一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的led散熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，包括LED器件、導(dǎo)熱基板、散熱翅片，還包括半導(dǎo)體制冷片、相變材料和散熱風(fēng)扇，所述LED器件封裝于導(dǎo)熱基板表面，所述半導(dǎo)體制冷片被夾緊設(shè)置于導(dǎo)熱基板和散熱翅片之間，所述散熱翅片內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)空腔，空腔內(nèi)填充有相變材料，所述散熱風(fēng)扇安裝于散熱翅片上方。本實(shí)用新型的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置及方法，通過(guò)結(jié)合利用半導(dǎo)體制冷片強(qiáng)大的制冷能力及相變材料具有極大的相變潛熱這兩種優(yōu)點(diǎn)，并引入閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED器件進(jìn)行高效的散熱及可靠的熱控。
【專利說(shuō)明】
一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種LED散熱裝置，特別是涉及了一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置。
【背景技術(shù)】
:
[0002]LED是以半導(dǎo)體技術(shù)制成的固態(tài)照明光源，與傳統(tǒng)的照明光源相比，具有高光效、長(zhǎng)壽命、綠色和節(jié)能等明顯的優(yōu)點(diǎn)，正符合了資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的需求，其大規(guī)模的推廣應(yīng)用將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003]然而，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是在大功率LED廣泛應(yīng)用的今天，LED已從以前的mW級(jí)上升至W級(jí)甚至100W級(jí)。由于LED工作時(shí)接近75%的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量，其產(chǎn)生的熱量已成為嚴(yán)重影響LED性能及壽命的最主要因素之一，因此能否對(duì)LED器件進(jìn)行有效散熱及熱控已經(jīng)成為影響LED大規(guī)模運(yùn)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0004]針對(duì)小功率的LED，通常將LED模組直接安裝于型材散熱器上，依靠環(huán)境中的空氣進(jìn)行自然對(duì)流散熱。但是隨著LED應(yīng)用范圍的增大，逐步應(yīng)用于廣場(chǎng)、體育場(chǎng)、會(huì)展和工礦等場(chǎng)合，工作功率不斷提高，對(duì)其發(fā)光光品亦有更高的要求，因此對(duì)其散熱性能提出更高的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)LED光源應(yīng)用中面臨的散熱問(wèn)題，提出了一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，通過(guò)結(jié)合利用半導(dǎo)體制冷片強(qiáng)大的制冷能力及相變材料具有極大的相變潛熱這兩種優(yōu)點(diǎn)，并引入閉環(huán)反饋控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED器件進(jìn)行高效的散熱及可靠的熱控。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]—種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，包括LED器件、導(dǎo)熱基板、散熱翅片，還包括半導(dǎo)體制冷片、相變材料和散熱風(fēng)扇，所述LED器件封裝于導(dǎo)熱基板表面，所述半導(dǎo)體制冷片被夾緊設(shè)置于導(dǎo)熱基板和散熱翅片之間，所述散熱翅片內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)空腔，空腔內(nèi)填充有相變材料，所述散熱風(fēng)扇安裝于散熱翅片上方。
[0008]進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體制冷片的冷端緊貼于導(dǎo)熱基板，熱端緊貼于散熱翅片，半導(dǎo)體制冷片與導(dǎo)熱基板之間涂有導(dǎo)熱硅膠，半導(dǎo)體制冷片與散熱翅片之間涂有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述導(dǎo)熱介質(zhì)包括導(dǎo)熱硅膠或石墨，起到強(qiáng)化導(dǎo)入、減少熱阻的目的。
[0009]進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體制冷片與導(dǎo)熱基板和散熱翅片的連接方式為螺釘夾緊固定、樹(shù)脂膠黏結(jié)或焊接。
[0010]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱基板的材料為銅或鋁。
[0011]進(jìn)一步地，所述相變材料為具有一個(gè)熔點(diǎn)的單一相變材料或具有多個(gè)熔點(diǎn)的多種相變材料，熔點(diǎn)范圍為30?90 °C，且相變材料的熔點(diǎn)與半導(dǎo)體制冷片熱端溫度相匹配，半導(dǎo)體制冷片熱端溫度在變化過(guò)程中，所述不同熔點(diǎn)的多種相變材料可依次吸熱相變。
