專利名稱：大功率led燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于照明設(shè)備的散熱裝置領(lǐng)域，具體涉及了一種大功率LED 燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置。
背景技術(shù)：
隨著照明光源技術(shù)的發(fā)展與變革，人們對光的追求的更髙目標是尋找一種 使用方便、低能耗、高亮度、低成本的光源。而今階段由于能源短缺以及環(huán)境 方面的影響，具備節(jié)能概念的光源成為本世紀重要的課題?，F(xiàn)有技術(shù)中節(jié)能減 排的要求對照明，顯示，裝飾，廣告電光源提出了更高的要求。LED (Light Emitting Diode),發(fā)光二極管成為現(xiàn)階段較為符合要求的光源。與現(xiàn)有技術(shù) 中的鎢絲燈泡和日光燈管相比，LED具有使用電壓低、效能髙、體積小、壽 命長、性能穩(wěn)定性強、響應(yīng)時間短、顏色可多變的優(yōu)點，而沒有鶴絲燈泡和日 光燈管存在的髙耗電、易碎以及汞污染等問題。
LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。其核心是一 個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上， 一端是負極，另一端連接電源 的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成， 一部分 是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主 要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個"P-N結(jié)"。 當電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電 子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量。而光的波長也就是光的顏色， 是由形成P-N結(jié)的材料決定的。
發(fā)光二極管是一種注入電致發(fā)光器件。在外加電場作用下，電子與空穴的 輻射復(fù)合而發(fā)生的電致作用將能量的10% 15%轉(zhuǎn)化為光能，而無輻射復(fù)合 產(chǎn)生的晶格振蕩將其余85% 90%的能量轉(zhuǎn)化為熱能。與現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的 照明器件不同，LED的發(fā)光光譜中不包含紅外部分，其熱量不能依靠輻射釋 放。而作為LED發(fā)光體的動力源的變換器工作中也會散發(fā)熱量，與其它的光 源不同的是，LED管和變換器中的電子器件所能承受的最高工作溫度很低， 一般不超過70'C。過熱造成電子器件損毀，直接影響全系統(tǒng)的工作性能乃至于壽命。原本能正常工作5萬小時以上的LED燈，就因工作中熱量排出不充 分，在實際應(yīng)用中很難突破一萬小時，有的只能工作幾百小時就不再發(fā)光。
近年來，隨著人們對LED燈的研究的深入，對LED燈的散熱技術(shù)進行了 大量的研究。如中國專利申請CN1821651A于2006年8月23日公開了大功率 LED路燈，包括散熱底座，散熱底座凹底面內(nèi)嵌裝有至少三個相連接的LED 燈，散熱底座凹口周邊配裝有透光罩，與散熱底座凹底面相對應(yīng)的外部具有特 設(shè)計的條體散熱體，LED燈燈頭套接有對應(yīng)的透鏡，散熱底座和透光罩之間 夾裝有透鏡固定蓋板，該透鏡固定蓋板制有與LED燈相對應(yīng)個數(shù)的透鏡孔， 透鏡端部經(jīng)對應(yīng)的透鏡孔嵌固。其散熱裝置原理是利用多個LED燈裝在同一 個大的散熱器上來達到實際光照的要求，但只靠其背部的條形散熱器向空間散 熱，效率低下，功率也難以做到要求，否則燈具體積將變得龐大造成較昂貴的 成本。
現(xiàn)有技術(shù)中中國專利申請CN1807971A于2006年7月26日公開了一種 LED大功率照明燈，其特征是照明燈由LED發(fā)光列陣，前側(cè)的與LED列陣 芯片對應(yīng)的反光碗列陣板，后側(cè)的帶散熱翅片金屬散熱板，及冷卻風扇疊合組 成，LED發(fā)光列陣由LED發(fā)光單元設(shè)置在絕緣電路板上組成，LED發(fā)光單元 由LED芯片直接安裝在表面有絕緣層的金屬散熱片上，LED芯片外有帶反光 碗的透明罩。其散熱原理是利用風扇強制對流達到有效將其背面散熱器上的熱 量快速散熱，而達到散熱的目的，然而風扇的壽命有限。
