发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置。3维相变散热方法，是将中空的肋片结构和相变换热技术耦合使用，通过相变工质在真空腔体中的3维传热，实现高功率电子器件发热功率与自然空气对流换热功率的热匹配。由多组中空肋片结构组合而成的冷凝器是本发明方法的专用部件。3维相变散热装置由蒸发器、冷凝器、蓄液槽及相变工质共同构成，其结构可根据应用环境灵活设计，具有广泛的适用性。本发明散热功率大，无功耗，重量轻，制造工艺简单，成本低廉，可从根本上解决发光二极管灯具的热管理问题。
【专利说明】
发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置
技术领域
[0001]本发明涉及高功率电子器件热管理领域，尤其是涉及一种应用于发光二极管(Light Emitting D1de, LED)灯具的3维相变散热方法及其装置。
【背景技术】
[0002]LED光源在通讯、照明等众多领域具有广泛的应用前景，被认为是未来重要的照明光源。目前，LED光源中超过60%的输入能量最终转变为热能，若无法通过有效的散热机制及时地将灯具内部产生的热量交换至外界环境空间，将会导致LED光功率下降、发光峰值波长偏移、寿命急剧衰减等严重问题。随着LED灯具功率的不断提升，其散热问题逐渐成为本领域的最主要的技术瓶颈。
[0003]现有的LED灯具散热技术依据其散热效果的实现是否需要外部供能可主要分为主动散热技术和被动散热技术两大类。
[0004]以强制对流风冷、强制对流水冷和气流喷射冷却等为代表的主动散热技术，其散热效果较好，但其散热装置复杂，且需外部供能，提高了灯具的运行和维护成本，难以在照明灯具领域大规模的推广应用。
[0005]以固体导热材料肋片式散热器为代表的传统被动散热技术应用于LED灯具时，由芯片至外界环境的全局热阻通常高于30K/W，无法满足高功率灯具的散热要求。基于相变换热的冷却系统，通过工质物相变化过程中潜热的吸收与释放，大幅提高冷却效率，是高功率电子器件热管理领域未来主要的发展趋势。
[0006]一维热管和二维气相散热腔是两种目前应用较多的两种相变散热系统。Kim等人报道了将一维热管应用于LED灯具散热的工作[Thermal analysis of LED arraysystem with heat pipe, Thermochimica Acta, 455, 21-25 (2007)], H.-S.Huang 等人将二维气相散热腔应用于LED灯具，取得了相对一维热管而言更好的散热效果[Experimental Investigat1n of Vapor Chamber Module Applied to High-PowerLight-Emitting D1des, Experimental Heat Transfer, 22, 26 (2009) ] 0 在实际应用中，为了获得足够大的与环境大气进行热交换的换热面积，一维热管及二维气相散热腔通常需与固体肋片式散热器耦合使用。目前，一维热管与固体肋片式散热器耦合结构热阻的典型值约 5K/W[Kim et al., Thermal analysis of LED array system with heatpipe, Thermochimica Acta, 455, 21-25 (2007) ]。二维气相散热腔与固体肋片式散热器親合结构热阻的典型值约 3.2-4.9K/W[Huang et al., Experimental Investigat1n of VaporChamber Module Applied to High-Power Light-Emitting D1des, Experimental HeatTransfer, 22，26 (2009)]。一维热管和二维气相散热腔等相变换热技术未能在照明领域大规模推广应用的一个主要原因是其成本过高，应用于高功率电子器件的普通固体肋片式散热器的成本一般为0.5-10美元，若使用一维热管或二维气相散热腔相变散热系统，虽然可大幅提升散热效果，但其成本则会大幅增长至15-100美元[Huaiyu Ye et al., A reviewof passive thermal management of LED module, J.Semicond.，32，014008(2011]。
【发明内容】
[0007]鉴于上述问题，本发明提供一种发光二极管灯具3维相变散热方法及装置，以解决高功率LED灯具的散热问题。
[0008]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:[〇〇〇9]发光二极管灯具3维相变散热方法:蒸发器、蓄液槽、冷凝器依次连接形成气密性的中空腔体，所述中空腔体抽真空，液态的液-气相变工质存储在所述蓄液槽中，并通过毛细作用输运至所述蒸发器内表面，发光二极管芯片发出的热量经所述蒸发器传递至位于蒸发器内表面的所述液-气相变工质，所述液态的液-气相变工质吸收热量后发生气化相变， 气态的所述液-气相变工质分子在所述中空腔体中沿多个方向快速运动至多组肋片结构组合而成的所述冷凝器内表面后凝结并将热量传递至冷凝器，所述冷凝器通过对流换热将热量最终传递至周围环境，凝结后的所述液-气相变工质通过重力或毛细作用，或者二者组合，循环返回至所述蓄液槽或所述蒸发器内表面。
