专利名称：功率型led散热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED散热装置，尤其涉及一种用于功率型LED的散热器。
背景技术：
LED作为环保节能的第四代照明是未来的替代光源已经成为社会共识，但因其“价格瓶颈”，使得LED进入照明领域处于徘徊阶段，经过我们研究后认为，目前，构成LED照明光源的最大成本是“LED照明光源散热解决方案”，如果LED照明散热解决方案能有较大技术进步，利用一种高效廉价的散热器，能对降低LED照明光源成本有很大贡献率。而从第一代照明的钨丝灯到第三代照明的金卤灯，它们都有一个共性，那就是光源本身均可以耐高温，而唯独第四代照明的“半导体照明”结温Tjl25度，当结温在90度时，LED的光衰减幅度大约10%，这导致了 LED半导体照明必须要有比较有效的散热结构，目前现有LED散热器的主流技术，在散热原理方面，主要采用“自然条件下对流散热”和“烟 效应”原理；在材质上，主要采用铝质材料为基材，由于散热效率不高为了达到可靠散热的目的，只能通过增大散热面积，其结果使得体积增大，耗材增加，以下示例为现有技术中的代表:图1-1和图1-2为“一种大功率LED蜂窝散热器”，专利号:ZL200620044825.4，该专利外形为中空六角形柱状体I。该专利采用的材料为铝材，参见说明书第5页第6行“中空六角型材为铝质产品”。中空六角形柱状体I的外表面分布有叶片5 ;单个散热器通过被扣件2、扣件3对扣后，能组合形成蜂窝状网格为用于通风的通风管道4。根据该专利的结构以及说明书的描述，该散热器外表是由中空六角形形成的外表面以及叶片5组成，而用于通风的管道4，就独立的中空六角形柱状体I而言，它的结构为半圆柱状槽，因而，它只能算中空六角形外表面的一部分。“自然条件下对流散热”发生在该散热器的外表面上。只有在多个中空六角形柱状体I对扣组合后，形成蜂窝状网格时，才能形成有效散热。至于中空六角形柱状体I中中空的作用，根据图及具体使用可知，由于中空部位上端是安装铝基线路板的装配面，当安装铝基板后，这个中空口将被堵死，因而，该孔只能作为铝基板的导线孔(或穿线孔)，事实上，在该专利中也没有对它的散热功能及作用作进一步的说明或描述。因此，单个独立的中空六角形柱状体散热器，散热主要依靠“自然条件下对流散热”。图2为“一种立柱式型LED散热器”，专利号CN202177077U。该专利外形为立柱式形状，立柱体6中心部位，设计有台阶形状的凹槽7，该凹槽7为焊接有LED元件铝基线路板的安装位，凹槽7内的中孔为通孔8 ;在立柱体6内，设计有环形阵列的通槽总成9，该专利进一步设计为，具有第二层通槽，其位置在靠近凹槽7周围设计有三个弧形通槽，散热采用“双重散热”。根据该专利的结构以及说明书的描述:“双重散热:散热器利用通槽总成形成的特殊结构具有辐射散热和对流散热的双重散热效果，可令热传导加快增强散热效果，使散热器散热时形成‘烟囱效应(摘自该专利说明书第4页[0013])。该专利实现“双重散热”是通过通槽总成形成的特殊结构来实现“烟囱效应”及“辐射散热”，我们知道热辐射的大小与材料的热辐射率有关，该专利依据“双重散热”结构来提高热辐射散热的观点值得商榷。另外，在柱状体内，凹槽是LED的安装位，而在该位置的外部设计有两层通槽总成，从结构上看，该两层通槽总成，占具了柱状体6大部分位置空间，因此，该专利是不能实现体积小的目的。因此，如何研发一种高效、低成本、紧凑型、能满足更大功率LED散热需要等等的散热器，来实现一套高效低耗的新散热解决方案，是打破LED照明价格瓶颈实现普及应用的必由之路。
发明内容为解决现有技术中的不足实现上述目的，本专利根据“自然条件下的对流散热”、“烟囱效应散热”、“高热辐射散热”、“体发射方式”、“尖端热效应散热”以及“热边界层”理论等散热原理与效应，发明了“功率型LED散热器”，其具体技术方案为:功率型LED散热器包括散热器本体；该散热器本体为一两端开口内部中空的管状体，其中空的内部即为烟管；该散热器本体两端管壁上开设有至少一个的通风槽，用于空气流通；该散热器本体烟管内壁设有一条以上的有尖端体的凸出膛线；该散热器本体其一端为装配导热线路板的安装端，其另一端为固定其自身的安装端，所述导热线路板的导线可通过导热线路板的安装端穿入并从另一端穿出。