专利名称：纳米流体超导散热灯壳及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED灯壳及其工作方法，尤其是一种纳米流体超导散热灯壳及其工作方法。
背景技术：
LED只有30-40%的输入电能转化为光能，其余60_70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能，尤其是采用集成封装(COB)工艺的LED，当多个LED密集排列组成照明系统时，热量的耗散问题更严重。现在LED散热通常用铝翅片解决LED散热问题，但是铝是导热慢，只有一部分热量从芯片传递到铝翅片，热量集中在尺寸很小的芯片内，芯片温度过高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和萤光粉激射效率下降，当芯片长期高温工作，尤其LED的结温大于65°C时，器件失效率呈指数规律增加，LED整灯的性能就会受很大影响，LED的寿命，光通量等都会大大缩短，光衰相当严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米流体超导散热灯壳及其工作方法，它能够解决大功率LED的导热慢，温度高的问题，本发明利用纳米流体复合相变快速热传导技术，加快导热；利用铝材质散热，突破LED导热、散热问题，降低LED温度。本发明的技术方案一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于它由真空腔体和置于腔体内的纳米流体超导介质构成；所述真空腔体由上部灯壳和下部灯壳密闭连接而成；所述真空腔体的内表面为曲面；所述上部灯壳和下部灯壳的内壁均有腔体密齿槽；所述真空腔体上有真空排气阀。所述上部灯壳上安装LED集成光源。所述腔体密齿槽的深度为O. 2-0. 25mm,间距为O. 1-0. 15m。所述真空腔体外安装下固定盖和上固定盖，下固定盖和上固定盖均有固定螺丝。所述纳米流体介质在真空情况下的沸点低于LED的工作温度；所述纳米流体超导介质充满于腔体密齿槽内，在真空腔体为汽化纳米流体介质和液化纳米流体介质。所述真空腔体内的大气压为1. 3 X KT1 —1. 3xl(T4 Pa。所述纳米流体超导介质为将纳米级颗粒和分散剂按比例同时放入高纯度工质中，采用纯的盐酸或氢氧化钠做PH调节剂，然后进行超声振动，使纳米颗粒均匀稳定的分散在工质中。所述纳米流体超导介质为按体积比将1-3%纳米级铜颗粒和O. 5-1%分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS，化学纯，阴离子型)同时放入高纯度蒸馏水中，采用纯的盐酸或氢氧化钠调节pH在8. 5-9之间，然后进行超声振动2小时制备而成；所述纳米级铜颗粒为90-100纳米铜颗粒。所述纳米流体超导介质为按体积比将3-5%纳米级碳化硅颗粒和1-2%分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS，化学纯，阴离子型)同时放入高纯度蒸馏水中，采用纯的盐酸或氢氧化钠调节PH在8. 5-9之间，然后进行超声振动2小时制备而成；所述纳米级碳化硅颗粒为20-30纳米碳化硅颗粒。所述纳米级颗粒通过气相沉积法、化学还原法、机械球磨法或其它方法制备。一种纳米流体超导散热灯壳的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(I)通过真空排气阀对真空腔体进行抽真空，使真空腔体的大气压在1. 3 X IO-1 -1. 3xl(T4 Pa 的负压；(2)通过真空排气阀对真空腔体注入中适量的纳米流体介质，使真空腔体内表面的吸液芯腔体密齿槽中充满纳米流体介质；(3)对真空排气阀加以密封，纳米流体工作时，流体必然处于气液两相状态，纳米流体在真空情况下的沸点低于散热器的工作温度，保证灯壳散热正常工作。本发明的工作原理由于真空腔体内是真空环境，真空腔体内的纳米流体介质的沸点会比常压下低很多，更易挥发。LED光源将热量传递给真空腔体后，温度上升纳米流体介质受热，汽化膨胀，吸收热量，储存潜能。纳米流体介质膨胀后形成压力差，纳米流体介质在压力差的作用下流向腔体顶部，纳米流体介质在真空腔体顶部遇冷，液化，同时放出的热量，释放储能。真空腔体上端吸收纳米流体介质放出的热量，真空腔体上部热量上升，通过腔体以对流将热量传递到空气中，实现快速降低LED温度的目的。真空腔体内表面采用密齿槽结构，液体通过密齿槽的槽道形成回流。液化的纳米流体介质在重力的作用下，沿密齿槽回流到腔体底部。为了保证对液化的纳米流体介质足够的吸引力，要求密齿槽有非常细小的有效毛细压力半径，以提供足够的毛细压力；同时参透率要大，以减少回流纳米流体介质的压力损失，保证纳米流体介质在密尺槽里回流畅通，减小径向阻力，保证热循环速率。上述一套热循环过程是非常迅速的，接近声音的速度。传统散热器导热是依靠金属内部自由电子的运动，是没有形态变化的显热交换；纳米流体超导散热器导热是利用纳米流体介质的液化、汽化相变的潜热交换。