功率型led散熱器的製作方法

2024-03-23 14:55:05

專利名稱：功率型led散熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED散熱裝置，尤其涉及一種用於功率型LED的散熱器。
背景技術：
LED作為環保節能的第四代照明是未來的替代光源已經成為社會共識，但因其「價格瓶頸」，使得LED進入照明領域處於徘徊階段，經過我們研究後認為，目前，構成LED照明光源的最大成本是「LED照明光源散熱解決方案」，如果LED照明散熱解決方案能有較大技術進步，利用一種高效廉價的散熱器，能對降低LED照明光源成本有很大貢獻率。而從第一代照明的鎢絲燈到第三代照明的金滷燈，它們都有一個共性，那就是光源本身均可以耐高溫，而唯獨第四代照明的「半導體照明」結溫Tjl25度，當結溫在90度時，LED的光衰減幅度大約10%，這導致了 LED半導體照明必須要有比較有效的散熱結構，目前現有LED散熱器的主流技術，在散熱原理方面，主要採用「自然條件下對流散熱」和「煙 效應」原理；在材質上，主要採用鋁質材料為基材，由於散熱效率不高為了達到可靠散熱的目的，只能通過增大散熱面積，其結果使得體積增大，耗材增加，以下示例為現有技術中的代表:圖1-1和圖1-2為「一種大功率LED蜂窩散熱器」，專利號:ZL200620044825.4，該專利外形為中空六角形柱狀體I。該專利採用的材料為鋁材，參見說明書第5頁第6行「中空六角型材為鋁質產品」。中空六角形柱狀體I的外表面分布有葉片5 ;單個散熱器通過被扣件2、扣件3對扣後，能組合形成蜂窩狀網格為用於通風的通風管道4。根據該專利的結構以及說明書的描述，該散熱器外表是由中空六角形形成的外表面以及葉片5組成，而用於通風的管道4，就獨立的中空六角形柱狀體I而言，它的結構為半圓柱狀槽，因而，它只能算中空六角形外表面的一部分。「自然條件下對流散熱」發生在該散熱器的外表面上。只有在多個中空六角形柱狀體I對扣組合後，形成蜂窩狀網格時，才能形成有效散熱。至於中空六角形柱狀體I中中空的作用，根據圖及具體使用可知，由於中空部位上端是安裝鋁基線路板的裝配面，當安裝鋁基板後，這個中空口將被堵死，因而，該孔只能作為鋁基板的導線孔(或穿線孔)，事實上，在該專利中也沒有對它的散熱功能及作用作進一步的說明或描述。因此，單個獨立的中空六角形柱狀體散熱器，散熱主要依靠「自然條件下對流散熱」。圖2為「一種立柱式型LED散熱器」，專利號CN202177077U。該專利外形為立柱式形狀，立柱體6中心部位，設計有臺階形狀的凹槽7，該凹槽7為焊接有LED元件鋁基線路板的安裝位，凹槽7內的中孔為通孔8 ;在立柱體6內，設計有環形陣列的通槽總成9，該專利進一步設計為，具有第二層通槽，其位置在靠近凹槽7周圍設計有三個弧形通槽，散熱採用「雙重散熱」。根據該專利的結構以及說明書的描述:「雙重散熱:散熱器利用通槽總成形成的特殊結構具有輻射散熱和對流散熱的雙重散熱效果，可令熱傳導加快增強散熱效果，使散熱器散熱時形成『煙囪效應(摘自該專利說明書第4頁[0013])。該專利實現「雙重散熱」是通過通槽總成形成的特殊結構來實現「煙囪效應」及「輻射散熱」，我們知道熱輻射的大小與材料的熱輻射率有關，該專利依據「雙重散熱」結構來提高熱輻射散熱的觀點值得商榷。另外，在柱狀體內，凹槽是LED的安裝位，而在該位置的外部設計有兩層通槽總成，從結構上看，該兩層通槽總成，佔具了柱狀體6大部分位置空間，因此，該專利是不能實現體積小的目的。因此，如何研發一種高效、低成本、緊湊型、能滿足更大功率LED散熱需要等等的散熱器，來實現一套高效低耗的新散熱解決方案，是打破LED照明價格瓶頸實現普及應用的必由之路。
