流體對流散熱裝置的製作方法

2023-05-27 15:36:01 1

專利名稱：流體對流散熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及發光組件，尤其涉及一種用於電子組件散熱以及利用內部封閉流體重
復熱對流循環散熱的流體對流散熱裝置。
背景技術：
現有發光二極體系列的發光組件廣泛應用於環保照明燈具或照明裝置，發光二極體的照明燈具或者照明裝置所遭遇的最大問題是散熱問題。 一般環境點亮發光二極體(LED)的溫升狀態，發光二極體封裝內部的溫度大約都在攝氏4至50度左右，但是因為應用在高功率的照明環境，內部的溫度將有可能上升到攝氏100至120度，所以如果熱傳導或散熱措施設計不好，發光二極體組件接面(Junction)的溫度將會升的相當高。該發光二極體組件接面的溫度擴散曲線圖如圖l所示，其中，圖1中的溫度擴散曲線F的橫軸半徑R是指發光二極體組件組件接面的溫度傳導半徑範圍，縱軸T為溫升溫度，該關係式如下式所示
組件接面溫度Tjuntion =組件接面(Rx e juction)-周圍功率(ambient XW) +周圍溫度(Tambient) 換言之，由圖1及上列關係式中顯示，如果一直讓發光二極體組件接面溫度持續維持在高溫的狀態下，會加速縮短髮光二極體組件的壽命。 現有用在發光二極體組件的散熱模塊，如具備散熱鰭片者，散熱不均及效率不佳的問題普遍存在，即現有的散熱模塊的散熱模式是利用散熱鰭片進行散熱，理淪上越靠近發光二極體的發熱點，它散發的熱能與溫度越高，所以熱點周圍的空氣被加熱的越高，造成空氣分子運動過快而導致靠近熱源的散熱鰭片的散熱效能越差，即使依照精確公式計算已安裝足夠數量的散熱鰭片，這種現有發光二極體組件散熱機制最後還是要加上風扇來擾流，以增加散熱效果，並且無法迅速將發光二極體組件為熱源中心的熱能帶開，再加上散熱風扇會有增加耗損電能不符合環保及風扇故障損壞不利散熱操作的問題，而且還存在著該風扇的體積增加，不利於應用於照明燈具的缺陷。 在相關的在先專利技術文獻方面，如中國臺灣專利公報第1299081號"液體冷卻式散熱裝置之散熱器"發明專利案，揭示經由內設隔板及幹涉組件以提升散熱效率的方法，但該流體並無法主動將熱量帶走，必需藉助遠程的泵(PUMP)，方能將流體注入散熱器及將流體帶走散熱，並且，要在遠程設以熱沈(heat sink)裝置及風扇進行二次散熱，此種技術與系統不但複雜，而且成本高，還存在有泵、散熱風扇故障損壞不利於散熱操作的問題，再者無法應用於講求環保及精巧體積的發光二極體照明燈具。

發明內容
本發明的主要目的在於克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種流體對流散熱裝置，包括散熱模塊，內部形成容納空間，散熱模塊外圍供發光組件結合固定；隔板將容納空間區隔形成對流通道，各對流通道間相互連通；散熱流體，填充於散熱模塊內部的容納空間；藉助散熱模塊內部的對流通道及散熱流體，形成主動式的循環熱對流散熱功能，將發光
3組件與散熱模塊間的接面所形成的熱源中心的高溫熱量，快速及有效地帶到散熱模塊兩側遠程，以使發光組件的散熱效率提高與大幅降溫，不必使用任何散熱風扇或泵等外接組件輔助，除可提升發光組件的使用壽命外，還可進一步有利發光組件在環保照明燈具的產業利用。 本發明的目的是由以下技術方案實現的。 本發明流體對流散熱裝置，其特徵在於，包括一散熱模塊，內部形成至少一容納空間，散熱模塊外圍供至少一發光組件結合固定；至少一對隔板，結合於散熱模塊內部的容納空間，以將該容納空間區隔形成數個對流通道，各對流通道間相互連通；一散熱流體，填充於散熱模塊內部的容納空間，以藉助散熱模塊與發光組件間接面所形成的熱源中心，使散熱流體以熱對流效應，經各對流通道循環流通，將發光組件的熱源中心發熱熱能帶往散熱模塊兩側遠程。 前述的流體對流散熱裝置，其中散熱模塊外圍設有數個系列散熱鰭片。
前述的流體對流散熱裝置，其中散熱模塊外圍設有一開口 。
前述的流體對流散熱裝置，其中開口以一封閉板封閉。 前述的流體對流散熱裝置，其中散熱模塊外圍結合的發光組件為發光二極體晶片。 前述的流體對流散熱裝置，其中散熱模塊外圍結合的發光組件為紅外線發光組件。 前述的流體對流散熱裝置，其中散熱模塊外圍至少設有一凹槽，供發光組件結合固定。 前述的流體對流散熱裝置，其中隔板一端形成至少一導弓I部。
前述的流體對流散熱裝置，其中散熱流體為含氟基冷凝油脂。 本發明流體對流散熱裝置的有益效果，上述現有技術，因僅靠著散熱鰭片或複雜
及大體積的散熱風扇進行散熱操作，存有無法將諸如發光二極體類的發光組件熱能迅速自
熱源中心帶開、散熱效率不佳以及泵或散熱風扇損壞不利散熱等問題與缺點。 為解決上述現有散熱模塊的問題與缺點，本發明的流體對流散熱裝置，包括至少
