專利名稱：功率型led散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED散熱裝置，尤其涉及一種用于功率型LED的散熱器。
背景技術(shù)：
LED作為環(huán)保節(jié)能的第四代照明是未來的替代光源已經(jīng)成為社會共識，但因其“價格瓶頸”，使得LED進入照明領(lǐng)域處于徘徊階段，經(jīng)過我們研究后認(rèn)為，目前，構(gòu)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(shù)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鹵燈，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(dǎo)體照明”結(jié)溫Tjl25度，當(dāng)結(jié)溫在90度時，LED的光衰減幅度 大約10%，這導(dǎo)致了 LED半導(dǎo)體照明必須要有比較有效的散熱結(jié)構(gòu)，目前現(xiàn)有LED散熱器的主流技術(shù)，在散熱原理方面，主要采用“自然條件下對流散熱”和“煙 效應(yīng)”原理；在材質(zhì)上，主要采用鋁質(zhì)材料為基材，由于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(jié)果使得體積增大，耗材增加，以下示例為現(xiàn)有技術(shù)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。該專利采用的材料為鋁材，參見說明書第5頁第6行“中空六角型材為鋁質(zhì)產(chǎn)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對扣后，能組合形成蜂窩狀網(wǎng)格為用于通風(fēng)的通風(fēng)管道4。根據(jù)該專利的結(jié)構(gòu)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，而用于通風(fēng)的管道4，就獨立的中空六角形柱狀體I而言，它的結(jié)構(gòu)為半圓柱狀槽，因而，它只能算中空六角形外表面的一部分?！白匀粭l件下對流散熱”發(fā)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對扣組合后，形成蜂窩狀網(wǎng)格時，才能形成有效散熱。至于中空六角形柱狀體I中中空的作用，根據(jù)圖及具體使用可知，由于中空部位上端是安裝鋁基線路板的裝配面，當(dāng)安裝鋁基板后，這個中空口將被堵死，因而，該孔只能作為鋁基板的導(dǎo)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(shè)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(nèi)的中孔為通孔8 ;在立柱體6內(nèi)，設(shè)計有環(huán)形陣列的通槽總成9，該專利進一步設(shè)計為，具有第二層通槽，其位置在靠近凹槽7周圍設(shè)計有三個弧形通槽，散熱采用“雙重散熱”。根據(jù)該專利的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)具有輻射散熱和對流散熱的雙重散熱效果，可令熱傳導(dǎo)加快增強散熱效果，使散熱器散熱時形成‘煙囪效應(yīng)(摘自該專利說明書第4頁
)。該專利實現(xiàn)“雙重散熱”是通過通槽總成形成的特殊結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)“煙囪效應(yīng)”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(guān)，該專利依據(jù)“雙重散熱”結(jié)構(gòu)來提高熱輻射散熱的觀點值得商榷。另外，在柱狀體內(nèi)，凹槽是LED的安裝位，而在該位置的外部設(shè)計有兩層通槽總成，從結(jié)構(gòu)上看，該兩層通槽總成，占具了柱狀體6大部分位置空間，因此，該專利是不能實現(xiàn)體積小的目的。因此，如何研發(fā)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(xiàn)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(xiàn)普及應(yīng)用的必由之路。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足實現(xiàn)上述目的，本專利根據(jù)“自然條件下的對流散熱”、“煙囪效應(yīng)散熱”、“高熱輻射散熱”、“體發(fā)射方式”、“尖端熱效應(yīng)散熱”以及“熱邊界層”理論等散熱原理與效應(yīng)，發(fā)明了“功率型LED散熱器”，其具體技術(shù)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(nèi)部中空的管狀體，其中空的內(nèi)部即為煙管；該散熱器本體兩端管壁上開設(shè)有至少一個的通風(fēng)槽，用于空氣流通；該散熱器本體煙管內(nèi)壁設(shè)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(dǎo)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(dǎo)熱線路板的導(dǎo)線可通過導(dǎo)熱線路板的安裝端穿入并從另一端穿出。根據(jù)實施例所述的本發(fā)明進一步的特征在于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(shè)有通風(fēng)槽。更進一步的所述煙管內(nèi)有煙管隔板結(jié)構(gòu)，該煙管隔板結(jié)構(gòu)把煙管分割為幾個相對獨立的煙管。