專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led發(fā)光體的等溫體散熱襯底和led發(fā)光體等溫體散熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及發(fā)光二級(jí)光的散熱襯底和散熱方法。
背景技術(shù)：
LED發(fā)光照明具有電轉(zhuǎn)化光的效率高，比傳統(tǒng)的照明方式具有極好的節(jié)能效果，受 到全球各地政府和機(jī)構(gòu)的大力青睞，產(chǎn)品市場(chǎng)每年以超過(guò)50%的速度在增長(zhǎng)，應(yīng)用越來(lái)越 廣泛。LED照明使用的最大一個(gè)潛在問(wèn)題是LED發(fā)光體具有很強(qiáng)的溫度特性，在溫度超 過(guò)85°C后，發(fā)光效率會(huì)開(kāi)始衰減，多次或持續(xù)處于衰減狀況下，會(huì)導(dǎo)致LED發(fā)光體失去應(yīng)有 的發(fā)光功能；一當(dāng)溫度超過(guò)120°C時(shí)，LED發(fā)光體將會(huì)迅速燒毀，導(dǎo)致發(fā)光功能不存在。為了解決這個(gè)問(wèn)題，傳統(tǒng)的辦法如下1、采用金屬導(dǎo)熱裝置，把熱量從發(fā)光體以熱傳導(dǎo)的方式傳遞到外外部，以自然對(duì) 流的方式進(jìn)行熱量擴(kuò)散來(lái)降低LED表面的熱量。2、采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對(duì)流的方式來(lái)解決散熱問(wèn)題，該辦法普遍應(yīng)用到大功率LED照 明。3、采用液體流動(dòng)，把熱量從內(nèi)部帶出，流動(dòng)的動(dòng)力可采用熱力，也可以采用微型泵 來(lái)解決，然后讓液體在更大的面積上進(jìn)行熱量散熱。這些方式，有的是效率低，如第一和第二種方式，有的是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，不易 使用，要解決好這個(gè)散熱問(wèn)題，最好的方式是即能把熱量帶出來(lái)進(jìn)行散熱，又能不借助于其 他運(yùn)動(dòng)部件的參與，原因是運(yùn)動(dòng)部件的壽命一般比較短，遠(yuǎn)少于LED發(fā)光體的壽命，采用了 運(yùn)動(dòng)部件，將使整個(gè)LED的發(fā)光體及燈具，減少壽命，幾乎使LED壽命從5萬(wàn)小時(shí)減少到與 風(fēng)機(jī)的壽命3000小時(shí)相同，將大大減少了 LED照明的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種散熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的散熱襯底結(jié)構(gòu) 和一種無(wú)損耗、散熱速度、工作穩(wěn)定的散熱方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案一種LED發(fā)光體的等溫體散熱襯底，其特征在于包括金屬密封體和透光板，LED封裝于透光板和金屬密封體之間，金屬密封體包括LED發(fā)熱部分形狀相吻合的凹進(jìn)部和一個(gè) 帶有充注接口的負(fù)壓密閉腔體，LED置于凹進(jìn)部，負(fù)壓密閉腔體相對(duì)于LED的內(nèi)側(cè)表面附著 有金屬網(wǎng)格，腔體內(nèi)充填傳熱液態(tài)工質(zhì)，所述金屬密封體的表面積為以LED發(fā)光功率計(jì)，每 1瓦為200-800平方毫米。所述冷卻液為氯氟烴類(lèi)制冷劑。所述冷卻液為去氧后純水。本發(fā)明還提供一種LED發(fā)光體等溫體散熱方法，即通過(guò)一與LED發(fā)熱部分相接的密閉金屬容器，將LED發(fā)光體產(chǎn)生的熱量傳遞到金屬容器內(nèi)部，金屬容器設(shè)有金屬網(wǎng)和液態(tài)冷卻工質(zhì)，熱量使金屬網(wǎng)上液態(tài)冷卻工質(zhì)蒸發(fā)，蒸汽向金屬容器的空間擴(kuò)散，擴(kuò)散后與金 屬表面接觸迅速冷凝，冷凝后的液體，通過(guò)金屬網(wǎng)的毛細(xì)虹吸迅速粘附，形成蒸發(fā)冷凝循 環(huán)。