集成封裝大功率led光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型集成封裝大功率LED光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器，由上端蓋、散熱器主體、蒸發(fā)皿和充液管構(gòu)成。上端蓋、蒸發(fā)皿分別安裝在散熱器主體的上下部密封連接。在散熱器主體內(nèi)，主體內(nèi)腔壁的內(nèi)壁上均勻排列有軸向的內(nèi)腔壁溝槽，外壁上均勻排列放射狀的蛇形叉狀散熱翅片■’集成封裝的LED安裝在蒸發(fā)皿外底平面上。本實(shí)用新型散熱器主體內(nèi)腔壁上分布的軸向溝槽加快了工質(zhì)蒸汽與散熱器殼體中心孔內(nèi)壁得熱交換；蛇形叉狀散熱翅片強(qiáng)化了與環(huán)境空氣的自然對(duì)流熱交換。蒸發(fā)皿內(nèi)的同心圓凹槽加快了工質(zhì)蒸發(fā)的速度。三者的綜合作用，使本實(shí)用新型散熱速度快。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，加工費(fèi)用低，散熱速度快和便于燈具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】集成封裝大功率LED光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種熱管散熱器，特別涉及集成封裝大功率LED光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，集成封裝大功率LED光源在路燈、隧道燈、防爆燈和高桿燈的應(yīng)用中已經(jīng)表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):同一個(gè)燈具中不會(huì)出現(xiàn)光色不均勻的現(xiàn)象；光源發(fā)射的光在照射平面內(nèi)均勻透徹，具有很好的視覺(jué)舒適性；不會(huì)出現(xiàn)困擾組合式燈具的重影現(xiàn)象；由單一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，可靠性強(qiáng)，線路布置在光源內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)電磁干擾；可方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)光功能；電源轉(zhuǎn)換率高達(dá)95%左右。由于上述特點(diǎn)，大功率LED光源越來(lái)越被廣大用戶歡迎。但在廣泛應(yīng)用過(guò)程中，也暴露出LED光源容易燒壞的問(wèn)題，這是因?yàn)榧煞庋b大功率LED光源由多個(gè)芯片集成封裝在一起，發(fā)熱量集中，如果不能及時(shí)散去，LED結(jié)的溫度將很快超過(guò)允許溫度，使LED光源光衰速度加快、壽命縮短、甚至燒壞。因此，如果不及時(shí)解決散熱問(wèn)題，將嚴(yán)重影響集成封裝大功率LED光源的推廣應(yīng)用。
[0003]為解決大功率LED光源散熱的難題，業(yè)內(nèi)開(kāi)發(fā)并使用了許多性能較好的散熱器，其中橫斷面為太陽(yáng)花形狀的散熱器應(yīng)用的較多。這種散熱器的特點(diǎn)是:散熱翅片在中心圓柱的周邊呈放射狀分布。熱量通過(guò)中心軸圓柱、散熱翅片向上及周圍散發(fā)，即擴(kuò)展了散熱面積，又有利熱量向周圍擴(kuò)散。太陽(yáng)花散熱器分全鋁太陽(yáng)花散熱器、銅芯鋁翅片太陽(yáng)花散熱器和太陽(yáng)花熱管散熱器。太陽(yáng)花熱管散熱器按結(jié)構(gòu)分有:全鋁太陽(yáng)花熱管散熱器、小銅管鋁翅片熱管散熱器、大銅管鋁翅片熱管散熱器。全鋁太陽(yáng)花散熱器的鋁中心圓柱和散熱翅片為一次成型，兩者之間沒(méi)有熱阻是其特點(diǎn)。