專利名稱：大功率led組合式散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大功率LED燈散熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大功率LED組合式散熱器。
背景技術(shù)：
隨著LED制造技術(shù)的急速發(fā)展，LED由單顆功率小于IW發(fā)展到現(xiàn)時(shí)單顆功率為5W或5W以上，陣列(模塊)LED功率由過去的5W發(fā)展到150W。LED應(yīng)用于照明市場上的產(chǎn)品正不斷多樣化、合理化，產(chǎn)品越來越趨向大功率而小型化，性價(jià)比合理化，特別是大功率LED照明產(chǎn)品的小型化。以大功率LED燈具為例，由于LED無法將輸入能量100%轉(zhuǎn)化為光能，約70%能量轉(zhuǎn)化為熱能并必須傳遞到周圍環(huán)境中，LED才能正常工作，目前單顆的LED的使用功率越來越大，所產(chǎn)生的熱量亦隨之增大，為確保大功率LED可靠地運(yùn)行，必須將LED瞬間產(chǎn)生的熱量及時(shí)排走，防止因熱量積聚而影響LED的性能和縮短使用壽命?！つ壳按蠊β蔐ED的散熱器材料常用鋁合金擠壓加工成型(即所謂太陽花狀散熱器)，該散熱器的特點(diǎn)是成型加工簡單，通過改變散熱器的內(nèi)外圓周直徑和長度便可得到所需要的散熱面積，但缺點(diǎn)是不能應(yīng)用于多顆大功率LED芯片或陣列式的大功率LED模塊，因?yàn)榇蠊β蔐ED芯片或LED模塊的發(fā)熱量都是集中或比較集中在一起，此時(shí)單依靠鋁或銅作導(dǎo)熱的材料其傳熱的速度太慢。因鋁的熱導(dǎo)率200W/mk，銅的熱導(dǎo)率400W/mk，由于鋁、銅的熱導(dǎo)率差就算散熱器有足夠的散熱面積，此時(shí)，積聚的熱量還是不能暢順地傳遞到各散熱片中去散熱，特別是遠(yuǎn)離熱源的散熱片部分，LED產(chǎn)生的熱能會(huì)大量積聚，最終嚴(yán)重地降低了 LED的使用性能。業(yè)界中也有利用銅管緊貼安裝在鋁散熱器表面加快將LED產(chǎn)生的熱能傳遞到散熱器中散熱，此方案也有一定的效果，但其散熱器加工工藝較復(fù)雜而且成本高，也不利于大批量生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種大功率LED組合式散熱器，它能將大功率LED芯片產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)到鋁散熱器的內(nèi)壁中，并通過散熱片將熱能迅速、高效地傳遞到周圍環(huán)境中。本實(shí)用新型所提出的技術(shù)解決方案是這樣的—種大功率LED組合式散熱器,包括LED芯片I、金屬基板2、太陽花狀招散熱器4,金屬基板2外面焊有一組LED芯片1，該太陽花狀鋁散熱器4設(shè)有內(nèi)筒4-2，該內(nèi)筒4_2四周均勻布排有太陽花狀鋁散熱片4-1，還設(shè)有與所述鋁散熱器4內(nèi)筒4-2匹配的石墨導(dǎo)熱柱3，該石墨導(dǎo)熱柱3緊壓嵌入所述鋁散熱器4的內(nèi)筒4-2內(nèi)，所述金屬基板2里面緊貼并固定在所述鋁散熱器4和所述石墨導(dǎo)熱柱3的同一端面上。成為自然散熱式大功率LED組合式散熱器?？梢栽阡X散熱器4的另一端面上安裝有風(fēng)扇5，成為強(qiáng)制散熱式大功率LED組合式散熱器。[0008]石墨導(dǎo)熱柱3 —端面與相匹配的鋁散熱器4 一端面位于同一平面上，所述石墨導(dǎo)熱柱3的長度等于或小于所述鋁散熱器4的內(nèi)筒4-2長度。石墨導(dǎo)熱柱3通過過盈配合嵌入方式或采用高導(dǎo)熱系數(shù)的膠粘劑緊貼于所述鋁散熱器4內(nèi)筒4-2的筒壁上?？梢詫λ鎏柣钿X散熱器4的外表面進(jìn)行表面處理或涂上有利于散熱的納米涂層。所述金屬基板2外面所焊的一組LED芯片I以圓環(huán)形或矩形或陣列狀布排或僅由單一顆超大功率LED芯片構(gòu)成。石墨導(dǎo)熱柱3的材料最好米用聞純石墨，以獲得很聞的導(dǎo)熱率。鋁散熱器4的內(nèi)筒4-2可以采用內(nèi)圓筒或內(nèi)方筒或多面內(nèi)筒，相應(yīng)的石墨導(dǎo)熱柱3就采用圓柱或方柱或多面柱體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果(I)現(xiàn)有的LED照明產(chǎn)品中的散熱器大多是用鋁或銅材料作導(dǎo)熱體，由于鋁或銅的傳熱系數(shù)低，所以導(dǎo)熱速度慢，受熱阻影響其傳遞距離亦有限。