同一物质，潜热交换是显热交换效率一百倍，汽化潜热和压力成反比，压力越小，介质汽化温度越低，汽化时储存的汽化潜热越多，因此真空情况下，纳米流体超导散热灯壳具有更高的导热系数，导热系数可达105W/m，远远超过一般金属材料的102W/m本发明的技术效果传统的散热器的热沉是铝翅片，我们的热沉是相变技术，纳米流体相变冷却技术是依靠密齿槽的技术手段把腔体内纳米流体介质变为纳米数量级的膜，膜越薄，遇热蒸发能力越强，潜热交换能力越强，冷却能力越强。重量轻，不到传统铝散热器的50%，体积在40%以以下。本发明采用被动式散热，取热热流密度可达到400W/cm2，其冷却能力比普通铝翅片高50倍。在25°C时，50W集成(COB) LED芯片工作温度在45°C以下，远低于传统铝结构60°C，而且散热均温性优越，热阻很小，整个散热器的温差在3°C以内。本发明的优越性本发明利用纳米流体复合相变快速热传导技术，加快导热；利用铝材质散热，突破LED导热、散热问题，降低LED温度。
图1为本发明所涉一种纳米流体超导散热灯壳的整体结构剖视图。图2为本发明所涉一种纳米流体超导散热灯壳的超导结构工作的剖视图。其中，I为下固定盖,2为上固定盖,3为固定螺丝,4为上部灯壳,5为腔体密齿槽，6为下部灯壳，7为真空排气阀，8为LED集成光源，9为纳米流体介质，10为汽化纳米流体介质，11为液化纳米流体介质，12为真空腔体。
具体实施例方式实施例1 :一种纳米流体超导散热灯壳(见图1、图2)，其特征在于它由真空腔体12和置于腔体内的纳米流体超导介质9构成；所述真空腔体12由上部灯壳4和下部灯壳6密闭连接而成；所述真空腔体12的内表面为曲面；所述上部灯壳4和下部灯壳6的内壁均有腔体密齿槽5 ;所述真空腔体12上有真空排气阀7。所述上部灯壳4上安装LED集成光源。(见图1)所述腔体密齿槽5的深度为O. 2mm,间距为O. 15m。(见图1、图2)
所述真空腔体12外安装下固定盖I和上固定盖2，下固定盖I和上固定盖2均有固定螺丝3。(见图1)所述纳米流体介质9在真空情况下的沸点低于LED的工作温度；所述纳米流体超导介质9充满于腔体密齿槽5内，在真空腔体为汽化纳米流体介质10和液化纳米流体介质
11。(见图2)所述真空腔体12内的大气压为1. 3 X KT1 —1. 3x1 O^4 Pa。所述纳米流体超导介质为将纳米级颗粒和分散剂按比例同时放入高纯度工质中，采用纯的盐酸或氢氧化钠做PH调节剂，然后进行超声振动，使纳米颗粒均匀稳定的分散在工质中。所述纳米流体超导介质为按体积比将2%纳米级铜颗粒和O. 75%分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS，化学纯，阴离子型)同时放入高纯度蒸馏水中，采用纯的盐酸或氢氧化钠调节pH在8. 5-9之间，然后进行超声振动2小时制备而成；所述纳米级铜颗粒为90-100纳米铜颗粒。所述纳米级颗粒通过气相沉积法、化学还原法、机械球磨法或其它方法制备。一种纳米流体超导散热灯壳的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(I)通过真空排气阀7对真空腔体12进行抽真空，使真空腔体12的大气压在1.3 X KT1 —1. 3xl(T4 Pa 的负压；(2)通过真空排气阀7对真空腔体12注入中适量的纳米流体介质9，使真空腔体12内表面的吸液芯腔体密齿槽5中充满纳米流体介质9 ；(3)对真空排气阀7加以密封，纳米流体工作时，流体必然处于气液两相状态，纳米流体在真空情况下的沸点低于散热器的工作温度，保证灯壳散热正常工作。实施例2 :—种纳米流体超导散热灯壳(见图1、图2)，其特征在于它由真空腔体12和置于腔体内的纳米流体超导介质9构成；所述真空腔体12由上部灯壳4和下部灯壳6密闭连接而成；所述真空腔体12的内表面为曲面；所述上部灯壳4和下部灯壳6的内壁均有腔体密齿槽5 ;所述真空腔体12上有真空排气阀7。所述上部灯壳4上安装LED集成光源。(见图1)所述腔体密齿槽5的深度为O. 2mm,间距为O. 15m。(见图1、图2)所述真空腔体12外安装下固定盖I和上固定盖2，下固定盖I和上固定盖2均有固定螺丝3。(见图1)
所述纳米流体介质9在真空情况下的沸点低于LED的工作温度；所述纳米流体超导介质9充满于腔体密齿槽5内，在真空腔体为汽化纳米流体介质10和液化纳米流体介质
