[實用新型]一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置

有效

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• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN204922905U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁仁瓅
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢優(yōu)煒星科技有限公司
• 主分類號: F21V29/67
• 分類號: F21V29/67;F21V29/56;F21Y101/02
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所 36100
• 代理人: 胡里程

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及的是一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置，尤其是對紫外固化光源一類的大功率UV-LED陣列的散熱用的便攜裝置。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管簡稱為LED(LightEmittingDiode)，是一種以半導(dǎo)體管芯作為發(fā)光材料的電致發(fā)光器件。目前，隨著LED制作材料的研究及制造工藝的不斷改善，越來越多的大功率的白光LED(WhiteLED,簡稱WLED)、高亮度LED(High-Brightness-LED,簡稱HB-LED)、超高亮度LED(UltraHighBrightnessULED，簡稱UHB-LED)、有機LED(OrganicLED,簡稱O-LED和全彩色LED(RGB-LED)均取得突破性發(fā)展，成為人類照明史上的又一項重大發(fā)明。同時還研發(fā)出了基于AlGaN的大功率紫外LED（UltravioletLED，簡稱UV-LED），可應(yīng)用于印刷制版、油墨干燥、醫(yī)學(xué)理療、老化試驗、光化學(xué)催化、熒光分析、熒光探傷、玻璃無影膠固化手機屏固化、UV膠水固化、油墨固化；特種氣體、油氣管道的滲漏檢查；古董鑒定；特殊物質(zhì)的熒光反射等等。相對于傳統(tǒng)紫外設(shè)備，其汞燈使用壽命只有800-3000小時，采用UVLED系統(tǒng)的使用壽命達(dá)到30000-40000小時。LED方式可以在僅需要紫外線時瞬間點亮，按DUIY=1/5(準(zhǔn)備時間=5照射時間=1)時，LED方式的使用壽命相當(dāng)于汞燈方式的30-40倍。

但在LED設(shè)備中，輸入功率約80%的能量轉(zhuǎn)化為熱量，如果散熱不及時就可能會導(dǎo)致加速UV-LED芯片的老化，降低發(fā)光效率，減少其使用壽命，甚至還會引發(fā)PN結(jié)燒毀，帶來災(zāi)難性的后果。因此UV-LED的散熱問題已經(jīng)成為大功率UV-LED的技術(shù)瓶頸。小功率UV-LED燈珠都是采用肋片自然對流冷卻，大功率UV-LED陣列使用傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱或者液冷散熱。在“AhighpowerLEDdevicewithchipsdirectlymountedonheatpipes”（TunTong等，《AppliedThermalEngineering》第66卷第2期，2014年），“大功率LED陣列散熱技術(shù)分析研究”（張欣，浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文）、“熱管換熱器應(yīng)用于大功率LED路燈冷卻系統(tǒng)的實驗研究”（勾昱君燈，《照明工程學(xué)報》第23卷第2期，2012年4月）中介紹了除上述兩種散熱技術(shù)以外的一些常用技術(shù)，如熱管、微通道等散熱技術(shù)，更有人提出了熱電制冷技術(shù)。

風(fēng)冷、液冷、熱管、微通道以及熱電制冷，都有各自的優(yōu)缺點。但對于日益強勁的大功率UV-LED陣列發(fā)熱,單一的散熱技術(shù)亦不能滿足高強度的散熱需要。

實用新型內(nèi)容

針對上述不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是如何整合風(fēng)冷、液冷和微通道技術(shù)，適用于迅速將銅基板上的熱量傳導(dǎo)到周圍環(huán)境中，從而提出一種散熱效果能達(dá)到大功率UV-LED陣列散熱要求的UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置。

本實用新型的技術(shù)方案為：一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風(fēng)冷散熱裝置，包括水冷器、小型水泵、超薄風(fēng)扇、冷排器、銅微通道組和銅基板。高發(fā)熱UV-LED陣列組裝在整個裝置上方，通過螺釘固定在水冷器腔體頂部，水冷器腔壁上焊有散熱翅輔助散熱，內(nèi)壁底部裝有小型水泵驅(qū)動水冷液，內(nèi)壁頂部裝有銅微通道組；水冷器下方為冷排器，冷排器通過波紋管和水冷器形成散熱互連；超薄風(fēng)扇裝在整個裝置的最底部固定在冷排器上。

UV-LED陣列產(chǎn)生的熱流通過銅基板和微通道組被水冷器中的冷卻液吸收，冷卻液通過小型水泵和密封FEP波紋管在水冷器和冷排器的回路通道中循環(huán)流動。冷排器中設(shè)計有高密度折頁通道，載有熱量的水流在通道中被超薄風(fēng)扇冷卻，達(dá)到熱量傳遞和主動散熱的目的。

液冷（即水冷器，內(nèi)設(shè)計有微通道組）和風(fēng)冷（即冷排器，內(nèi)設(shè)計有折頁通道）兩個散熱模塊。散熱模塊之間相對獨立，通過FEP波紋管密封互聯(lián)，以便于故障檢測和維修。

液冷模塊中，設(shè)計有直接固定在銅基板上的微通道組，微通道組是銅制0.2mm超精微通道。

液冷模塊中，設(shè)計有固定在水冷器外壁的輔助散熱翅，連接方式為錫焊，使兩者導(dǎo)熱性能良好。

風(fēng)冷模塊中，使用超薄靜音軸流型散熱風(fēng)扇，冷排器散熱口布置在散熱風(fēng)扇的出風(fēng)通道上，使冷卻液在高密度折頁通道中被風(fēng)扇氣流冷卻，達(dá)到主動散熱的目的。

液冷模塊和風(fēng)冷模塊中的冷卻液通過FEP波紋管形成回路互聯(lián)，每個模塊上分別設(shè)計有進水口和出水口，接口處使用防漏液設(shè)計，適應(yīng)各種極端環(huán)境。