[發明專利]一種用于LED器件的復合相變熱柱及其制備方法

有效

• 申請號: 201710211071.X
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106952998B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 李宗濤;湯勇;丁鑫銳;莊寶山;萬珍平;余樹東
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L23/42;H01L23/427
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種應用于LED器件的復合相變熱柱及其制備方法。復合相變熱柱包括外管殼（1）、內管殼（2）、LED器件底座（3）、外端蓋（5）、內端蓋（6）、注液管（7）、固固相變模塊（8）和毛細吸液芯（9）。該制備方法包括步驟：（1）內管殼、外管殼、LED器件底座、內端蓋和外端蓋的加工；（2）毛細吸液芯和纖維氈的制備；（3）灌注與封裝。本發明熱柱可總體降低LED器件的工作溫度，可應對大的熱流變化，并且，若是外管殼連通散熱翅片的，亦可有利益于熱量往外部的導通，整體維持LED器件的在較低溫度的平衡，提高LED器件的工作性能和工作壽命；并且，本發明制備方法工藝流程簡單可靠，成本低。

技術領域

本發明涉及熱傳導及儲熱領域，特別涉及應用于LED封裝的傳熱儲熱的熱柱及其制備方法。

技術背景

LED(Light?Emitting?Diode)，發光二極管，是一種固態的半導體器件，他可以直接把電轉化為光。LED具有節能、環保和長壽三大優勢，與傳統白熾燈比較，可節省60%~90%的電能，被公認為下一代綠色光源，目前正在逐步取代傳統光源，滲透到人們的日常生活當中。LED光源已成功應用在投影儀、汽車前大燈、礦燈、平面顯示背光源等新領域。

LED的散熱問題現在越來越為人們所重視，這是因為LED的光衰或其壽命是直接和其結溫（結溫是電子設備中實際半導體芯片中的PN結的工作溫度，通常高于外殼溫度和器件表面溫度）有關，散熱不好結溫就高，壽命就短，依照阿雷紐斯法則溫度每降低10℃，壽命就會延長2倍。而且結溫不但影響長時間壽命，也還直接影響短時間的發光效率。例如以結溫為25℃時的發光為100%，那么結溫上升至60℃時，其發光量就只有90%，結溫為100℃時就下降到80%。同時，隨著半導體光電器件的發展，半導體器件體積越來越小，然而集成度和功率越來越高，導致散熱空間狹小，高熱流密度等一系列致命問題。因此，LED器件的散熱問題的解決至關重要。

當前LED散熱主要采用鑄造或是機械加工方法制得的鋁熱沉，以自然對流或是強制對流為輔助，主要應用在LED器件功率不高可以滿足正常的散熱需求的情況。對于較高散熱需求的器件，常以熱柱或是均熱板為散熱手段。其中，熱柱散熱也是一種較佳的散熱技術。熱柱是一種內含液體工質的封閉腔體，借助工質的氣液相變實現快速導入的效果。熱柱是一種高效導熱的裝置，一個設計優良的熱柱溫度均勻性好，熱阻較小。熱柱的導熱能力遠遠超過了銅、鋁等金屬，能達到銅的幾百倍甚至上千倍，目前熱柱已經在LED燈具，電子散熱領域得到了廣泛的應用。熱柱的蒸發段在熱柱底部（即LED器件一端），工質在此處蒸發帶走大量熱量，蒸汽在冷凝管壁處冷凝釋放大量的氣化潛熱。但在熱柱的實際使用中，由于外形體積等因素的限制，熱柱的最大傳熱性能（即傳熱功率）是確定的，在面對較大發熱功率的LED器件的情況，或是由于工作過程的電流不穩定造成的LED器件瞬時的溫度波動甚至飆升的情況，熱柱底部位于LED器件一端的液態工質瞬時汽化蒸干，并隨著底部溫度上升，液態工質無法回流至底部，造成散熱情況的惡化，LED器件會直接由于熱柱的瞬時失效而損壞，對壽命和工作性能造成直接影響，甚至直接報廢。同時在常規熱柱的加工制造上，對于內部吸液芯的制備，常采用中間布置芯棒來填充金屬粉末或者金屬纖維，這樣很容易填充不均勻，造成軸向方向的吸液芯孔隙率不一致，影響毛細力的大小進而影響液體工質的回流。

發明內容

針對上述問題，本發明主要提出了一種用于LED器件的復合相變熱柱及其制造方法。

本發明通過以下技術方案實現。

一種應用于LED器件的復合相變熱柱，包括外管殼、內管殼、LED器件底座、外端蓋、內端蓋、注液管、固固相變模塊和毛細吸液芯；

所述LED器件底座的上端面為凹圓環形，分別與外管殼和內管殼配合，下端面為LED器件的布置面；所述外管殼和內管殼的底端均緊密固定在LED器件底座的上端面；所述內管殼的上端緊密配合著內端蓋；所述內端蓋的中間設置有注液管；所述外管殼和內管殼的上端之間緊密配合著外端蓋；