發明內容為解決現有技術中的不足實現上述目的，本專利根據「自然條件下的對流散熱」、「煙囪效應散熱」、「高熱輻射散熱」、「體發射方式」、「尖端熱效應散熱」以及「熱邊界層」理論等散熱原理與效應，發明了「功率型LED散熱器」，其具體技術方案為:功率型LED散熱器包括散熱器本體；該散熱器本體為一兩端開口內部中空的管狀體，其中空的內部即為煙管；該散熱器本體兩端管壁上開設有至少一個的通風槽，用於空氣流通；該散熱器本體煙管內壁設有一條以上的有尖端體的凸出膛線；該散熱器本體其一端為裝配導熱線路板的安裝端，其另一端為固定其自身的安裝端，所述導熱線路板的導線可通過導熱線路板的安裝端穿入並從另一端穿出。根據實施例所述的本實用新型進一步的特徵在於:所述的散熱器本體為陶瓷的散熱器本體；所述的散熱器本體其自身的安裝端，用與和擴展件連接時不設有通風槽。更進一步的:所述煙管內有煙管隔板結構，該煙管隔板結構把煙管分割為幾個相對獨立的煙管。本實用新型結構的原理及有益效果是:1、利用了陶瓷作為散熱器的基材，由於LED散熱的實質，是熱體的熱量釋放到冷空氣中，從熱邊界層理論角度來看，熱傳遞主要發生在熱邊界層區域並受熱邊界層(或稱熱膜層)厚度影響，而大氣是一種不良熱導體，自然條件下特別是室內環境中這樣的冷熱交換效率非常低，因此，處理好熱邊界層是解決高效散熱解決方案的一個關鍵點，尤其是使散熱器整體的「熱膜層」處於不均一非穩定的狀態，使散熱器局部的「熱膜層」厚度處於不均勻狀態，使處於不穩定不均一狀態下的「熱膜層」，在各種效應下實現高效地散熱便是本實用新型的一個重要突破。因此本實用新型優先的採用了陶瓷作為散熱器的基材，其一是利用了陶瓷材料的自身導熱特點，雖然陶瓷基材相對於鋁的導熱係數低(只有鋁的1/8)，但實驗證明這種特點恰恰能使散熱器各部分形成較大的溫差，較大溫差的形成，使得散熱器各部分的「熱膜層」厚度不同；其二，利用了陶瓷材料「體發射方式」的高熱輻射特性與陶瓷高比熱容積聚的熱量此消彼長的關係，由於陶瓷材料的比熱容與鋁質材料的比熱容相近，高比熱容會積聚高熱量，但陶瓷材料「體發射方式」的高熱輻射散熱，會使散熱器始終處於熱輻射的散熱狀態，即非穩定狀態，該狀態下的陶瓷散熱器「熱膜層」處於變化其厚度不均，陶瓷散熱器各部分「熱膜層」厚度不均又使得散熱器整體「熱膜層」處於不穩定狀態，非穩定狀態的「熱膜層」更有利於產生溫差和壓差，更利於形成對流、形成煙囪效應也就更利於散熱。2、散熱器管內壁設有一條以上的有尖端的凸出膛線，該設計可有效利用「尖端熱效應」，其有益效果有至少三點:其一是利用「尖端熱效應」將熱量迅速向有尖端的凸出膛線傳導，同時會使尖端部分積聚較高熱量，局部高熱量的出現，使得該處的「熱膜層」與其它部分的「熱膜層」出現厚度差，這樣就使得散熱器局部「熱膜層」不均一不穩定；其二，膛線能夠在不增加體積的情況下增加了散熱面積，同時其端面也增加了散熱器與線路板接觸端面的面積；其三，膛線將高熱量導向煙管中部空腔更有利於熱量被煙 效應的對流氣流帶走。