[實用新型]一種大功率LED散熱燈

有效

• 申請號: 201720694105.0
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN207213659U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 蔣翔;黃鵬;朱琦
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F21K9/20
• 分類號: F21K9/20;F21V29/51;F21V23/00;F21V19/00;F21V29/56;F21V31/00;F21V29/89;F21Y115/10
• 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

技術領域

本實用新型屬于LED照明技術領域，具體涉及一種大功率LED散熱燈。

背景技術

新型固態照明光源 LED（Light Emitting Diode）具有節能環保、使用壽命長等諸多優點，被公認為第四代照明光源。LED照明應用和產業發展前景誘人，但LED要真正實現大規模廣泛應用，仍有許多問題需要解決,散熱就是其中一個難點、關鍵和核心問題之一。目前LED的光電轉換效率還相對較差，僅10%～15%的輸入電能轉化為光能，其余85%～90%的能量主要以非輻射復合發生的點陣振動的形式轉化為熱能，使LED溫度升高，而溫度的升高會產生以下不良影響：發光強度降低、發光主波長偏移、嚴重降低LED的壽命，加速LED的光衰等。因此LED產品的性能及其可靠性，很大程度上取決于是否具有良好的散熱設計，低熱阻、散熱良好是大功率LED的未來發展趨勢和產品競爭力的重要體現。

重力熱管技術早在幾十年前就已經出現，其基本工作原理為：在密閉的熱管內填充一定量的低沸點換熱工質，管內的換熱工質吸收底部傳來的熱量，工質溫度升高并汽化為蒸汽，汽化的蒸汽在液面處聚集使液面處壓力升高，在壓差作用下蒸汽上升到熱管的上端即冷凝段部分，蒸汽在冷凝段冷凝釋放潛熱并由熱管傳到外界，蒸汽自身冷凝液化，冷凝液在重力作用下沿熱管內壁回流到受熱的蒸發段，并再次參與吸熱，如此循環往復，通過換熱工質的連續相變，不斷將熱量由高溫的蒸發段傳遞至冷凝段然后傳到外界。由于是通過相變傳熱，所以管內熱阻小，傳熱效率高。

由于重力熱管的高導熱效率及簡單結構，使其得到越來越多的應用，在大功率LED領域也是如此。但是在實際應用中我們發現仍然存在許多問題，比如熱管內工質蒸發冷凝后，由于熱管內壁的附著力太強，導致冷凝液滴在熱管內壁附著而向下流動，從而在冷凝段壁面形成一層很厚的液膜阻礙傳熱，并且還容易造成底部蒸發段的換熱工質減少甚至干涸，從而使LED溫度急劇升高，使芯片的發光效率降低甚至燒毀。而且我們發現，隨著大功率LED連續工作時間的延長，沉浸在飽和溫度狀態液體中的加熱表面溫度的增加，即加熱面和飽和液體間的溫差增加時，工質的汽化核心數將增加，氣泡長大速率也加快，工質內的換熱由自然對流進入核狀沸騰。隨著溫度差的繼續加大，汽化核心數和氣泡長大速度進一步增加，以致大量氣泡在加熱表面聚集匯合，形成一層蒸氣膜。熱量必須通過此層蒸氣膜才能傳遞到液體主流中去。由于蒸氣的導熱系數小，所以傳熱系數突然下降，也會導致大功率LED的溫度的急劇上升從而燒毀。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述技術中存在的不足，提供一種大功率LED散熱燈，該散熱燈的優點在于啟動速度快、工質循環速度快、均溫性好、傳熱效率高、能維持大功率LED長時間在常溫下運行，增強其發光效率和延長其使用壽命。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現。

一種大功率LED散熱燈，該大功率LED散熱燈包括重力熱管散熱器、LED線路基板和LED光源模塊，所述重力熱管散熱器與LED線路基板直接相連接，LED光源模塊布置在LED線路基板上；所述重力熱管散熱器包括上部的冷凝段和下部的蒸發段；所述冷凝段包括熱管、蓋板與梯形翅片，熱管內側與蓋板底面均經超疏水表面處理，具有超疏水特性；蒸發段為柱形空腔，所述空腔底板與LED線路基板直接相連，空腔內裝填有換熱工質，空腔底板表面經非均勻潤濕性圖案化處理，所述表面分為超疏水區域和超親水區域，所述超疏水區域為輻射狀。

優選的，所述蓋板中央開有充液抽氣孔，用于灌裝換熱工質及將空腔內抽成真空。

優選的，所述蓋板為銅板，蓋板與熱管的連接采用瞬間高溫熔焊技術，所述蓋板中央開有抽氣充液孔，將管內灌注換熱工質并抽真空后采用橡膠墊圈密封。

優選的，所述換熱工質為水，或者水與其他低沸點物質組成的共沸物。所述換熱工質填充量為蒸發腔容積的40％~60％。

優選的，所述熱管為空心圓柱形，所用材質為紫銅，熱管內壁刻有螺旋形槽道，槽深為3~5mm。

優選的，所述蒸發段底板與LED基板通過螺栓固定連接，底板與基板之間填充導熱絕緣膠，以趕走底板與基板之間的空氣，減小界面熱阻。

優選的，所述LED基板為鋁基板，LED芯片與鋁基板之間的粘接方式為錫金合金共晶焊接，這樣能有效減少LED封裝的熱阻。

優選的，所述蓋板蓋在冷凝段的熱管頂部，所述熱管外部及蓋板頂部分布有梯形翅片，所述梯形翅片經滾軋擠壓制成。

優選的，所述梯形翅片的高度為1.5~2cm,翅片厚度為0.5~1mm，翅片間的缺口角度為30°。