本实用新型专利技术公开了一种相变钳温风筒式冷却装置：金属散热器内部空腔与底部刚性导热底板构成内胆密封空间灌注适量冷却液体，安装带抽气嘴的上凸型密封上盖，将密封腔空间抽成负压降低冷却液汽化温度，利用相变能冷却并钳制被冷却物体温度，安全节能高效。本实用新型专利技术优越之处在于：液体高效导热、相变能量巨大，自然抽风散热安静安全节能，本装置结构紧凑、批量制造成本低，适合中、大功率LED照明产品以及其它需要冷却的产品配套使用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
相变钳温风筒式冷却装置
本专利技术涉及一种冷却装置，具体涉及一种相变钳温风筒式冷却装置。本专利技术属于节能环保自动控制
技术介绍
电子设备正常运行需要确保核心部件工作于合适的温度，温度过低或过高都会导致异常，严重时会造成设备故障甚至发生重大事故。作为新兴绿色照明高科技产业的LED 照明光源产品，同样需要合适的工作温度，LED照明光源稳定高效工作，其温度要求更苛刻。 研究表明LED结温每上升10度，其光效约下降3%;如超过LED结温极限值，将导致LED失效，甚至造成LED光源器件永久损坏。目前，LED照明灯具主流散热方案依靠导热系数较好的材料将LED芯片热量尽快导向基板再导向散热外壳。外壳与周边空气对流实现散热；为改善散热效果，有些产品采用特种处理手段增强外壳热辐射能力，实现加快降温的目的。对小功率LED照明灯具散热要求容易满足，但当LED光源功耗大，常规散热技术难以满足要求。除加大尺寸重量，靠热管、半导体制冷、强制风冷，也有几种技术组合。由于现行方案都或多或少有不尽人意之处，本专利技术提出全新方案相变钳温风筒式冷却装置。本方案基于物理原理，既可作为LED灯具组成部件，也可将其应用于其它领域需要冷却的场合。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构合理、工艺成熟、满足大功率/高功率密度热源如LED光源部件冷却要求、既安全可靠又成本低廉、方便LED照明灯具选配的冷却散热装置。本装置适用于光源直下式照射的大瓦数LED灯具，如厂矿用吊灯、广场灯、礼堂灯等。对于非直下式应用，可将下文所述结构稍加改动，其基本原理不变，技术处理手段一致。金属散热好，易于加工成型，适于制作散热器，尤以铝合金为最常见。铝合金散热器常见制造工艺为压铸成型和挤压铝型材加工成型。下文对本专利技术的叙述中，采用并非限制于太阳花铝合金型材加工散热器。与常用散热技术方案相比，本技术方案改进之处在于1在太阳花内部空腔灌注冷却液体，依靠巨大的相变能，对目标进行冷却；2根据烟囱抽风原理，在太阳花铝型材外层包裹/嵌套风筒式绝缘外壳，用电既安全，又能迫使空气从风筒下部裙边进气孔到达太阳花鳍片底部，向上流经鳍片间表面，充分发挥太阳花鳍片表面积大、便与空气超量热交换特点，实现强制风冷/准强制风冷最佳散热效果。一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是在金属散热器如太阳花铝型材中空密封腔中灌注液体，在金属散热器外面安装烟囱抽风式绝缘外罩——风筒。所述液体即冷却液体，首选普通水，取材方便成本低廉。为降低其冷凝温度，可适当掺入防冻试剂 ，如甲醇、乙醇或其它。冷却液还可选用甲醇、乙醚等其它液体及其溶液，汽化点低，无需苛刻的负压条件，工艺上容易实现。一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是所述液体主要成分优选水，可按降低冷凝点温度设定掺入适量防冻剂；其它如甲醇或乙醇也可选用。构成相变钳温风筒式冷却装置主要部件有三1中空式金属散热器例如太阳花铝型材2可安装/贴装LED光源板的刚性导热底板，该底板延伸扩展适度折弯，可改变安装于其上的LED光源板照射方向，适合非直下照射应用3密封上盖。相变钳温风筒式冷却装置的太阳花中空密封腔密封上盖为刚性，形状为平板型或上凸型，安装抽气嘴。抽气嘴可类似各种轮胎气门嘴以及钢珠密封气嘴等形式，也可一次抽气永久封闭。密封腔内冷却液用量少，工作时冷却液能有效覆盖密封腔内刚性导热底板即可。所用冷却液优选水，可掺入甲醇、乙醇等，既防冻又降低汽化温度；也可直接用低汽化点液体及溶液。将密封腔内抽成负压，如初始为大气压十分之一，水基冷却液约50°c就开始汽化并携带等量液体5224倍热量离开。