本發(fā)明涉及LED陣列器件的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED陣列器件的冷卻裝置。

背景技術(shù)：

LED作為一種主動(dòng)自發(fā)光器件，作為不燃燒燈絲或氣體的固態(tài)光照，功耗小、工作電壓低、發(fā)光亮度高、工作壽命長、性能穩(wěn)定，可在極端環(huán)境下工作而性能衰減很小的特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用，由于多個(gè)LED聚集時(shí)降低了多重陰影，LED的緊密聚集，即LED陣列器件應(yīng)運(yùn)而生。LED陣列器件是在同一外延基片材料上進(jìn)行高密度集成排列的微小尺寸的高度發(fā)光二級(jí)管管芯的二維陣列，每個(gè)LED都是功率大于0.5W的大功率LED。而當(dāng)LED極其接近地聚集時(shí)會(huì)出現(xiàn)過熱，長期照明使用，陣列中心的LED將比排列在邊上的LED更熱，會(huì)對(duì)LED的性能和使用期限有不利的影響。

現(xiàn)有技術(shù)中一般是通過在基片背面安裝散熱岐片、強(qiáng)制流式通風(fēng)風(fēng)扇及特殊的鋁制散熱板來從緊密聚集的LED中散出熱量。比如在基片的正面LED安裝座下面安裝散熱層，但是熱量通過LED座轉(zhuǎn)移到基片的散熱層，再由散熱層傳導(dǎo)至基片的背面而被風(fēng)扇氣流把熱量帶走，如此試圖通過從基片背面的強(qiáng)制氣流來散熱。由于正面產(chǎn)生的熱量只能從背面帶走，所以散熱效率差，這在一定程度上影響了LED陣列器件的使用壽命。也有采用多個(gè)穿設(shè)在基片上LED陣列的間隔空間中的銅管來散熱的，但是需要基片背面設(shè)置強(qiáng)制流式通風(fēng)風(fēng)扇才能滿足冷卻散熱要求。這樣就導(dǎo)致了強(qiáng)制流式通風(fēng)風(fēng)扇的用電量大為增加，也增加了制造成本。

同時(shí)，為了冷卻緊密聚集的基片上的LED，導(dǎo)致制造LED和使用LED的費(fèi)用增加。比如，LED陣列器件的用電費(fèi)用70％以上被冷卻用強(qiáng)制流式通風(fēng)風(fēng)扇耗費(fèi)。制造過程中加入的散熱層也增加了LED陣列器件的成本。

于是，如何低成本、高效率地轉(zhuǎn)移緊密聚集的LED陣列器件的熱量，成為業(yè)界推廣LED陣列器件亟待解決的共性的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種儲(chǔ)LED陣列器件的冷卻裝置，以不耗費(fèi)電能的極低成本高效為基片散熱。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種LED陣列器件的冷卻裝置，包括多個(gè)管形蒸發(fā)器、冷凝室、散熱岐片和中心散熱岐片；

冷凝室包括上開口的圓筒形的本體和圓形的蓋板；所述圓形蓋板包括內(nèi)凹的錐形冷凝頂部，多個(gè)散熱岐片穿設(shè)在錐形冷凝頂部中被蓋板分為兩功能部分，位于錐形冷凝頂部下部的散熱岐片部分為冷凝部，位于錐形冷凝頂部上部的散熱岐片部分為散熱部；

所述管形蒸發(fā)器間隔陣列安裝在冷凝室的本體底板上；所述管形蒸發(fā)器穿過LED陣列器件的基片延伸在LED陣列之間；管形蒸發(fā)器內(nèi)裝有可相變工作介質(zhì)；

所述散熱部頂部固定連接中心散熱岐片，所述中心散熱岐片包括一體連接的中心導(dǎo)熱部、橋部和傳熱法蘭，所述傳熱法蘭固定在所述照明裝置的安裝板上，所述中心導(dǎo)熱部與所述散熱部固定連接。

進(jìn)一步地，所述中心導(dǎo)熱部為多個(gè)導(dǎo)熱岐片，所述導(dǎo)熱岐片一體焊接在所述散熱岐片的頂部，多個(gè)導(dǎo)熱岐片構(gòu)成的導(dǎo)熱圓直徑為基片直徑的1/3到基片直徑的1/2。

進(jìn)一步地，所述管形蒸發(fā)器包括管體，所述管體包括封閉端和開口端，開口端通過安裝座壓裝在所述冷凝室的本體的底板上。

進(jìn)一步地，所述管形蒸發(fā)器包括管體，所述管體兩端封閉，冷凝室內(nèi)裝導(dǎo)熱油，所述導(dǎo)熱油液面至少接觸所述散熱岐片的冷凝部。

