[發明專利]波紋型微熱管LED燈及其散熱方法

有效

• 申請號: 201610259222.4
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105782737B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王關晴;陳鉆;徐娙梅;徐江榮
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F21K9/20
• 分類號: F21K9/20;F21V17/10;F21V29/70;F21V29/51;F21V29/50;F21Y115/10
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 王佳健

本發明涉及一種波紋型微熱管LED燈及基于波紋型微熱管散熱器的LED燈散熱方法。傳統LED燈散熱效率低，體積大。本發明包括LED燈芯，外圍設有梯臺形燈罩；LED燈芯上方設有導熱層，導熱層底面與LED燈芯上表面相貼合；導熱層上方同一水平面上設有兩相同的波紋型微熱管，其蒸發區對接于LED燈芯對稱中心，形成中間為吸熱蒸發區，兩端為散熱冷凝區的波紋微熱管散熱器；波紋型微熱管散熱器底面與導熱層上表面相貼合；波紋型微熱管散熱器的蒸發區上方設有真空空腔；波紋型微熱管散熱器兩端的散熱區上表面設有波紋型肋片；真空空腔上方設有驅動電源。本發明的波紋型微熱散熱器管易于芯片相貼合，體積小，散熱效率高。

技術領域

本發明屬于微熱管散熱領域，涉及一種波紋型微熱管LED燈及基于波紋型微熱管散熱器的散熱方法，特別適用于大功率LED燈及大功率電子元件散熱。

背景技術

目前，解決大功率LED燈散熱問題的方法有兩種：第一種是提高器件自身的內量子效率。通過改進和優化LED燈芯的封裝結構，提高芯片的發光效率，從而從根本上減少熱量的產生。但是目前LED燈芯的內量子效率已經達到90%，想進一步提高并不容易。第二種是通過改進LED燈的制作結構，提高外界熱沉速度，促使LED燈芯產生的熱量迅速散發，從而降低燈芯的溫度，延長燈芯的使用壽命。

常見的散熱方式有：被動鰭片法、風冷散熱法、液冷散熱法和熱管散熱法。被動鰭片法通過鰭片與LED燈芯充分接觸，將芯片產生的熱量散發到空氣中去，結構簡單，易加工，但是散熱效率低，散熱的能力有限，易受積塵等外界因素影響散熱效率。風冷散熱通過借助風扇等冷卻裝置，增大LED燈芯與空氣的對流換熱系數。該方法散熱效果較好，但是其體積和噪音都相對較大，而且需要額外功耗。液冷散熱利用微泵帶動微管中的液體循環流動，帶走LED燈芯產生的熱量。該方法降溫恒定，冷卻效果好，但是其體積相對較大，而且需要額外的功耗，維修起來不方便。

微熱管散熱技術是一種新型的散熱技術，其工作原理與常規熱管相似，根本區別在于它們提供毛細力的機制不同。常規熱管早管道內部制作毛細吸液芯來提供毛細力，而微熱管不用額外設置特殊結構，直接由溝道尖角區來提供毛細力。由于微熱管的相變冷卻過程是一種潛熱交換過程，因此其傳熱量和傳熱強度都很大，其導熱效率可比一般的固體材料高數十倍，而且更適合高熱流密度條件。微熱管具有重量輕、體積小、傳熱性能高、啟動性能好、與電子器件易貼合、無能耗、無噪音的特點，因此將型微熱管應用LED燈芯上，對增強LED燈芯散熱量，降低燈芯溫度，提高燈芯使用壽命提供一種有效途徑。

發明內容

本發明主要目的是提供一種散熱效果好，體積小，結構簡單，使用壽命長的波紋型微熱管LED燈及其散熱方法。

本發明的主要構思原理：為增強LED燈芯與散熱器之間的傳熱性能，將導熱層設置在LED燈芯與散熱器蒸發區之間；為增大微熱管散熱器蒸發區與冷凝區單位體積內的傳熱面積，增強流體工質在蒸發冷凝流動循環過程中的擾動性，增強湍流效應，提高流體工質與散熱器壁面之間的對流換熱系數，增強散熱器的散熱效果，將微熱管散熱器的上蓋板、下基板設置成波紋型結構（單波紋或雙波紋）；為避免散熱器上蓋板蒸發區的熱量散失，降低蒸發區的散熱性能，提高蒸發區的吸熱效果，讓散熱器蒸發區的流體工質能更好地從導熱層吸收熱量，提高流體工質的蒸發速率，加快熱量傳遞，在散熱器蒸發區上方設置真空空腔；為增強環境空氣在肋片壁面附近區域的湍流效應，增大對流傳熱系數，增加與周圍空氣間的散熱面積，將肋片設置成波紋型結構。

本發明的技術方案為：

本發明包括LED燈芯，外圍設有梯臺形燈罩；LED燈芯上方設有導熱層，導熱層底面與LED燈芯上表面相貼合；導熱層上方同一水平面上設有兩相同的波紋型微熱管（通道），其蒸發區對接于LED燈芯對稱中心，形成中間為吸熱蒸發區，兩端為散熱冷凝區的波紋微熱管散熱器；波紋型微熱管散熱器的底面與導熱層上表面相貼合；波紋型微熱管散熱器的蒸發區上方設有真空空腔；波紋型微熱管散熱器兩端的冷凝區上表面設有肋片；真空空腔上方設有驅動電源。