大功率LED多级复合散热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大功率LED多级复合散热装置，属于LED灯具技术领域。包括LED芯片和灯罩，所述的LED芯片上方反光罩，反光罩外套设透镜，LED芯片下方则依次安装有LED衬底、热界面材料和热沉；与热沉相对的位置设置有合成射流器，合成射流器由金属基板、金属基板形成的空气腔以及设置于金属基板外侧的压电片构成，空气腔一端开口，其开口正对热沉；灯罩将上述各元件包囊。采用本实用新型专利技术，具有散热快、可多级散热等优点。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种大功率LED多级复合散热装置，属于LED灯具
。包括LED芯片和灯罩，所述的LED芯片上方反光罩，反光罩外套设透镜，LED芯片下方则依次安装有LED衬底、热界面材料和热沉；与热沉相对的位置设置有合成射流器，合成射流器由金属基板、金属基板形成的空气腔以及设置于金属基板外侧的压电片构成，空气腔一端开口，其开口正对热沉；灯罩将上述各元件包囊。采用本技术，具有散热快、可多级散热等优点。【专利说明】
本技术涉及一种大功率LED多级复合散热装置，属于LED灯
。 大功率LED多级复合散热装置
技术介绍
大功率LED灯具是LED节能灯中的一种，做为一个新兴的绿色、环保、节能光源，因 其单颗灯珠的功率高、亮度高，被广泛应用于汽车灯、手电筒、灯具等场所。基于其较高的功 率和亮度，LED灯具的散热会直接影响器件的发光质量和使用寿命，其中，LED结温是其热 量的主要来源，其构成主要有热负荷、环境温度和各环节热阻。要降低结温，应降低各环节 热阻，特别是合理设计散热器和选择热界面材料。然而，常规的LED灯具主要是采用外加风 扇进行强制散热，或者在灯杯上设置散热鳍进行热量疏散，这些结构的设置一定程度上减 轻了热量的汇聚，然而无法从根本上解决问题，且给灯具的照明造成了干扰。
技术实现思路
为了克服现有技术中大功率LED灯具散热效率低、使用寿命短的缺陷，本实用新 型提供一种散热快、可多级散热的LED多级复合散热装置。 为实现上述目的，本技术采取的技术方案如下： 大功率LED多级复合散热装置，包括灯珠和灯罩，灯珠由透镜、LED芯片、LED衬底、 热界面材料和热沉构成，其中，所述的LED芯片上方反光罩，反光罩外套设透镜，LED芯片下 方则依次安装有LED衬底、热界面材料和热沉；与热沉相对的位置设置有合成射流器，合成 射流器由金属基板、金属基板形成的空气腔以及设置于金属基板外侧的压电片构成，空气 腔一端开口，其开口正对热沉；灯罩位于灯珠外层，并将上述各元件包裹在其内。 进一步的，作为优选： 所述的灯罩上与热沉相对应的设置处环状设置有若干个通风口，每个通风口是平 行分布。 在本技术散热装置的整体结构底部还设置有微通道，用于对本技术进行 冷却。 本技术大功率LED多级复合散热装置的工作原理如下： 灯珠由透镜、LED芯片、LED衬底、热界面材料和热沉构成，灯珠外设置灯罩，灯珠 中LED芯片外设透镜，透镜上设置焊层，LED芯片下方设置LED衬底、热界面材料和热沉，并 在LED芯片与透镜之间设置反光罩，通过结构的合理设计，以降低各环节的热阻，从根本上 降低结温现象。 灯罩采用合成热流冷却方式进行散热，采用电流体动力学EHD强化LED散热性能， 即通过高压直流供电的电极电离翅片间空气，使其放电产生离子风形成强制对流，从而强 化LED散热性能；研究测试，在电压15-23KV时对流换热系数是自然对流的7倍，普通风扇 的1.4倍。 同时，结合微通道制冷技术，将硅基微通道制冷技术引入到LED中，指出微通道制 冷具有传热系数高、结构紧凑、与芯片热膨胀系数接近等优点。针对直鳍片微通道结构的 LED散热器，理论分析了影响其热阻的因素，指出当散热器的尺寸、材质和工质确定时，热 阻主要取决于散热器的结构参数和工质的流速及压力；优化结果表明在微通道宽度70 μ m 时，总热阻只有〇. 〇63W/°C，远低于空气对流换热热阻。在微通道结构设计方面，分别研究了 交错结构微通道散热器，指出该结构可有效提高换热系数，提高芯片阵列的均温性。 