一种相变热管式大功率LED灯散热结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种相变热管式大功率LED灯散热结构，包括：散热器，所述散热器外部安装有强化换热的翅片结构，内部设置为空腔，空腔内充装有换热工质；安装在散热器底部的LED基板；安装在LED基板上的LED芯片；固定在散热器顶部的端盖；设置在端盖中心的充装管。本相变热管式大功率LED灯散热结构通过换热工质在热管真空腔内往复相变的汽化潜热进行传热，并利用翅片结构强化散热，最终实现LED光源高热流热量的高效传导与散热，有效控制LED芯片结温。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于LED灯具
，具体涉及一种相变热管式大功率LED灯散热结构。
技术介绍
LED作为一种优秀的半导体光电器件，以其体积小、耗电量低、使用寿命长、环保等优点，成为新一代固态节能照明光源。随着LED向高光强、高功率发展，其散热问题日渐突出，严重影响了LED的光输出特性和器件的寿命，已成为大功率LED灯具必须解决的关键问题。如今对于大功率(200W以上)LED散热系统的相关技术尚不成熟，市场可见的散热器多采用散热翅片直接粘贴在LED灯封装后的基板背后，依靠固体材料间导热的方式将热量传递至翅片表面，这样的散热结构热阻较高，导热速度太慢，无法将大功率LED芯片在工作时产生的高热流热量及时导出。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术提供了一种高效散热的相变热管式大功率LED灯散热结构，可以延长大功率LED灯的使用寿命。为实现上述技术方案，本技术提供了一种相变热管式大功率LED灯散热结构，包括：散热器，所述散热器外部安装有强化换热的散热翅片，内部设置为空腔，空腔内充装有换热工质；安装在散热器底部的LED基板；安装在LED基板上的LED芯片；固定在散热器顶部的端盖；设置在端盖中心的充装管。在上述技术方案中，本LED灯装配时，换热工质通过充装管充入散热器空腔内，随后通过充装管向空腔内抽真空，抽真空后充装管通过阀门锁紧密封或直接封堵密封。LED芯片工作中产生的高热流热量，通过LED基板直接传递给装载在散热器蒸发腔内的换热工质，换热工质吸热发生相变并迅速汽化，汽化后的换热工质受重力影响开始上升至散热器冷凝腔，并与其温度较低的内表面接触，放热凝结，并沿内表面回流至空腔底部；热量最终通过散热翅片结构与环境进行自然对流散热。通过换热工质在热管真空腔内往复相变，利用汽化潜热进行传热，并利用翅片结构强化散热，最终实现LED光源高热流热量的高效传导与散热，有效控制LED芯片结温。优选的，所述LED基板与散热器底部之间设置有热沉，由于LED基板直接安装在散热器底部容易出现密封不严的问题，出现漏气漏液的现象，因此为保证LED灯装配的密封性，特意在LED基板与散热器底部之间设置热沉。优选的，所述LED基板与热沉之间填充有焊锡膏或低温金属。由于增加热沉以后会增大LED基板向散热器内换热工质传热的热阻，为了尽可能的减少热阻，特在LED基板与热沉之间填充焊锡膏或低温金属，通过高热导系数的焊锡膏或低温金属加快LED基板上热量传递的速度。优选的，所述LED基板与热沉之间设有相互匹配锯齿凸起，所述锯齿凸起之间填充焊锡膏或低温金属。设置锯齿凸起，并在锯齿凸起之间填充焊锡膏或低温金属的目的是在有限空间内(固体平面范围内)增加有效换热面积，可进一步提高LED基板与热沉之间的热传导效率。优选的，空腔内壁上安装有间隔交替分布的吸气剂固定条，吸气剂固定在所述吸气剂固定条上。设置吸气剂的目的是，一旦空腔内的真空度下降，吸气剂通过自动吸附进入空腔内的气体，始终确保空腔内的真空度，从而保证LED灯在长时间使用过程中散热器空腔内始终保持高真空度，以确保换热工质的换热效率。优选的，空腔由冷凝腔和蒸发腔组成，冷凝腔位于蒸发腔的上方，所述冷凝腔和蒸发腔的容积比为8-6:2-4，所述换热工质填充量为蒸发腔容积的30-90％。为了确保在一定倾斜角度内，换热工质始终与热沉表面全覆盖接触，换热工质的填装量设置为蒸发腔容积的30-90％，具体可以根据LED灯使用时的倾斜角度确认，由于相变热管传热受重力影响，本LED灯最佳使用方向为与水平面垂直(90°)方向。在不改变任何外形结构条件下，换热工质的填装量为蒸发腔容积的30％时，允许LED灯的最大倾斜角度为可倾斜至与水平面成120°(或-120°)夹角；换热工质的填装量为蒸发腔容积的90％时，允许LED灯的最大倾斜角度为可倾斜至与水平面成150°(或-150°)夹角。优选的，所述热沉与散热器内换热工质接触的表面上设置有螺旋状的金属槽道或者泡沫金属。