[實(shí)用新型]一種基于泡沫銅和微槽道的一體化散熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320384810.2
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN203336548U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文尚勝;鄭澤科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F21V29/00
• 分類號(hào): F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及LED散熱研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于泡沫銅和微槽道的一體化散熱器。

背景技術(shù)

在LED燈具的實(shí)際應(yīng)用中，其中一個(gè)需要注意的核心問題是LED（特別是大功率LED）的散熱問題，即如何將熱量盡可能多而快地導(dǎo)出并散發(fā)到外界中去。

傳統(tǒng)的散熱器制造工藝是將熱沉和平板熱管分開設(shè)計(jì)制造之后，再用導(dǎo)熱硅膠將兩者粘連，這無疑增大了散熱器的接觸熱阻。ZHANG等提出了一種將均溫器與均熱器一體化的平板熱管結(jié)構(gòu)，其中均熱器采用了交叉孔道結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明，一體化平板熱管結(jié)構(gòu)能有效減少散熱器的接觸熱阻，然而交叉孔道結(jié)構(gòu)的整體散熱性能卻未能達(dá)到預(yù)期效果，其原因在于相變熱阻的增大。

在目前，大部分平板熱管是利用絲網(wǎng)式或燒結(jié)式的銅芯結(jié)構(gòu)或金屬薄膜來作為毛細(xì)吸液芯，存在散熱不足的問題。

因此，如何更高效地對(duì)LED進(jìn)行散熱成為一個(gè)頗具研究意義的課題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于泡沫銅和微槽道的一體化散熱器，該裝置利用泡沫銅作為毛細(xì)吸液芯，結(jié)合交叉半圓孔微槽道結(jié)構(gòu)，將平板熱管與散熱翅片一體化，具有更高效的散熱作用，同時(shí)能減輕器件重量，節(jié)約成本。

本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于泡沫銅和微槽道的一體化散熱器，包括鋁制基材，鋁制基材的上半部分為散熱翅片；下半部分包括平板熱管和下蓋，平板熱管上表面設(shè)有交叉半圓孔微槽道，槽道一端與用于充入工質(zhì)液的充液口相連；下蓋設(shè)在平板熱管底部，下蓋內(nèi)設(shè)置有一層作為毛細(xì)吸液芯的泡沫銅；散熱翅片、平板熱管和下蓋依次固定連接。

優(yōu)選的，所述泡沫銅的孔隙率為95%，孔密度為95～99ppi。這里所述的孔隙率為一定體積的泡沫金屬中孔隙所占的百分比，孔密度是指顯微鏡下每英寸長(zhǎng)度上的孔洞數(shù)，采用上述的參數(shù)可以使液體回流阻力較小，且泡沫銅中存在較小的孔，可以產(chǎn)生較大的毛細(xì)力。

優(yōu)選的，所述鋁制基材采用鋁擠AL6063制成。該種基材有著良好的熱傳導(dǎo)率與加工性，易于表面加工和制造。

優(yōu)選的，所述散熱翅片上焊有穿圓孔。

優(yōu)選的，所述交叉半圓孔微槽道通過熱型連鑄法制得。該工藝是用加熱的鑄型代替普通連鑄的水冷結(jié)晶器。金屬在鑄型內(nèi)被加熱至熔點(diǎn)以上而保持液態(tài)，在鑄型外冷卻鑄成器件，使鑄件向著鑄型方向定向凝固。通過控制鑄型溫度、冷卻距離、連鑄速度、金屬液壓頭等工藝參數(shù)，控制凝固界面在出口附近，使鑄件與鑄型的摩擦力很小，能鑄出形狀復(fù)雜、壁薄、細(xì)小、表面光潔、尺寸精確的鑄件。

具體的，所述工質(zhì)液為水。選擇水作為工質(zhì)液，其具有較大的蒸發(fā)潛熱和表面張力，蒸發(fā)潛能使液體以較小的流量帶走較多的熱量，而表面張力使毛細(xì)吸液芯在孔徑一定時(shí)產(chǎn)生更大的毛細(xì)吸力。

一種加工上述散熱器的方法，包括以下步驟：

（1）利用熱分析軟件仿真實(shí)驗(yàn)方法對(duì)散熱器的厚度、外形和結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)散熱翅片的外形、穿孔數(shù)目和結(jié)構(gòu)、微槽道的結(jié)構(gòu)、泡沫銅的體積、工質(zhì)液的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，調(diào)試出最佳參數(shù)；

（2）根據(jù)步驟（1）所設(shè)計(jì)的散熱翅片和微槽道結(jié)構(gòu)的立體形狀，制作模具；使用熱型連鑄法，注入高溫液態(tài)金屬鋁，經(jīng)冷卻后鑄成微槽道結(jié)構(gòu)和充液口結(jié)構(gòu)；將散熱翅片與微槽道部分上下焊接成一體化結(jié)構(gòu)，最后完成螺紋的加工；

（3）使用與步驟（2）同樣的方法制作下蓋，固定放入經(jīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后的泡沫銅，將步驟（2）焊接得到的器件與下蓋進(jìn)行固定，做成完整的散熱器；

（4）向充液口中注入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出的最適用量的工質(zhì)水，緊密封閉充液口。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本實(shí)用新型使用了孔隙率高、表面積大的泡沫金屬銅作為毛細(xì)吸液芯與交叉半圓孔微槽道共同作用，在增大泠凝面積的基礎(chǔ)上加速了工質(zhì)液的冷凝回流，更進(jìn)一步增大散熱速率，優(yōu)化導(dǎo)熱性能。

2、本實(shí)用新型使用的泡沫金屬銅質(zhì)量輕巧，同時(shí)采用的穿圓孔散熱翅片與交叉半圓微槽道亦能減少材料用量，很好地減輕器件的整體質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的交叉半圓孔微槽道的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1