根据实施例所述的本实用新型进一步的特征在于:所述的散热器本体为陶瓷的散热器本体；所述的散热器本体其自身的安装端，用与和扩展件连接时不设有通风槽。更进一步的:所述烟管内有烟管隔板结构，该烟管隔板结构把烟管分割为几个相对独立的烟管。本实用新型结构的原理及有益效果是:1、利用了陶瓷作为散热器的基材，由于LED散热的实质，是热体的热量释放到冷空气中，从热边界层理论角度来看，热传递主要发生在热边界层区域并受热边界层(或称热膜层)厚度影响，而大气是一种不良热导体，自然条件下特别是室内环境中这样的冷热交换效率非常低，因此，处理好热边界层是解决高效散热解决方案的一个关键点，尤其是使散热器整体的“热膜层”处于不均一非稳定的状态，使散热器局部的“热膜层”厚度处于不均匀状态，使处于不稳定不均一状态下的“热膜层”，在各种效应下实现高效地散热便是本实用新型的一个重要突破。因此本实用新型优先的采用了陶瓷作为散热器的基材，其一是利用了陶瓷材料的自身导热特点，虽然陶瓷基材相对于铝的导热系数低(只有铝的1/8)，但实验证明这种特点恰恰能使散热器各部分形成较大的温差，较大温差的形成，使得散热器各部分的“热膜层”厚度不同；其二，利用了陶瓷材料“体发射方式”的高热辐射特性与陶瓷高比热容积聚的热量此消彼长的关系，由于陶瓷材料的比热容与铝质材料的比热容相近，高比热容会积聚高热量，但陶瓷材料“体发射方式”的高热辐射散热，会使散热器始终处于热辐射的散热状态，即非稳定状态，该状态下的陶瓷散热器“热膜层”处于变化其厚度不均，陶瓷散热器各部分“热膜层”厚度不均又使得散热器整体“热膜层”处于不稳定状态，非稳定状态的“热膜层”更有利于产生温差和压差，更利于形成对流、形成烟囱效应也就更利于散热。2、散热器管内壁设有一条以上的有尖端的凸出膛线，该设计可有效利用“尖端热效应”，其有益效果有至少三点:其一是利用“尖端热效应”将热量迅速向有尖端的凸出膛线传导，同时会使尖端部分积聚较高热量，局部高热量的出现，使得该处的“热膜层”与其它部分的“热膜层”出现厚度差，这样就使得散热器局部“热膜层”不均一不稳定；其二，膛线能够在不增加体积的情况下增加了散热面积，同时其端面也增加了散热器与线路板接触端面的面积；其三，膛线将高热量导向烟管中部空腔更有利于热量被烟 效应的对流气流带走。3、散热器本体为一两端开口内部中空的管状体，且两端管壁上开设有至少一个的通风槽，这样实质上形成了一个有效的烟囱结构，特别是即使当散热器本体在安装后两端口被导热线路板等物体遮盖后仍然可以通过通风槽来导通实现“烟 效应”，“烟 效应”产生的强大气流，在破坏烟管内壁“热膜层”稳定性的同时，还能破坏“膛线”因“尖端热效应”而产生的“热膜层”的稳定性，能够高效地带走尖端体部分的高热量，因此该结构能实现高效的无阻碍的散热。4、由于陶瓷散热器具有“体发生”方式的高热辐射散热，在散热的同时，热辐射方式的散热还对冷空气加热，被加热的冷空气，产生较大的压差，促使气流流动加速，这样对“热膜层”特别是对处于不稳定状态的“热膜层”的影响更大，因此，本专利管状体外表面在自然条件下对流散热的效率也很高。5、通过本实用新型技术方案实现的上述高效散热解决方案，使得本专利散热器能够在单位体积更小的情况下，承载更大功率、更高功率的LED发光元件的散热，因此能有利于实现整个LED灯的高效和紧凑。6、本实用新型采用的陶瓷材料的主要成分是Si02，Si02的资源十分丰富价格低廉且环保安全无污染，因此，用陶瓷材料为本专利散热器基材，能够极大的降低成本，很好的突破了价格瓶颈，实现LED照明光源的普及。综上所述:本专利能够实现高效、低成本、紧凑型、能满足更大功率LED散热需要等目的。以下通过实施例结合附图对本实用新型的特点及优点做进一步说明:
图1-1:现有技术中一种大功率LED蜂窝散热器专利的中空六角柱状体结构示意图；图1-2:现有技术中一种大功率LED蜂窝散热器专利的组合状态结构示意图；图2:现有技术中一种立柱式LED散热器专利结构示意图；图3-1:本实用新型较佳实施例结构示意图；图3-2:本实用新型较佳实施例B向端面结构示意图；图3-3:本实用新型较佳实施例A向端面结构示意图；图4-1:本实用新型另一实施例结构示意图；图4-2:本实用新型另一实施例A向端面结构示意图；图5:本实用新型另一外形变化之实施例端面结构示意图；图6:本实用新型另一端面变化之实施例端面结构示意图；[0038]图中:1、中空六角柱状体；2、被扣件；3、扣件；4、通风管道；5、叶片；6、立柱体；7、凹槽；8、通孔；9、环形阵列通槽总成；10、弧形通槽；11、散热器本体；12、通风槽；13、尖端体；14、烟管；15、导热线路板固定孔；16、散热器本体固定孔；17、膛线；18烟管隔板结构。
