一种大功率LED灯散热系统的制作方法

本发明涉及散热装置，特别涉及一种LED散热装置。

背景技术：

与在道路照明中使用量最大的高压钠灯相比，大功率LED作为照明装置具有色温可选、发光效率高、无需高压、超高亮度、显色性高及长寿命等优势。散热问题是限制大功率LED照明应用的最大障碍。

在LED灯具里面，增加散热面积，对散热器表面进行处理提供散热效率，受限于LED灯具外形尺寸限制要求，散热面积无法增大，散热形式无法最优导致目前光通量跟功率无法做大，使得与传统灯具比较时，亮度方面的不足，相变材料（PCM）在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境放出热（冷）量，从而达到控制周围环境温度的目的。物质相变过程是一个等温或近似等温过程，在这个过程中伴随有能量的吸收或释放相变储热是利用相变材料在其相变过程中，从环境吸收或释放热量，达到储能或放能的目的。由于相变材料的这些优异性能，将其用于LED灯具散热器的制备将使得LED灯具具有较好的性能。但是现有的相变材料应用于LED灯具散热器时，由于常规相变材料温度控制范围不在LED灯具使用范围，储能和导热效果不明显，并且高温下热阻大。

现有技术中热管散热器，一般包括连接成为一个整体的蒸发器、补偿器、冷凝器，通过热管将以上各部件连接成回路，并利用毛细作用为回路中的气液回流提供的动力，通过回路回流来实现散热器与冷凝器之间的热传导功能。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：由于现有的热管散热器为一个整体结构，其本身体积较大，安装在机柜等设备上时，一般需要部分安装在机柜外部，另一部分则安装在机柜内部，在日常维护时，内外均需要维护，由于不可拆卸，导致热管散热器各部件的维护极为不便，浪费人力的同时，还使维护清理工作进行缓慢。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种LED散热装置。

本发明采用的技术方案如下：

所述散热系统包括蒸发器、蒸汽运输管、液体运输管和冷凝器，所述蒸发器的两端分别与所述的蒸汽运输管、液体运输管连接，所述冷凝器的两端分别与所述的蒸汽运输管、液体运输管连接，所述蒸发器与大功率LED灯基板接触。

具体来说，该腔具有双层吸液芯和一个底部带内部通道的槽形铜板，有利于蒸汽的集聚。

在这两种情况下，主吸液芯具有较小的孔尺寸，以提供较大的蒸发表面积，而次吸液芯具有较大的孔，并确保足够的泵送所述蒸发器腔室的上壁由不锈钢制成，所述蒸发器的主吸液芯为1.5mm厚孔隙率为50％的多孔铜。

所述吸液芯通过烧结的方式固定在槽形铜板上以增加接触热导率。次级吸液芯由两层5mm厚孔隙率85%的不锈钢网粘结而成，由于次级吸液芯内的毛细管压力比主吸液芯低，液体补充管内一直充满液体，促使主吸夜管保持润湿，同时贮存多余的工质液体。

本发明的工作过程：

LED芯片产生热量，基板贴近芯片一侧温度升高，大功率LED灯产生的高温传导给蒸发器，使蒸发器内液体受热汽化变成蒸汽，蒸汽沿蒸汽运输管向上运动将高温带到冷凝器4的蒸发端（与蒸汽运输管相连一端），与此同时，冷凝装置6将低温传导给冷凝器4的冷凝端（与液体运输管相连一端），冷凝器内部冷凝端的蒸汽冷却液化并通过重力作用及热管毛细作用流回液体运输管5的蒸发端（与蒸发器相连一端）。

本发明的有益效果：

（1）与传统热管相比，本发明中的散热系统中只有蒸发室与多孔吸液芯相连接——液体和蒸汽的运输线路是常规管道并无多孔吸液芯，散热系统中流体的流动阻力降低60-70%。这大幅降低液体从冷凝端返回蒸发端的压降，毛细作用更容易进行。冷凝端和蒸发端可相距较远放置，冷凝器可以放置在电子产品以外，从而可以减少系统尺寸的限制。运输管线和冷凝器是用铝制成，使散热装置的总重降到最低，约重450g。

