散热自促增效技术制造技术

本发明专利技术公开了一种散热自促增效技术，属于LED照明技术领域。其技术特征是合理设定散热器栅板形状、高度和间隙比例，有效形成空气环流。并把活性碳或石墨烯微粒用导热粘结剂如羟基丙烯酸树脂粘接在金属散热器上，增大了散热器与空气的接触界面，而且形成微通道吸收外部的空气与内部热能更换。散热器表面由于粘附碳材料变得粗糙，凹凸不平，流动的空气掠过形成紊流的扰动，加速微通道热量交换率，提高了散热器的热量突破界面屏障的发散能力。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】(—)
本专利技术涉及一种散热器自然对流散热提升效能的技术，属于LED照明
(二)
技术介绍
电气和电子行业的设备工作时都因发热而影响工况的稳定性和可靠性，尤其大功率的半导体器件，受温度升高的影响更敏感，危害更大。通过有效的散热技术，保障器件工作时的热平衡稳定状态，是电子应用技术的基础条件。大功率的情况下，工业上用有源强迫冷却散热方式，而LED照明因效率和可靠性等原因不宜采用。LED照明应用技术的三个瓶颈难题“光效、散热、可靠性”都因LED发光体热容量体积小，对温度升高承受能力弱，当散热量小于发热量时，积聚温度升高到一定程度，使光效下降，甚至损坏。这是半导体器件固有的物理特性，解决的基本技术是散热，使半导体发光体工作时的散热能力大于发热量，工作温升控制在器件稳定工作的温度范围。LED照明灯具通常使用铝型材散热器，使热量散发到空气中。如何提高热量跨越气-固界面的能力，取得更高的散热效果，是本专利要解决的问题。本专利技术提出散热自促增效技术，提高散热效率，满足LED照明散热的需要。(三)
技术实现思路
半导体照明的工作原理，不同于传统灯具的炽热发光或气体放电致光，LED工作时器件本身能承受的温度仅几十度，与环境温度相差较小，主要靠热传导方式，通过导热介质把热量传到散热器，再由散热器把热量扩散到空气中，热量在两级扩散的过程中要增强散热效果，主要是缩小导热介质的热阻力和提高热量对空气接触界面屏障的突破能力，用技术的方法，让热量快速大量的突破界面的屏障，散发到空气中。增大热量发散能力的基本因素有三个:因素1、增大散热器和空气的接触面积，即扩大界面的面积。散热器造成栅齿状是基本方式之一，但还不够，通过散热器表面处理，用具有导热性的粘合剂，把质碳材料微粒粘附在散热器表面，尤其活性碳或石墨烯的表面积比其他材质大得多，碳质材料具有导热性，相当于把散热器与空气的接触界面增大了许多，起到扩大界面的作用。石墨烯导热系数非常高，但是把它薄薄一层牢固地附着在散热器表面上却不是易事。丙烯酸共聚物有很好的成膜性，所形成的膜具有很好的弹性、坚韧性、透明度、光泽、不变色等性能。活力水性丙烯酸树脂浆料(学名为羟基丙烯酸共聚物或羟基丙烯酸酯共聚物)，其亲水基可吸附在固体颗粒表面而形成外壳，使颗粒被屏蔽起来而不能发生絮凝，给予分散体系以稳定性。因此，使用水溶性丙烯酸共聚物，可以将活性炭或石墨烯固体颗粒分散、悬浮在水中，既起成膜剂，又起分散剂使用，喷涂后牢固地附着在散热器上。根据需要，还可以加入各种分散剂和附着力促进剂。因素2、改善界面的空气流动状况，为使散热器工作时产生较大空气受热上升气流，设定散热器栅板的高度和间隙比例不超过四倍，并使正常工作位置，能使空气受热自然上升的在栅板表面之间形成环流，带动界面的空气流动，碳粒分子在粘合剂的作用下在散热器金属表面堆叠，形成微孔通道，吸收外部的空气与内部热能更换。散热器表面由于粘附碳质材料变得粗糙，凹凸不平，流动的空气掠过形成紊流的扰动，加促微通道热量交换率，提高了散热器的热量突破界面屏障的发散能力。因素3、界面的固体和气体的温度差越大，形成紊流的扰动越大，热量突破界面的能力越强，用热传导能力高的材料(铝、铜或热管技术等)把热量以低热阻的传输到与空气接触的界面，及可能缩小散热器热源到界面的温度差(考虑合理设置散热器的形状结构)。提高界面两种物质的温度差，增大紊流扰动能量，使散发热量的速率更高。通过相应的技术和材质的处理，实现上述三个散热自促因素的作用，散热效果能提闻20%以上。