[0010]—种实现上述方法的专用冷凝器部件，由一系列相互平行或呈锯齿状的中空肋片结构依次气密性连接组合而成，所述冷凝器表面积为各中空肋片表面积之和，其内部空间包括一个中部腔体及与其连通的各个中空肋片空腔；[〇〇11]具体的，上述专用冷凝器部件，其中，所述中空肋片结构由两片高导热材料薄片构成，所述高导热材料薄片可以呈圆形、方形、圆环形、回字形、半圆环形或半回字形，所述两片高导热材料薄片间平行或成一锐角，同属一个中空肋片结构的两高导热材料薄片间距为 1至20毫米。
[0012]具体的，上述专用冷凝器部件，其中，相邻的所述中空肋片结构间距1至20毫米。[〇〇13]具体的，上述专用冷凝器部件，其中，所述高导热材料薄片所在平面与蒸发器平面的夹角大于或等于0°，小于或等于90°。
[0014]—种采用上述3维相变散热方法的发光二极管灯具3维相变散热装置，包括:
[0015]蒸发器，为一任意形状的高热导率材料平板，其外表面封装有若干发光二极管芯片，发光二极管芯片与蒸发器热接触良好；
[0016]冷凝器，包含一系列相互平行或呈锯齿状的中空肋片结构，每一中空肋片结构由两片高导热材料薄片构成，各中空肋片间气密性连接，冷凝器内部空间包括一个中部腔体及与其连通的各个中空肋片；
[0017]液-气相变工质，室温下为液态，吸收热量后温度上升，在某一温度下由液态转变为气态，根据发光二极管灯具热管理目标温度，可选择单一组分液_气相变工质或多组分相变工质；
[0018]液-气相变工质的蓄液槽，用于储备处于液态的液-气相变工质；
[0019]其他灯具部件；
[0020]其中，蒸发器、液-气相变工质的蓄液槽及冷凝器依次连接，形成气密性的中空腔体，该中空腔体真空密封，真空程度可根据工程需要选择低真空度、高真空度或超高真空度。当然，其他灯具部件，如发光二极管灯具电气连接结构、发光二极管芯片驱动电路、发光二极管芯片透明覆盖层中的一种或几种，也可作为所述中空腔体的组成部件。
[0021]具体的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，液-气相变工质在蒸发器内表面可选择池沸蒸发，以蒸发器内表面作为液-气相变工质的蓄液槽的底，根据蒸发器形状，在其边缘或适当位置设置蓄液槽的壁，蓄液槽壁与底的夹角在0°至180° 范围内选取。
[0022]具体的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，液-气相变工质在蒸发器内表面可选择液膜蒸发，液-气相变工质蓄液槽环绕蒸发器设置，其底部低于蒸发器水平面，蓄液槽的内壁的两端分别与蓄液槽底部和蒸发器相连接，蓄液槽的外壁的两端分别与液槽底部和冷凝器相连接，蓄液槽与所述蒸发器表面通过具有毛细作用的结构连接以形成工质传输通道。
[0023]具体的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器的中空肋片结构，每一肋片结构由两金属片组成，金属片可为圆形、方形、圆环形、回字形、半圆环或半回字形，两金属片间平行或成一锐角。
[0024]具体的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器肋片结构所在平面组与蒸发器平面的夹角大于〇°，小于180°。
[0025]具体的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，LED芯片背面朝向中空腔体，封装于蒸发器外表面的凹槽中，或封装于蒸发器的镂空处。
[0026]具体的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，其他灯具部件包括LED光源及照明器材间电气连接结构，LED芯片驱动电路及LED芯片透明覆盖层。
[0027]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述蒸发器内表面呈亲水性。
[0028]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器内表面呈亲水性。
[0029]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，制造所述蒸发器所使用的高热导率材料，包括铜、铝或高导热塑料。[〇〇3〇]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器的高导热材料，包括铜、铝和高导热塑料。
