[实用新型]一种用于LED器件的复合相变热柱

说明书

技术领域

本实用新型涉及热传导及储热领域，特别涉及应用于LED封装的传热储热的热柱。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种固态的半导体器件，他可以直接把电转化为光。LED具有节能、环保和长寿三大优势，与传统白炽灯比较，可节省60%~90%的电能，被公认为下一代绿色光源，目前正在逐步取代传统光源，渗透到人们的日常生活当中。LED光源已成功应用在投影仪、汽车前大灯、矿灯、平面显示背光源等新领域。

LED的散热问题现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温（结温是电子设备中实际半导体芯片中的PN结的工作温度，通常高于外壳温度和器件表面温度）有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃，寿命就会延长2倍。而且结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率。例如以结温为25℃时的发光为100%，那么结温上升至60℃时，其发光量就只有90%，结温为100℃时就下降到80%。同时，随着半导体光电器件的发展，半导体器件体积越来越小，然而集成度和功率越来越高，导致散热空间狭小，高热流密度等一系列致命问题。因此，LED器件的散热问题的解决至关重要。

当前LED散热主要采用铸造或是机械加工方法制得的铝热沉，以自然对流或是强制对流为辅助，主要应用在LED器件功率不高可以满足正常的散热需求的情况。对于较高散热需求的器件，常以热柱或是均热板为散热手段。其中，热柱散热也是一种较佳的散热技术。热柱是一种内含液体工质的封闭腔体，借助工质的气液相变实现快速导入的效果。热柱是一种高效导热的装置，一个设计优良的热柱温度均匀性好，热阻较小。热柱的导热能力远远超过了铜、铝等金属，能达到铜的几百倍甚至上千倍，目前热柱已经在LED灯具，电子散热领域得到了广泛的应用。热柱的蒸发段在热柱底部（即LED器件一端），工质在此处蒸发带走大量热量，蒸汽在冷凝管壁处冷凝释放大量的气化潜热。但在热柱的实际使用中，由于外形体积等因素的限制，热柱的最大传热性能（即传热功率）是确定的，在面对较大发热功率的LED器件的情况，或是由于工作过程的电流不稳定造成的LED器件瞬时的温度波动甚至飙升的情况，热柱底部位于LED器件一端的液态工质瞬时汽化蒸干，并随着底部温度上升，液态工质无法回流至底部，造成散热情况的恶化，LED器件会直接由于热柱的瞬时失效而损坏，对寿命和工作性能造成直接影响，甚至直接报废。同时在常规热柱的加工制造上，对于内部吸液芯的制备，常采用中间布置芯棒来填充金属粉末或者金属纤维，这样很容易填充不均匀，造成轴向方向的吸液芯孔隙率不一致，影响毛细力的大小进而影响液体工质的回流。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型主要提出了一种用于LED器件的复合相变热柱。

本实用新型通过以下技术方案实现。

一种应用于LED器件的复合相变热柱，包括外管壳、内管壳、LED器件底座、外端盖、内端盖、注液管、固固相变模块和毛细吸液芯；

所述LED器件底座的上端面为凹圆环形，分别与外管壳和内管壳配合，下端面为LED器件的布置面；所述外管壳和内管壳的底端均紧密固定在LED器件底座的上端面；所述内管壳的上端紧密配合着内端盖；所述内端盖的中间设置有注液管；所述外管壳和内管壳的上端之间紧密配合着外端盖；

所述内管壳、内端盖及LED器件底座共同构成第一密闭空间；所述第一密闭空间内，内管壳的内壁面及LED器件底座的对应区域上布置有毛细吸液芯，并通过注液管在第一密闭空间内充装有液态工质；其中，内管壳的壁面的毛细吸液芯起到液体回流的作用，LED器件底座上端面的毛细吸液芯起增大热接触的面积的作用；

所述外管壳、内管壳、LED器件底座和外端盖共同构成第二密闭空间；所述第二密闭空间内，填充布置有固固相变模块；所述固固相变模块包括固固相变材料（SSPCM）和烧结纤维毡。

进一步地，所述外管壳、内管壳、外端盖、内端盖和LED器件底座的厚度均为1~1.5mm，材料均为金属，包括铜或铝。

进一步地，所述注液管7的内径为3~4mm。

进一步地，所述液态工质包括纯净水、丙酮和甲氧基-九氟代丁烷中的一种。

进一步地，所述固固相变材料为一元体系多元醇或二元体系多元醇；所述一元体系多元醇包括季戊四醇PE、新戊二醇NPG、二羟甲基乙烷PG或三羟甲基氨基甲烷TAM；所述二元体系多元醇为一元体系多元醇的混合组成，包括季戊四醇-新戊二醇（PE-NPG）、新戊二醇-三羟甲基氨基甲烷（NPG-TAM）。