一散熱模塊、至少一對隔板及散熱流體，該散熱模塊於內部形成至少一容納空間，且該散熱
模塊外圍供至少一發光組件固定結合，該隔板結合於散熱模塊的容納空間內部，以將容納
空間區隔形成有多個對流通道，該散熱流體填充於散熱模塊的容納空間內，以經由發光組
件與散熱模塊間的接面產生的熱源中心，將散熱流體通過熱對流效應，自對應發光組件與
散熱模塊接面的對流通道流出再經由其它對流通道將熱能迅速帶離該熱源中心而至散熱
模塊的兩側遠程部位進行散熱，並經由各對流通道將降溫的散熱流體重複循環至發光組件
與散熱模塊間接面的熱源中心，形成內部封閉重複熱對流循環散熱的效果。 本發明的流體對流散熱裝置的功效，是藉助散熱模塊內部的對流通道及散熱流
體，形成主動式的循環熱對流散熱功能，將發光組件與散熱模塊間的接面所形成的熱源中
心的高溫熱量，快速及有效地帶到散熱模塊兩側遠程，以使發光組件的散熱效率提高與大
幅降溫，不必使用任何散熱風扇或泵等外接組件輔助，除可提升發光組件的使用壽命外，還
可進一步有利發光組件在環保照明燈具的產業利用。


圖1為現有散熱模塊對發光二極體組件接面的溫度擴散曲線圖。
圖2為本發明的流體對流散熱裝置第一實施例的立體結構外觀圖。 圖3為圖2所示結構局部立體圖，顯示隔板結合於散熱模塊的容納空間內壁的結構。 圖4為圖2所示結構放大剖視圖。 圖5為散熱流體流經各對流通道的對流散熱路徑圖。 圖6為本發明流體對流散熱裝置對發光二極體組件的溫度擴散曲線圖。 圖7為本發明流體對流散熱裝置與現有散熱模塊對發光二極體組件的溫度曲線
實驗對照圖。 圖8為本發明的流體對流散熱裝置第二實施例圖。
圖9為本發明的流體對流散熱裝置第三實施例圖。 圖中主要標號說明100流體對流散熱裝置、10散熱模塊、11容納空間、111對流通 道、112對流通道、113對流通道、114對流通道、115對流通道、12散熱鰭片、13開口 、 131封 閉板、14凹槽、20隔板、21導引部、30散熱流體、200發光組件、F溫度擴散曲線、R半徑、T溫 升溫度、Rl半徑、T1溫度、F1溫度擴散曲線、S時間、T2溫度、TF1溫度曲線、TF2溫度曲線。
具體實施例方式
參閱圖2、圖3及圖4所示，為本發明的流體對流散熱裝置100的第一實施例，包括 一散熱模塊10，內部形成至少一容納空間ll，於外圍設有多個系列的散熱鰭片12，該散熱 模塊外圍供至少一發光組件200結合，該發光組件200的型式不限，在本發明中是以發光二 極管晶片為例，其它如紅外線(IR)發光組件的發光組件，也屬於本發明的技術範疇。
上述的發光組件200與散熱模塊10間的接面形成一熱源中心，該散熱鰭片12提 供散熱模塊10的散熱面積增加的功能，該散熱模塊10於外圍設有至少一開口 13，該開口 13通過一封閉板131進行封閉。 至少一對隔板20，結合於上述散熱模塊10的容納空間11內壁，以將容納空間11 分隔成多個對流通道111 、 112、 113、 114及115，其中，對流通道111直接對應該凹槽14底部 的熱源中心，且隔板20 —端至少形成一導引部21，使各對流通道111U12、113、114及115 間形成中、左、右連通的通道。 —散熱流體30，自該散熱模塊10的開口 13填充至容納空間11中，並通過封閉板 131進行封閉，使散熱流體30封閉填充於容納空間11中，該散熱流體30的種類與成份不 限，在本發明中是列舉含氟基冷凝油脂為例，其它等效的散熱流體也屬於本發明的技術範疇。 上述散熱流體30注入散熱模塊10的容納空間11的方式並不限於自開口 13注入 的方式，如在散熱模塊10的外圍鑿設注入孔而將散熱流體30注入再封閉注入孔等等效結 構與方式，也屬於本發明的技術範疇。 參閱圖5所示，為本發明的流體對流散熱裝置100應用例，其中，該發光組件200 點亮狀態下，將在散熱模塊10與發光組件200間的接面部位形成溫升的熱源中心，該溫升 熱能並導入該容納空間11內的散熱流體30，使散熱流體30通過熱對流效應，自對流通道111經隔板20 —端的導引部21導引向上流動，再左、右分流至對流通道112及113，然後由 對流通道112向下流至對流通道114，最後循環回流至對流通道111 ;同理，散熱流體30自 對流通道113向下流至對流通道115，最後循環回流至對流通道111，該散熱流體30的熱對 流循環路徑如圖5中的箭頭方向所示，如此可將散熱模塊10與發光組件200間的接面熱源 中心的高熱溫度迅速被帶至散熱模塊10左、右二側遠程進行散熱，使該發光組件200的溫 度迅速下降與受到穩定控制。 參閱圖6所示，為本發明流體對流散熱裝置100對發光二組件200的熱源中心的 溫度擴散曲線與溫升實驗曲線圖，其中，圖6中所示的熱源中心的溫度擴散曲線圖中的橫 向軸Rl為發光組件200的溫度擴散半徑範圍，該縱向軸Tl為溫度，由圖6所示中可明顯看 出溫度擴散曲線Fl為穩定的定值，即發光組件200與散熱模塊10間接面的熱源中心可以 被迅速帶向左、右兩側遠程，而使發光組件200中心的溫升下降。 