[0031]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述蒸发器、冷凝器和液-气相变工质蓄液槽组成的中空腔体，壁厚小于5毫米。
[0032]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器内表面可构建具有毛细作用的结构辅助凝结后的相变工质回收。
[0033]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器外表面可构建沟道群结构以加强散热效果。
[0034]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器的中空肋片结构，组成每一肋片结构的两个金属板外缘由塑料密封圈密封连接，相邻的环形或回字形金属板内缘，由带有工质通道的环状或半环塑料支撑圈连接。
[0035]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，所述冷凝器的中空肋片结构，相邻两肋片结构间，其内缘可由塑料密封圈密封连接。
[0036]进一步的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，用于密封连接、支撑的构件，也可由用于制造冷凝器的材料加工制造。
[0037]较佳的，上述发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其中，可以在中空腔体内部添加固-液相变储热装置。所述固-液储热装置为多个装有固-液相变储热材料的柱状容器，其中所述固-液相变储热材料的熔点低于150°C，所述柱状容器要求厚度薄、直径小且容器材料为高导热材料。该结构可应用于环境温度高于发光二极管灯具工作温度的环境，LED芯片所产生的热量由液-气相变工质传递至固-液相变材料，促使其融化，吸收并存储热量，等环境温度下降后固-液相变材料凝固放热，将热量分散至外界环境。
[0038]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0039]1、本发明提出的发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，在其真空腔体内部通过液-气相变工质的蒸发-冷凝相变过程将热量由LED芯片传递至冷凝器，进一步交换至外部环境，由于真空腔体中气相分子由热端至冷端运动阻尼极小，相变散热效果等同于“热超导”，这一相变换热过程热流密度比强制对流水冷等现有技术的最高热流密度高出I到2个数量级，并可实现面积极小的芯片热源与3D肋片结构间热匹配；同时，本发明将LED芯片直接封装于蒸发器外表面，在热通路上去除了印制电路板等高热阻结构，显著降低了系统热阻；此外，本发明利用重力完成液-气相变工质的循环，有效降低了散热器生产工艺复杂程度和产品成本，提高了散热系统可靠性。因而，本发明可从根本上解决以高功率LED芯片、大功耗计算机芯片和固体激光器为代表的高功率电子器件的散热问题。
[0040]2、本发明提出的发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，可有效地将芯片结温控制于低温区，因而有利于工程人员通过提高LED芯片驱动电流密度，提高单个芯片的发光功率，从而可大幅降低灯具发光成本；同时，本发明技术方案中使用的中空结构散热器，成本低于传统固体肋片式散热器，显著削减了灯具散热结构的成本。因而，本发明将大大降低LED照明技术成本，推动LED照明技术在市场中的大规模推广应用。
[0041]3、本发明提出的发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置，其散热器结构灵活多变，可根据具体使用环境和灯具档次灵活设计，具有广泛的适用性。
[0042]具体
【附图说明】
[0043]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，同时也可以未按照比例绘制附图，其重点在于示出本发明的主旨。
[0044]图1是本发明实施例1发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0045]图2是本发明发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置中两种蒸发器结构示意图；
[0046]图3是本发明发光二极管灯具3维相变散热方法及其装置中两种中空肋片结构示意图；