進(jìn)一步地，管形蒸發(fā)器、冷凝室、散熱岐片和中心散熱岐片均由同一種快速熱傳導(dǎo)材料制成。

進(jìn)一步地，所述冷凝部大體位于所述管形蒸發(fā)器的上方設(shè)有向下方導(dǎo)流的至少一個(gè)第一導(dǎo)流槽。

進(jìn)一步地，錐形冷凝頂部的內(nèi)表面以錐頂中心對(duì)稱間隔設(shè)有多個(gè)第二導(dǎo)流槽。

進(jìn)一步地，所述LED陣列器件的基片和多個(gè)LED發(fā)光元件陣列之間設(shè)有導(dǎo)熱層，導(dǎo)熱層上固定安裝多個(gè)LED發(fā)光元件陣列，所述導(dǎo)熱層正對(duì)LED發(fā)光元件位置固定連接有導(dǎo)熱體，所述導(dǎo)熱體包括一體連接的導(dǎo)熱柱和導(dǎo)熱帽，導(dǎo)熱柱穿過基片與導(dǎo)熱層連接，導(dǎo)熱帽與冷凝室本體的底部接觸。

進(jìn)一步地，管體的外圓柱面間隔設(shè)有多個(gè)凸棱，管體的內(nèi)圓柱面對(duì)應(yīng)凸棱設(shè)有多個(gè)凹槽。

進(jìn)一步地，管體壁上設(shè)有長方形的觀察窗，觀察窗下沿位于管形蒸發(fā)器高度的1/4處。

所述LED陣列器件的冷卻裝置，通過以下技術(shù)實(shí)質(zhì)解決了“如何低成本、高效率地轉(zhuǎn)移緊密聚集的LED陣列器件的熱量”的技術(shù)問題：

1)接觸熱傳導(dǎo)途徑：LED發(fā)光元件底座傳熱給導(dǎo)熱層，導(dǎo)熱層通過導(dǎo)熱體傳給冷凝室本體的底板；底板傳熱至頂蓋，頂蓋通過散熱岐片散熱；

2)相變傳熱途徑：基片正面的LED聚集群中的熱量輻射傳熱給管形散熱器1，管形散熱器內(nèi)可相變工作介質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)吸收熱量，氣態(tài)工作介質(zhì)上升至冷凝室內(nèi)，在冷凝部3.1由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，放熱，將熱量傳遞給冷凝部3.1，冷凝部3.1熱傳導(dǎo)至散熱部3.2，散熱部3.2散發(fā)熱量；

上述兩種散熱途徑的協(xié)同作用，使得LED發(fā)光元件底座的熱量和LED聚集群中的熱量迅速散發(fā)，免去使用強(qiáng)制散熱風(fēng)扇的必要，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，大大提高了傳熱效率。

針對(duì)LED聚集群“中心溫度高于周邊溫度”的溫度梯度分布，采用了如下技術(shù)手段做到均勻散熱：

1)多個(gè)管形蒸發(fā)器的開口端正對(duì)的是內(nèi)凹的錐形冷凝頂部，氣態(tài)的工作介質(zhì)上升被冷凝室頂蓋阻擋而停留，氣體分別在錐形冷凝頂部內(nèi)表面和冷凝部上凝結(jié)，錐形冷凝頂部內(nèi)表面凝結(jié)的液態(tài)工作介質(zhì)由第二導(dǎo)流槽聚集到錐頂而滴下，冷凝部上凝結(jié)液態(tài)工作介質(zhì)由第一導(dǎo)流槽滴下。第二導(dǎo)流槽長度遠(yuǎn)比第一導(dǎo)流槽長，所以錐頂?shù)蜗碌囊后w比冷凝部滴下的液體溫度低，更有利于中心LED的散熱。當(dāng)可相變工作介質(zhì)缺少時(shí)，位于聚集中心的管形蒸發(fā)器更不會(huì)先缺少，而總是位于聚集周邊的管形蒸發(fā)器先缺少工作介質(zhì)，這有利保護(hù)聚集中心的LED。

2)中心散熱岐片的設(shè)計(jì)，將中心部分熱量通過熱傳導(dǎo)方式傳導(dǎo)至安裝板上；這樣，冷凝室頂蓋的中心部位的溫度比頂蓋的周邊部位溫度低，更多地在中心部位凝結(jié)氣態(tài)蒸汽，對(duì)中心部位的相變換熱有促進(jìn)作用，更容易將聚集中心的LED熱量散發(fā)掉。

