[實用新型]一種用于LED器件的復(fù)合相變熱柱

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720340992.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN206697522U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊寶山;李宗濤;湯勇;鐘桂生;梁觀偉;林慶宏
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及熱傳導(dǎo)及儲熱領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于LED封裝的傳熱儲熱的熱柱。

背景技術(shù)

LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，他可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED具有節(jié)能、環(huán)保和長壽三大優(yōu)勢，與傳統(tǒng)白熾燈比較，可節(jié)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(tǒng)光源，滲透到人們的日常生活當中。LED光源已成功應(yīng)用在投影儀、汽車前大燈、礦燈、平面顯示背光源等新領(lǐng)域。

LED的散熱問題現(xiàn)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(jié)溫（結(jié)溫是電子設(shè)備中實際半導(dǎo)體芯片中的PN結(jié)的工作溫度，通常高于外殼溫度和器件表面溫度）有關(guān)，散熱不好結(jié)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(jié)溫不但影響長時間壽命，也還直接影響短時間的發(fā)光效率。例如以結(jié)溫為25℃時的發(fā)光為100%，那么結(jié)溫上升至60℃時，其發(fā)光量就只有90%，結(jié)溫為100℃時就下降到80%。同時，隨著半導(dǎo)體光電器件的發(fā)展，半導(dǎo)體器件體積越來越小，然而集成度和功率越來越高，導(dǎo)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(guān)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(yīng)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(shù)。熱柱是一種內(nèi)含液體工質(zhì)的封閉腔體，借助工質(zhì)的氣液相變實現(xiàn)快速導(dǎo)入的效果。熱柱是一種高效導(dǎo)熱的裝置，一個設(shè)計優(yōu)良的熱柱溫度均勻性好，熱阻較小。熱柱的導(dǎo)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(jīng)在LED燈具，電子散熱領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。熱柱的蒸發(fā)段在熱柱底部（即LED器件一端），工質(zhì)在此處蒸發(fā)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(fā)熱功率的LED器件的情況，或是由于工作過程的電流不穩(wěn)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(tài)工質(zhì)瞬時汽化蒸干，并隨著底部溫度上升，液態(tài)工質(zhì)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(guī)熱柱的加工制造上，對于內(nèi)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(zhì)的回流。

實用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型主要提出了一種用于LED器件的復(fù)合相變熱柱。

本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種應(yīng)用于LED器件的復(fù)合相變熱柱，包括外管殼、內(nèi)管殼、LED器件底座、外端蓋、內(nèi)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(huán)形，分別與外管殼和內(nèi)管殼配合，下端面為LED器件的布置面；所述外管殼和內(nèi)管殼的底端均緊密固定在LED器件底座的上端面；所述內(nèi)管殼的上端緊密配合著內(nèi)端蓋；所述內(nèi)端蓋的中間設(shè)置有注液管；所述外管殼和內(nèi)管殼的上端之間緊密配合著外端蓋；

所述內(nèi)管殼、內(nèi)端蓋及LED器件底座共同構(gòu)成第一密閉空間；所述第一密閉空間內(nèi)，內(nèi)管殼的內(nèi)壁面及LED器件底座的對應(yīng)區(qū)域上布置有毛細吸液芯，并通過注液管在第一密閉空間內(nèi)充裝有液態(tài)工質(zhì)；其中，內(nèi)管殼的壁面的毛細吸液芯起到液體回流的作用，LED器件底座上端面的毛細吸液芯起增大熱接觸的面積的作用；

所述外管殼、內(nèi)管殼、LED器件底座和外端蓋共同構(gòu)成第二密閉空間；所述第二密閉空間內(nèi)，填充布置有固固相變模塊；所述固固相變模塊包括固固相變材料（SSPCM）和燒結(jié)纖維氈。

進一步地，所述外管殼、內(nèi)管殼、外端蓋、內(nèi)端蓋和LED器件底座的厚度均為1~1.5mm，材料均為金屬，包括銅或鋁。

進一步地，所述注液管7的內(nèi)徑為3~4mm。

進一步地，所述液態(tài)工質(zhì)包括純凈水、丙酮和甲氧基-九氟代丁烷中的一種。

進一步地，所述固固相變材料為一元體系多元醇或二元體系多元醇；所述一元體系多元醇包括季戊四醇PE、新戊二醇NPG、二羥甲基乙烷PG或三羥甲基氨基甲烷TAM；所述二元體系多元醇為一元體系多元醇的混合組成，包括季戊四醇-新戊二醇（PE-NPG）、新戊二醇-三羥甲基氨基甲烷（NPG-TAM）。