銅芯鋁翅片太陽(yáng)花散熱器是用銅圓柱代替鋁圓柱，它克服了鋁圓柱導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)，但增加了散熱翅片與銅圓柱之間的熱阻，同時(shí)價(jià)格也較貴、重量也增大。太陽(yáng)花熱管散熱器是靠其內(nèi)部的工質(zhì)的吸熱蒸發(fā)、放熱冷凝的原理工作的，特點(diǎn)是導(dǎo)熱速度快，它克服了全鋁太陽(yáng)花散熱器鋁圓柱導(dǎo)熱系數(shù)低，銅芯鋁翅片太陽(yáng)花散熱器價(jià)格高、散熱翅片與銅圓柱之間的存在熱阻的缺點(diǎn)。小銅管鋁翅片熱管散熱器、大銅管鋁翅片熱管散熱器克服了全鋁太陽(yáng)花散熱器和銅芯鋁翅片太陽(yáng)花散熱器導(dǎo)熱速度慢的不足之處，但存在價(jià)格高，小銅管、大銅管與鋁翅片增加一個(gè)熱阻界面的問(wèn)題。目前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的是全鋁太陽(yáng)花熱管散熱器。由于結(jié)構(gòu)的原因，還存在如下不足之處:1.工質(zhì)與熱管蒸發(fā)皿之間的熱交換界面面積小，使工質(zhì)不能很快蒸發(fā)，至使LED光源的熱量不能很快帶走；2.熱管內(nèi)工質(zhì)蒸汽與熱管管壁之間的熱交換界面小，使工質(zhì)蒸汽不能迅速冷凝，將熱量較快的傳導(dǎo)到散熱翅片上；3.當(dāng)太陽(yáng)花直徑一定和在合理的散熱翅片間距的條件下，散熱器單位高度內(nèi)的散熱翅片的散熱面積較小，為滿足散熱需要必須增加散熱器的高度，而高度的增加不僅使熱管散熱器的重量加大、提高了價(jià)格還使其應(yīng)用范圍受到了限制。上述不足之處不僅使全鋁太陽(yáng)花熱管散熱器在集成封裝LED光源中的應(yīng)用范圍受到了限制，同時(shí)還影響了集成封裝大功率LED光源得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。是業(yè)內(nèi)的一個(gè)必須解決的一個(gè)課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比現(xiàn)有全鋁太陽(yáng)花熱管散熱器性能好、重量輕、價(jià)格低和應(yīng)用范圍廣的集成封裝大功率LED光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的:
[0006]集成封裝大功率LED光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器，由上端蓋、散熱器主體、蒸發(fā)皿和充液管構(gòu)成；上端蓋安裝在散熱器主體的上部，兩者之間密封連接；蒸發(fā)皿安裝在散熱器主體的下部，兩者之間也密封連接；充液管與上端蓋密封連接并與上端蓋之間內(nèi)通；在所述的散熱器主體內(nèi)，中心孔由圓筒狀的主體內(nèi)腔壁封閉而成；主體內(nèi)腔壁的內(nèi)壁上均勻排列有軸向的內(nèi)腔壁溝槽，主體內(nèi)腔壁的外壁上均勻排列放射狀的蛇形叉狀散熱翅片；集成封裝的LED安裝在蒸發(fā)皿外底平面上，該平面為精加工平面。
[0007]散熱器主體為圓筒狀。
[0008]內(nèi)腔壁溝槽的橫斷面是矩形、三角形、梯形、倒梯形或圓弧形。
[0009]蛇形叉狀散熱翅片由蛇形叉基翅和Y形分叉式的蛇形叉分翅構(gòu)成；蛇形叉基翅的頂端與主體內(nèi)腔壁為一體結(jié)構(gòu)，蛇形叉分翅的兩個(gè)底端連接在散熱器主體最外部的圓筒狀外壁上。
[0010]蛇形叉狀散熱翅片的每一段均為蛇形曲線，構(gòu)成蛇形曲線是圓弧、橢圓弧或雙曲線弧。
[0011]上端蓋為一扣蓋狀,其端蓋口帶有一圈向內(nèi)的端蓋內(nèi)凹臺(tái)，形成臺(tái)階狀；端蓋口的直徑大于散熱器主體的中心孔的直徑，端蓋內(nèi)凹臺(tái)的直徑小于中心孔的直徑并與其相匹配。