中心散熱岐片和錐形冷凝頂部的協(xié)同作用，使得兩種散熱途徑都發(fā)揮到極致，并因此達(dá)到均勻散熱的技術(shù)目的。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，正是因?yàn)闊醾鲗?dǎo)途徑和可相變傳熱途徑的協(xié)同結(jié)合，使得免去了強(qiáng)制送風(fēng)風(fēng)扇的使用，低成本地，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地解決了迅速散熱、均勻散熱的技術(shù)難題，用電不增加，節(jié)約了散熱成本，做到了低成本、高效率的散發(fā)熱量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種LED陣列器件的冷卻裝置的主剖視圖。

圖2為本發(fā)明一種LED陣列器件的冷卻裝置的俯視圖。

圖3為本發(fā)明一種LED陣列器件的冷卻裝置的管形蒸發(fā)器的橫截面圖。

上述圖中的附圖標(biāo)記：

100LED陣列器件，101基片，101.1通孔，102LED發(fā)光元件，103透鏡

1管形蒸發(fā)器，2冷凝室，3散熱岐片，4中心散熱岐片

1.1管體，1.2安裝座，1.3觀察窗

2.1本體，2.2蓋板，2.3安裝孔

2.21緊固密封部，2.22錐形冷凝頂部，2.23第二導(dǎo)流槽

3.1冷凝部，3.2散熱部，3.3第一導(dǎo)流槽

4.1中心導(dǎo)熱部,4.2橋部,4.3傳熱法蘭

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

如圖所示，LED陣列器件100包括基片101、多個(gè)LED發(fā)光元件102陣列安裝在基片100上；在每個(gè)LED發(fā)光元件102上安裝一個(gè)透鏡103，以定向來自LED發(fā)光元件的光線。

一種LED陣列器件的冷卻裝置，包括多個(gè)管形蒸發(fā)器1、冷凝室2和散熱岐片3；冷凝室2包括上開口的圓筒形的本體2.1和圓形的蓋板2.2，蓋板2.2螺旋固定在本體2.1上。本體的底板上設(shè)有多個(gè)安裝孔2.3；所述管形蒸發(fā)器1由快速熱傳導(dǎo)材料制成，如銅、鋁合金或石墨烯或其它高導(dǎo)熱系數(shù)的材料。所述管形蒸發(fā)器1安裝在冷凝室2的底板的安裝孔2.3上；所述管形蒸發(fā)器1包括管體1.1，所述管體1.1包括封閉端和開口端，開口端固定連接安裝座1.2；封閉端優(yōu)選半圓球形或平面形或其他三維裝飾造型；所述基片101上多個(gè)陣列的LED發(fā)光元件102之間的空間陣列有多個(gè)通孔101.1。所述管形蒸發(fā)器1穿過所述通孔101.1設(shè)置在LED陣列之間。

所述管形蒸發(fā)器1中裝有可相變的工作介質(zhì)；管形蒸發(fā)器1內(nèi)可相變的工作介質(zhì)的灌注量為管形蒸發(fā)器1總體積的12-25％；工作介質(zhì)的灌注量最佳為管形蒸發(fā)器1總體積的15％。

管形蒸發(fā)器1位于基片下部的部分為蒸發(fā)段，位于基片101的通孔101.1的部分為隔熱段，管形蒸發(fā)器1的管體1.1壁上設(shè)有長方形的觀察窗1.3，觀察窗1.3下沿位于管形蒸發(fā)器1高度的1/5處；通過觀察窗1.3可觀察到可相變液體的液面，如果內(nèi)部液面低于觀察窗下沿，則表面工作介質(zhì)偏少，需要補(bǔ)充工作介質(zhì)。

所述冷凝室2的圓形蓋板2.2具有緊固密封部2.21和內(nèi)凹的錐形冷凝頂部2.22，所述錐形冷凝頂部的圓錐頂角為135°-155°，錐形冷凝頂部的內(nèi)表面以錐頂中心對(duì)稱間隔設(shè)有多個(gè)第二導(dǎo)流槽2.23。

在冷凝室2的圓形蓋板2.2上并排穿設(shè)有多個(gè)散熱岐片3，所述散熱岐片3包括冷凝部3.1和散熱部3.2，所述冷凝部3.1大體位于所述管形蒸發(fā)器1的上方設(shè)有向下方導(dǎo)流的第一導(dǎo)流槽3.3。

還包括中心散熱岐片4，所述中心散熱岐片4具有中心傳熱部4.1、橋部4.2和傳熱法蘭4.3，所述傳熱法蘭4.3固定在所述照明裝置的安裝板上。所述中心固定部4.1焊接在散熱部3.2上,傳熱法蘭4.3固定在安裝板上。