[0047]图4是本发明实施例2发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0048]图5是本发明实施例3发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0049]图6是本发明实施例4发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0050]图7是本发明实施例5发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0051]图8是本发明实施例6发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0052]图9是本发明实施例7发光二极管灯具3维相变散热装置结构示意图；
[0053]图10是图3A所示肋片结构制造方法示意图；
[0054]图11是图3B所示肋片结构制造方法示意图。【具体实施方式】
[0055]本发明的核心思想是:通过液_气相变工质在蒸发器和冷凝器处的蒸发和凝结过程，实现高热流密度的热交换，在实现这一相变换热过程的真空腔体中，通过多组中空肋片结构形成液-气相变工质的3维传热路径，从而实现面积极小、热流密度极大的芯片热源与面积极大、热流密度相对较低的3D肋片结构间热匹配。
[0056]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。[〇〇57] 实施例1
[0058]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例1如图1所示， 多层肋片结构构成冷凝器105,与储备液-气相变工质103的蓄液槽104及蒸发器102依次连接，构成气密性的中空腔体110。
[0059]冷凝器105中每个肋片结构由两片环状高导热材料薄片构成，高导热材料可选取铜、铝或高导热塑料，环状高导热材料薄片间中空空间厚度约1?20_。每个肋片结构所在平面与蒸发器表面平行。
[0060]液-气相变材料可选用水或醇，存储在环绕于蒸发器外侧的蓄液槽104中。蓄液槽与蒸发器上表面通过具有毛细作用的纤维、棉芯或其他结构相连以输运液-气相变材料至蒸发器102上表面。蒸发器上表面覆盖亲水性涂层或做亲水性处理以形成液-气相变工质液膜，采用液膜蒸发形式进行变相换热。
[0061]LED芯片101背朝中空腔体，封装于蒸发器外表面。封装形式如图2所示，有两种形式可选。图2A所示封装形式:LED芯片201A封装在约1?5mm厚的蒸发器202A的镂空缺口处，完成封装后LED芯片与蒸发器镂空结合处密封。图2B所示封装形式:厚度约1? 5mm的蒸发器202B外表面封装LED芯片201B。
[0062]冷凝器、蓄液槽、蒸发器依次相连形成的中空腔体真空密封，真空程度可根据工程需要选择低真空度、高真空度或超高真空度。
[0063]图1中，向上和向下箭头分别表示蒸发和冷凝的运动方向。图3所示两种肋片结构均可辅助凝结的液-气相变工质返回蓄液槽104,完成液-气相变工质的循环。如图3A 所示，105A肋片结构两高导热材料薄片呈一定的夹角，该夹角为锐角，整体肋片结构呈锯齿状。图3B所示为另一种可选肋片结构105B，肋片结构中每片高导热材料薄片相互平行且与水平方向夹角大于0°小于90°。凝结后的相变工质因重力作用向下运动，从肋片结构内边缘回到蓄液槽104。图3A所示肋片结构制备方法见图10所示，金属薄片(第一片、第三片、第五片等)与其下方金属薄片外边缘通过1002所示密封构件密封连接，内边缘用带液-气相变工质通道的支撑构件1003填充，构成楔形中空空间。作为一个优选实施例， 1002,1003构件材料为环氧树脂塑料，也可选用金属或高导热塑料。图3B所示肋片结构制备方法见图11所示，金属薄片(第一片、第三片、第五片等)与其下方金属薄片外边由1102 所示密封构件密封连接，内边缘用支撑构件1103,密封构件1104连接，构成相互平行且与水平平面呈锐角或直角夹角的中空空间，1103所示的支撑构件带有液-气相变工质通道，与外边缘1102密封结构相对设置，同处于两薄片之间。
[0064]图1示发光二极管灯具3维相变散热方法及装置中，还包括电气连接结构107，LED芯片驱动电路106，底部LED芯片101通过透明光罩111向下方投射光线。整体结构可根据应用环境灵活改动。
[0065]实施例2
[0066]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例2如图4所示，当实际工作环境温度高于发光二极管灯具期望的工作温度时，可采用该结构。与图1所示实施例1结构类似，多层肋片结构构成冷凝器405，与储备液-气相变工质403的蓄液槽404及外表面封装LED芯片401的蒸发器402依次连接，构成气密性的中空腔体410，与透明光罩411、LED芯片驱动电路406、电气连接结构407共同构成发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例2。
[0067]本实施例与实施例1不同之处在于中空腔体410内包含多个垂直于蒸发器表面的，装有固-液相变材料409的存储槽408。在LED光源工作期间，液-气相变材料403吸收热量气化蒸发，运动至固-液相变材料存储槽408表面凝结，将LED芯片所产生的热量由液-气相变工质传递至固-液相变材料409，促使其融化，吸收并存储热量，灯具停止工作，环境温度低于固-液相变材料熔点后，固-液相变材料凝固放热，热量分散至外界环境。