本發(fā)明申請(qǐng)通過(guò)一個(gè)與LED發(fā)光體表面溫度接近的等溫體，該等溫體的散熱面積 將相當(dāng)于LED發(fā)光體表面散熱的最有利條件下放大了多倍，散熱能力與表面積、散熱溫差 乘積成正比，因此只要在溫差恒定的情況下，增加散熱面積，從而使得熱量被帶到等溫體表 面散熱。本發(fā)明包含LED發(fā)熱面在內(nèi)的一個(gè)氣液兩相平衡的負(fù)壓空間組件，在該組建的氣 液空間內(nèi)，與LED直接接觸的部分，以及與該空間的容器內(nèi)壁接觸部分，放置了金屬網(wǎng)；在 該密閉的負(fù)壓空間內(nèi)，按適當(dāng)比例充入常溫液態(tài)工質(zhì)。在工作時(shí)，LED發(fā)光體表面產(chǎn)生了熱量，將使表明溫度升高，表明溫度升高后，會(huì)使 表面的金屬網(wǎng)內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)，迅速帶走了熱量，蒸汽在負(fù)壓空間迅速擴(kuò)散到空間的金 屬內(nèi)表面，把熱量通過(guò)金屬表面直接傳遞到外部空間；網(wǎng)格蒸發(fā)產(chǎn)生了負(fù)壓，網(wǎng)格依靠自身 的毛細(xì)作用，將在外表面散熱后冷凝的液體帶回到LED發(fā)光體發(fā)熱部位，從而不斷循環(huán)，產(chǎn) 生了熱量從LED發(fā)光體表面?zhèn)鬟f到表面散熱的連續(xù)過(guò)程。由于液氣兩相發(fā)生的相變是在液氣共存的情況下發(fā)生的，而液體氣化產(chǎn)生的氣化 熱需要，將大量的熱量帶走，但表面溫度還維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣就使得該組件整體的 溫度幾乎相等，從而使得LED發(fā)光體很小表面積產(chǎn)生熱量可以以等溫的方式傳遞到最合適 的散熱面積進(jìn)行散熱，實(shí)現(xiàn)了 LED發(fā)光體熱量產(chǎn)生后的散熱處理。合理設(shè)計(jì)好等溫體的散 熱面積，可實(shí)現(xiàn)LED發(fā)光體表面最大溫升15-25度的控制。本發(fā)明由于沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，LED發(fā)光體的使用壽命可實(shí)現(xiàn)最大限度的體現(xiàn)；由于 各部件出于高穩(wěn)定連接方式下，散熱處于最合理的方式，因此LED的發(fā)光工作狀態(tài)處于最 穩(wěn)定狀況，其工作溫度可以完全控制在合理的溫度下，LED發(fā)光體可長(zhǎng)期無(wú)溫度衰減的情況 下使用。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但并不將本發(fā)明局限于這些具 體實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)所可能包括的 所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。見(jiàn)圖1，等溫體LED組件包括發(fā)光LED1、透光板2、電引線3、金屬容器4和金屬網(wǎng) 5，傳熱工質(zhì)充注于金屬容器內(nèi)，各部分由密封件或密封膠密封。LED被封裝在透光組件和密閉金屬容器之間，發(fā)熱部分直接與金屬容器內(nèi)部相連， 采用絕緣膠質(zhì)密封連接部位。LED發(fā)光體的導(dǎo)電引線在金屬容器和透光板之間引出。金屬密封體采用金屬材料制成，如銅，連接可采用焊接、也可以采用膠結(jié)方式；內(nèi) 部設(shè)置金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)優(yōu)選10目-40目，以使內(nèi)部工質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)最高效率的循環(huán)。