由于中心散熱岐片4的空氣散熱和從中心導(dǎo)熱部4.1到橋部4.2再到傳熱法蘭4.3到安裝板，將熱量傳導(dǎo)至安裝板散發(fā)，所以散熱部3.2中心部位的溫度低于外圍的溫度3°～5°。所述中心導(dǎo)熱部4.1固定連接散熱部；所述中心導(dǎo)熱部為多個(gè)導(dǎo)熱岐片，所述導(dǎo)熱岐片一體焊接在所述散熱岐片的頂部，多個(gè)導(dǎo)熱岐片構(gòu)成的導(dǎo)熱圓直徑為基片直徑的1/3到基片直徑的1/2。

所述LED陣列器件工作時(shí)，隨著聚集的LED發(fā)光元件不斷釋放熱量，管形蒸發(fā)器1的蒸發(fā)段開始工作，可相變的工作介質(zhì)在蒸發(fā)段由液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，該氣體向上蒸發(fā)，進(jìn)入冷凝室2，并在散熱岐片3的冷凝部3.1上進(jìn)行凝結(jié)，由氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，隨著液體的逐步聚集，部分液體由第一導(dǎo)流槽3.3向下滴入管形蒸發(fā)器1中。在冷凝部3.1上釋放的熱量迅速傳導(dǎo)至散熱部3.2，并由散熱部3.2散發(fā)在空氣中。所述散熱部3.2的部分熱量從傳熱法蘭4.3傳導(dǎo)到安裝板中。

為了提高管形蒸發(fā)器1的吸熱效率，管形蒸發(fā)器1的管體1.1的外圓柱面間隔設(shè)有多個(gè)凸棱1.11，為了使得管形蒸發(fā)器1的熱容量均衡，管體1.1的內(nèi)圓柱面對(duì)應(yīng)凸棱1.11設(shè)有多個(gè)凹槽1.12。這樣設(shè)置，能大大增加管體1.1的吸熱表面積。來自LED發(fā)光元件和透鏡的光線的輻射熱量能由管體1.1的外圓柱面更多地高效吸收。

所述LED陣列器件的冷卻裝置，通過兩個(gè)途徑散熱，其一，傳導(dǎo)散熱，通過管形蒸發(fā)器1熱傳導(dǎo)至冷凝室2，冷凝室2熱傳導(dǎo)至散熱岐片，散熱岐片將熱量散發(fā)到空氣中；其二，工作介質(zhì)相變散熱，由管形蒸發(fā)器1內(nèi)的工作介質(zhì)由液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，吸收管形蒸發(fā)器1的熱量；在冷凝部3.1由氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，將熱量傳導(dǎo)至散熱岐片。具體過程如下：最初，通過管形蒸發(fā)器1相變后的蒸汽可能在隔熱段就凝結(jié)回流，隨著蒸汽量的增加，大部分蒸汽向上飄至冷凝部，由于冷凝部的溫度低于工作介質(zhì)的相變溫度，蒸汽在此凝結(jié)為液體；由于凝結(jié)的液體量大，部分液體從導(dǎo)流槽滴下，多余液體則沿錐面流到錐頂，并由所述圓形蓋板的錐形內(nèi)凹2.23的錐頂內(nèi)表面滴下。由于沿錐面流到錐頂?shù)囊后w流動(dòng)距離較長，該液體溫度也相對(duì)較低，該液體正好補(bǔ)償了基片中心的管形蒸發(fā)器1，正好解決了中心熱量的聚集比周邊熱量的聚集多的問題，使得基片中心和周邊的散熱速度達(dá)到均衡。

實(shí)施例2

所述管形蒸發(fā)器1包括管體1.1，所述管體1.1兩端封閉，內(nèi)裝可相變工作介質(zhì)；冷凝室2內(nèi)裝導(dǎo)熱油，所述導(dǎo)熱油液面至少接觸到散熱岐片3的冷凝部3.1；

其他特征與實(shí)施例1相同。實(shí)施例2的相變散熱發(fā)生在管形蒸發(fā)器1的上端，熱量由管形蒸發(fā)器1的上部管壁傳遞給導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油傳導(dǎo)給散熱岐片，中間增加了導(dǎo)熱油的傳熱介質(zhì)，相變傳熱增加了環(huán)節(jié)，相比實(shí)施例1降低了相變散熱的效率。

所述LED陣列器件的冷卻裝置，兼用傳導(dǎo)散熱和相變散熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，做到了低成本、高效率的散發(fā)熱量。