參閱圖7所示，為本發明的流體對流散熱裝置100與現有散熱模塊間對發光組件 200間的散熱溫度實驗數據曲線圖，其中，該橫軸S為時間，縱軸T2為溫度，該溫度曲線TF1 為本發明的流體對流散熱裝置100散熱溫度，該溫度曲線TF2為現有具散熱鰭片的散熱模 塊的散熱溫度，實驗條件為周圍環境溫度為攝氏27度，發光組件200通電的電壓為4. 1伏， 電流為1500毫安(mA)，散熱流體30為含氟基冷凝油脂的條件下進行散熱溫度實驗，可明顯 看出本發明的溫度曲線TF1最後穩定的溫度是在攝氏60度左右，遠較現有散熱模塊的溫度 曲線TF2的溫度達攝氏100度以上低，顯見本發明的流體對流散熱裝置100確實可對發光 組件200的散熱效率有明顯提升。 參閱圖8所示，為本發明的流體對流散熱裝置100的第二實施例，其中，顯示該散 熱模塊10的周緣表面設有至少一凹槽14，該凹槽14底部供至少一發光組件200予以結合 固定，使該凹槽14除了更有利於與發光組件200間的接面形成較大面積的熱源中心，使上 述散熱流體30對於各對流通道Hl、112、113、114及115之熱對流循環散熱效果進一步強 化外，也可進一步形成如同燈罩的功能，通過凹槽14兩側的斜角以導引該發光組件200的 發光光線投射角度的附加功能。 參閱圖9所示，為本發明的流體對流散熱裝置100的第三實施例，其中，顯示如圖8
所示的第二實施例中的應用狀態或場合的需求，該散熱模塊10斷面形狀形成不同的狀態，
同樣可以達到如上述對發光組件200進行內部循環熱對流散熱的功效。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡
是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於
本發明技術方案的範圍內。
權利要求
一種流體對流散熱裝置，其特徵在於，包括一散熱模塊，內部形成至少一容納空間，散熱模塊外圍供至少一發光組件結合固定；至少一對隔板，結合於散熱模塊內部的容納空間，以將該容納空間區隔形成數個對流通道，各對流通道間相互連通；一散熱流體，填充於散熱模塊內部的容納空間，以藉助散熱模塊與發光組件間接面所形成的熱源中心，使散熱流體以熱對流效應，經各對流通道循環流通，將發光組件的熱源中心發熱熱能帶往散熱模塊兩側遠程。
2. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述散熱模塊外圍設有數個系列散熱鰭片。
3. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述散熱模塊外圍設有一開口。
4. 根據權利要求3所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述開口以一封閉板封閉。
5. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述散熱模塊外圍結合的發光組件為發光二極體晶片。
6. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述散熱模塊外圍結合的發光組件為紅外線發光組件。
7. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述散熱模塊外圍至少設有一凹槽，供發光組件結合固定。
8. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述隔板一端形成至少一導引部。
9. 根據權利要求1所述的流體對流散熱裝置，其特徵在於，所述散熱流體為含氟基冷凝油脂。
全文摘要
本發明提供一種流體對流散熱裝置，其包括散熱模塊，內部形成至少一容納空間，散熱模塊外圍供至少一發光組件結合固定；至少一對隔板，結合於散熱模塊內部的容納空間，以將該容納空間區隔形成數個對流通道，各對流通道間相互連通；散熱流體，填充於散熱模塊內部的容納空間，以藉助散熱模塊與發光組件間接面所形成的熱源中心，使散熱流體以熱對流效應，經各對流通道循環流通，將發光組件的熱源中心發熱熱能帶往散熱模塊兩側遠程；使發光組件的散熱效率提高與大幅降溫，不必使用任何散熱風扇或泵等外接組件輔助，除可提升發光組件的使用壽命外，還可進一步有利發光組件在環保照明燈具的產業利用。
文檔編號H01L23/34GK101725943SQ20081015233
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者侯宗志, 陳良才, 陳良文 申請人:侯宗志;陳良才;陳良文