[發明專利]一種基于PCM鰭片熱管集成板與半導體制冷片結合的散熱裝置及其實現方法

在審

• 申請號: 202010025778.3
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111120975A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 程東波;莫松平;葉嘉榮;陳穎;林瀟暉;賈莉斯;陳銘彥;莫嵩茂
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: F21V29/54
• 分類號: F21V29/54;F21V29/51;F21V29/60;F21V29/89;F21Y115/10
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 余勝茂

本發明公開了一種基于PCM鰭片熱管集成板與半導體制冷片結合的散熱裝置，包括風扇、LED燈芯集成燈珠、半導體制冷片和集成板，所述集成板由熱管、基板和板蓋組成，所述板蓋通過導熱膠與半導體制冷片熱端連接固定；所述LED燈芯集成燈珠通過導熱膠與半導體制冷片封裝固定；所述基板與板蓋密封連接，且基板和板蓋內部設有互相連通的凹槽，形成密閉的導熱腔；所述基板側面設有開口，所述熱管的蒸發端通過所述開口嵌入基板固定在導熱腔內。本裝置合理的將半導體制冷散熱，相變材料儲熱散熱，熱管鰭片散熱以及風扇強制風冷散熱結合在一起，結構緊湊，安裝方便；本裝置具有良好的散熱能力，高效環保，維護簡單，提高LED的工作性能，可靠性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及電子設備領域，具體涉及一種基于PCM鰭片熱管集成板與半導體制冷片結合的散熱裝置。

背景技術

隨著電子器件向高性能、高集成度的方向發展，其熱流密度在逐漸增加。為了保證器件能夠處于良好的工作溫度環境，需將熱量快速散發出去。如果LED 芯片的熱量不能散發出去，則會影響LED的工作性能，可靠性，加速芯片的老化甚至失效。

熱管是一種利用氣液相變的傳熱元件，由于其傳熱能力遠優于金屬材料，因此被廣泛應用于電子設備散熱領域。半導體制冷片的原理是基于帕爾貼原理，利用半導體材料的Peltier效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶的兩端可分別吸收熱量和放出熱量，實現制冷的目的。鰭片以強制對流和輻射的方式加熱周圍的空氣將熱量散發出去。相變材料(PCM)在熱能儲存和利用上潛力巨大，熱管可以利用其高導熱的優勢彌補相變材料導熱系數低的問題，能作為相變材料與散熱鰭片良好的熱傳遞媒介。

人們提出了熱管鰭片散熱裝置，半導體制冷片散熱裝置等，然而當大功率LED 燈連續工作時，會產生大量的熱量，上述散熱裝置如果不能夠快速及時的將熱量散發出去則會影響LED的壽命和發光效率，形成熱堆積。如何有效地解決LED 的散熱問題，設計一種滿足當前散熱需求的裝置，是目前本領域技術員人急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種基于PCM鰭片熱管集成板與半導體制冷片結合的散熱裝置，包括風扇、LED燈芯集成燈珠、半導體制冷片和集成板，所述集成板包括熱管、基板和板蓋，所述板蓋通過導熱膠與半導體制冷片熱端固定連接；所述LED燈芯集成燈珠通過導熱膠與半導體制冷片封裝固定；所述基板與板蓋密封連接，且基板和板蓋內部設有互相連通的凹槽，形成密閉的導熱腔；所述基板側面設有開口，所述熱管的蒸發端通過所述開口嵌入基板且伸入導熱腔內；

所述導熱腔中填充有相變材料，所述熱管的蒸發端設于導熱腔內且被相變材料包覆；

所述熱管呈U型結構，熱管的冷凝端通過所述開口伸出到集成板外且與基板平行；所述熱管的冷凝端固定連接有散熱鰭片；

所述鰭片的分布密度呈多級式，沿著遠離貼合熱管表面方向密度逐漸減小；

所述板蓋的凹槽底面設有支撐柱，所述支撐柱與所述基板的凹槽底面接觸；

所述基板上設有連接柱，所述風扇固定于連接柱上；

所述相變材料為石蠟、石墨粉和金屬粉末的混合物；

所述熱管為燒結型銅棒熱管；

所述鰭片的材料為銅；

可選地，所述鰭片上的熱量通過風扇進行強制風冷；

可選地，所述基板與板蓋為可拆裝組合，通過方形狀的密封圈密封或外周通過焊接成一體，形成密閉導熱腔空間；

可選地，所述半導體制冷片根據LED芯片大小選擇，集成板的尺寸根據半導體制冷片合理加工；

可選地，所述熱管大小以及集成板嵌入的熱管數根據實際需求設定；