CN205664330U - 大功率led散热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大功率LED散热器，涉及照明装置的散热及冷却技术领域。所述散热器包括散热器本体，所述散热器本体为中空的筒状结构，所述筒状结构的上端开口通过端盖封闭，下端开口通过热沉吸热蒸发器封闭，与所述散热器本体的内部构成一个封闭的腔体结构，所述热沉吸热蒸发器内设有换热介质，所述散热器本体的外壁上设有环状的散热翅片，所述散热器本体的内壁上开设有若干翅槽，所述翅槽沿所述筒状结构周向均布且沿轴向延伸。所述散热器具有热传导启动快、换热效果好、使用寿命长，便于加工和安装的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明装置的散热及冷却技术领域，尤其涉及一种大功率LED散热器。
背景技术
LED作为新一代绿色光源，环保型固体照明光源，已经成为人们关注的焦点，正在被广泛的应用于照明行业。它具有耗电量少、光色纯、全固态、质量轻、体积小、环保等一系列的优点。LED是个光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED使用中，散热是个重要问题。例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时，高温会导致芯片射出的光子减少，色温质量下降，加快芯片老化，缩短器件寿命等严重的后果。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。
如今国内对于LED散热系统的相关技术还不是很成熟， LED散热设计多采用铝散热鳍片来增加散热面积，这样的散热结构热阻较高，导热速度太慢，无法将大功率LED芯片在工作时产生的热量及时导出，散热效果不理想，发热体通常会达到较高的温度。
目前通过研究将相变散热器应用于LED散热领域, 采用环绕散热翅片的结构，在其中心腔体内充装换热介质使导热效率提高；但由于其蒸发段与冷凝段处于同一腔体内，换热介质会占用一部分散热器内腔体积，从而在一定程度上减少了散热器有效换热面积，且其中心腔体与散热翅片间的壁厚较大，热阻明显，散热效果并不理想，所以提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大功率LED散热器，所述散热器具有热传导启动快、换热效果好、使用寿命长，便于加工和安装的优点。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种大功率LED散热器，其特征在于：包括散热器本体和热沉吸热蒸发器，所述散热器本体为中空的筒状结构，所述筒状结构的上端开口通过端盖封闭，下端开口通过热沉吸热蒸发器封闭，热沉吸热蒸发器与所述散热器本体的中空部分构成一个封闭的腔体结构，所述热沉吸热蒸发器内设有换热介质，所述散热器本体的外壁沿径向设有散热翅片，所述散热器本体的内壁径向上开设有若干翅槽，所述翅槽沿所述筒状结构轴向延伸。
进一步的技术方案在于：所述热沉吸热蒸发器为上端开口下端封闭的器皿结构，所述热沉吸热蒸发器的上端开口位于所述散热器本体的下侧，LED光源固定在所述热沉吸热蒸发器的下底面。
进一步的技术方案在于：所述翅槽分为若干组，均匀的沿所述筒状结构的内壁设置。
进一步的技术方案在于：热沉吸热蒸发器的容积不小于换热介质初始充注量。
进一步的技术方案在于：所述散热器本体与其上的散热翅片由铝材一体加工成型。
进一步的技术方案在于：所述换热介质为在30℃-80℃发生相变的介质。
进一步的技术方案在于：所述热沉吸热蒸发器的下端为铜制热沉。
进一步的技术方案在于：所述LED光源与所述热沉吸热蒸发器的热沉接触面间涂有高导热硅胶。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：热沉吸热蒸发器的设计使得液相的换热介质全部处于其腔体内，只有受热发生相变后，气态工质才会进入散热器腔体，从而将蒸发段和冷凝段完全分开并各自独立工作。该结构最大限度避免液相换热介质占用散热器内腔体积（占用散热器内腔容积会缩减散热器利用率降低可用换热面积），从而提高散热性能。
并且，通过热结构匹配与强化，能进一步提高散热器传热、散热综合性能例如，散热器本体内壁设置翅槽将有利于气相换热介质快速冷凝为液相介质回流循环，并能减小壁面热阻，加快热传导。
利用热沉吸热蒸发器内部贮存的换热介质汽、液相变传热，传热效率高，传热热流密度大，能够有效的对LED光源产生的热量进行吸收和传导；而由金属材料制成的翅片式散热器则能有效的将换热介质所吸收的热量块速传导至环境中进行自然对流散热。因此，该结构能有效的消除LED光源因没能有效散热而产生热阻影响光源寿命的问题。
应用该技术可以将散热器的综合热传导性能进一步提高，使得LED热源的热量可以迅速、均匀地传导至散热器，并在散热器内进行有效的换热，综合散热效率可提高30%以上，且所述散热器仍使用空气自然对流冷却，无需增加强制风冷或水冷循环，经测试比传统铝型材散热器性能高出至少20%。在同样功率同等条件下工作，LED发光体结温更低，整体模组重量更轻，经济性及实用性更高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的剖视结构示意图；
图2是本实用新型去掉端盖后的俯视结构示意图；