11。(见图2)所述真空腔体12内的大气压为1. 3 X KT1 —1. 3x1 O^4 Pa。所述纳米流体超导介质为将纳米级颗粒和分散剂按比例同时放入高纯度工质中，采用纯的盐酸或氢氧化钠做PH调节剂，然后进行超声振动，使纳米颗粒均匀稳定的分散在工质中。所述纳米流体超导介质为按体积比将4%纳米级碳化硅颗粒和1. 5%分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS，化学纯，阴离子型)同时放入高纯度蒸馏水中，采用纯的盐酸或氢氧化钠调节PH在8. 5-9之间，然后进行超声振动2小时制备而成；所述纳米级碳化硅颗粒为20-30纳米碳化娃颗粒。所述纳米级颗粒通过气相沉积法、化学还原法、机械球磨法或其它方法制备。—种纳米流体超导散热灯壳的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(I)通过真空排气阀7对真空腔体12进行抽真空，使真空腔体12的大气压在1.3 X KT1 —1. 3xl(T4 Pa 的负压；(2)通过真空排气阀7对真空腔体12注入中适量的纳米流体介质9，使真空腔体12内表面的吸液芯腔体密齿槽5中充满纳米流体介质9 ；(3)对真空排气阀7加以密封，纳米流体工作时，流`体必然处于气液两相状态，纳米流体在真空情况下的沸点低于散热器的工作温度，保证灯壳散热正常工作。
权利要求
1.一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于它由真空腔体和置于腔体内的纳米流体超导介质构成；所述真空腔体由上部灯壳和下部灯壳密闭连接而成；所述真空腔体的内表面为曲面；所述上部灯壳和下部灯壳的内壁均有腔体密齿槽；所述真空腔体上有真空排气阀。
2.根据权利要求1所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述上部灯壳上安装LED集成光源。
3.根据权利要求1所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述腔体密齿槽的深度为 O. 2-0. 25mm,间距为 O. 1-0. 15m。
4.根据权利要求1所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述真空腔体外安装下固定盖和上固定盖，下固定盖和上固定盖均有固定螺丝。
5.根据权利要求1所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述纳米流体介质在真空情况下的沸点低于LED的工作温度；所述纳米流体超导介质充满于腔体密齿槽内，在真空腔体为汽化纳米流体介质和液化纳米流体介质。
6.根据权利要求1所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述真空腔体内的大气压为1. 3 X KT1 —1. 3xl(T4 Pa。
7.根据权利要求1或5所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述纳米流体超导介质为将纳米级颗粒和分散剂按比例同时放入高纯度工质中，采用纯的盐酸或氢氧化钠做PH调节剂，然后进行超声振动，使纳米颗粒均匀稳定的分散在工质中；所述纳米级颗粒通过气相沉积法、化学还原法或机械球磨法制备。
8.根据权利要求7所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述纳米流体超导介质 为按体积比将1-3%纳米级铜颗粒和O. 5-1%分散剂十二烷基苯磺酸钠同时放入高纯度蒸馏水中，采用纯的盐酸或氢氧化钠调节PH在8. 5-9之间，然后进行超声振动2小时制备而成；所述纳米级铜颗粒为90-100纳米铜颗粒。
9.根据权利要求7所述一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于所述纳米流体超导介质为按体积比将3-5%纳米级碳化硅颗粒和1-2%分散剂十二烷基苯磺酸钠同时放入高纯度蒸馏水中，采用纯的盐酸或氢氧化钠调节PH在8. 5-9之间，然后进行超声振动2小时制备而成；所述纳米级碳化娃颗粒为20-30纳米碳化娃颗粒。
10.一种纳米流体超导散热灯壳的工作方法，其特征在于它包括以下步骤 (1)通过真空排气阀对真空腔体进行抽真空，使真空腔体的大气压在1.3X10—1-1. 3xl(T4 Pa 的负压； (2)通过真空排气阀对真空腔体注入中适量的纳米流体介质，使真空腔体内表面的吸液芯腔体密齿槽中充满纳米流体介质； (3)对真空排气阀加以密封，纳米流体工作时，流体必然处于气液两相状态，纳米流体在真空情况下的沸点低于散热器的工作温度，保证灯壳散热正常工作。
全文摘要
一种纳米流体超导散热灯壳，其特征在于它由真空腔体和置于腔体内的纳米流体超导介质构成；所述真空腔体由上部灯壳和下部灯壳密闭连接而成；所述真空腔体的内表面为曲面；所述上部灯壳和下部灯壳的内壁均有腔体密齿槽；所述真空腔体上有真空排气阀。工作方法通过真空排气阀对真空腔体进行抽真空；通过真空排气阀对真空腔体注入中适量的纳米流体介质；对真空排气阀加以密封。本发明的优越性本发明利用纳米流体复合相变快速热传导技术，加快导热；利用铝材质散热，突破LED导热、散热问题，降低LED温度。
文档编号F21V29/00GK103047631SQ20121059243
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者孙广足 申请人:天津博能太阳能设备有限公司