（2）采用双层吸液芯结构，增加了蒸汽凝聚效率，提高了蒸发器的蒸发效率，本发明的散热系统最大功率可达170W，节点温度不超过50℃，保证了大功率LED灯的稳定。

附图说明

图1为完整大功率LED散热系统组成示意图。

图2为蒸发室剖面图。

图中示出：

1-大功率LED灯，2-蒸发器，3-蒸汽运输管，4-冷凝器，5-液体运输管；

2-1次吸液芯，2-2主吸液芯，2-3蒸发室壁，2-4蒸发腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，第一方面，本发明实施例提供了一种热管散热系统，用于对大功率LED灯1进行散热，所述热管散热系统包括：蒸发器2、蒸汽运输管3、冷凝器4和液体运输管5，蒸发器2的蒸发端2-4与大功率LED灯1的基板接触，蒸汽运输管3与液体运输管5通过冷凝器4连接。

如图1所示，在热管散热系统工作时，LED灯1的基板与蒸发器2通过导热材料紧密贴合接触，大功率LED灯1的产生高温传导给蒸发器2，使蒸发器2内蒸发端的液体受热汽化为蒸汽，蒸汽沿蒸汽运输管向上运动将高温带到冷凝器4的蒸发端（与蒸汽运输管相连一端），与此同时，冷凝装置6将低温传导给冷凝器4的冷凝端（与液体运输管相连一端），冷凝器内部冷凝端的蒸汽冷却液化并通过重力作用及热管毛细作用流回液体运输管5的蒸发端（与蒸发器相连一端）。

如图1所示，在工作人员对热管散热系统进行维护检修时，大功率LED灯1与蒸发器2分离，散热系统和大功率LED灯1一同进行维护检修，方便易操作。

本发明实施例提供的热管散热系统包含冷凝器-蒸发器管式液体运输线路，蒸发器的蒸发室有双层吸液芯，槽底铜盘有内部通道协助蒸汽汇集。如图2所示，蒸发器2包含一个矩形的蒸发室，热量由发热表面传递到主吸液芯2-2，沿着蒸发室吸液芯内壁衬底（以及管壁）横向传递进入蒸发腔2-4，从而汇集进入蒸汽运输管3。如此，热源1和液体运输管5入口之间的传热面积和传热路径都增加了，减少了到达液体运输关入口的热量总量，从而可以缓解散热系统刚启动时的不稳定情况。蒸发腔（蒸汽汇集区）2-4在蒸发室中心，远离加热板/吸液芯结构之间的界面，从而减少二者之间的热力学热阻。主吸液芯都是微型多孔材料为蒸发提供较大的表面积，而次吸液芯孔径较大以提供足够的动力。

如图1所示，本发明实施例提供了一种热管散热系统，其中，蒸发器2与冷凝器4可采用导热性好的金属板或其他材质的板材，同时为了降低大功率LED灯1与蒸发器2接触面的接触热阻，接触面必须光滑，并且涂有导热硅脂等导热材料。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供了一种热管散热系统，所述蒸汽运输管3和液体运输管5均采用外径8mm，内径6.6mm的铝管。

进一步地，如图2所示，本发明实施例提供了一种热管散热系统，所述热管散热系统还包括吸液芯，主吸液芯为多孔金属铜，孔径约为45μm，厚度为1.5mm。次吸液芯为不锈钢网，网孔大小为100μm，厚度为7mm。

作为优选，本发明提供的热管散热系统可采用多组图1中环形热管并联布置的形式，且多组并联布置的环形环路热管的蒸发端均以嵌入的方式与发热装置1连接，且多组并联布置的环形环路热管的冷凝端均以嵌入的方式与冷凝装置6连接，以提高散能力。同时由于发热装置和冷凝装置之间均设置有多组环路热管，可实现每组热管单独维修或更换，并且在有单组热管损坏不能工作的情况下，还有其他的热管可以继续工作，不会使热管散热系统停止工作；并且本实施例采用5-8根环路热管并联使用，以达到5KW的散热能力，另外多加1-2根作为设计冗余以降低万一有环路热管失效后对系统散热的影响。

本发明可选用环形环路热管方案，比传统热管散热能力提升数倍，单根环路热管散热能力可达170W，通过多跟环路热管并联，可解决大功率LED灯散热问题；本发明中的散热系统中的蒸汽运输管、液体运输管采用普通铜管，不含多孔结构，散热系统中流体的流动阻力降低60-70%；采用双层吸液芯结构，增加了蒸汽凝聚效率，提高了蒸发器的蒸发效率，本发明的散热系统最大功率可达170W，节点温度不超过50℃，保证了大功率LED灯的稳定。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。