(四)【附图说明】附图为本专利技术的示意图。①为光源芯片模块。②为模块基板。③为铝型材散热器底板。④为散热器栅板。⑤为导热粘胶。⑥为碳质材料粒子。图中英文字母B为散热器栅板与底板结合处的栅板厚度，D为栅板远离底板处的栅板厚度，Η为栅板高度，L为两栅板间距。为了达到最佳散热效果，散热器材料用导热性能高的10系列铝材挤压成形，栅板表面呈坑条状。并满足H/L彡4、B/D彡2的技术要求。图中的箭头表示空气环流流动方向。(五)【具体实施方式】以300W悬吊式LED灯具为例。将一块集成封装工艺制造的300W单光源模块①(光效为1401m/w)用导热硅脂固定在铝模块基板②上。模块基板上有热管安装凹槽。热管热端固定在凹槽里，热管冷端从不同方向伸入铝型材散热器栅板之间，并加以固定。散热器栅板与底板结合处的栅板厚度B = 2.5mm，栅板远离底板处的栅板厚度D = 1mm。栅板高度Η=60mm。两栅板间距L = 10mm。散热器材料用10系列招材挤压成形,栅板表面呈坑条状。重量约10公斤。铝型材散热器表面上涂覆有碳质材料微粒和粘结剂组成的涂层，以加强散热。碳质材料微粒由活性炭和石墨烯组成，经过球磨机粉碎，均匀分散在水性丙烯酸树脂浆料粘结剂溶液中,喷涂或涂抹在散热器表面并控制适当的厚度,成为散热自促增效涂料。所制得的灯具散热效果特别好，光源模块基板温度最高点的温升低于30°C，从而光衰减少，有很长寿命。灯具光通量达3万lm，光线利用率达90%，光幅角大于90度。光线照射均匀，经实际测量垂直距离13米处，照度达1601x。【主权项】1.一种用于LED照明灯具散热自促增效技术，其技术特征是合理设定铝型材散热器栅板形状、高度和间距比例，有效形成受热空气环流，并把活性碳混合石墨烯微粒用散热增效涂料粘接在金属散热器表面，增大了散热器与空气的接触界面，而且形成微通道，吸收外部的空气与内部热能更换，提升散热能效。2.根据权利要求1所述散热增效涂料的组成，其特征在于粘合剂为水性丙烯酸树脂，学名为羟基丙烯酸共聚物，渗入石墨烯材料和辅助剂组成导热粘结剂，在金属表面起粘附、凝聚作用。3.根据权利要求1所述散热增效涂料的组成，其特征在于导热粘结剂把活性碳和石墨烯微粒粘附在散热器表面，并控制适当的厚度，形成导热的复膜层，内有碳微粒堆叠的微孔通道，增大热量的散发率。4.根权利要求1所述的铝型材散热器，其特征在于散热器栅板高度和间隙比例，散热器栅板与底板结合处的栅板厚度B，栅板远离底板处的栅板厚度D，栅板高度H，两栅板间距L，满足H/L ^ 4、B/D ^ 2的技术要求，散热器材料用10系列铝材挤压成形，栅板表面呈坑条状。【专利摘要】本专利技术公开了一种散热自促增效技术，属于LED照明
其技术特征是合理设定散热器栅板形状、高度和间隙比例，有效形成空气环流。并把活性碳或石墨烯微粒用导热粘结剂如羟基丙烯酸树脂粘接在金属散热器上，增大了散热器与空气的接触界面，而且形成微通道吸收外部的空气与内部热能更换。散热器表面由于粘附碳材料变得粗糙，凹凸不平，流动的空气掠过形成紊流的扰动，加速微通道热量交换率，提高了散热器的热量突破界面屏障的发散能力。【IPC分类】F21V29/00【公开号】CN105258087【申请号】CN201410338511【专利技术人】范子英, 周永佳, 潘伟雄 【申请人】广州固佳灯具科技有限公司【公开日】2016年1月20日【申请日】2014年7月16日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LED照明灯具散热自促增效技术，其技术特征是合理设定铝型材散热器栅板形状、高度和间距比例，有效形成受热空气环流，并把活性碳混合石墨烯微粒用散热增效涂料粘接在金属散热器表面，增大了散热器与空气的接触界面，而且形成微通道，吸收外部的空气与内部热能更换，提升散热能效。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范子英，周永佳，潘伟雄，
申请(专利权)人：广州固佳灯具科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44