專利名稱：Led微型液冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于LED封裝及冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED液冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
世界上通用LED冷卻技術(shù)系統(tǒng)采用自然冷卻及風(fēng)冷方式。此兩種方式由于空氣的熱容極小，所以散熱效率很低。由此而引起的過高的芯片工作溫度不僅影響LED的發(fā)光效率，更大大縮短了器件的壽命。因此散熱已經(jīng)成為當(dāng)今世界大功率LED器件大規(guī)模商業(yè)化的一個主要障礙。
近年來世界上微系統(tǒng)，特別是微流體系統(tǒng)的發(fā)展為LED器件的冷卻提供了新的技術(shù)手段，使狹小的空間內(nèi)的高效液冷成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種針對大功率LED的微型液冷系統(tǒng)，用于對散熱效率、有效空間及成本要求較高的大功率LED器件的冷卻。
本實用新型的技術(shù)方案如下一種LED微型液冷系統(tǒng)，它是由液體冷卻劑、一個或若干個驅(qū)動器件、一個或若干個微型高效熱交換器組成。微型高效熱交換器是由一冷卻頭集成在LED基板上或LED芯片背面而構(gòu)成，在兩者之間留有容液體冷卻劑流動的微流道，冷卻頭上有進、出液口，外接循環(huán)管路，驅(qū)動器件連接在循環(huán)管路中。系統(tǒng)通過微型高效熱交換器的微流道結(jié)構(gòu)來起到便于冷卻液流動的作用，使低溫的冷卻劑從高溫的LED吸收熱量溫度升高，達到盡快將熱量從LED附近帶走，再通過循環(huán)管路和外部的散熱結(jié)構(gòu)將熱量散發(fā)到低溫的外部環(huán)境中去。這樣避免了直接在LED附近進行散熱，提高散熱效果。
微型高效熱交換器(即冷卻頭和LED的基板或芯片)分別由熱傳導(dǎo)系數(shù)不同的材料制成，如高分子材料和金屬，或其他的材料組合，LED的基板或芯片采用的材料的導(dǎo)熱系數(shù)高于冷卻頭材料的導(dǎo)熱系數(shù)，以保證熱量傳遞的方向性。微型高效熱交換器中的微流道的形狀為直線形、曲線形、螺旋形或其他形狀；微流道的截面形狀為矩形、三角形、半圓形、圓形或其他形狀，以保證熱交換的效率。微流道截面的高度及寬度依不同冷卻要求從50微米至500微米不等。
在微型高效熱交換器的進出液循環(huán)管路中還另外連接有至少一個熱交換器，以進一步增強散熱效果。
本實用新型所述的液體冷卻劑在常溫常壓或在LED正常工作狀態(tài)下為液體，在LED器件極限工作狀態(tài)下，如高溫狀態(tài)下，可蒸發(fā)為氣體。液體冷卻劑通過與LED芯片的直接接觸或經(jīng)由一種或多種中間介質(zhì)，如金屬或非金屬固體材料、氣體或液體與LED芯片進行熱交換。
本實用新型所述驅(qū)動器件用于驅(qū)動液體冷卻劑或能量的轉(zhuǎn)移，可為具體的器件，如泵、閥或其他的具體結(jié)構(gòu)。
本實用新型針對的LED器件可以是單個的，也可以是集成的。
本實用新型適于用在大功率LED器件進行高效率熱能交換，微型高效熱交換器的結(jié)構(gòu)保證了冷卻效率及結(jié)構(gòu)的緊湊性，能夠顯著地提高其散熱效率，節(jié)省對其有效空間占用。


圖1是本微型液冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2A、圖2B和圖2C是微型高效熱交換器與LED組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是微泵原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型所述的微型液冷系統(tǒng)由液體冷卻劑5、作為驅(qū)動器件的微泵3、微型高效熱交換器1和熱交換器2組成。微型高效熱交換器1是由一個冷卻頭集成在LED基板或LED芯片背面構(gòu)成，采用圖2所示的結(jié)構(gòu)，冷卻頭11通過焊接或粘接在LED的基板12背面，并用密封膠13密封，在兩者之間留有容液體冷卻劑5流動的通道，并在冷卻頭11這面形成有微流道結(jié)構(gòu)14，冷卻頭11上有連通通道的進、出液口I和O，外接循環(huán)管路4，微泵3連接在循環(huán)管路4中，微泵3的前后還帶有單向閥6，如圖3所示，以起到更好的驅(qū)動作用。另外，在循環(huán)管路4中還可設(shè)置另外的熱交換器2，最好也是微型化的，以減小體積，促進散熱。工作時啟動微泵，低溫的液體冷卻劑5在微型高效熱交換器1中從高溫的LED吸收熱量溫度升高，然后通過循環(huán)管路進入外部的熱交換器2，將熱量散發(fā)到低溫的外部環(huán)境中。
微型高效熱交換器的冷卻頭部分與LED基板或LED芯片部分分別采用熱傳導(dǎo)系數(shù)不同的材料，如高分子材料和金屬，或其他的材料組合，以保證熱量傳遞的方向性；微流道有直線形的、或曲線形的、或螺旋形的、或其他形狀及截面形狀為矩形、或三角形、或半圓形、或圓形、或其他形狀，以保證熱交換的效率。微流道的截面的高度及寬度依不同冷卻要求從50微米至500微米不等。
微型高效熱交換器成型由精密切削、或精密熱壓、或精密注塑、或激光加工、或其他精密加工工藝完成，然后以激光焊接、或微波焊接、或超聲波焊接、或其它工藝焊接或粘接而成。
權(quán)利要求1.LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于是由液體冷卻劑、一個或若干個驅(qū)動器件、一個或若干個微型高效熱交換器組成；微型高效熱交換器是由冷卻頭集成在LED基板或LED芯片上構(gòu)成，在兩者之間留有容液體冷卻劑流動的微流道，與冷卻頭上的進、出液口相通，并外接循環(huán)管路，驅(qū)動器件連接在循環(huán)管路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于微型高效熱交換器的冷卻頭和LED的基板或芯片分別由熱傳導(dǎo)系數(shù)不同的材料制成，LED的基板或芯片采用材料的導(dǎo)熱系數(shù)高于冷卻頭材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于所述微流道的形狀為直線形、曲線形、螺旋形；微流道的截面形狀為矩形、三角形、半圓形、圓形；微流道截面的高度及寬度依不同冷卻要求從50微米至500微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于在循環(huán)管路中還另外連接有至少一個熱交換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動器件為泵或閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于所述的基板為具有一種或多種熱交換中間介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
7根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED微型液冷系統(tǒng)，其特征在于所述的熱交換中間介質(zhì)為金屬或非金屬固體材料、氣體或液體。
專利摘要本實用新型請求保護一種LED微型液冷系統(tǒng)，它是由液體冷卻劑、一個或若干個驅(qū)動器件、一個或若干個微型高效熱交換器組成。所述微型高效熱交換器是由冷卻頭集成在LED基板或LED芯片上構(gòu)成，在兩者之間留有容液體冷卻劑流動的微流道，與冷卻頭上的進、出液口相通，并外接循環(huán)管路，驅(qū)動器件連接在循環(huán)管路中。液體冷卻劑在微型高效熱交換器的微型流道內(nèi)循環(huán)，將LED芯片的熱量迅速傳遞至外部環(huán)境，以保證LED的正常工作。系統(tǒng)整體具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、造價低的優(yōu)點。
文檔編號H01L23/473GK2924792SQ20062011095
公開日2007年7月18日 申請日期2006年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月16日
發(fā)明者程越, 程乃士 申請人:重慶工學(xué)院