采用本技术的有益效果如下： (1)效率高：按一般光效定义的LED的发光效率并不算高，但由于LDE的光谱几乎 全部集中于可见光区域，效率可达到80%-90%，而白炽灯的可见光转换效率仅为10-20% (发 光效率，也可是光强度)。 (2)光色纯，光线质量高：单一颜色LDE的光谱狭窄，谱线单一集中在可见光波段。 (3)能耗小：单体LDE的功率一般在0· 05-1W。 (4)寿命长：单体LDE在10mA电流时，典型的正向偏压为2v，通常需串联限流电阻 或用电流源，它的寿命可超过IOOOOOh。 (5)可靠、耐用：没有传统灯泡的钨丝、玻壳等易损部件，维护费用低廉。 (6)应用灵活：体积小，便于造型，可做成点、线、面等各种形式。 (7)安全：单体工作电压为1. 5-5v，工作电流为20-70mA。 (8)响应快：响应时间为纳秒级，白炽灯的响应时间为毫秒级。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术灯珠的结构示意图； 图2为LED灯具的结构示意图； 图3-1为本技术的合成射流冷却原理图一(压缩/排气时）； 图3-2为合成射流冷却方式原理图二(膨胀/吸气)。 图中标号：1.灯珠；11.透镜；12. LED芯片；13.焊层；14. LED衬底；15.热 界面材料；16.热沉；2.灯罩；21.通风口；3.合成射流器；31.金属基板；32.空气腔； 33.压电片；4.反光罩。 【具体实施方式】 实施例1 本技术LED多级复合散热装置，结合图1、图2,包括灯珠1和灯罩2,灯珠1由 透镜11、LED芯片12、焊层13、LED衬底14、热界面材料15和热沉16构成，其中，LED芯片 12上方设置反光罩4,反光罩4外套设透镜11，透镜11外层设置一层焊层13, LED芯片12 下方则依次安装有LED衬底14、热界面材料15和热沉16 ;与热沉16相对的位置设置有合 成射流器3,合成射流器3由金属基板31、金属基板31形成的空气腔32以及设置于金属基 31板外侧的压电片33构成，空气腔32 -端开口，其开口正对热沉16 ;灯罩2位于灯珠1外 层，并将上述透镜11、LED芯片12、焊层13、LED衬底14、热界面材料15、热沉16反光罩4 和合成射流器3这些元件包裹其中。 灯珠由透镜、LED芯片、LED衬底、热界面材料和热沉构成，灯珠外设置灯罩，灯珠 中LED芯片外设透镜，透镜上设置焊层，LED芯片下方设置LED衬底、热界面材料和热沉，并 在LED芯片与透镜之间设置反光罩，通过结构的合理设计，以降低各环节的热阻，从根本上 降低结温现象。 灯罩采用合成热流冷却方式进行散热，采用电流体动力学EHD强化LED散热性 能，结合图3-1和图3-2,即通过高压直流供电的电极电离翅片间空气，使其放电产生离子 风形成强制对流，当压电片随着金属基板向空气腔方向压缩变形，空气腔排气时，空气向热 沉方向射流，同时在热沉周围形成漩涡对；反之，压电片随着金属基板向空气腔的反向膨胀 变形，空气腔变大并吸气，热沉周围的热空气进入空气腔，如此形成射流冷却，从而强化LED 散热性能；研究测试，在电压15-23KV时对流换热系数是自然对流的7倍，普通风扇的1. 4 倍。 同时，结合微通道制冷技术，将硅基微通道制冷技术引入到LED中，指出微通道制 冷具有传热系数高、结构紧凑、与芯片热膨胀系数接近等优点。针对直鳍片微通道结构的 LED散热器，理论分析了影响其热阻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
大功率LED多级复合散热装置，其特征在于：包括灯珠和灯罩，灯珠由透镜、LED芯片、LED衬底、热界面材料和热沉构成，其中，所述的LED芯片上方反光罩，反光罩外套设透镜，LED芯片下方则依次安装有LED衬底、热界面材料和热沉；与热沉相对的位置设置有合成射流器，合成射流器由金属基板、金属基板形成的空气腔以及设置于金属基板外侧的压电片构成，空气腔一端开口，其开口正对热沉；灯罩位于灯珠外层，并将上述各元件包裹在其内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆海，林烨，
申请(专利权)人：浙江工贸职业技术学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33