，在超高热流密度条件下，随着热流密度的进一步升高，热沉的开放式微细通道阵列内的液体工质将变得极容易干涸，一旦液池内的液体工质没有及时补充到干涸处，则无法继续形成薄液膜和厚液膜区域，也就无法发生高强度的薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的复合相变换热，热沉的散热性能和可靠性大幅下降，限制了超高热流密度条件下微槽群复合相变散热器换热性能的进一步提高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于上述技术问题，本公开提供一种侧发光LED灯，以缓解现有技术中的侧发光LED灯在超高热流密度条件下，散热工质极容易干涸，无法持续发生高强度的薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的复合相变换热，进而无法实现灯具的高光效和优异的照明效果的技术问题。(二)技术方案本公开提供一种侧发光LED灯，包括：中空散热腔体，内部盛放散热工质，包括：开放式通道，设置在所述中空散热腔体内侧壁上，利用毛细现象驱动所述散热工质沿所述开放式通道流动；以及亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团提高所述开放式通道的补液能力；以及LED光源组件，设置在所述中空散热腔体的外侧壁上，与所述开放式通道相对设置，其提供侧发光光源；其中，所述散热工质流入所述开放式通道内，通过所述散热工质的复合相变取走所述LED光源组件的热量，并耗散至环境中。在本公开的一些实施例中，所述开放式通道包括N条，N条所述开放式通道并列设置；其中N≥10。在本公开的一些实施例中，所述开放式通道的排列密度不小于5条/cm。在本公开的一些实施例中，所述开放式通道的横截面为矩形、梯形、三角形、圆弧形或不规则图形。在本公开的一些实施例中，其中：所述中空散热腔体的侧壁包含至少一个平面安装面，所述LED光源组件连接在所述平面安装面上；所述中空散热腔体的外侧设置有M个散热翅片，M个所述散热翅片沿所述中空散热腔体外壁的周向排列；M≥1。在本公开的一些实施例中，所述散热翅片的表面设置有波纹，其扩大所述散热翅片的对流散热面积。在本公开的一些实施例中，还包括：风扇，其出风方向朝向所述散热翅片，其强化所述散热翅片的对流换热。在本公开的一些实施例中，所述风扇设置在所述散热翅片的上方，所述侧发光LED灯还包括：灯头罩，罩设在所述风扇外侧，并与所述中空散热腔体和所述散热翅片的顶部连接，其保护所述风扇，并将所述侧发光LED灯挂起。在本公开的一些实施例中，所述中空散热腔体的内壁面设置有疏水涂层。在本公开的一些实施例中，其中：所述亲水涂层包含：多孔氧化铝、多孔氧化铌、氧化锌钠、氧化钛、氧化锌、氧化锡、五氧化二钒、氧化铜、氧化亚铜、氢氧化铜中的至少一种；所述极性分子基团包含：羧酸基、磺酸基、磷酸基、氨基、季铵基、羟基、羧酸酯、嵌段聚醚中的至少一种；所述疏水涂层包含：石墨烯或碳纳米管；所述中空散热腔体和所述散热翅片包含：金属、合金、半导体、陶瓷、氧化物中的至少一种；其中，中空散热腔体和所述散热翅片的导热系数不小于20W/m·K。在本公开的一些实施例中，其中：所述中空散热腔体包括：开口，设置在所述中空散热腔体的壁面上，通过所述开口向所述中空散热腔体内装入所述散热工质，和改变所述中空散热腔体内的真空度；以及密封件，与所述开口匹配设置，其密封所述中空散热腔体；所述散热工质包含：蒸馏水、去离子水、乙醇、甲醇、丙酮或制冷剂中的至少一种。在本公开的一些实施例中，其中：所述开放式通道的宽度介于100μm至3000μm之间；所述开放式通道的深度介于100μm至3000μm之间；两相邻所述开放式通道的间距介于100μm至3000μm之间；所述中空散热腔体的高度介于50mm至1000mm之间；所述中空散热腔体的直径介于20mm至800mm之间。