金屬密封體的形狀可以制造成各種需要形狀，根據(jù)LED發(fā)熱量的不同，選擇最合 適的外部表面結(jié)構(gòu)和尺寸。實(shí)施例1—個(gè)發(fā)光功率為3瓦的等溫體LED組件，采用的金屬容器4使是銅板壓制而成的， 后端為一金屬密封件6，也可以采用銅材，金屬密封件6開(kāi)有沖注接口 7.金屬容器4內(nèi)朝向LED發(fā)熱部分的內(nèi)側(cè)布置有金屬網(wǎng)5，金屬網(wǎng)5采用銅絲制成。金屬容器4的外部密封采用焊接方式，金屬容器4外表制作成波浪形狀以增加散 熱面積，其底部的直徑為10mm，高度為12mm，其表面積為530平方毫米，內(nèi)部抽成真空，然后 注入排除空氣的純水。在環(huán)境溫度為35度時(shí)候，本發(fā)明LED的發(fā)光電效率可長(zhǎng)時(shí)間維持在92%以上，溫 升不超過(guò)15K。 LED發(fā)光體在工作時(shí)，通過(guò)引線導(dǎo)入電源；電導(dǎo)入后，LED發(fā)光體產(chǎn)生電致發(fā)光，部 分電能將以熱量的方式產(chǎn)生，在透光的背面，產(chǎn)生的熱量直接蒸發(fā)與密封絕緣膠相連的部 分的液態(tài)工質(zhì)，并產(chǎn)生蒸汽向金屬容器空間擴(kuò)散，擴(kuò)散后的蒸汽，與金屬表面接觸，由于金 屬表面溫度相對(duì)較低，該部分蒸汽將迅速冷凝，金屬網(wǎng)以毛細(xì)虹吸的方式，將冷凝后的液體 迅速吸引回去，從而實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)-冷凝的循環(huán)。本發(fā)明并不局限于LED的散熱，在可以適用于其他類(lèi)似電子元件的散熱。
權(quán)利要求
一種LED發(fā)光體的等溫體散熱襯底，其特征在于包括金屬密封體和透光板，LED封裝于透光板和金屬密封體之間，金屬密封體包括LED發(fā)熱部分形狀相吻合的凹進(jìn)部和一個(gè)帶有充注接口的負(fù)壓密閉腔體，LED置于凹進(jìn)部，負(fù)壓密閉腔體相對(duì)于LED的內(nèi)側(cè)表面附著有金屬網(wǎng)格，腔體內(nèi)充填傳熱液態(tài)工質(zhì)，所述金屬密封體的表面積為以LED發(fā)光功率計(jì)，每1瓦為200-800平方毫米。
2.如權(quán)利要求1所述的一種LED發(fā)光體的等溫體散熱襯底，其特征在于所述冷卻液為 氯氟烴類(lèi)制冷劑。
3.如權(quán)利要求1所述的一種LED發(fā)光體的等溫體散熱襯底，其特征在于所述冷卻液為 去氧后純水。
4.一種LED等溫體散熱方法，其特征在于通過(guò)一與LED發(fā)光體發(fā)熱部分相接的密閉金 屬容器，將LED產(chǎn)生的熱量傳遞到金屬容器內(nèi)部，金屬容器設(shè)有金屬網(wǎng)和傳熱液態(tài)工質(zhì)，熱 量使金屬網(wǎng)上液態(tài)冷卻工質(zhì)蒸發(fā)，蒸汽向金屬容器的空間擴(kuò)散，擴(kuò)散后與金屬表面接觸迅 速冷凝，冷凝后的液體，通過(guò)金屬網(wǎng)的毛細(xì)虹吸迅速粘附，形成蒸發(fā)冷凝循環(huán)。
全文摘要
一種LED發(fā)光體的等溫體散熱襯底，屬于LED燈散熱技術(shù)領(lǐng)域，其包括金屬密封體和透光板，LED封裝于透光板和金屬密封體之間，金屬密封體包括LED發(fā)熱部分形狀相吻合的凹進(jìn)部和一個(gè)帶有充注接口的負(fù)壓密閉腔體，LED置于凹進(jìn)部，負(fù)壓密閉腔體相對(duì)于LED的內(nèi)側(cè)表面附著有金屬網(wǎng)格，腔體內(nèi)充填傳熱液態(tài)工質(zhì)，所述金屬密封體的表面積為以LED發(fā)光功率計(jì)，每1瓦為200-800平方毫米。本發(fā)明散熱效率高，且無(wú)需運(yùn)動(dòng)部件，LED使用壽命提高，可使LED的發(fā)光工作狀態(tài)處于最穩(wěn)定狀況，可實(shí)現(xiàn)LED表面最大溫升為15℃-25℃。
文檔編號(hào)H01L33/48GK101847679SQ201010156450
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者劉春 申請(qǐng)人:劉春;王圣殿