[0012]蒸發(fā)皿的外形相當(dāng)于倒置的上端蓋，其皿口帶有一圈向內(nèi)的蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)，形成臺(tái)階狀；皿口的外徑大于散熱器主體中心孔的直徑，蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)的外徑小于散熱器主體中心孔的直徑并與其相匹配。
[0013]在蒸發(fā)皿中，開(kāi)有數(shù)個(gè)同心圓溝槽，同心圓溝槽的橫斷面為矩形、三角形、梯形、倒梯形或圓弧形。
[0014]上端蓋、散熱器主體、蒸發(fā)皿和充液管均為鋁合金。
[0015]本實(shí)用新型散熱器主體內(nèi)腔壁上均勻分布的軸向溝槽加快了工質(zhì)蒸汽與散熱器殼體中心孔內(nèi)壁得熱交換。蛇形叉狀散熱翅片與傳統(tǒng)的直線狀散熱翅片增加散熱面積，強(qiáng)化了散熱翅片與環(huán)境空氣的自然對(duì)流熱交換。蒸發(fā)皿內(nèi)的數(shù)個(gè)同心圓凹槽加快了工質(zhì)蒸發(fā)的速度。三者的綜合作用，使本實(shí)用新型具有散熱速度快的特點(diǎn)。上端蓋與散熱器主體之間的定位結(jié)構(gòu)、散熱器主體與蒸發(fā)皿之間的定位結(jié)構(gòu)，提高密封連接的速度和取消了定位工裝。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，加工費(fèi)用低，散熱速度快和便于燈具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的主視圖。
[0017]圖2為圖1的A-A橫斷面圖。
[0018]圖3為上端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為蒸發(fā)皿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1上端蓋、11端蓋口、12端蓋內(nèi)凹臺(tái)，2散熱器主體、21主體內(nèi)腔壁、211中心孔、22內(nèi)腔壁溝槽、23預(yù)留孔、24蛇形叉狀散熱翅片、241蛇形叉基翅、242蛇形叉分翅、3蒸發(fā)皿、31皿口、32蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)、33同心圓溝槽、4充液管。

【具體實(shí)施方式】
[0021]參見(jiàn)圖1-圖4，本實(shí)用新型由上端蓋1、散熱器主體2、蒸發(fā)皿3和充液管4構(gòu)成，全部材料均為鋁合金。散熱器主體2為圓筒狀，上端蓋I安裝在散熱器主體2的上部，兩者之間密封連接。蒸發(fā)皿3安裝在散熱器主體2的下部，兩者之間密封連接。充液管4與上端蓋I密封連接并與上端蓋I之間內(nèi)通。
[0022]在所述的散熱器主體2內(nèi)，中心孔211由圓筒狀的主體內(nèi)腔壁21封閉而成。主體內(nèi)腔壁21的內(nèi)壁上均勻排列有軸向的內(nèi)腔壁溝槽22，內(nèi)腔壁溝槽22的橫斷面是矩形，也可以是三角形、梯形、倒梯形和圓弧形。主體內(nèi)腔壁21的外壁上均勻排列放射狀的蛇形叉狀散熱翅片24，它由蛇形叉基翅241和Y形分叉式的蛇形叉分翅242構(gòu)成。蛇形叉基翅241的頂端與主體內(nèi)腔壁21為一體結(jié)構(gòu)，蛇形叉分翅242的兩個(gè)底端連接在散熱器主體2最外部的圓筒狀外壁上。所述的軸向溝槽22增加了工質(zhì)蒸汽與散熱器主體中心孔內(nèi)的主體內(nèi)腔壁21的接觸面積，使工質(zhì)蒸汽與主體內(nèi)腔壁21的熱交換得到加強(qiáng)，以便工質(zhì)蒸汽攜帶的熱量快速傳到蛇形叉狀散熱翅片24上。蛇形叉狀散熱翅片24的每一段均為蛇形曲線，構(gòu)成蛇形曲線可以是圓弧、橢圓弧、雙曲線弧。蛇形叉狀散熱翅片24的散熱面積較直線狀散熱翅片的熱面積增加了很多，使本實(shí)用新型與環(huán)境空氣之間的熱交換得到強(qiáng)化。
