本發(fā)明涉及的是電子和光學(xué)器件的冷卻，特別設(shè)及一種大功率LED散熱用熱管群散熱器。

背景技術(shù)：

目前，LED在圖像顯示、信號指示和照明領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為當今照明技術(shù)的發(fā)展熱點。與傳統(tǒng)光源白熾燈及熒光燈相比，LED具有體積小、發(fā)熱量低、耗電量小、反應(yīng)速度快、耐震、亮度高、無污染等優(yōu)點，在照明市場的發(fā)展?jié)摿χ档闷诖?0年內(nèi)有望成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力商品。與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明光源的發(fā)光機理不同，LED屬于電致發(fā)光器件，其熱量不能輻射散熱，從而導(dǎo)致器件溫度過高，嚴重影響LED的光通量、壽命以及可靠性，并會導(dǎo)致LED發(fā)光紅移，尤其目前白光實現(xiàn)的方式是熒光粉加藍光芯片的方案，其中熒光粉對溫度特別敏感，最終會引起波長的漂移，造成顏色不純等一系列問題。由此可見，散熱能力差是照明用大功率LED(功率大于lW)面臨的主要技術(shù)瓶頸，因此解決LED的散熱成了大功率LED發(fā)展的首要問題。關(guān)于大功率LED的散熱問題已引起國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。對于低于lW的低功率LED大多采用直接固體外部熱沉法或是通過LED引線將熱量散出去，這種通過自然對流散熱方式，換熱系數(shù)較低，只適合于芯片功率較低的情況，對于目前滿足照明用大功率LED熱流密度較高，已不能滿足要求。同時，對于照明用的大功率LED，其冷卻部分的成本不能很高，尺寸不允許過大，也不可能容許以電風(fēng)扇等方式來強化散熱。

通過對現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)專利進行比較，中國專利號：ZL 200820070442.3，專利名稱為：熱管散熱裝置及大功率LED路燈、廠房燈和隧道燈。該專利熱管散熱裝置含有傳熱板、熱管和散熱片。通過近似“L”形的圓管絲網(wǎng)熱管和水平設(shè)置的直圓管絲網(wǎng)熱管與兩組背靠背安裝的散熱片和安裝筒連接。使用商品化的圓形截面絲網(wǎng)熱管，蒸發(fā)部和LED基板連接，冷凝部安裝散熱片，屬于常規(guī)的熱管散熱方式。但由于絲網(wǎng)熱管最大散熱能力不大，且相對于大功率LED燈來說，所布置的絲網(wǎng)熱管的數(shù)量又過少，并且絲網(wǎng)熱管表面的翅片和熱管不是一體，增大了接觸熱阻。這種常規(guī)熱管散熱方式并不適用于大功率LED。

中國專利號：ZL 200820009308.2，專利名稱為：熱管散熱裝置及大功率LED路燈。該專利通過將商品直管絲網(wǎng)熱管一端安裝在鋁基板背部，另一端安裝在散熱片底部的槽中實現(xiàn)散熱，也是一種常規(guī)的熱管散熱方式。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，但同樣由于絲網(wǎng)熱管最大散熱能力不大，且相對于大功率LED燈來說，所布置的絲網(wǎng)熱管的數(shù)量又過少，并且絲網(wǎng)熱管表面的翅片和熱管不是一體，增大了接觸熱阻。這種常規(guī)熱管散熱方式并不適用于大功率LED。

中國專利號：ZL 200820161101.7，專利名稱為：高功率LED光源模塊封裝結(jié)構(gòu)。該專利將LED晶片直接貼裝在石墨基板上，石墨基板再通過導(dǎo)熱膠與金屬鰭狀散熱器固定連接，電極穿過散熱器及石墨片埋在石墨基板中，電極通過金線與LED晶片接通。該專利利用廉價且導(dǎo)熱性能好的石墨代替鋁板作為基板，降低了成本。