[0012]進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體制冷片連接有用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)PID控制并根據(jù)所感應(yīng)的溫度來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷片的工作電流，確保采用最合適的工作電流使LED器件工作溫度不超過(guò)上限值，即通過(guò)所感應(yīng)的導(dǎo)熱基板溫度自動(dòng)調(diào)整半導(dǎo)體制冷片制冷效果來(lái)控制LED器件工作溫度。
[0013]進(jìn)一步地，所述散熱風(fēng)扇連接所述用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)溫控開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)感應(yīng)到導(dǎo)熱基板中心溫度超過(guò)上限值時(shí)，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇，增加裝置的散熱能力，當(dāng)導(dǎo)熱基板中心溫度又減低到上限值以下時(shí)，關(guān)閉散熱風(fēng)扇，既增加了裝置的散熱能力，又能在溫度合適時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，節(jié)能、環(huán)保。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0015](I)由于半導(dǎo)體制冷片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積緊湊，無(wú)移動(dòng)部件，使得整個(gè)散熱裝置體積不大，結(jié)構(gòu)緊湊。制冷片冷端溫度可控，可以準(zhǔn)確控制LED的工作溫度，保證LED工作時(shí)的溫度始終不高于設(shè)定值，
[0016](2)由于在散熱翅片中填充具有超強(qiáng)儲(chǔ)熱能力的相變材料，提高了整個(gè)散熱翅片的蓄熱能力，再結(jié)合散熱風(fēng)扇的運(yùn)用，不僅可以保證LED的正常工作，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，而且有效地減少了散熱器的體積。
【附圖說(shuō)明】
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[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的不意原理圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的閉環(huán)控制電路原理示意圖。
[0019]圖中所示為:卜LED器件;2-導(dǎo)熱基板;3-半導(dǎo)體制冷片;4-相變材料;5-散熱翅片；
6-散熱風(fēng)扇。
【具體實(shí)施方式】
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[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0021 ]如圖1和圖2所示，一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，包括LED器件1、導(dǎo)熱基板2、散熱翅片5、半導(dǎo)體制冷片3、相變材料4和散熱風(fēng)扇6，所述LED器件I封裝于導(dǎo)熱基板2表面，所述導(dǎo)熱基板2的材料為銅或鋁，所述半導(dǎo)體制冷片3被夾緊設(shè)置于導(dǎo)熱基板2和散熱翅片5之間，所述散熱翅片5內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)空腔，空腔內(nèi)填充有相變材料4，所述散熱風(fēng)扇6安裝于散熱翅片5上方。
[0022]具體來(lái)說(shuō)，所述半導(dǎo)體制冷片3的冷端緊貼于導(dǎo)熱基板2，熱端緊貼于散熱翅片5，半導(dǎo)體制冷片3與導(dǎo)熱基板2之間涂有導(dǎo)熱硅膠，半導(dǎo)體制冷片3與散熱翅片5之間涂有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述導(dǎo)熱介質(zhì)包括導(dǎo)熱硅膠或石墨，起到強(qiáng)化導(dǎo)入、減少熱阻的目的。
[0023]所述半導(dǎo)體制冷片3與導(dǎo)熱基板2和散熱翅片5的連接方式為螺釘夾緊固定、樹(shù)脂膠黏結(jié)或焊接。
[0024]所述相變材料4為具有一個(gè)熔點(diǎn)的單一相變材料或具有多個(gè)熔點(diǎn)的多種相變材料，熔點(diǎn)范圍為30?90°C，且相變材料的熔點(diǎn)與半導(dǎo)體制冷片3熱端溫度相匹配，半導(dǎo)體制冷片3熱端溫度在變化過(guò)程中，所述不同熔點(diǎn)的多種相變材料可依次吸熱相變。
[0025]所述半導(dǎo)體制冷片3連接有用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板2中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)PID控制并根據(jù)所感應(yīng)的溫度來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷片3的工作電流，確保采用最合適的工作電流使LED器件I工作溫度不超過(guò)上限值，即通過(guò)所感應(yīng)的導(dǎo)熱基板溫度自動(dòng)調(diào)整半導(dǎo)體制冷片3制冷效果來(lái)控制LED器件I工作溫度。
[0026]所述散熱風(fēng)扇6連接所述用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板2中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)PID控制，當(dāng)感應(yīng)到導(dǎo)熱基板2中心溫度超過(guò)上限值時(shí)，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇6，增加裝置的散熱能力，當(dāng)導(dǎo)熱基板2中心溫度又減低到上限值以下時(shí)，關(guān)閉散熱風(fēng)扇6，既增加了裝置的散熱能力，又能在溫度合適時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，節(jié)能、環(huán)保。