[0023]上端蓋I為一扣蓋狀，其端蓋口 11帶有一圈向內(nèi)的端蓋內(nèi)凹臺(tái)12，形成臺(tái)階狀。端蓋口 11的直徑大于散熱器主體2的中心孔211的直徑，端蓋內(nèi)凹臺(tái)12的直徑小于中心孔211的直徑并與其相匹配。當(dāng)將上端蓋I扣在散熱器主體2上時(shí)，兩者被密封定位，提高了密封連接的速度，無(wú)需定位工裝。
[0024]蒸發(fā)皿3的外形相當(dāng)于倒置的上端蓋1，其皿口 31帶有一圈向內(nèi)的蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)32，形成臺(tái)階狀。皿口 31的外徑大于散熱器主體中心孔211的直徑，蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)32的外徑小于散熱器主體中心孔211的直徑并與其相匹配，便于蒸發(fā)皿3和散熱器主體2兩者密封連接時(shí)定位，提高密封連接的速度和無(wú)需定位工裝。在蒸發(fā)皿3中，開(kāi)有數(shù)個(gè)同心圓溝槽33，增加了工質(zhì)與與蒸發(fā)皿3的接觸面積，加快了工質(zhì)蒸發(fā)的速度，可以使用專用刀具加工一次成形，簡(jiǎn)化了加工工藝。同心圓溝槽33的橫斷面可以是矩形、三角形、梯形、倒梯形或圓弧形。
[0025]集成封裝的LED安裝在蒸發(fā)皿外底平面上，該平面為精加工平面，以減少與集成封裝LED之間的熱阻，使LED產(chǎn)生的熱量很快的被工質(zhì)蒸汽代走。
[0026]上端蓋1、散熱器主體2、蒸發(fā)皿3、充液管4之間密封連接后，完成了本實(shí)用新型的殼體得制作。其中，散熱器主體2、主體內(nèi)腔壁21、內(nèi)腔壁溝槽22、蛇形叉狀散熱翅片24和預(yù)留孔23為一次擠壓成型。再經(jīng)抽真空、注工質(zhì)后本實(shí)用新型制作完畢。將集成封裝大功率LED光源安裝在蒸發(fā)皿3的外底平面上。
[0027]LED通電后，LED產(chǎn)生的熱量加熱蒸發(fā)皿3內(nèi)的工質(zhì)，工質(zhì)受熱沸騰、蒸發(fā)為攜帶熱量和具有一定速度的工質(zhì)蒸汽。這些工質(zhì)蒸汽沿散熱器主體2的中心線上升，在上升過(guò)程中，工質(zhì)蒸汽將熱量通過(guò)散熱器的主體內(nèi)腔壁21將熱量傳到蛇形叉狀散熱翅片24上。失去熱量的工質(zhì)蒸汽冷凝為工質(zhì)液體，依靠重力沿散熱器主體內(nèi)腔壁21回流到蒸發(fā)皿3內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行吸熱蒸發(fā)、放熱冷凝的循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù)將LED發(fā)出的熱量帶到蛇形叉狀散熱翅片24上。溫度升高的蛇形叉狀散熱翅片24加熱周圍的空氣。被加熱的空氣，因體積膨脹比重降低而上升后，附近的冷空氣隨即補(bǔ)充過(guò)來(lái)，如此持續(xù)循，形成了蛇形叉狀散熱翅片24周圍空氣的自然對(duì)流，將其熱量散發(fā)到環(huán)境之中。散熱器主體2內(nèi)工質(zhì)的吸熱蒸發(fā)、放熱冷凝的循環(huán)往復(fù)和蛇形叉狀散熱翅片24與周圍空氣的自然對(duì)流熱交換，將散熱翅片上的熱量散發(fā)到環(huán)境之中，共同完成了集成封裝大功率LED光源的散熱。。
[0028]蒸發(fā)皿3內(nèi)的數(shù)個(gè)同心圓凹槽33加快了工質(zhì)蒸發(fā)的速度。散熱器主體內(nèi)腔壁21由均勻分布的軸向內(nèi)腔壁溝槽22加快了工質(zhì)蒸汽與主體內(nèi)腔壁21的熱交換。蛇形叉狀散熱翅片24較傳統(tǒng)的直線狀散熱翅片增加散熱面積，強(qiáng)化了與環(huán)境空氣的自然對(duì)流熱交換。三個(gè)者的綜合作用，使本實(shí)用新型具有散熱速度快的特點(diǎn)。