其中：1、散热器本体 2、端盖 3、热沉吸热蒸发器 4、散热翅片 5、翅槽6、LED光源7、换热介质。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本实用新型公开了一种大功率LED散热器，包括散热器本体1，所述散热器本体1为中空的筒状结构。所述筒状结构的上端开口通过端盖2封闭，下端开口通过热沉吸热蒸发器3封闭，使所述散热器本体的内部构成一个封闭的腔体结构。所述腔体结构内设有换热介质7，所述散热器本体1的外壁上设有环状的散热翅片4，所述散热器本体1的内壁沿径向开设有若干翅槽5，所述翅槽5沿所述筒状结构的轴向方向延伸。优选的，所述翅槽5可分组，组数≥1，且均匀的沿所述筒状结构的内壁设置。
所述热沉吸热蒸发器3为上端开口下端封闭的器皿结构，所述热沉吸热蒸发器3的上端开口位于所述散热器本体1的下侧，热沉吸热蒸发器3的容量不小于其腔体内换热介质7初始充注时液体体积（初始充注量）。热沉吸热蒸发器3由金属材料制成，底部为铜制热沉与LED光源6直接接触，使用时热沉吸热蒸发器3内部充装一定量的换热介质（ 充注量不大于热沉吸热蒸发器容积）。
散热翅片4由导热性较高的金属材料制成（如铝合金），采用环绕散热翅片的结构，翅片面积依据所需散热参数进行设计，内部中心圆周阵列切割出若干翅槽，槽间隙范围为0.1-0.5mm,翅数范围为每组8-15翅。换热介质采用低温（30-80℃）下易发生相变（由液态变为气态）的介质，如氟利昂、氨、酒精、丙酮、水和某些有机化合物（导热姆换热剂）等。
将LED光源6、热沉吸热蒸发器3、散热器本体1以及端盖2依次紧固密封连接，在热沉吸热蒸发器中充装换热介质7，充注量不超过所述热沉吸热蒸发器容积，并保证整个装置内部腔体保持较高真空度。
使用时，LED光源6产生热量，使热沉吸热蒸发器3（即蒸发段）中的换热介质液体吸热并迅速气化，气相介质上升到散热器本体1的内腔中（即冷凝段），与温度较低的散热器本体内表面接触，放热后凝结，热量最终传到散热翅片上与环境进行自然对流散热；冷凝后的液相换热介质回流到热沉吸热蒸发器3中，如此循环。最终实现热量由热沉吸热蒸发器3传至散热器翅片4，利用空气自然对流实现对LED散热。
热沉吸热蒸发器的设计使得液相的换热介质全部处于其腔体内，将蒸发段和冷凝段完全分开，各自独立工作，可避免换热介质蒸发吸热过程占用散热器内腔体积而在一定程度上降低散热器使用率从而减少散热器有效换热面积，保证散热效率。散热器可一定角度范围内倾斜使用，并且通过结构匹配，能够提高散热器换热性能，散热启动更快，传热综合效果更优。
散热器本体内壁的翅槽更加有利于气相换热介质快速冷凝为液相介质回流循环，并能减小壁面热阻，加快热能的传导。
利用热沉吸热蒸发器内部贮存的换热介质汽、液相变传热，传热效率高，传热热流密度大，能够有效的对LED光源产生的热量进行吸收和传导；而由金属材料制成的翅片式散热器则能有效的将换热介质所吸收的热量块速传导至环境中进行自然对流散热。因此，该结构能有效的消除LED光源因没能有效散热而产生热阻影响光源寿命的问题。
应用该技术可以将散热器的导热系数提高，使得LED热源的热量可以迅速地扩散到散热器的各个位置，提高散热表面的效率30%以上，且所述散热器为空气自然对流冷却，无需增加强制风冷或水冷循环，经测试比普通铝型材散热器性能高出至少20%。在同样功率同等条件下工作，LED发光体结温更低，整体模组重量更轻，经济性及实用性更高。
Claims (8)
1.一种大功率LED散热器，其特征在于：包括散热器本体（1）和热沉吸热蒸发器（3），所述散热器本体（1）为中空的筒状结构，所述筒状结构的上端开口通过端盖（2）封闭，下端开口通过热沉吸热蒸发器（3）封闭，热沉吸热蒸发器与所述散热器本体的中空部分构成一个封闭的腔体结构，所述热沉吸热蒸发器（3）内设有换热介质（7），所述散热器本体（1）的外壁沿径向设有散热翅片（4），所述散热器本体（1）的内壁径向上开设有若干翅槽（5），所述翅槽（5）沿所述筒状结构轴向延伸。
2.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：所述热沉吸热蒸发器（3）为上端开口下端封闭的器皿结构，所述热沉吸热蒸发器（3）的上端开口位于所述散热器本体（1）的下侧，LED光源（6）固定在所述热沉吸热蒸发器（3）的下底面。
3.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：所述翅槽（5）分为若干组，均匀的沿所述筒状结构的内壁设置。
4.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：热沉吸热蒸发器（3）的容积不小于换热介质初始充注量。
5.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：所述散热器本体（1）与其上的散热翅片（4）由铝材一体加工成型。
6.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：所述换热介质（7）为在30℃-80℃发生相变的介质。
7.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：所述热沉吸热蒸发器（3）的下端为铜制热沉。
8.如权利要求1所述的大功率LED散热器，其特征在于：所述LED光源（6）与所述热沉吸热蒸发器（3）的热沉接触面间涂有高导热硅胶。
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