[发明专利]一种相变热管式大功率LED灯及其散热方法

说明书

本发明提供了一种相变热管式大功率LED灯，包括：散热器，散热器内部设置空腔，空腔内装填有换热工质，空腔内壁上安装有间隔交替分布的吸气剂固定条，吸气剂固定在所述吸气剂固定条上；安装在散热器底部的热沉；固定在热沉底部的LED基板；安装在LED基板上的LED芯片；固定在散热器顶部的端盖；设置在端盖中心的充装管；以及安装在空腔外壁上的散热翅片。本相变热管式大功率LED灯散热效率高，使用寿命长且可在一定倾斜角度下依旧保证高散热效率。本发明还提供了一种可以为增强相变热管式大功率LED灯热量传导及散发速率的散热方法。

技术领域

本发明属于LED灯具技术领域，具体涉及一种相变热管式大功率LED灯及其散热方法。

背景技术

LED作为一种优秀的半导体光电器件，以其体积小、耗电量低、使用寿命长、环保等优点，成为新一代固态节能照明光源。随着LED向高光强、高功率发展，其散热问题日渐突出，严重影响了LED的光输出特性和器件的寿命，已成为大功率LED灯具必须解决的关键问题。

如今对于大功率(200W以上)LED散热系统的相关技术尚不成熟，市场可见的散热器多采用散热翅片直接粘贴在LED灯封装后的基板背后，依靠固体材料间导热的方式将热量传递至翅片表面，这样的散热结构热阻较高，导热速度太慢，无法将大功率LED芯片在工作时产生的高热流热量及时导出。目前较有效且先进的技术多采用热管式散热器对大功率LED灯进行散热，但依然存在许多尚未解决的散热问题。例如：

1.LED封装基板与相变散热器之间的接触热阻严重影响LED的散热性能。由于在LED封装基板表面和散热器热沉底座表面之间存在极细微的凹凸不平的空隙，是热的不良导体，将在电子元件与散热器间形成接触热阻，降低散热器的效能。现有技术中采用导热硅脂(导热系数仅为铜铝等金属材料的1％左右)来填充在两个表面之间，但由于这些材料的导热系数非常小而且容易老化，热阻依然较大，影响器件的散热和长期稳定性，成为新的导热瓶颈。

2.热管式LED灯使用方向可调节幅度。传统热管式散热通常必须采用重力方向布置，受工质流动、传热限制，通常可倾斜角度非常有限；甚至会出现一旦倾斜，热量便停止传递，热管失效的状况。这一限制将对LED灯使用耐久性和对环境变化的应急性带来严重的不良影响。

3.热管内部传热结构的进一步优化改善。考虑到制造工艺、加工成本与实际传散热性能的权衡，热管内部传热与散热结构的布局、内部毛细结构的再设计以及简化有助于进一步降低热管散热器成本，同时保证传散热性能维持在一个较优水平。同时，提高热管式散热器的使用适应性。

4.换热工质的相变必须在一定的真空度内进行，一旦空腔内的真空度降低，换热工质吸热相变的阻力将大幅增加，会严重影响LED芯片发热的热量散失。而随LED灯使用时间的推移，散热器空腔内的真空度会不可避免的降低。

随着对于大功率LED灯的研究越来越深入，关于大功率LED灯的报道也屡见不鲜，如专利申请号为：CN200620057787.6的中国专利公开了“一种大功率发光二极管的散热封装结构”，通过导热胶把LED封装体的支架与无机介质热管或者相变传热的热管散热器件相联接，采用了高效的无机介质传热方式或者相变传热方式的热管作为大功率LED封装散热结构的散热器件，使传热速度大大提高，高效热管的热导系数是普通金属传热的100倍以上，解决了LED封装基板与相变散热器之间的接触热阻严重影响LED的散热性能的问题，但是热管内部传热结构依旧没有进行优化，随着LED灯使用时间的延长，散热器真空腔内的真空度持续降低，相变换热工质的热交换效果也会持续恶化。