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的原理及有益效果是I、利用了陶瓷作為散熱器的基材，由于LED散熱的實質(zhì)，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(fā)生在熱邊界層區(qū)域并受熱邊界層(或稱熱膜層)厚度影響，而大氣是一種不良熱導(dǎo)體，自然條件下特別是室內(nèi)環(huán)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(guān)鍵點，尤其是使散熱器整體的“熱膜層”處于不均一非穩(wěn)定的狀態(tài)，使散熱器局部的“熱膜層”厚度處于不均勻狀態(tài)，使處于不穩(wěn)定不均一狀態(tài)下的“熱膜層”，在各種效應(yīng)下實現(xiàn)高效地散熱便是本發(fā)明的一個重要突破。因此本發(fā)明優(yōu)先的采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(dǎo)熱特點，雖然陶瓷基材相對于鋁的導(dǎo)熱系數(shù)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(fā)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(guān)系，由于陶瓷材料的比熱容與鋁質(zhì)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(fā)射方式”的高熱輻射散熱，會使散熱器始終處于熱輻射的散熱狀態(tài)，即非穩(wěn)定狀態(tài)，該狀態(tài)下的陶瓷散熱器“熱膜層”處于變化其厚度不均，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”處于不穩(wěn)定狀態(tài)，非穩(wěn)定狀態(tài)的“熱膜層”更有利于產(chǎn)生溫差和壓差，更利于形成對流、形成煙囪效應(yīng)也就更利于散熱。2、散熱器管內(nèi)壁設(shè)有一條以上的有尖端的凸出膛線，該設(shè)計可有效利用“尖端熱效應(yīng)”，其有益效果有至少三點其一是利用“尖端熱效應(yīng)”將熱量迅速向有尖端的凸出膛線傳導(dǎo)，同時會使尖端部分積聚較高熱量，局部高熱量的出現(xiàn)，使得該處的“熱膜層”與其它部分的“熱膜層”出現(xiàn)厚度差，這樣就使得散熱器局部“熱膜層”不均一不穩(wěn)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(dǎo)向煙管中部空腔更有利于熱量被煙 效應(yīng)的對流氣流帶走。3、散熱器本體為一兩端開口內(nèi)部中空的管狀體，且兩端管壁上開設(shè)有至少一個的通風(fēng)槽，這樣實質(zhì)上形成了一個有效的煙囪結(jié)構(gòu)，特別是即使當(dāng)散熱器本體在安裝后兩端口被導(dǎo)熱線路板等物體遮蓋后仍然可以通過通風(fēng)槽來導(dǎo)通實現(xiàn)“煙 效應(yīng)”，“煙 效應(yīng)”產(chǎn)生的強大氣流，在破壞煙管內(nèi)壁“熱膜層”穩(wěn)定性的同時，還能破壞“膛線”因“尖端熱效應(yīng)”而產(chǎn)生的“熱膜層”的穩(wěn)定性，能夠高效地帶走尖端體部分的高熱量，因此該結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)高 效的無阻礙的散熱。4、由于陶瓷散熱器具有“體發(fā)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(chǎn)生較大的壓差，促使氣流流動加速，這樣對“熱膜層”特別是對處于不穩(wěn)定狀態(tài)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、通過本發(fā)明技術(shù)方案實現(xiàn)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(fā)光元件的散熱，因此能有利于實現(xiàn)整個LED燈的高效和緊湊。6、本發(fā)明采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(huán)保安全無污染，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(xiàn)LED照明光源的普及。綜上所述本專利能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)合附圖對本發(fā)明的特點及優(yōu)點做進一步說明


圖1-1:現(xiàn)有技術(shù)中一種大功率LED蜂窩散熱器專利的中空六角柱狀體結(jié)構(gòu)示意圖；圖1-2 :現(xiàn)有技術(shù)中一種大功率LED蜂窩散熱器專利的組合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :現(xiàn)有技術(shù)中一種立柱式LED散熱器專利結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-1 :本發(fā)明較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-2 :本發(fā)明較佳實施例B向端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-3 :本發(fā)明較佳實施例A向端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-1 :本發(fā)明另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-2 :本發(fā)明另一實施例A向端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 :本發(fā)明另一外形變化之實施例端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6 :本發(fā)明另一端面變化之實施例端面結(jié)構(gòu)示意圖中1、中空六角柱狀體；2、被扣件；3、扣件；4、通風(fēng)管道；5、葉片；6、立柱體；7、凹槽；8、通孔；9、環(huán)形陣列通槽總成；10、弧形通槽；11、散熱器本體；12、通風(fēng)槽；13、尖端體；14、煙管；15、導(dǎo)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(jié)構(gòu)。
