[发明专利]相变钳温风筒式冷却装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种冷却装置，具体涉及一种相变钳温风筒式冷却装置。本发明属于节能环保自动控制技术领域。

【背景技术】

电子设备正常运行需要确保核心部件工作于合适的温度，温度过低或过高都会导致异常，严重时会造成设备故障甚至发生重大事故。作为新兴绿色照明高科技产业的LED照明光源产品，同样需要合适的工作温度，LED照明光源稳定高效工作，其温度要求更苛刻。研究表明：LED结温每上升10度，其光效约下降3％；如超过LED结温极限值，将导致LED失效，甚至造成LED光源器件永久损坏。目前，LED照明灯具主流散热方案依靠导热系数较好的材料将LED芯片热量尽快导向基板再导向散热外壳。外壳与周边空气对流实现散热；为改善散热效果，有些产品采用特种处理手段增强外壳热辐射能力，实现加快降温的目的。

对小功率LED照明灯具散热要求容易满足，但当LED光源功耗大，常规散热技术难以满足要求。除加大尺寸重量，靠热管、半导体制冷、强制风冷，也有几种技术组合。由于现行方案都或多或少有不尽人意之处，本发明提出全新方案：相变钳温风筒式冷却装置。本方案基于物理原理，既可作为LED灯具组成部件，也可将其应用于其它领域需要冷却的场合。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种结构合理、工艺成熟、满足大功率/高功率密度热源如LED光源部件冷却要求、既安全可靠又成本低廉、方便LED照明灯具选配的冷却散热装置。本装置适用于光源直下式照射的大瓦数LED灯具，如厂矿用吊灯、广场灯、礼堂灯等。对于非直下式应用，可将下文所述结构稍加改动，其基本原理不变，技术处理手段一致。

金属散热好，易于加工成型，适于制作散热器，尤以铝合金为最常见。铝合金散热器常见制造工艺为压铸成型和挤压铝型材加工成型。下文对本发明的叙述中，采用并非限制于太阳花铝合金型材加工散热器。与常用散热技术方案相比，本技术方案改进之处在于：【1】在太阳花内部空腔灌注冷却液体，依靠巨大的相变能，对目标进行冷却；【2】根据烟囱抽风原理，在太阳花铝型材外层包裹/嵌套风筒式绝缘外壳，用电既安全，又能迫使空气从风筒下部裙边进气孔到达太阳花鳍片底部，向上流经鳍片间表面，充分发挥太阳花鳍片表面积大、便与空气超量热交换特点，实现强制风冷/准强制风冷最佳散热效果。

一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是：在金属散热器如太阳花铝型材中空密封腔中灌注液体，在金属散热器外面安装烟囱抽风式绝缘外罩——风筒。

所述液体即冷却液体，首选普通水，取材方便成本低廉。为降低其冷凝温度，可适当掺入防冻试剂，如甲醇、乙醇或其它。冷却液还可选用甲醇、乙醚等其它液体及其溶液，汽化点低，无需苛刻的负压条件，工艺上容易实现。

一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是：所述液体主要成分优选水，可按降低冷凝点温度设定掺入适量防冻剂；其它如甲醇或乙醇也可选用。

构成相变钳温风筒式冷却装置主要部件有三：【1】中空式金属散热器例如太阳花铝型材【2】可安装/贴装LED光源板的刚性导热底板，该底板延伸扩展适度折弯，可改变安装于其上的LED光源板照射方向，适合非直下照射应用【3】密封上盖。

相变钳温风筒式冷却装置的太阳花中空密封腔密封上盖为刚性，形状为平板型或上凸型，安装抽气嘴。抽气嘴可类似各种轮胎气门嘴以及钢珠密封气嘴等形式，也可一次抽气永久封闭。密封腔内冷却液用量少，工作时冷却液能有效覆盖密封腔内刚性导热底板即可。所用冷却液优选水，可掺入甲醇、乙醇等，既防冻又降低汽化温度；也可直接用低汽化点液体及溶液。将密封腔内抽成负压，如初始为大气压十分之一，水基冷却液约50℃就开始汽化并携带等量液体5224倍热量离开。随着液体汽化，密封腔内负压逐渐减弱，汽化温度点逐渐升高；同时水汽释放热量被散热器迅速带走，热交换后水汽液化再回流于散热器空腔底部，周而复始循环补充汽化逃逸的冷却液体，达成动态平衡实现‘钳温’效果：被冷却物如LED光源板被钳制在特定汽化温度点，达到‘钳制’被冷却物‘温度’的效果。本方案关键物理原理是‘相变能’：相变能量是液体比热容量的数千倍，对水来说是5224倍！

一种相变钳温风筒式冷却装置，其特征是：在金属散热器内胆密封腔上端安装平板型或上凸型刚性密封上盖；密封腔内灌注适量相变冷却液，并根据汽化温度参数将密封腔抽成所需负压。

实施本技术方案，必须考虑构成密封腔各零部件承受负压的能力，在选材和制造工艺上必须充分论证，确定合理的技术指标。