[发明专利]大功率LED灯复合散热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED灯复合散热方法，具体地说是一种集导热、有相变对流换热及热辐射三种传热方式于一体的大功率LED灯散热方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)是由半导体材料制成的光电器件，因其体积小、寿命长、能耗低、耐振动、环保性好等优势，已经成为新一代照明技术的首选。近年来，随着半导体材料及封装工艺的进步，大功率白色LED的光通量得到了很大提高，被国内外认为是最具发展前景的高新技术之一，也是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。

LED照明光源取代传统光源，并不是一件很简单的事情，其中较难克服的问题就是散热问题。在目前发光效率下，只有15%~20%的电能转化为光输出，其余的能量转化为热能。当使用多颗LED组装成一个模组，较差的转换效率将会使大功率LED的温度上升，从而导致工作电压减小，光强减小，发光光波变长，严重缩短LED的寿命，加速其光衰等。为防止LED过热而烧毁，需要为LED散热系统进行散热设计，散热问题是制约其广泛应用的技术瓶颈之一。

根据大功率LED的工作特性，随着半导体材料结温的升高，光通量和使用寿命都呈快速下降的趋势。为降低LED的结温，一般需要一次、二次散热设计来满足LED光源的使用要求。LED一次散热设计一般由生产阶段的工艺确定，主要由芯片内部的热设计和封装的热设计构成。国内外典型的LED一次散热设计是将内部芯片的热量通过热沉导出，然后再通过外部散热装置进行散热。

国内外关于大功率LED灯散热的比较关注，主要集中在LED灯与热沉之间的导热以及热沉的与环境的对流换热，而在实际当中，LED灯表面积较大，且与周围环境温度差别较高，辐射换热所起的作用不可忽视，但对此进行研究较少。因此探索一种技术可行、运行稳定、效果良好的复合散热方法就愈显重要。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术中LED照明光源应用推广过程中光通量低，衰减快等问题，提供一种方法科学，工艺简单，生产和运行成本低的大功率LED灯复合散热方法。

实现上述发明目的采用以下技术方案：一种大功率LED灯复合散热方法，它集导热、有相变对流换热及热辐射三种传热方式于一体，包括下述步骤：

a、LED灯封装用的热沉材料选用合金材料；

b、基板导出的热量采用热虹吸管散热，热虹吸管依靠重力实现工作液体的转移；

c、热虹吸管的尾端加装散热鳍片强化对流散热，散热鳍片为铝合金材质，热虹吸管的冷端与LED灯外壳加工成一体，热虹吸管内的工作液体为丙酮；

热沉材料通过导热和对流换热方式将热量传递给热虹吸管及其中的工作液体丙酮，丙酮吸收大量的热量后转变为蒸汽，在液汽密度差的作用下丙酮蒸汽上升，在热虹吸管冷端将热量通过对流换热将热量传递给铝合金散热鳍片和铝合金LED灯外壳，丙酮放热重新凝结呈液态在重力作用下回到管的热端。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明将导热、对流换热和辐射换热集于一体，能够使LED灯散热更加迅速和充分。其显著的效果在于：

1、LED封装热沉材料选用导热能力强的铜银合金或铝合金，可以迅速和充分的将LED产生的热量热传导至作为热沉材料的铜银合金或铝合金；

2、基板导出的热量采用热虹吸管高效散热方式，工作液体选用沸点温度适中的丙酮，其与铜银合金和铝合金均有良好的相容性，在热虹吸管工作过程中，丙酮吸收大量的热量后转变为饱和蒸汽，继续吸收热量后蒸汽在丙酮液汽密度差的作用下上升，在热虹吸管冷端放热重新凝结呈液态沿管壁在重力作用下回到热端，热管中不需要加工作液芯，依靠重力实现工作液体的转移；

3、在热虹吸管的冷端增加铝合金鳍片以强化对流换热；

4、热虹吸管的冷端与LED灯的外壳加工成一体，且均选用同一材质，强化了热虹吸管冷端与鳍片、外壳之间的导热，在灯外壳外表面喷涂辐射系数较大的白色油漆辐射层，强化了LED灯外壳与环境之间的辐射换热。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1、白色油漆；2、LED灯外壳；3、散热鳍片；4、热虹吸管；5、丙酮；6、热沉材料；7、塑料透镜；8、LED灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述。

本实施例是集导热、有相变对流换热及热辐射三种传热方式于一体的一种大功率LED复合散热方法，该方法步骤是：

a、LED灯8封装用的热沉材料6选用铜银合金或铝合金材料；