一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置制造方法及图纸

一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置，包括至少一个大功率LED器件，大功率LED器件至少包括金属基线路板，包括散热基板、散热结构；所述散热基板包括LED安装面、散热面和台阶安装部，所述LED安装面设有第一导热结构；导热硅脂填充所述第一导热结构，所述金属基线路板嵌入导热硅脂中并与LED安装面固定；所述散热面上设有第二导热结构；散热结构包括冷凝壳体、蒸发腔、散热岐片和回流毛细芯。所述用于大功率LED的高热流密度冷却装置，通过增加散热面积，兼用传导散热和相变散热的传递路径，补充辐射热的散热，热量迅速散发，适于大于60w/cm

A high heat flux density cooling device for high power LED

A cooling device for high heat flux density of high power LED, including at least one power transistor LED, high power LED device includes at least a metal base circuit board, comprises a radiating substrate, heat radiating structure; the radiating substrate surface, including LED installation steps and the radiating surface of the installation, the installation of LED surface is provided with a first heat structure; thermal grease filling the first heat transfer structure, the metal base circuit board embedded in silicone and LED mounting surface fixed; the radiating surface is provided with second heat transfer structure; condensation heat dissipating structure comprises a shell, an evaporating cavity, cooling and reflux wick qi. The cooling device for high heat flow density of high power LED, by increasing the cooling area, and transfer path of heat conduction and phase change heat radiation, heat dissipation of heat, disperse rapidly, for more than 60w/cm