[0068]实施例3
[0069]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例3如图5所示。与图1所示实施例1结构类似，多层肋片结构构成冷凝器505，与储备液-气相变工质503的蓄液槽504及外表面封装LED芯片501的蒸发器502依次连接，构成气密性的中空腔体510，与透明光罩511、LED芯片驱动电路506，电气连接结构507共同构成发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例3。
[0070]本实施例与实施例1不同之处在于每个肋片结构所在平面与蒸发器表面垂直。冷凝器上部呈半球状，外部肋片结构短于内部肋片结构。该类肋片结构可以通过多组不同直径高导热材料半圆环嵌套制备，圆环上边缘嵌套环氧树脂密封圈，并在相邻肋片结构底部边缘间加入环氧树脂密封环以连接肋片结构。
[0071]液-气相变材料吸收热量气化，向上运动至冷凝器，换热凝结，后在重力作用下，在中空腔体510内部向下运动。中空腔体底部512可略向中心倾斜以便于收集液-气相变材料。
[0072]实施例4
[0073]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例4如图6所示。与图4所示实施例2及图5所示实施例3结构类似。多层垂直于蒸发器表面的肋片结构构成冷凝器605，与储备液-气相变工质603的蓄液槽604及外表面封装LED芯片601的蒸发器602依次连接，构成气密性的真空腔体610，与中空腔体610内多个垂直于蒸发器表面的，装有固-液相变材料609的存储槽608、透明光罩611、LED芯片驱动电路606，电气连接结构607共同构成发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例4。
[0074]本实施例所述发光二极管灯具3维相变散热装置中，用于密封连接、支撑的塑料构件，由制造冷凝器所使用的材料，如铜、铝或高导热塑料加工制造。
[0075]实施例5
[0076]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例5如图7所示。 与图5所示实施例3结构类似。多层肋片结构构成冷凝器705,与储备液-气相变工质703 的蓄液槽704及外表面封装LED芯片701的蒸发器702依次连接，构成气密性的中空腔体 710,与透明光罩702、LED芯片驱动电路706,电气连接结构707共同构成发光二极管灯具3 维相变散热方法及装置实施例5。
[0077]本实施例肋片结构垂直于蒸发器表面，与实施例3不同之处在于，散热器整体呈气缸状，外部肋片结构与内部肋片结构高度相同。
[0078]实施例6
[0079]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例6如图8所示。 与图4所示实施例2及图7所示实施例5类似。多层肋片结构构成冷凝器805,与储备液-气相变工质803的蓄液槽804及外表面封装LED芯片801的蒸发器802依次连接，构成气密性的中空腔体810,与中空腔体810内多个垂直于蒸发器表面排列的，装有固液相变材料809 的存储槽808、透明光罩811、LED芯片驱动电路806,电气连接结构807共同构成发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例6。
[0080]本实施例肋片结构805垂直于蒸发器表面，散热器整体呈气缸状，外部肋片结构与内部肋片结构高度相同。
[0081]实施例7
[0082]本发明所提供的发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例7如图9所示。 与图1所示实施例1类似。多层肋片结构构成冷凝器905,902外表面封装LED芯片901， 与储备液-气相变工质903的蓄液槽904及外表面封装LED芯片901的蒸发器902依次连接，构成气密性的中空腔体910,与透明光罩911、LED芯片驱动电路906,电气连接结构907 共同构成发光二极管灯具3维相变散热方法及装置实施例7。
[0083]不同之处在于本实施例7中蓄液槽904以蒸发器902为底部，蓄液槽壁设置在蒸发器边缘，与蒸发器间夹角大于90°，小于180°。冷凝器最下层肋片结构的底片912与水平方向夹角大于0°，小于等于90°，3维相变散热采用池沸蒸发实现变相换热。
[0084]本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