中國專利號：200910037878.1，專利名稱為：大功率LED燈具導(dǎo)熱散熱裝置、導(dǎo)熱基座及制作工藝。該專利采用石墨導(dǎo)熱基座固定在LED燈具的導(dǎo)熱基片的頂端，散熱裝置固定在石墨導(dǎo)熱基座的頂端。散熱裝置為數(shù)個銅管燒結(jié)熱管冷凝段套散熱鰭片構(gòu)成，并置于只有上下端開口的空氣對流框中，熱管蒸發(fā)段為扁平橢圓狀。該專利也是使用石墨作為LED基板，同時使用銅管燒結(jié)熱管加散熱鰭片為散熱器。但該裝置的熱管蒸發(fā)段與導(dǎo)熱基座接觸面積較小，散熱鰭片與冷凝段存在接觸熱阻，使用只有上下端開口的空氣對流框和間距較小的散熱鰭片，使得空氣自然對流流阻增大，設(shè)計并不合理。

通過比較發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的鋁塊式散熱器或熱管式有以下幾個特征：1.無論使用何種形式，最終都是利用金屬肋片為散熱片進行自然對流散熱，沒有考慮輻射。而設(shè)計合理時輻射散熱量可以遠遠大于自然對流。2.現(xiàn)在散熱器都是將肋片或翅片裝在導(dǎo)熱塊或熱管冷凝部上，金屬翅片的肋效率低，需要大面積的散熱翅片。3.對鋁塊式散熱器，導(dǎo)熱塊部分和散熱翅片一體化，體積龐大而沉重，不可分拆。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

作為本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于大功率LED(大于100W)散熱的大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器，它的基本特點就是在導(dǎo)熱塊部分外插一種內(nèi)部充填顆粒狀定型固液相變材料(PCM)的圓柱形熱管群作為散熱片，導(dǎo)熱塊部分和散熱熱管群分離。導(dǎo)熱塊可用石墨和鋁，散熱熱管群可用各種類型圓管式熱管。導(dǎo)熱塊和散熱熱管群表面黑化處理，實現(xiàn)輻射和對流聯(lián)合散熱。同時熱管具有蓄熱功能，在溫度過高時一部分熱量可以暫時被PCM吸收，在LED燈關(guān)閉時在釋放出來。導(dǎo)熱塊尺寸形狀可任意設(shè)計，可直接設(shè)計作為基板，省去了基板和散熱器膠結(jié)這一工序。該散熱器適合安裝在有天花板的公共建筑中，現(xiàn)在的公共場所天花板都是鏤空式結(jié)構(gòu)，散熱器底面和一塊安裝平板裝配固定，安裝平板安裝在天花板鏤空式結(jié)構(gòu)上，散熱器位于天花板上面的隔層中。該散熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、小巧玲瓏，加工方便、成本低、重量輕、散熱效率高、均溫性好的特點。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器，它包括有大功率LED、和LED基板一體的導(dǎo)熱塊、內(nèi)部充填顆粒狀定型固液相變材料(PCM)的熱管群。

所述大功率LED為功率大于100W的LED。

所述帶LED基板的導(dǎo)熱塊可用石墨和鋁制成，外表面黑化處理，導(dǎo)熱塊底部就是LED基板，可將導(dǎo)線直接封裝在導(dǎo)熱塊底部。

所述熱管群可用各種類型圓管式熱管，其外表面也進行黑化處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果：

1.設(shè)計合理的散熱器空間熱管形翅片結(jié)構(gòu)和進行表面處理，輻射散熱量可以遠遠大于自然對流。

2.熱管充填顆粒狀PCM后具有蓄熱功能，在溫度過高時一部分熱量可以暫時被PCM吸收，在LED燈關(guān)閉時在釋放出來。同時，充填顆粒狀PCM后，熱管也增加了一種毛細力，熱管性能強化，水平放置也可工作。