3、散熱器本體為一兩端開口內部中空的管狀體，且兩端管壁上開設有至少一個的通風槽，這樣實質上形成了一個有效的煙囪結構，特別是即使當散熱器本體在安裝後兩埠被導熱線路板等物體遮蓋後仍然可以通過通風槽來導通實現「煙 效應」，「煙 效應」產生的強大氣流，在破壞煙管內壁「熱膜層」穩定性的同時，還能破壞「膛線」因「尖端熱效應」而產生的「熱膜層」的穩定性，能夠高效地帶走尖端體部分的高熱量，因此該結構能實現高效的無阻礙的散熱。4、由於陶瓷散熱器具有「體發生」方式的高熱輻射散熱，在散熱的同時，熱輻射方式的散熱還對冷空氣加熱，被加熱的冷空氣，產生較大的壓差，促使氣流流動加速，這樣對「熱膜層」特別是對處於不穩定狀態的「熱膜層」的影響更大，因此，本專利管狀體外表面在自然條件下對流散熱的效率也很高。5、通過本實用新型技術方案實現的上述高效散熱解決方案，使得本專利散熱器能夠在單位體積更小的情況下，承載更大功率、更高功率的LED發光元件的散熱，因此能有利於實現整個LED燈的高效和緊湊。6、本實用新型採用的陶瓷材料的主要成分是Si02，Si02的資源十分豐富價格低廉且環保安全無汙染，因此，用陶瓷材料為本專利散熱器基材，能夠極大的降低成本，很好的突破了價格瓶頸，實現LED照明光源的普及。綜上所述:本專利能夠實現高效、低成本、緊湊型、能滿足更大功率LED散熱需要等目的。以下通過實施例結合附圖對本實用新型的特點及優點做進一步說明:

圖1-1:現有技術中一種大功率LED蜂窩散熱器專利的中空六角柱狀體結構示意圖；圖1-2:現有技術中一種大功率LED蜂窩散熱器專利的組合狀態結構示意圖；圖2:現有技術中一種立柱式LED散熱器專利結構示意圖；圖3-1:本實用新型較佳實施例結構示意圖；圖3-2:本實用新型較佳實施例B向端面結構示意圖；圖3-3:本實用新型較佳實施例A向端面結構示意圖；圖4-1:本實用新型另一實施例結構示意圖；圖4-2:本實用新型另一實施例A向端面結構示意圖；圖5:本實用新型另一外形變化之實施例端面結構示意圖；圖6:本實用新型另一端面變化之實施例端面結構示意圖；[0038]圖中:1、中空六角柱狀體；2、被扣件；3、扣件；4、通風管道；5、葉片；6、立柱體；7、凹槽；8、通孔；9、環形陣列通槽總成；10、弧形通槽；11、散熱器本體；12、通風槽；13、尖端體；14、煙管；15、導熱線路板固定孔；16、散熱器本體固定孔；17、膛線；18煙管隔板結構。
具體實施方式
參見圖3-1、3-2、3_3，圖為本實用新型一較佳實施例，如圖所示，本實用新型所涉及的散熱器在本實施例中所述的散熱器本體11為陶瓷的散熱器本體11，呈圓柱狀其兩端開口內部中空，其中空的內部即為煙管14，在散熱器本體11中空的煙管14內壁設有四條有尖端體13的凸出膛線17，該散熱器本體IlB向端面為與導熱線路板連接的安裝端，設有導熱線路板固定孔15，其另一端，A向端面為散熱器本體11安裝端，設有散熱器本體固定孔16，用於將該散熱器本體11與外殼等其他固件連接，當然安裝方式可以是多種多樣的，除了實施例中所述的安裝孔配合螺絲安裝的方式外其他諸如粘接、鑲嵌連接等連接方式等只要不影響連接的牢靠性及影響到散熱效果均是可以的。