【技术实现步骤摘要】
一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置
本专利技术涉及大功率LED的
，具体涉及一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置。
技术介绍
LED作为一种主动自发光器件，作为不燃烧灯丝或气体的固态光照，功耗小、工作电压低、发光亮度高、工作寿命长、性能稳定，可在极端环境下工作而性能衰减很小的特点而得到了广泛应用，但其工作过程只有15%的电能转换成光能，其余85%的电能几乎全部转换成热能，使LED的温度升高。随着温度的增加不但LED的失效率大大增加而且LED光衰加剧、寿命缩短，因此，高热流密度的热设计是LED是最需要的核心设计。比如，一个10W的白光LED，若其光电转换效率为15%，则有8.5W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结点温度Tj上升超过最大允许温度时，LED会因过热而损坏。目前的部分大功率LED产品，需散热的热流密度已经达到50-90w/cm2,较高的已经超过150w/cm2。加上产品体积尺寸越来越小，散热装置本身的布置和设计遇到的约束也越来越严重。传统的依靠单相流体的对流换热和强制风冷方法只能用于热流密度不大于10w/cm2的产品。现在试验经验表明，热流密度大于60w/cm2就可称为高热流密度。现有技术中一般是通过在基片背面安装散热岐片、强制流式通风风扇及特殊的铝制散热板来从紧密聚集的LED中散出热量。比如在基片的正面LED安装座下面安装散热层，但是热量通过LED座转移到基片的散热层，再由散热层传导至基片的背面而被风扇气流把热量带走，如此试图通过从基片背面的强制气流来散热。由于正面产生的热量只能从背面带走，所以散热效率差，这在一定程度上影响了LED阵列器件的使用寿命。也有采用多个穿设在基片上LED阵列的间隔空间中的铜管来散热的，但是需要基片背面设置强制流式通风风扇才能满足冷却散热要求。这样就导致了强制流式通风风扇的用电量大为增加，也增加了制造成本。同时，为了冷却紧密聚集的基片上的LED，导致制造LED和使用LED的费用增加。比如，LED阵列器件的用电费用70%以上被冷却用强制流式通风风扇耗费。制造过程中加入的散热层也增加了LED阵列器件的成本。于是，如何低成本、高效率地转移紧密聚集的LED阵列器件的热量，成为业界推广LED阵列器件亟待解决的共性的难题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置，以不耗费电能的极低成本高效为LED基片散热。本专利技术的目的是这样实现的，一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置，包括至少一个大功率LED器件，大功率LED器件至少包括金属基线路板，包括散热基板、散热结构，所述大功率器件和所述散热结构分别安装固定在所述所述散热基板两侧；所述散热基板包括LED安装面、散热面和台阶安装部，所述LED安装面设有第一导热结构；导热硅脂填充所述第一导热结构，所述金属基线路板嵌入导热硅脂中并与LED安装面固定；所述散热面包括左散热面、右散热面，所述左散热面和右散热面邻接并对称倾斜设置于邻接边两侧形成内凹脊，所述散热面上设有第二导热结构；散热结构包括冷凝壳体、蒸发腔、散热岐片和回流毛细芯，所述冷凝壳体绝热地固定在所述台阶安装部上；所述冷凝壳体和散热基板构成的内部空腔构成为蒸发腔，所述蒸发腔内填充有可相变的工作介质；所述冷凝壳体的内壁和外壁一一对应地间隔设有多个散热岐片；冷凝壳体内壁设有回流毛细芯，所述回流毛细芯能将冷凝壳体内壁的液态工作介质回流到散热面上。进一步地，所述第一导热结构包括一定间距阵列间隔设置在LED安装面上的多个吸热凹坑，所述第二导热结构包括一定间距阵列间隔设置在散热面上的多个散热凹坑。进一步地，所述散热结构还包括轴流风扇和导风壳体，所述冷凝壳体设有顶外岐片和周外岐片；所述导风壳体内固定安装有轴流风扇，所述导风壳体能引导轴流风扇的出口气流沿冷凝壳体的顶外岐片进入周外岐片。进一步地，所述冷凝壳体包括一体成型的冷凝顶壳、周壁和法兰安装部，所述冷凝顶壳包括左顶部和右顶部，所述左顶部和右顶部连接形成马脊形，所述马脊形的马脊线与内凹脊平行相对。进一步地，所述散热岐片包括一一对应地设置在冷凝壳体的壁内外的外岐片和内岐片，所述外岐片包括不连接的顶外岐片和周外岐片，所述内岐片包括相互连接并一体成型的顶内岐片和周内岐片。进一步地，所述回流毛细芯包括斜回流毛细芯束、垂直回流毛细芯束和回流毛细芯片，斜回流毛细芯束固定在所述冷凝壳体的内岐片之间，且使得斜回流毛细芯束紧贴所述冷凝顶壳的内壁，在斜回流毛细芯束的对应马脊线位置间隔固定有垂直回流毛细芯束，在散热基板的散热面上设有回流毛细芯片，所述斜回流毛细芯束的下端和垂直回流毛细芯束的下端分别抵接所述回流毛细芯片。进一步地，所述导风壳体设有风机固定部和导风部，当导风壳体的出口法兰固定在所述冷凝壳体的法兰安装部上时，所述导风部的周壁紧贴周外岐片设置，所述导风部的周壁对应周外岐片的位置间隔设有多个栅孔，所述导风壳体将轴流风机的出口气流引导沿顶外岐片之间的空间向外侧沿周外岐片之间的空间流过然后从栅孔流出。进一步地，风机固定部包括与导风壳体一体连接的支撑筋和倒T形的轮毂固定体，所述轮毂固定体包括一体成型的T形帽和电机轴固定管，所述轴流风扇包括轮毂和与轮毂一体连接的多个旋转叶片，与电机的驱动轴相结合的轮毂通过圆锥滚子轴承旋转设置在所述电机轴固定管中。进一步地，所述T形帽具有导风边缘，所述导风边缘与电机轴固定管的轴线夹角构成为导风角，所述导风角为30º～60º。进一步地，所述散热结构还包括管形蒸发器，所述管形蒸发器密封地安装在散热基板的安装孔中；所述管形蒸发器包括蒸发部和冷凝部，所述冷凝部具有开口端，开口端延伸高出蒸发腔工作介质液面；管形蒸发器中装有所述可相变的工作介质。本专利技术与现有技术相比，用于大功率LED的高热流密度冷却装置，使得大功率LED器件底座的热量和LED聚集群中的高热流密度的热量迅速散发，大大增加散热面积，兼用传导散热和相变散热的传递路径，补充辐射热的散热，适于大于60w/cm2的高热流密度的有效散热。附图说明图1为本专利技术用于大功率LED的主剖视图。图2为本专利技术一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置的主剖视图。图3为本专利技术一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置的仰视图。图4为本专利技术一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置的冷凝壳体主剖视图。图5为本专利技术一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置的导风壳体的主剖视图。上述图中的附图标记：100大功率LED器件，101LED芯片，102内热沉，103金属基线路板，104封装透镜，105Z形电极，106绝缘层，200散热结构，1散热基板，2第一导热结构，2.1吸热凹坑，3环形凸筋，4导热硅脂，6左散热面，7右散热面，8第二导热结构,8.1散热凹坑1.1LED安装面，1.2散热面，1.3台阶安装部，1.4内凹脊,1.5侧壁面20冷凝壳体，21冷凝顶壳，21.1左顶部，21.2右顶部，22周壁，23法兰安装部30蒸发腔,31工作介质40散热岐片,41外岐片,41.1顶外岐片，41.2周外岐片，42内岐片，42.1顶内岐片，42.2周内岐片50回流毛细芯，51斜回流毛细芯，52垂直回流毛细芯,53回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置，包括至少一个大功率LED器件（101），大功率LED器件至少包括金属基线路板（103），其特征在于，包括散热基板（1）、散热结构（200），所述大功率LED器件和所述散热结构分别安装固定在所述散热基板（1）两侧；所述散热基板（1）包括LED安装面（1.1）、散热面（1.2）和台阶安装部（1.3），所述LED安装面（1.1）设有第一导热结构（2）；导热硅脂（3）填充所述第一导热结构（2），所述金属基线路板（103）嵌入导热硅脂（3）中并与LED安装面（1.1）固定；所述散热面（1.2）包括左散热面（6）、右散热面（7），所述左散热面（6）和右散热面（7）邻接并对称倾斜设置于邻接边两侧形成内凹脊（1.4），所述散热面（1.2）上设有第二导热结构（8）；散热结构（200）包括冷凝壳体（20）、蒸发腔（30）、散热岐片（40）和回流毛细芯（50），所述冷凝壳体（20）绝热地固定在所述台阶安装部（1.3）上；所述冷凝壳体（20）和散热基板（1）构成的内部空腔构成为蒸发腔（30），所述蒸发腔（30）内填充有可相变的工作介质（31）；所述冷凝壳体（20）的内壁和外壁一一对应地间隔设有多个散热岐片（40）；冷凝壳体内壁设有回流毛细芯（50），所述回流毛细芯（50）能将冷凝壳体内壁的液态工作介质回流到散热面（1.2）上。...