在本公开的一些实施例中，所述LED光源组件包括：至少一颗COB集成光源，贴合设置在所述中空散热腔体的侧壁上，用于提供光源；以及至少一颗二次光学透镜，与所述COB集成光源的发光面对应设置，其调节所述COB集成光源的出射光线的方向；防水硅胶垫圈，设置在所述COB集成光源和所述二次光学透镜之间，其为所述COB集成光源提供防水保护；以及透镜压盖，压设在所述二次光学透镜上，其固定所述二次光学透镜，并压紧所述防水硅胶垫圈；其中，所述COB集成光源的功率介于10W至5000W之间。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的用于超高热流密度下的热沉及其制造方法具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)通过设置亲水涂层以及亲水涂层表面的极性分子基团，两者的协同强化效应能大幅改善开放式通道表面的润湿特性，大大增加开放式通道内的毛细压力梯度，当取热热沉竖直放置时，中空散热腔体底部的散热工质在大的毛细压力梯度驱动下自发向上沿开放式通道流动，散热工质在开放式通道内的润湿高度显著提升，大幅增加可以发生薄液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧发光LED灯，其特征在于，包括：中空散热腔体，内部盛放散热工质，包括：开放式通道，设置在所述中空散热腔体内侧壁上，利用毛细现象驱动所述散热工质沿所述开放式通道流动；以及亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团提高所述开放式通道的补液能力；以及LED光源组件，设置在所述中空散热腔体的外侧壁上，与所述开放式通道相对设置，其提供侧发光光源；其中，所述散热工质流入所述开放式通道内，通过所述散热工质的复合相变取走所述LED光源组件的热量，并耗散至环境中。

【技术特征摘要】
1.一种侧发光LED灯，其特征在于，包括：中空散热腔体，内部盛放散热工质，包括：开放式通道，设置在所述中空散热腔体内侧壁上，利用毛细现象驱动所述散热工质沿所述开放式通道流动；以及亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团提高所述开放式通道的补液能力；以及LED光源组件，设置在所述中空散热腔体的外侧壁上，与所述开放式通道相对设置，其提供侧发光光源；其中，所述散热工质流入所述开放式通道内，通过所述散热工质的复合相变取走所述LED光源组件的热量，并耗散至环境中。2.根据权利要求1所述的侧发光LED灯，其特征在于，所述开放式通道包括N条，N条所述开放式通道并列设置；其中N≥10。3.根据权利要求2所述的侧发光LED灯，其特征在于，所述开放式通道的排列密度不小于5条/cm。4.根据权利要求1所述的侧发光LED灯，其特征在于，所述开放式通道的横截面为矩形、梯形、三角形、圆弧形或不规则图形。5.根据权利要求1所述的侧发光LED灯，其特征在于，其中：所述中空散热腔体的侧壁包含至少一个平面安装面，所述LED光源组件连接在所述平面安装面上；所述中空散热腔体的外侧设置有M个散热翅片，M个所述散热翅片沿所述中空散热腔体外壁的周向排列；M≥1。6.根据权利要求5所述的侧发光LED灯，其特征在于，所述散热翅片的表面设置有波纹，其扩大所述散热翅片的对流散热面积。7.根据权利要求5所述的侧发光LED灯，其特征在于，还包括：风扇，其出风方向朝向所述散热翅片，其强化所述散热翅片的对流换热。8.根据权利要求7所述的侧发光LED灯，其特征在于，所述风扇设置在所述散热翅片的上方，所述侧发光LED灯还包括：灯头罩，罩设在所述风扇外侧，并与所述中空散热腔体和所述散热翅片的顶部连接，其保护所述风扇，并将所述侧发光LED灯挂起。9.根据权利要求5所述的侧发光LED灯，其特征在于，所述中空散热腔体的内壁面设置有疏水涂层。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学功，周文斌，王际辉，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11