具體實施例參見圖3-1、3-2、3_3，圖為本發(fā)明一較佳實施例，如圖所示，本發(fā)明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(nèi)部中空，其中空的內(nèi)部即為煙管14，在散熱器本體11中空的煙管14內(nèi)壁設(shè)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(dǎo)熱線路板連接的安裝端，設(shè)有導(dǎo)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(shè)有散熱器本體固定孔16，用于將該散熱器本體11與外殼等其他固件連接，當(dāng)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(dǎo)熱線路板上的導(dǎo)線可以穿過煙管14，并延伸至散熱器本體 11外端，與電源實現(xiàn)電路聯(lián)接；在散熱器本體11兩端管壁上均開設(shè)有四個通風(fēng)槽12，此設(shè)計目的在于當(dāng)散熱器本體11被安裝后兩端雖然被導(dǎo)熱線路板及外殼安裝板等覆蓋后仍然能夠通過兩端的通風(fēng)槽12將煙管14兩頭連通來實現(xiàn)煙囪效應(yīng)，以上結(jié)構(gòu)均用陶瓷材料作基材，用模具一次成形后制造而成，生產(chǎn)流程簡單易控能較好的控制成品質(zhì)量和大量生產(chǎn)。參見圖4-1和4-2，圖為本發(fā)明另一實施例，如圖所示，其與較佳實施例的區(qū)別在于，散熱器本體11安裝端的A向端面不設(shè)有通風(fēng)槽12，該設(shè)計是為了便于散熱器本體11與擴展件連接，此實施例為本發(fā)明結(jié)構(gòu)變化的舉例，其目的在于說明散熱器本體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(fēng)的結(jié)構(gòu)使得連接上擴展件后的整體能夠?qū)崿F(xiàn)煙囪效應(yīng)，亦即不違背兩頭能夠?qū)槙惩L(fēng)實現(xiàn)煙囪效應(yīng)便可。參見圖5，圖5為本發(fā)明外形變化的舉例，如圖所示其與較佳實施例的區(qū)別在于外形為菱柱，該示例旨在說明本發(fā)明在其外形上可以根據(jù)使用需要而不同，其外形的變化屬于本發(fā)明構(gòu)思下的常規(guī)考量范圍，其外形變化所帶來的對散熱的影響亦屬于可預(yù)料的通常技術(shù)手段。參見圖6，圖6為本發(fā)明另一端面變化之實施例端面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示其與較佳實施例不同之處在于，圖中煙管隔板結(jié)構(gòu)18把煙管14分割為幾個相對獨立的煙管14，煙管隔板結(jié)構(gòu)18能將導(dǎo)熱線路板中心的熱量迅速導(dǎo)出，圖6這種變化后的散熱器結(jié)構(gòu)，主要是為了適應(yīng)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發(fā)明技術(shù)方案之用，而非對本發(fā)明的限制，所有在本專利基礎(chǔ)上的非創(chuàng)造性改變均因?qū)儆诒景l(fā)明保護范圍。
權(quán)利要求
1.功率型LED散熱器其特征在于 包括散熱器本體； 該散熱器本體為一兩端開口內(nèi)部中空的管狀體，其中空的內(nèi)部即為煙管； 該散熱器本體兩端管壁上開設(shè)有至少一個的用于空氣流通的通風(fēng)槽； 該散熱器本體所述煙管內(nèi)壁設(shè)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(dǎo)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(dǎo)熱線路板的導(dǎo)線可通過導(dǎo)熱線路板的安裝端穿入并從另一端穿出用于連接電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率型LED散熱器其特征在于所述的散熱器本體為陶瓷的散熱器本體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率型LED散熱器其特征在于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(shè)有通風(fēng)槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項所述的LED散熱器其特征在于所述煙管內(nèi)設(shè)有煙管隔板結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效、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(nèi)部中空的管狀體，其中空的內(nèi)部即為煙管；該散熱器本體兩端管壁上開設(shè)有至少一個的通風(fēng)槽，用于空氣流通；該散熱器本體煙管內(nèi)壁設(shè)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(dǎo)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(dǎo)熱線路板的導(dǎo)線可通過導(dǎo)熱線路板的安裝端穿入并從另一端穿出。
文檔編號F21Y101/02GK102721025SQ20121022774
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者陳建偉 申請人:陳建偉