本實(shí)用新型的關(guān)鍵技術(shù)在于采用甚高導(dǎo)熱率的石墨作為大功率LED發(fā)熱體與鋁散熱器之間的導(dǎo)熱體，能迅速、高效地將大功率LED芯片發(fā)出的熱量傳遞到整個(gè)鋁散熱器中，并通過整個(gè)鋁散熱器散發(fā)出去， 效果特別顯著。高純石墨的導(dǎo)熱率高達(dá)2000W / mk，比鋁導(dǎo)熱率高出10倍，其導(dǎo)熱效果顯著。由于石墨導(dǎo)熱柱的端面能大面積地接觸金屬基板并將LED芯片組發(fā)出的熱量迅速傳導(dǎo)到石墨柱體內(nèi)，再經(jīng)過緊接觸于太陽花狀鋁散熱器內(nèi)筒壁傳遞到散熱片中，達(dá)到最快、最有效的散熱，令LED芯片處于可控制的工作安全溫度范圍以內(nèi)，從而，有效地減緩其光衰，保持其光效和色溫，增長使用壽命，提高可靠性能，降低維護(hù)成本。進(jìn)而保證大功率LED照明燈具正常工作的性能和使用壽命不會(huì)因其散熱效果不良而受影響。(2)本實(shí)用新型所采用的散熱結(jié)構(gòu)、制造工藝簡單、環(huán)保，安裝方便，生產(chǎn)、效率高，成本較低。通過調(diào)整太陽花狀鋁散熱器的內(nèi)筒、石墨導(dǎo)熱柱、散熱片的尺寸就可以滿足由5W-150W不同功率LED的散熱需求。(3)本實(shí)用新型的大功率LED組合式散熱器有自然散熱方式和強(qiáng)制散熱方式兩種，當(dāng)在組合式太陽花狀鋁散熱器的另一端面加裝相應(yīng)規(guī)格的小型風(fēng)扇，就能對散熱片作強(qiáng)排風(fēng)散熱，此時(shí)散熱器的體積能做得更小、重量更輕，獲得的散熱速度更快、散熱效果更好。(4)由于采用了石墨材料作導(dǎo)熱柱，并優(yōu)化特定的熱傳遞方式，這樣，將使設(shè)計(jì)具有成本效益且尺寸最合適的熱管理解決方案的任務(wù)變得更容易。

圖I是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的一種大功率LED組合式散熱器的主視圖。圖2是圖I的A-A剖視圖。圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的一種具有強(qiáng)制散熱方式的大功率LED組合式散熱器的主視圖。圖4是圖3的B-B剖視圖。圖中所不，I、大功率LED芯片；2、金屬基板；3、石墨導(dǎo)熱柱；4、太陽花狀招散熱器；4-1、鋁散熱片；4-2、內(nèi)圓筒；5、小型風(fēng)扇。
具體實(shí)施方式
[0020]通過下面實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實(shí)施例I參見圖I、圖2所示，一種大功率LED組合式散熱器由大功率LED芯片I、金屬基板2、石墨導(dǎo)熱柱3、太陽花狀鋁散熱器4組成。本實(shí)施例的鋁散熱器4為圓柱狀，其中央設(shè)有內(nèi)圓筒4-2，與之匹配的石墨導(dǎo)熱柱3為圓柱體，兩者的長度可以相同，也可以使石墨導(dǎo)熱柱3的長度小于該內(nèi)圓筒4-2的長度，太陽花狀鋁散熱器4的內(nèi)筒4-2形狀、幾何尺寸、散熱片4-1的幾何尺寸、散熱面積的大小及石墨導(dǎo)熱柱3的幾何尺寸均根據(jù)LED功率大小、燈具結(jié)構(gòu)要求作相應(yīng)設(shè)計(jì)。裝配過程預(yù)先將石墨導(dǎo)熱柱3過盈緊配合嵌入太陽花狀鋁散熱器4的內(nèi)圓筒4-2內(nèi)，該內(nèi)圓筒4-2的外壁均布太陽花狀的散熱片4-1作自然對流散熱，一顆大功率LED芯片I焊在金屬基板2的外面中央，其里面緊貼在石墨導(dǎo)熱圓柱3的端面上并以螺絲緊固之。要求石墨導(dǎo)熱圓柱3—端面與鋁散熱器4一端面位于同一平面上。大功率 LED芯片I在工作中產(chǎn)生的熱量通過金屬基板2傳遞到石墨導(dǎo)熱圓柱3，石墨導(dǎo)熱圓柱3的外圓柱面緊密接觸于太陽花狀鋁散熱器4內(nèi)圓筒壁，經(jīng)過散熱片4-1的自然散熱將熱量迅速而高效地傳遞到周圍環(huán)境中去，從而獲得了顯著的快速散熱效果，也完全解決了 5-150W大功率LED芯片的導(dǎo)熱和散熱難題。實(shí)施例2一種具有強(qiáng)制散熱結(jié)構(gòu)的大功率LED組合式散熱器的結(jié)構(gòu)參見圖3、圖4所示。它與實(shí)施例I的自然散熱式大功率LED組合式散熱器的結(jié)構(gòu)不同之處在于太陽花狀招散熱器4的另一端面上加裝了小型風(fēng)扇5作強(qiáng)制排風(fēng)加速散熱，風(fēng)扇5用螺絲固定于太陽花狀鋁散熱器4的另一端面上。風(fēng)扇5的出風(fēng)通過太陽花狀鋁散熱器4的散熱片4-1之間的空隙排出。其余各部件及安裝結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。