优选的，所述热沉与散热器内换热工质接触的表面设置为表面粗糙度大于50um的毛面。优选的，所述热沉与散热器内换热工质接触的表面上设置有条形翅片或者针形翅片。在上述方案中，无论是在热沉内表面设置金属槽道或者泡沫金属，或者将热沉内表面的粗糙度打磨成大于50um的毛面，亦或在热沉内表面上设置条形翅片或者针形翅片，均可以增强热沉与换热工质的接触面积，强化热沉与换热工质之间的换热效率。优选的，所述换热工质为相变温度为30-80摄氏度的单组份纯有机质或者二元混合有机质。单组份纯有机质包括醇类、丙酮、烷烃类、氟利昂等，二元混合有机质包括以体积比为1:3的甲醇和丙酮的混合物或者体积比为2:3的甲苯和丙酮的混合物；且不仅限于上述工质。本技术提供的一种相变热管式大功率LED灯散热结构及其散热方法的有益效果在于：(1)本相变热管式大功率LED灯散热结构通过换热工质在热管真空腔内往复相变进行传热，充分利用相变过程中工质的汽化潜热，并利用翅片结构强化散热，最终实现LED光源高热流热量的高效传导与散热，有效控制LED芯片结温；(2)本相变热管式大功率LED灯散热结构通过设置吸气剂固定结构及放置的吸气剂可以保证LED灯在长时间使用过程中，散热器空腔内始终保持高真空度，从而确保换热工质的高换热效率；(3)本相变热管式大功率LED灯散热结构通过在LED基板与热沉之间设有相互匹配锯齿凸起，然后在锯齿凸起之间填充焊锡膏或低温金属，可以大幅提高LED基板与热沉之间的热传导效率；(4)本相变热管式大功率LED灯散热结构通过在热沉内表面设置金属槽道或者泡沫金属，或者将热沉内表面的粗糙度打磨成大于50um的毛面，亦或在热沉内表面上设置条形翅片或者针形翅片，均可以增强热沉与换热工质的接触面积，强化热沉与换热工质之间的换热效率。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术中的LED基板、热沉和散热器之间的装配示意图Ⅰ。图3为本技术中的LED基板、热沉和散热器之间的装配示意图Ⅱ。图4为本技术中的LED基板、热沉和散热器之间的装配示意图Ⅲ。图5为本技术中热沉内表面设计成金属槽道时的结构示意图。图6为本技术中热沉内表面设计成毛面时的结构示意图。图7为本技术中热沉内表面安装泡沫金属时的结构示意图。图8为本技术中热沉内表面安装条形翅片时的侧视图。图9为本技术中热沉内表面安装条形翅片时的俯视图。图10为本技术中热沉内表面安装针形翅片时的侧视图。图11为本技术中热沉内表面安装针形翅片时的俯视图。图中：100、LED芯片；200、LED基板；300、热沉；305、锯齿凸起；306、焊锡膏或低温金属；310、金属槽道；320、毛面；330、泡沫金属；340、条形翅片；350、针形翅片；400、散热器；410、空腔；500、换热工质；600、吸气剂固定条；700、端盖；800、充装管；900、散热翅片。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术的保护范围。实施例：一种相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变热管式大功率LED灯散热结构，其特征在于包括：散热器，所述散热器外部安装有强化换热的散热翅片，内部设置为空腔，空腔内充装有换热工质；安装在散热器底部的LED基板；安装在LED基板上的LED芯片；固定在散热器顶部的端盖；设置在端盖中心的充装管。

【技术特征摘要】
1.一种相变热管式大功率LED灯散热结构，其特征在于包括：散热器，所述散热器外部安装有强化换热的散热翅片，内部设置为空腔，空腔内充装有换热工质；安装在散热器底部的LED基板；安装在LED基板上的LED芯片；固定在散热器顶部的端盖；设置在端盖中心的充装管。2.如权利要求1所述的相变热管式大功率LED灯散热结构，其特征在于：所述LED基板与散热器底部之间设置有热沉。3.如权利要求2所述的相变热管式大功率LED灯散热结构，其特征在于：所述LED基板与热沉之间填充有焊锡膏或低温金属。4.如权利要求2所述的相变热管式大功率LED灯散热结构，其特征在于：所述LED基板与热沉之间设有相互匹配锯齿凸起，所述锯齿凸起之间填充焊锡膏或低温金属。5.如权利要求1所述的相变热管式大功率LED灯散热结构，其特征在于：空腔内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，李雪，任昌磊，曹振东，王洁，
申请(专利权)人：广东合一新材料研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44