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率LED的高热流密度冷却装置，包括至少一个大功率LED器件（101），大功率LED器件至少包括金属基线路板（103），其特征在于，包括散热基板（1）、散热结构（200），所述大功率LED器件和所述散热结构分别安装固定在所述散热基板（1）两侧；所述散热基板（1）包括LED安装面（1.1）、散热面（1.2）和台阶安装部（1.3），所述LED安装面（1.1）设有第一导热结构（2）；导热硅脂（3）填充所述第一导热结构（2），所述金属基线路板（103）嵌入导热硅脂（3）中并与LED安装面（1.1）固定；所述散热面（1.2）包括左散热面（6）、右散热面（7），所述左散热面（6）和右散热面（7）邻接并对称倾斜设置于邻接边两侧形成内凹脊（1.4），所述散热面（1.2）上设有第二导热结构（8）；散热结构（200）包括冷凝壳体（20）、蒸发腔（30）、散热岐片（40）和回流毛细芯（50），所述冷凝壳体（20）绝热地固定在所述台阶安装部（1.3）上；所述冷凝壳体（20）和散热基板（1）构成的内部空腔构成为蒸发腔（30），所述蒸发腔（30）内填充有可相变的工作介质（31）；所述冷凝壳体（20）的内壁和外壁一一对应地间隔设有多个散热岐片（40）；冷凝壳体内壁设有回流毛细芯（50），所述回流毛细芯（50）能将冷凝壳体内壁的液态工作介质回流到散热面（1.2）上。2.如权利要求1所述用于大功率LED的高热流密度冷却装置，其特征在于，所述第一导热结构（2）包括一定间距阵列间隔设置在LED安装面（1.1）上的多个吸热凹坑（2.1），所述第二导热结构（8）包括一定间距阵列间隔设置在散热面（1.2）上的多个散热凹坑（8.1）。3.如权利要求1所述用于大功率LED的高热流密度冷却装置，其特征在于，所述散热结构（200）还包括轴流风扇（60）和导风壳体（61），所述冷凝壳体（20）设有顶外岐片（41.1）和周外岐片（41.2）；所述导风壳体（61）内固定安装有轴流风扇（60），所述导风壳体（61）能引导轴流风扇的出口气流沿冷凝壳体的顶外岐片进入周外岐片。4.如权利要求1所述用于大功率LED的高热流密度冷却装置，其特征在于，所述冷凝壳体（20）包括一体成型的冷凝顶壳（21）、周壁（22）和法兰安装部（23），所述冷凝顶壳(21)包括左顶部(21.1)和右顶部（21.2），所述左顶部（21.1）和右顶部（21.2）连接形成马脊形，所述马脊形的马脊线与所述内凹脊（1.4）平行相对。5.如权利要求3所述用于大功率LED的高热流密度冷却装置，其特征在于，所述散热岐片（40）包括一一对应地设置在冷凝壳体的壁内外的外岐片（41）和内岐...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永南，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35