本實(shí)用新型的大功率LED組合式散熱器的石墨導(dǎo)熱柱3與相應(yīng)的鋁散熱器4內(nèi)筒4-2的筒壁緊密接合的方式有兩種1、過盈配合嵌入方式；2、用高導(dǎo)熱系數(shù)的膠粘劑粘貼。為了對鋁散熱器4進(jìn)行保護(hù)，可以對其外表進(jìn)行表面處理或涂上有利于散熱的納米材料涂層。焊在金屬基板2外面的大功率LED芯片可以單顆形式出現(xiàn)，如上述兩實(shí)施例所示，也可以一組LED芯片形式出現(xiàn)，該組LED芯片的布排可以是圓環(huán)形或矩形或陣列狀等。金屬基板2可以采用鋁或銅或其他熱阻小的金屬材料制成。太陽花狀鋁散熱器4的內(nèi)筒4-2可以是內(nèi)圓筒或內(nèi)方筒或多邊，內(nèi)筒或其他有規(guī)則的內(nèi)筒，相應(yīng)的石墨導(dǎo)熱柱3的形狀與之相匹配。石墨導(dǎo)熱柱3可以選用高純石墨或普通石墨。
權(quán)利要求1.一種大功率LED組合式散熱器，包括LED芯片(I )、金屬基板(2)、太陽花狀鋁散熱器(4)，金屬基板(2)外面焊有一組LED芯片(1)，該太陽花狀鋁散熱器(4)設(shè)有內(nèi)筒(4-2)，該內(nèi)筒(4-2)四周均勻布排有太陽花狀鋁散熱片(4-1)，其特征在于還設(shè)有與所述鋁散熱器(4)內(nèi)筒(4-2)匹配的石墨導(dǎo)熱柱(3)，該石墨導(dǎo)熱柱(3)緊壓嵌入所述鋁散熱器(4)的內(nèi)筒(4-2)內(nèi)，所述金屬基板(2)里面緊貼并固定在所述鋁散熱器(4)和所述石墨導(dǎo)熱柱(3)的同一端面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述鋁散熱器(4)的另一端面上安裝有風(fēng)扇(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述石墨導(dǎo)熱柱(3)一端面與相匹配的鋁散熱器(4) 一端面位于同一平面上，所述石墨導(dǎo)熱柱(3)的長度等于或小于所述鋁散熱器(4)的內(nèi)筒(4-2)長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述石墨導(dǎo)熱柱(3)通過過盈配合嵌入方式或采用高導(dǎo)熱系數(shù)的膠粘劑緊貼于所述鋁散熱器(4)內(nèi)筒(4-2)的筒壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于對所述太陽花狀鋁散熱器(4)的外表面進(jìn)行表面處理或涂上有利于散熱的納米涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述金屬基板(2)夕卜面所焊的一組LED芯片(I)以圓環(huán)形或矩形或陣列狀布排或僅由單一顆超大功率LED芯片構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述石墨導(dǎo)熱柱(3)的材料采用高純石墨。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述鋁散熱器(4)的內(nèi)筒(4-2)為內(nèi)圓筒或內(nèi)方筒或多面內(nèi)筒，相應(yīng)的石墨導(dǎo)熱柱(3)為圓柱或方柱或多面柱體。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述石墨導(dǎo)熱柱(3)的材料采用高純石墨。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率LED組合式散熱器，其特征在于所述鋁散熱器(4)的內(nèi)筒(4-2)為內(nèi)圓筒或內(nèi)方筒或多面內(nèi)筒，相應(yīng)的石墨導(dǎo)熱柱(3)為圓柱或方柱或多面柱體。
專利摘要一種大功率LED組合式散熱器，它能將大功率LED芯片產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)到鋁散熱器的內(nèi)壁中，并通過散熱片將熱能迅速、高效地傳遞到周圍環(huán)境中。該組合式散熱器設(shè)有與鋁散熱器內(nèi)筒匹配的石墨導(dǎo)熱柱，該石墨導(dǎo)熱柱緊壓嵌入所述鋁散熱器的內(nèi)筒內(nèi)，所述金屬基板里面緊貼并固定在鋁散熱器和石墨導(dǎo)熱柱的同一端面上。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK202581236SQ20122016261
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者林榮熾 申請人:林榮熾