3.導(dǎo)熱塊部分和散熱熱管分離。安裝時利用導(dǎo)熱塊和散熱熱管熱膨脹系數(shù)不同特點緊密裝配。整體小巧玲瓏，輕便。

4.導(dǎo)熱塊尺寸形狀可任意設(shè)計，可直接設(shè)計作為基板，現(xiàn)有LED裝配線只需略作更改。

5.適應(yīng)性強，針對不同功率和安裝場合，可根據(jù)需要設(shè)計散熱熱管群的尺寸和數(shù)量，根據(jù)需要制作安裝板形狀，導(dǎo)熱塊和基板不必變化。

附圖說明

圖1是大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器的主視圖；

圖2是充填顆粒狀PCM的特殊圓管熱管；

圖3是大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器的仰視圖；

圖4是大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器的中心截面剖視圖。

其中：1、大功率LED，2、帶LED基板的導(dǎo)熱塊，3、熱管群，4、熱管金屬壁，5、熱管工質(zhì)，6、顆粒狀PCM。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。

圖1為本發(fā)明的大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器的主視圖，結(jié)合俯視圖圖2，仰視圖圖3及中心截面剖視圖圖4對該實施例進行闡述。

它包括有大功率LED1、帶LED基板的導(dǎo)熱塊2、熱管群3。

所述大功率LED1為功率為200W的LED。

所述帶LED基板的導(dǎo)熱塊2為石墨或鋁制成的半球形導(dǎo)熱塊，直徑200mm，外表面黑化處理，導(dǎo)熱塊底部就是LED基板，將導(dǎo)線直接封裝在導(dǎo)熱塊底部。

所述熱管群可用各種類型圓管式熱管，其外表面也進行黑化處理，蒸發(fā)部50mm，冷凝部350mm，外徑8mm,數(shù)量61根。

圖2為本發(fā)明的內(nèi)部充填定型顆粒狀定型固液相變材料(PCM)的圓柱形熱管示意圖。它包括金屬熱管管壁4，顆粒狀定型蓄熱材料5，熱管工質(zhì)6。

所述內(nèi)部充填顆粒狀定型固液相變材料由球形相變儲熱材料和外面的薄殼包裹材料復(fù)合而成。球形相變儲熱材料為低粘度的石蠟，熔點溫度在50度到80度之間，一般成分單一的石蠟都能滿足這一要求。薄殼包覆材料為高密度聚乙烯，熔點為120度到140度左右。顆粒尺寸保持在2-3毫米左右。所述顆粒狀定型固液相變材料的制備方法已有很多專利，也有一些商品出售。

該大功率LED散熱用圓管式熱管群散熱器有以下兩種組裝方案：

1.若采用銅熱管和半球形的石墨塊進行安裝時，由于石墨的熱膨脹系數(shù)遠小于金屬。先將它們一起放到冰箱冷卻到0度，在這個溫度將銅熱管安裝在石墨導(dǎo)熱塊上后自然恢復(fù)到室內(nèi)溫度，兩者就會緊密連接。溫度越高，連接越緊密。

2.若采用銅熱管和鋁導(dǎo)熱塊安裝時，因為鋁的熱膨脹系數(shù)大于銅，必須先對鋁加熱并對銅熱管冷卻，將銅熱管安裝在鋁導(dǎo)熱塊上。安裝后自然恢復(fù)到室內(nèi)溫度(鋁收縮，銅膨脹)，則兩者就會緊密連接。

對以上設(shè)計方案，當熱管表面溫度60度時，輻射和自然對流換熱量比近似2：1。即散熱面積可減小到單純自然對流散熱器的三分之一。如用目前的鋁塊散熱器，鋁片散熱片的肋效率大約是0.5上下。熱管散熱片的肋效率提高到接近1，即散熱總面積可以再減少一半。

最后應(yīng)當說明的是，以上所述具體實施例可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。該具體實施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。一切不脫離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的技術(shù)方案及其改進，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利保護范圍當中。