[0085]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种发光二极管灯具3维相变散热方法，其特征在于，一系列相互平行或呈锯齿状的中空肋片结构依次气密性连接形成冷凝器，所述冷凝器 表面积为各中空肋片表面积之和，其内部空间包括一个中部腔体及与其连通的各个中空肋 片空腔；液态的液-气相变工质从作为热端的蒸发器内表面吸收来自于封装在蒸发器外表面 的发光二极管芯片的热量后，发生气化相变，转变为气态的液-气相变工质分子；所述气态的液-气相变工质分子在密封的真空腔体中向各个方向快速运动，到达由多 组中空肋片结构组成的所述冷凝器内表面后凝结放热，将热量均匀传递至所述冷凝器的表 面；所述凝结后的液-气相变工质通过重力作用、或毛细作用、或二者组合，循环返回至蒸 发器内表面；其中，所述多组中空肋片结构形成的冷凝器，为所述液-气相变工质提供了 3维传热路 径，实现了面积极小、热流密度极大的芯片热源与面积极大、热流密度相对较低的3D肋片 结构间的热匹配。2.如权利要求1所述的发光二极管灯具3维相变散热方法，其特征在于，所述密封的真 空腔体由蒸发器、冷凝器及其他必要组件，如液-气相变工质蓄液槽、发光二极管灯具电气 连接结构、发光二极管芯片驱动电路、发光二极管芯片透明覆盖层中的一种或几种，共同构 成。3.—种实现上述方法的专用冷凝器部件，其特征在于，包括一系列相互平行或呈锯齿 状的中空肋片结构，每一所述中空肋片结构由两片高导热材料薄片构成，所述高导热材料 薄片可以呈圆形、方形、圆环形、回字形、半圆环形或半回字形，所述两片高导热材料薄片间 平行或成一锐角，同属一个中空肋片结构的两高导热材料薄片间距为1至20毫米；所述中 空肋片结构依次气密性连接，相邻中空肋片结构间距1至20毫米；所述高导热材料薄片所 在平面与蒸发器平面的夹角大于或等于0°，小于或等于90°。4.一种采用上述方法的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，包括:蒸发器，所述蒸发器为一平板，其外表面封装有若干发光二极管芯片，且发光二极管芯片与蒸发器间热接触良好；蓄液槽，用于储备室温下处于液态的液-气相变工质；冷凝器，由多组中空肋片结构依次气密性连接构成；液-气相变工质，室温下为液态，吸收热量后温度上升，在某一温度下由液态转变为气 态；其他灯具部件。5.如权利要求4所述的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，由所述蒸发 器、蓄液槽和冷凝器封闭形成一气密性真空腔体，所述真空腔体的真空度可以是低真空、高 真空或超高真空，所述蓄液槽中处于液态的所述液-气相变工质封装于所述真空腔体中。6.如权利要求4所述的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，所述蒸发器为 一金属平板，所述金属平板有一定数目的镂空处或外表面凹槽，发光二极管芯片背面朝向 所述真空腔体，封装于所述金属平板的镂空处或外表面凹槽中。7.如权利要求4所述的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，所述蒸发器内表面为亲水性。8.如权利要求4所述的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，当所述液-气相变工质在所述蒸发器表面采用液膜蒸发模式时，所述蓄液槽环绕所述蒸发器设置，所述蓄液槽底部低于所述蒸发器水平面，所述蓄液槽与所述蒸发器表面通过具有毛细作用的结构连接以形成工质传输通道。9.如权利要求4所述的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，当所述液-气相变工质在所述蒸发器表面采用池沸蒸发模式时，所述蓄液槽将所述蒸发器作为底部，在所述蒸发器边缘适当位置设置所述蓄液槽的壁，所述蓄液槽的壁与所述蒸发器间夹角大于0°，小于 180°。10.如权利要求4所述的发光二极管灯具3维相变散热装置，其特征在于，所述其他灯具部件，包括LED光源及照明器材间电气连接结构，LED芯片驱动电路，LED芯片透明覆盖层。11.如权利要求5所述的真空腔体，其特征在于，所述真空腔体内部包括固-液储热装置，所述固-液储热装置为多个装有固-液相变储热材料的柱状容器，所述固-液相变储热材料熔点低于150°C。12.如权利要求5所述的真空腔体，其特征在于，所述真空腔体壁厚小于5毫米，所述真空腔体材料为高导热材料，包括铜、铝或高导热塑料。13.如权利要求3所述的专用冷凝器部件，其特征在于，构成肋片结构的高导热材料薄片外缘由塑料密封圈密封连接，相邻的环形或回字形内缘由带有工质通道的内部环状或半环状塑料支撑圈连接。14.如权利要求3所述的专用冷凝器部件，其特征在于，冷凝器内表面可构建毛细结构；外表面可构建群沟道结构。
【文档编号】F21V29/00GK105987364SQ201410767260
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月12日
【发明人】蒋琰
【申请人】蒋琰