[發明專利]一種大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元

在審

• 申請號: 201810061896.2
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108123025A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 陳鼎寧;屈莎莎;相軍香;鐘權;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;H01L25/075
• 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

1.一種大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，包括大功率LED陣列模塊（300）和散熱基板（1），所述大功率LED陣列模塊（300）包括至少4個大功率LED器件（100），其特征在于，

散熱基板（1）上設有散熱結構（200）；

所述散熱基板（1）包括LED安裝面（1.1）、散熱面（1.2）和臺階安裝部（1.3），所述大功率LED器件（100）以一定行距（Y）和列距（X）陣列固定在散熱基板（1）的LED安裝面（1.1）上；

散熱結構（200）包括冷凝殼體（20）、蒸發腔（30）、通孔泡沫金屬散熱架（40），所述冷凝殼體（20）絕熱地固定在所述臺階安裝部（1.3）上；所述冷凝殼體（20）和散熱基板（1）構成的內部空腔構成為蒸發腔（30），所述蒸發腔（30）內填充有可相變的工作介質（31）；所述冷凝殼體（20）的內壁和外壁設有通孔泡沫金屬散熱架（40）；

所述散熱結構（200）還包括熱界面復合結構（60），所述熱界面復合結構（60）包括鋁基材（61）中一體鑄造成型有通孔泡沫銅板（62），通孔泡沫銅板（62）上表面和/或下表面一體復合有所述通孔泡沫金屬散熱架（40）；

所述冷凝殼體（20）和散熱基板（1）采用所述熱界面復合結構（60）。

2.如權利要求1所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述通孔泡沫金屬散熱架（40）包括設置在冷凝殼體的壁內外的外散熱架（41）和內吸熱架（42），所述外散熱架（41）包括一體成型的頂外散熱架（41.1）和周外散熱架（41.2），所述內吸熱架（42）包括一體成型的頂內吸熱架（42.1）和周內吸熱架（42.2）。

3.如權利要求1所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，冷凝殼體（20）的鋁基材中一體鑄造成型有第二通孔泡沫銅板（5），冷凝殼體外表面一體復合有外散熱架（41），冷凝殼體內表面一體復合有內吸熱架（42），散熱基板的鋁基材中一體鑄造成型有第一通孔泡沫銅板（2），散熱面一體復合有第三通孔泡沫銅板（6）。

4.如權利要求1所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述一體復合為：澆鑄鋁液高過所述通孔泡沫銅板（62）的上下界面復合深度（L）為3-5mm，當鋁液未凝固時，將通孔泡沫金屬散熱架（40）置入鋁液中并使其與通孔泡沫銅板（62）上下界面接觸，凝固后得到所述熱界面復合結構（60）。

5.如權利要求3所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述散熱結構（200）還包括回流架（43），回流架（43）頂部抵接內散熱架（42），底部抵接第三通孔泡沫銅板（6），并點焊連接成一體。

6.如權利要求1所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述散熱結構（200）還包括穿設在大功率LED中并嵌裝在LED安裝面（1.1）上的導熱條（50），所述導熱條（50）繞過散熱基板（1）的側面延伸到散熱面（1.2）并焊接到外散熱架（41）上。

7.如權利要求6所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述導熱條（50）沿導熱條延伸方向的導熱系數大于500 w/mk。

8.如權利要求7所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述導熱條（50）為高導熱石墨碳纖維條帶或者柔性高導熱石墨帶。

9.如具有權利要求8所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，所述散熱結構（200）還包括冷卻液殼體（44），述冷卻液殼體（44）固定在所述冷凝頂殼（21）外側，在冷卻液殼體（44）和冷凝頂殼（21）之間形成液冷腔（45），所述外散熱架（41）和導熱條端部位于液冷腔（45）中。

10.如權利要求7所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，其特征在于，高導熱石墨碳纖維條帶為2205石墨碳纖維條帶或1205石墨碳纖維條帶。