在裝配過程中，所述導熱線路板上的導線可以穿過煙管14，並延伸至散熱器本體11外端，與電源實現電路聯接；在散熱器本體11兩端管壁上均開設有四個通風槽12，此設計目的在於當散熱器本體11被安裝後兩端雖然被導熱線路板及外殼安裝板等覆蓋後仍然能夠通過兩端的通風槽12將煙管14兩頭連通來實現煙囪效應，以上結構均用陶瓷材料作基材，用模具一次成形後製造而成，生產流程簡單易控能較好的控制成品質量和大量生產。參見圖4-1和4-2，圖為本實用新型另一實施例，如圖所示，其與較佳實施例的區別在於，散熱器本體11安裝端的A向端面不設有通風槽12，該設計是為了便於散熱器本體11與擴展件連接，此實施例為本實用新型結構變化的舉例，其目的在於說明:散熱器本體11是可以通過局部變化而連接擴展件的，只要擴展件上留有通風的結構使得連接上擴展件後的整體能夠實現煙 效應，亦即不違背兩頭能夠導通順暢通風實現煙 效應便可。參見圖5，圖5為本實用新型外形變化的舉例，如圖所示其與較佳實施例的區別在於外形為菱柱，該示例旨在說明本實用新型在其外形上可以根據使用需要而不同，其外形的變化屬於本實用新型構思下的常規考量範圍，其外形變化所帶來的對散熱的影響亦屬於可預料的通常技術手段。參見圖6，圖6為本實用新型另一端面變化之實施例端面結構示意圖，如圖所示其與較佳實施例不同之處在於，圖中煙管隔板結構18把煙管14分割為幾個相對獨立的煙管14，煙管隔板結構18能將導熱線路板中心的熱量迅速導出，圖6這種變化後的散熱器結構，主要是為了適應室外照明的超大功率LED照明光源的使用。以上實施例只為說明本實用新型技術方案之用，而非對本實用新型的限制，所有在本專利基礎上的非創造性改變均因屬於本實用新型保護範圍。
權利要求1.功率型LED散熱器其特徵在於: 包括散熱器本體； 該散熱器本體為一兩端開口內部中空的管狀體，其中空的內部即為煙管； 該散熱器本體兩端管壁上開設有至少一個的用於空氣流通的通風槽； 該散熱器本體所述煙管內壁設有一條以上的有尖端體的凸出膛線； 該散熱器本體其一端為裝配導熱線路板的安裝端，其另一端為固定其自身的安裝端，所述導熱線路板的導線可通過導熱線路板的安裝端穿入並從另一端穿出用於連接電源；
2.根據權利要求1所述的功率型LED散熱器其特徵在於:所述的散熱器本體為陶瓷的散熱器本體。
3.根據權利要求1所述的功率型LED散熱器其特徵在於:所述的散熱器本體其自身的安裝端，還可以不設有通風槽。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的LED散熱器其特徵在於:所述煙管內設有煙管隔板結構。
專利摘要本實用新型公開了一種高效、低成本、緊湊型、能滿足更大功率LED散熱需要等等的功率型LED散熱器，其包括散熱器本體；該散熱器本體為一兩端開口內部中空的管狀體，其中空的內部即為煙管；該散熱器本體兩端管壁上開設有至少一個的通風槽，用於空氣流通；該散熱器本體煙管內壁設有一條以上的有尖端體的凸出膛線；該散熱器本體其一端為裝配導熱線路板的安裝端，其另一端為固定其自身的安裝端，所述導熱線路板的導線可通過導熱線路板的安裝端穿入並從另一端穿出。
文檔編號F21V29/00GK202993117SQ20122031844
公開日2013年6月12日 申請日期2012年7月3日 優先權日2012年7月3日
發明者陳建偉 申請人:陳建偉