具体实施方式
参见图3-1、3-2、3_3，图为本实用新型一较佳实施例，如图所示，本实用新型所涉及的散热器在本实施例中所述的散热器本体11为陶瓷的散热器本体11，呈圆柱状其两端开口内部中空，其中空的内部即为烟管14，在散热器本体11中空的烟管14内壁设有四条有尖端体13的凸出膛线17，该散热器本体IlB向端面为与导热线路板连接的安装端，设有导热线路板固定孔15，其另一端，A向端面为散热器本体11安装端，设有散热器本体固定孔16，用于将该散热器本体11与外壳等其他固件连接，当然安装方式可以是多种多样的，除了实施例中所述的安装孔配合螺丝安装的方式外其他诸如粘接、镶嵌连接等连接方式等只要不影响连接的牢靠性及影响到散热效果均是可以的。在装配过程中，所述导热线路板上的导线可以穿过烟管14，并延伸至散热器本体11外端，与电源实现电路联接；在散热器本体11两端管壁上均开设有四个通风槽12，此设计目的在于当散热器本体11被安装后两端虽然被导热线路板及外壳安装板等覆盖后仍然能够通过两端的通风槽12将烟管14两头连通来实现烟囱效应，以上结构均用陶瓷材料作基材，用模具一次成形后制造而成，生产流程简单易控能较好的控制成品质量和大量生产。参见图4-1和4-2，图为本实用新型另一实施例，如图所示，其与较佳实施例的区别在于，散热器本体11安装端的A向端面不设有通风槽12，该设计是为了便于散热器本体11与扩展件连接，此实施例为本实用新型结构变化的举例，其目的在于说明:散热器本体11是可以通过局部变化而连接扩展件的，只要扩展件上留有通风的结构使得连接上扩展件后的整体能够实现烟 效应，亦即不违背两头能够导通顺畅通风实现烟 效应便可。参见图5，图5为本实用新型外形变化的举例，如图所示其与较佳实施例的区别在于外形为菱柱，该示例旨在说明本实用新型在其外形上可以根据使用需要而不同，其外形的变化属于本实用新型构思下的常规考量范围，其外形变化所带来的对散热的影响亦属于可预料的通常技术手段。参见图6，图6为本实用新型另一端面变化之实施例端面结构示意图，如图所示其与较佳实施例不同之处在于，图中烟管隔板结构18把烟管14分割为几个相对独立的烟管14，烟管隔板结构18能将导热线路板中心的热量迅速导出，图6这种变化后的散热器结构，主要是为了适应室外照明的超大功率LED照明光源的使用。以上实施例只为说明本实用新型技术方案之用，而非对本实用新型的限制，所有在本专利基础上的非创造性改变均因属于本实用新型保护范围。
权利要求1.功率型LED散热器其特征在于: 包括散热器本体； 该散热器本体为一两端开口内部中空的管状体，其中空的内部即为烟管； 该散热器本体两端管壁上开设有至少一个的用于空气流通的通风槽； 该散热器本体所述烟管内壁设有一条以上的有尖端体的凸出膛线； 该散热器本体其一端为装配导热线路板的安装端，其另一端为固定其自身的安装端，所述导热线路板的导线可通过导热线路板的安装端穿入并从另一端穿出用于连接电源；
2.根据权利要求1所述的功率型LED散热器其特征在于:所述的散热器本体为陶瓷的散热器本体。
3.根据权利要求1所述的功率型LED散热器其特征在于:所述的散热器本体其自身的安装端，还可以不设有通风槽。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的LED散热器其特征在于:所述烟管内设有烟管隔板结构。
专利摘要本实用新型公开了一种高效、低成本、紧凑型、能满足更大功率LED散热需要等等的功率型LED散热器，其包括散热器本体；该散热器本体为一两端开口内部中空的管状体，其中空的内部即为烟管；该散热器本体两端管壁上开设有至少一个的通风槽，用于空气流通；该散热器本体烟管内壁设有一条以上的有尖端体的凸出膛线；该散热器本体其一端为装配导热线路板的安装端，其另一端为固定其自身的安装端，所述导热线路板的导线可通过导热线路板的安装端穿入并从另一端穿出。
文档编号F21V29/00GK202993117SQ20122031844
公开日2013年6月12日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者陈建伟 申请人:陈建伟