随着液体汽化，密封腔内负压逐渐减弱，汽化温度点逐渐升高；同时水汽释放热量被散热器迅速带走，热交换后水汽液化再回流于散热器空腔底部，周而复始循环补充汽化逃逸的冷却液体，达成动态平衡实现‘钳温’效果被冷却物如LED光源板被钳制在特定汽化温度点，达到‘钳制’被冷却物‘温度’的效果。本方案关键物理原理是‘相变能’相变能量是液体比热容量的数千倍，对水来说是5224倍！·一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是在金属散热器内胆密封腔上端安装平板型或上凸型刚性密封上盖；密封腔内灌注适量相变冷却液，并根据汽化温度参数将密封腔抽成所需负压。实施本技术方案，必须考虑构成密封腔各零部件承受负压的能力，在选材和制造工艺上必须充分论证，确定合理的技术指标。用于实现相变冷却的液体，除了水基冷却液外，还可以选取诸如异戊烷(27. 9 0C )、乙醚(34.6°C )、戊烷(36.1 °C )、丙酮(56. 2 °C )、甲醇(64. 9 °C )、庚戊烷(68. 9°C)等有机溶剂制作冷却液，成本虽高，但负压要求不苛刻，工艺易于实现。有的材料有毒，使用要注意，结合工程实践，以安全环保优质廉价高效节能为准，具体细节在此不赘述。本技术方案的另一项创新是在金属散热器如太阳花铝型材外安装引导气流的风筒，强制规划热场优化散热通道，迫使周边冷空气沿设定路线进入风筒流动，与太阳花散热鳍片表面充分接触高效热交换，带走太阳花铝型材所携带热量。实际上，风筒就是‘抽风烟囱’或称‘拔火筒’，利用金属散热器传递热量加热空气使其体积膨胀，在风筒内部形成上升气流，气流产生抽力，在风筒底部形成负压迫使周边空气从风筒下部裙边预留气隙源源不断进入风筒，再沿着太阳花散热器表面向上流动带走热量。气流速度与风筒截面积成反比，随着风筒上部口径逐渐收紧，受热膨胀空气形成气流的上升速度逐渐加快，动能逐渐增加，惯性随之加大，抽风效果更加明显。上升气流所获得的能量最终来自被冷却物体如LED光源芯片，当芯片温度升高时，上升气流温度也变高，热能增加流动速度变快，带走的热量就增加，从而遏制芯片温度进一步上升；反之当LED芯片温度下降，上升气流速度减缓，带走热量减少。于是乎很自然地在LED芯片温度和抽风气流速度之间达到动态平衡，具有典型的自适应温控效果。室外应用时，考虑到风霜雨雪尘酸毒等因素，应予做防护措施，包括出风口处加盖防雨罩或改变出风口造型等。精确设计与精密制造的风筒结构，可适应被冷却物体功率变化，安静长久确保被冷却物体如LED光源板工作温度在安全范围之内。由于上升气流能量是气流惯性与风筒抽力的根本，因此为保障上升气流抽风效果，必须尽量减少其能量无谓损失，减少其在风筒内能量耗散。要做到这点，除了在风筒结 构设计方面要注意尽量使气流不产生或少产生湍流，方法之一是在密封上盖处加装形如圆 形宝塔顶部向上逐渐收紧的上凸型‘汇流罩’之外，在选择风筒制造材料时，应选择热阻大 的隔热材料，减少气流热量损耗，优选材料是塑料。塑料易于加工成型，成本低廉，同时具备 绝缘特性，还兼有丰富色彩，利于市场推广。为安全起见，风筒部件注塑时原料中应添加阻 燃剂，确保不会发生火灾危险。结构设计方面也可采取附加措施，如采用夹层结构隔热效果 更好。一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是在密封上盖处加装形如圆形宝塔顶部 向上逐渐收紧的上凸型汇流罩，或将刚性密封上盖直接做成上述形状。为了风筒抽风更有力、散热效果更好，就必须增加风筒抽风管的长度，使气流获得 更多动能和惯性。但风筒过长不便包装和运输。解决方案是采用环套结构将其分解为多 段类似圆台形状的空心环，大环套中环，中环套小环，小环套更小本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是：在金属散热器中空密封腔内灌注液体，在金属散热器外面安装烟囱抽风式绝缘外罩——风筒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕大明，
申请(专利权)人：吕大明，
类型：实用新型
国别省市：
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