[實用新型]一種用于大功率LED的高熱流密度冷卻裝置

有效

• 申請號: 201720962117.7
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN207116479U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 林永南
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙)11468
• 代理人: 陳朝陽

技術領域

本實用新型涉及大功率LED的技術領域，具體涉及一種用于大功率LED的高熱流密度冷卻裝置。

背景技術

LED作為一種主動自發光器件，作為不燃燒燈絲或氣體的固態光照，功耗小、工作電壓低、發光亮度高、工作壽命長、性能穩定，可在極端環境下工作而性能衰減很小的特點而得到了廣泛應用，但其工作過程只有15%的電能轉換成光能，其余85%的電能幾乎全部轉換成熱能，使LED的溫度升高。隨著溫度的增加不但LED的失效率大大增加而且LED光衰加劇、壽命縮短，因此，高熱流密度的熱設計是LED是最需要的核心設計。比如，一個10W的白光LED，若其光電轉換效率為15%，則有8.5W的電能轉換成熱能，若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會急速上升，當其結點溫度Tj上升超過最大允許溫度時，LED會因過熱而損壞。

目前的部分大功率LED產品，需散熱的熱流密度已經達到50-90w/cm²,較高的已經超過150 w/cm²。加上產品體積尺寸越來越小，散熱裝置本身的布置和設計遇到的約束也越來越嚴重。傳統的依靠單相流體的對流換熱和強制風冷方法只能用于熱流密度不大于10w/cm²的產品。現在試驗經驗表明，熱流密度大于60w/cm²就可稱為高熱流密度。

現有技術中一般是通過在基片背面安裝散熱岐片、強制流式通風風扇及特殊的鋁制散熱板來從緊密聚集的LED中散出熱量。比如在基片的正面LED安裝座下面安裝散熱層，但是熱量通過LED座轉移到基片的散熱層，再由散熱層傳導至基片的背面而被風扇氣流把熱量帶走，如此試圖通過從基片背面的強制氣流來散熱。由于正面產生的熱量只能從背面帶走，所以散熱效率差，這在一定程度上影響了LED陣列器件的使用壽命。也有采用多個穿設在基片上LED陣列的間隔空間中的銅管來散熱的，但是需要基片背面設置強制流式通風風扇才能滿足冷卻散熱要求。這樣就導致了強制流式通風風扇的用電量大為增加，也增加了制造成本。

同時，為了冷卻緊密聚集的基片上的LED，導致制造LED和使用LED的費用增加。比如，LED陣列器件的用電費用70%以上被冷卻用強制流式通風風扇耗費。制造過程中加入的散熱層也增加了LED陣列器件的成本。

于是，如何低成本、高效率地轉移緊密聚集的LED陣列器件的熱量，成為業界推廣LED陣列器件亟待解決的共性的難題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種用于大功率LED的高熱流密度冷卻裝置，以不耗費電能的極低成本高效為LED基片散熱。

本實用新型的目的是這樣實現的，一種用于大功率LED的高熱流密度冷卻裝置，包括至少一個大功率LED器件，大功率LED器件至少包括金屬基線路板，

包括散熱基板、散熱結構，所述大功率器件和所述散熱結構分別安裝固定在所述所述散熱基板兩側；

所述散熱基板包括LED安裝面、散熱面和臺階安裝部，所述LED安裝面設有第一導熱結構；導熱硅脂填充所述第一導熱結構，所述金屬基線路板嵌入導熱硅脂中并與LED安裝面固定；

所述散熱面包括左散熱面、右散熱面，所述左散熱面和右散熱面鄰接并對稱傾斜設置于鄰接邊兩側形成內凹脊，所述散熱面上設有第二導熱結構；

散熱結構包括冷凝殼體、蒸發腔、散熱岐片和回流毛細芯，所述冷凝殼體絕熱地固定在所述臺階安裝部上；所述冷凝殼體和散熱基板構成的內部空腔構成為蒸發腔，所述蒸發腔內填充有可相變的工作介質；所述冷凝殼體的內壁和外壁一一對應地間隔設有多個散熱岐片；

冷凝殼體內壁設有回流毛細芯，所述回流毛細芯能將冷凝殼體內壁的液態工作介質回流到散熱面上。

進一步地，所述第一導熱結構包括一定間距陣列間隔設置在LED安裝面上的多個吸熱凹坑，所述第二導熱結構包括一定間距陣列間隔設置在散熱面上的多個散熱凹坑。

進一步地，所述散熱結構還包括軸流風扇和導風殼體，所述冷凝殼體設有頂外岐片和周外岐片；所述導風殼體內固定安裝有軸流風扇，所述導風殼體能引導軸流風扇的出口氣流沿冷凝殼體的頂外岐片進入周外岐片。

進一步地，所述冷凝殼體包括一體成型的冷凝頂殼、周壁和法蘭安裝部，所述冷凝頂殼包括左頂部和右頂部，所述左頂部和右頂部連接形成馬脊形，所述馬脊形的馬脊線與內凹脊平行相對。

進一步地，所述散熱岐片包括一一對應地設置在冷凝殼體的壁內外的外岐片和內岐片，所述外岐片包括不連接的頂外岐片和周外岐片，所述內岐片包括相互連接并一體成型的頂內岐片和周內岐片。