[0027]本實(shí)用新型的工作原理及過(guò)程如下:
[0028]本實(shí)用新型利用半導(dǎo)體制冷片3對(duì)LED器件I進(jìn)行冷卻及熱控;在散熱翅片5內(nèi)成形若干個(gè)空腔，選擇一種或多種熔點(diǎn)基本匹配半導(dǎo)體制冷片3熱端的工作溫度的相變材料4，并將該一種或多種相變材料4填充進(jìn)空腔后對(duì)空腔進(jìn)行密封，該一種或多種相變材料4中吸收和儲(chǔ)存半導(dǎo)體制冷片3工作時(shí)熱端產(chǎn)生的一部分熱量，在半導(dǎo)體制冷片3停止工作后耗散該一種或多種相變材料4吸收的熱量;對(duì)流傳導(dǎo)半導(dǎo)體制冷片3工作時(shí)熱端產(chǎn)生的另一部分熱量。在散熱翅片5上面安裝散熱風(fēng)扇6，當(dāng)僅依靠散熱翅片6的自然對(duì)流傳熱不能實(shí)現(xiàn)對(duì)LED器件I的熱控目的時(shí)，利用散熱風(fēng)扇6進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流傳熱。如圖2所示，所述半導(dǎo)體制冷片3連接到用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板2中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)PID控制并根據(jù)所感應(yīng)的溫度來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷片的工作電流，確保采用最合適的工作電流使LED器件工作溫度不超過(guò)上限值。所述散熱風(fēng)扇6連接到用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板2中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)溫控開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)感應(yīng)到導(dǎo)熱基板2中心溫度超過(guò)上限值時(shí)，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇6，增加裝置的對(duì)流傳熱，當(dāng)導(dǎo)熱基板2中心溫度又減低到上限值以下時(shí)，關(guān)閉散熱風(fēng)扇6。
[0029]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，包括LED器件(1)、導(dǎo)熱基板(2)、散熱翅片(5)，其特征在于:還包括半導(dǎo)體制冷片(3)、相變材料(4)和散熱風(fēng)扇(6)，所述LED器件(I)封裝于導(dǎo)熱基板(2)表面，所述半導(dǎo)體制冷片(3)被夾緊設(shè)置于導(dǎo)熱基板(2)和散熱翅片(5)之間，所述散熱翅片(5)內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)空腔，空腔內(nèi)填充有相變材料(4)，所述散熱風(fēng)扇(6)安裝于散熱翅片(5)上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體制冷片(3)的冷端緊貼于導(dǎo)熱基板(2)，熱端緊貼于散熱翅片(5)，半導(dǎo)體制冷片(3)與導(dǎo)熱基板(2)之間涂有導(dǎo)熱硅膠，半導(dǎo)體制冷片(3)與散熱翅片(5)之間涂有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述導(dǎo)熱介質(zhì)包括導(dǎo)熱硅膠或石墨。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體制冷片(3)與導(dǎo)熱基板(2)和散熱翅片(5)的連接方式為螺釘夾緊固定、樹(shù)脂膠黏結(jié)或焊接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，其特征在于:所述導(dǎo)熱基板(2)的材料為銅或鋁。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，其特征在于:所述相變材料(4)為具有一個(gè)熔點(diǎn)的單一相變材料，熔點(diǎn)范圍為30?90°C，且相變材料的熔點(diǎn)與半導(dǎo)體制冷片(3)熱端溫度相匹配。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體制冷片(3)連接有用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板(2)中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)PID控制并根據(jù)所感應(yīng)的溫度來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷片(3)的工作電流，確保采用最合適的工作電流使LED器件(I)工作溫度不超過(guò)上限值。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置，其特征在于:所述散熱風(fēng)扇(6)連接所述用于感應(yīng)所述導(dǎo)熱基板(2)中心溫度的閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)溫控電路通過(guò)溫控開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)感應(yīng)到導(dǎo)熱基板(2)中心溫度超過(guò)上限值時(shí)，開(kāi)啟散熱風(fēng)扇(6)，增加裝置的散熱能力，當(dāng)導(dǎo)熱基板(2)中心溫度又減低到上限值以下時(shí)，關(guān)閉散熱風(fēng)扇(6)ο
【文檔編號(hào)】F21V29/50GK205424859SQ201520966311
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月27日
【發(fā)明人】湯勇, 王釩旭, 李宗濤, 陸龍生, 袁偉
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)