[發(fā)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

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• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108123025A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)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

一種大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，包括散熱基板，散熱基板上設有散熱結構；散熱結構包括冷凝殼體、蒸發(fā)腔、通孔泡沫金屬散熱架；所述冷凝殼體和散熱基板構成的內部空腔構成為蒸發(fā)腔，所述蒸發(fā)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設有通孔泡沫金屬散熱架；所述散熱結構還包括熱界面復合結構，所述熱界面復合結構包括鋁基材中一體鑄造成型有通孔泡沫銅板，通孔泡沫銅板上表面和/或下表面一體復合有所述通孔泡沫金屬散熱架；所述冷凝殼體和散熱基板采用所述熱界面復合結構。所述大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，兼用傳導散熱和相變散熱的傳遞路徑，適于大于60w/cm²的高熱流密度的有效散熱。

一種大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元。

技術領域

本發(fā)明涉及大功率LED的技術領域，具體涉及一種大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元。

背景技術

LED作為一種主動自發(fā)光器件，作為不燃燒燈絲或氣體的固態(tài)光照，功耗小、工作電壓低、發(fā)光亮度高、工作壽命長、性能穩(wěn)定，可在極端環(huán)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，LED產品的性能及其可靠性，很大程度上取決于良好的散熱設計，以及所采取的散熱措施是否有效。

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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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，并使散熱措施有效，成為業(yè)界推廣LED陣列器件亟待解決的共性的難題。

發(fā)明內容

針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種大功率LED陣列模塊的高熱流密度冷卻單元，何低成本、高效率地轉移緊密聚集的LED陣列器件的熱量，并使散熱措施有效。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，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陣列模塊和散熱基板，所述大功率LED陣列模塊包括至少4個大功率LED器件，

散熱基板上設有散熱結構；

所述散熱基板包括LED安裝面、散熱面和臺階安裝部，所述大功率LED器件以一定行距和列距陣列固定在散熱基板的LED安裝面上；