[发明专利]大功率LED用整体式热管散热方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED技术，尤其是一种大功率LED光源散热技术，具体地说是一种将热管的高效传热和肋片的对流换热相结合，并采用整体式制造方式，以提高大功率LED光源散热效率的散热方法及散热器。

背景技术

    众所周知，大功率LED（Light Emitting Diode）是大电流的光电器件，工作过程中只有15%~25%的电能转换为光能，其余电能几乎都转换成热能。LED芯片产生的热量若不能及时散发出去，将会使结温过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性。因此，大功率LED的散热系统设计是LED照明产业发展的一个重要课题。

 发明于20世纪60年代的热管是一种依靠自身内部工作液体相变来实现传热的高效传热元件，热传输过程无需外加动力，具有高导热性、良好的等温性、优秀的环境适应性等特点。近年来，热管越来越多地被应用到大功率LED的散热系统中。

LED热管散热器常使用热管与肋片组合的方式，但是往往存在LED散发的热量不能完全传至热管蒸发段，以及肋片与热管存在较大接触热阻等问题，使散热器效率低下。

为解决以上问题，本发明提出一种多热管并列共用一个蒸汽腔，热管、肋片整体制造的散热方法，以提高热管的传热效率，减少散热路径上的接触热阻，并简化散热器的制造流程。

发明内容

本发明的目的是针对目前大功率LED热管散热器存在热管传热效率低，接触热阻大等缺点，发明一种大功率LED用整体式热管散热的方法，同时设计一种与所述散热方法相配套的散热装置。

本发明的技术方案之一是：

一种大功率LED用整体式热管散热方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，将多个圆柱形小管径重力直热管竖直并列安装在上壳体的固定体中，形成小管径重力热管阵列，各热竖直管道管横向之间没有任何连通；各热管管壁与上壳体固定体之间接触以实现热传导，上壳体的固定体周围整体连接有散热肋片；

其次，使所有重力热管下端的蒸发端相互连通形成一个公共蒸发腔；

第三，在下盖板相对上壳体的一面上设置一个用于连通所有重力热管下端蒸发端的凹槽以形成公共蒸发腔，在所述的凹槽中安装毛细芯结构以增加传热的均匀性；在上壳体上设置与公共蒸发腔相连通的抽真空和注液管，并通过所述的抽真空和注液管完成对连接成一体的上壳体及下盖板之间的公共蒸发腔及重力直热管管腔的抽真空和热交换介质的灌注；

最后，将LED光源贴合在下盖板不与上壳体相连的一面上，LED光源产生的热量通过下盖板传导到公共蒸发腔，通过公共蒸发腔和与公共蒸发腔相连通的热管蒸发端内的工作介质的汽-液相变循环传至上壳体的固定体上，再传导到固定体周边安装的肋片上，再由肋片通过自然对流方式散发到环境中。

所述的凹槽中设有若干支撑柱9。

所述的上壳体上的固定体呈圆柱形结构或长腰形结构，所述的重力直热管围绕圆柱形固定体的中心布置或沿长腰形固定体呈直线布置。

本发明的技术方案之二是：

一种大功率LED用整体式热管散热装置，它包括相互连接的上壳体12和下盖板4，LED光源贴装在下盖板4的底面上，其特征是所述的下盖板4的上表面设有一个凹槽5，该凹槽5与上壳体12的下表面一起形成一个公共蒸发腔；所述的上壳体12上设有一个用于固定重力直热管1的固定体13，各固定重力直热管1的管壁与固定体13之间进行热传导，各固定重力直热管1横向之间互不连通，固定重力直热管1下端的蒸发端均与作为公共蒸发端的凹槽5相连通；在固定体13的周围整体连接有对流散热用的肋片2；在上壳体12上还设有用于对各重力直热管管腔进行抽真空和灌注冷却介质的抽真空和注液管3；在所述的凹槽中安装有用于使散热均匀的毛细芯结构10。

所述的凹槽5中设有若干高度为3~5mm的支撑柱9，以防止因为腔内压强变化而产生的变形，所述凹槽5的面积是LED光源面积的10~15倍。

所述的上壳体12上的固定体13呈圆柱形结构或长腰形结构，所述的重力直热管1围绕圆柱形固定体的中心布置或沿长腰形固定体呈直线布置。

所述的重力直热管1为小管径重力热管，管径在6mm~10mm，热管的数目和热管阵列的排列形式根据LED光源的功率和芯片大小、布置情况作不同的设计。

所述的重力直热管1内没有毛细芯结构，重力直热管1工作过程中，工作介质冷凝回流完全依靠重力。