[0029]上端蓋1、蒸發(fā)皿3的上述結(jié)構(gòu)、散熱器主體2為一次擠壓成型和蒸發(fā)皿內(nèi)底面上的N個(gè)同心圓凹槽可以使用專用刀具的特點(diǎn)都使本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單和加工費(fèi)用低的特點(diǎn)。
[0030]散熱器主體2的主體內(nèi)腔壁21的外壁上設(shè)有預(yù)留孔23，其作用是為燈具設(shè)計(jì)時(shí)安裝透鏡之用。為透鏡的安裝提供了有利條件。使本實(shí)用新型具有便于燈具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.集成封裝大功率LED光源用蛇形叉太陽(yáng)花熱管散熱器，由上端蓋、散熱器主體、蒸發(fā)皿和充液管構(gòu)成；其特征在于:上端蓋安裝在散熱器主體的上部，兩者之間密封連接；蒸發(fā)皿安裝在散熱器主體的下部，兩者之間也密封連接；充液管與上端蓋密封連接并與上端蓋之間內(nèi)通；在所述的散熱器主體內(nèi)，中心孔由圓筒狀的主體內(nèi)腔壁封閉而成；主體內(nèi)腔壁的內(nèi)壁上均勻排列有軸向的內(nèi)腔壁溝槽，主體內(nèi)腔壁的外壁上均勻排列放射狀的蛇形叉狀散熱翅片；集成封裝的LED安裝在蒸發(fā)皿外底平面上，該平面為精加工平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于:散熱器主體為圓筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的散熱器，其特征在于:內(nèi)腔壁溝槽的橫斷面是矩形、三角形、梯形、倒梯形或圓弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱器，其特征在于:蛇形叉狀散熱翅片由蛇形叉基翅和Y形分叉式的蛇形叉分翅構(gòu)成；蛇形叉基翅的頂端與主體內(nèi)腔壁為一體結(jié)構(gòu)，蛇形叉分翅的兩個(gè)底端連接在散熱器主體最外部的圓筒狀外壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的散熱器，其特征在于:蛇形叉狀散熱翅片的每一段均為蛇形曲線，構(gòu)成蛇形曲線是圓弧、橢圓弧或雙曲線弧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于:上端蓋為一扣蓋狀，其端蓋口帶有一圈向內(nèi)的端蓋內(nèi)凹臺(tái)，形成臺(tái)階狀；端蓋口的直徑大于散熱器主體的中心孔的直徑,端蓋內(nèi)凹臺(tái)的直徑小于中心孔的直徑并與其相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于:蒸發(fā)皿的外形相當(dāng)于倒置的上端蓋，其皿口帶有一圈向內(nèi)的蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)，形成臺(tái)階狀；皿口的外徑大于散熱器主體中心孔的直徑，蒸發(fā)皿內(nèi)凹臺(tái)的外徑小于散熱器主體中心孔的直徑并與其相匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的散熱器，其特征在于:在蒸發(fā)皿中，開(kāi)有數(shù)個(gè)同心圓溝槽，同心圓溝槽的橫斷面為矩形、三角形、梯形、倒梯形或圓弧形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其特征在于:上端蓋、散熱器主體、蒸發(fā)皿和充液管均為招合金。
【文檔編號(hào)】F21V29/00GK204026606SQ201420500949
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】齊郁周, 鄧寅生, 尹連芳 申請(qǐng)人:焦作理達(dá)能源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司