[发明专利]一种热管型大功率LED模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED散热装置，特别涉及一种热管型大功率LED模块。

背景技术

[0002] 现在，大功率电子元器件的应用越来越广泛，因而解决其散热问题越来越重要。大功率LED发光芯片的致命缺点就是在高温环境下工作，使用寿命和可靠性大幅降低，光衰大幅增加。对于白光发光而言，LED芯片结温每升高 8-10℃，器件工作寿命将按指数规律下降约一倍。当LED结温超过100℃，器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2℃，可靠性下降10%。因此，LED照明为了保证器件的寿命,一般要求结温在100℃以下。因此解决好散热问题已成为LED照明应用的先决条件，良好散热对LED照明意义重大。

为了有效降低半导体LED芯片的温度，授权公告号CN201225593Y，名称为《热管散热LED模组》的发明专利公开了一种热管散热LED模组，它是将C型热管、多层片状金属片、焊接有LED半导体器件的基板整合在一起，使之构成一个热管散热LED模组。该模组中的热管主要起传递热量的作用。由于热管与基板，热管与片状金属散热片之间的接触面积很难做得很大，很难紧密接触，导致这种热管散热LED模组的散热能力受到很大限制。

发明内容

为了解决现有大功率LED芯片使用时散热存在的上述技术问题，本发明是提供一种散热效果好的热管型大功率LED模块。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：由金属基PCB电路板和腔壁组成密闭热管空腔；金属基PCB电路板的表面焊有多个LED发光芯片。

为了实现产品优化，改善、提高本发明的综合性能，进一步的措施是：

所述腔壁设有若干个有中空腔体的散热柱体。

所述散热柱体的外壁设有若干个散热肋片。

所述散热柱体和/或金属基PCB电路板的内壁设有毛细结构；金属基PCB电路板与腔壁之间的支撑立柱表面设有毛细结构；金属基PCB电路板的内壁连接若干个毛细管柱，毛细管柱伸至散热柱体的中空腔体内。

所述金属基PCB电路板的内壁设有网格状筋条。

 

所述若干个散热柱体的中空腔体为密闭空腔的一部分，密闭空腔内灌注工质。

本发明采取由金属基PCB电路板和腔壁组成密闭空腔；金属基PCB电路板的表面焊有多个LED发光芯片，内壁设有网格状筋条；腔壁设有若干个有中空腔体的散热柱体，散热柱体的外壁设有若干个散热肋片。在另一实施方式中散热柱体、和/或金属基PCB电路板的内壁以及金属基PCB电路板与腔壁之间的支撑立柱柱面设有毛细结构；金属基PCB电路板的内壁连接若干个毛细管柱，毛细管柱伸至散热柱体的中空腔体内。若干个中空腔体为密闭空腔的一部分，密闭空腔内灌注适量工质的方案，克服了现有大功率LED发光芯片散热困难，在高温环境下工作时，使用寿命和可靠性大幅降低的缺陷。

本发明用热管同时实现发热（发光）、传热、散热功能，相比现有技术所产生的有益效果：

1、直接将金属基PCB电路板做成热管腔体体壁的一部分，使LED功率芯片发出的热量通过金属基PCB电路板直接传递给工质，最大程度地降低了大功率LED发光芯片与液态工质之间的热阻。

2、由于工质相变导热性极佳，本发明的热管型大功率LED模块几乎是一个等温体，所以金属基PCB电路板上不会出现过热点，大功率LED发光芯片不会由于过热点的存在导致损坏或性能下降。

3、本发明所述热管型大功率LED模块采用工质相变传热，对热管腔体的厚度没有特殊要求，所以热管腔壁可以采用较轻薄的材料制作,金属基PCB电路板也很轻薄；由于采用工质传热，散热肋片就可以做得短小，即使采用很薄的金属片做散热肋片也几乎不会导致肋片散热效率降低；由于散热效果出色，金属基PCB电路板面积也可以大大减少。经初步计算，在同等散热功率、同样材质条件下，本热管型大功率LED模块设计重量只有传统大功率LED散热器重量的1/4左右。

4、相变传热是效率最高的传热方式之一，以水作为传热工质为例，水的相变对流换热系数高达10000(W/m²℃)左右，传热速度快，所以本发明所述热管型大功率LED模块的中空散热柱体高度几乎不受限制。本发明通过增加中空散热柱体的高度及其在散热柱体外表面的大量散热肋片，使热管腔壁外表面散热面积极大地增加,大大降低模块与空气之间的热阻。