現(xiàn)有技術(shù)中中國專利申請CN101178171A于2008年5月14日公開了一種 利用氣壓和風洞的LED燈的散熱方法，由LED燈殼體和殼體內(nèi)的電路板、電 源和恒流源上的散熱板構(gòu)成一個空氣流通道，在燈頭端設(shè)有空氣進口孔和空氣 流通道連通，空氣進口孔的孔徑與通風管或支撐桿或電線桿的直徑相匹配，通 風管或支撐桿或電線桿為空心管，通過空氣進口孔與空氣流通道連通，在通風 管或支撐桿或電線桿的下端開有空氣進氣口，在殼體上空氣流通道的另一端開 有出氣孔，冷空氣流由于通風管或支撐桿或電線桿的髙度而形成的氣壓差，使 空氣在空心管形成的通道中自然上升，在空氣流通道中形成風流，將電路板、 電源和恒流源工作時產(chǎn)生的熱量隨時帶出殼體外，達到散熱。該方法長時間工 作會有大量的粉塵在燈內(nèi)沉積，影響散熱且極易引發(fā)事故。
現(xiàn)有技術(shù)中中國專利ZL200720119365.1于2008年6月25日一種大功率LED燈散熱陣列，主要由多個單元陣列組成，每個單元主要包括散熱底板、 熱引導(dǎo)裝置、U型散熱翅片和LED發(fā)光組件組成，其特征在于LED燈的出 光面陣列著多個大功率LED燈的發(fā)光散熱一體化單元，每個單元均與相鄰單 元通過各自的散熱翅片相互連接并固定成為一個整體，在出光面的垂直方向上 的散熱一體化單元的周邊形成由散熱翅片對應(yīng)相連而圍成的多個散熱通氣孔， 這種散熱通氣孔在LED工作發(fā)熱時容易形成自下而上的煙囪效應(yīng)。其LED管 的散熱不好，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，這也是現(xiàn)存技術(shù)的常見問題所在。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型主要目的在于提供一種大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝 置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中大功率LED燈散熱效果比較差或者結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造 成本較髙等問題。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本實用新型提供的技術(shù)方案如下
一種大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)冷卻 裝置包括具有導(dǎo)熱基板的蒸發(fā)室和位于蒸發(fā)室上端的冷凝室；所述蒸發(fā)冷卻裝 置的蒸發(fā)室部分設(shè)置有LED燈，所述LED燈的燈管管腳通過與蒸發(fā)室的導(dǎo)熱 基板一體固定連接而與蒸發(fā)室內(nèi)冷媒液體熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選的，所述裝置的蒸發(fā)室包括由導(dǎo)熱金屬管鉚焊連接的兩導(dǎo)熱基板，基 板間充填冷媒液體，所述LED燈的燈管管腳通過導(dǎo)熱金屬管與蒸發(fā)室的導(dǎo)熱 基板一體焊接固定。
優(yōu)選的，所述的基板選自金屬系與陶瓷系高散熱基板；更為優(yōu)選的，所述 導(dǎo)熱基板選自陶瓷、Cii/Mo合金散熱板、Cu/W合金散熱板、鋁板或銅板；所 述LED燈的芯片通過芯片粘貼材料粘貼在基板上，并通過封裝材料進行封裝； 所述導(dǎo)熱金屬管選自銅管、鋁管。
優(yōu)選的，所述裝置的蒸發(fā)室包括由兩基板和兩基板間充填的冷媒液體，固 定連接LED燈燈管的基板上設(shè)置螺孔或螺紋件，所述LED燈的燈管管腳通過 螺口與蒸發(fā)室基板一體固定。
優(yōu)選的，基板的厚度在0.2 2mm范圍內(nèi)，更為優(yōu)選的范圍是0.5 1.0mm; 兩基板的間距范圍在1 8mm，更為優(yōu)選的范圍是在2 5mm;兩基板間通過 銅管鉚焊連接，所述銅管排列成矩陣狀；所述的大功率LED燈燈管管腳貫穿所述的銅管與基板焊接。
優(yōu)選的，所述裝置的蒸發(fā)室包括由兩基板，固定連接LED燈燈管的基板 上設(shè)置螺孔或螺紋件，所述LED燈的燈管管腳通過螺口與蒸發(fā)室基板一體固 定。
優(yōu)選的，基板的厚度在0.2 2mm范圍內(nèi)，更為優(yōu)選的范圍是0.5 1.0mm; 兩基板的間距范圍在1 8mm,更為優(yōu)選的范圍是在2 5mm;所述基板上采 用打孔攻絲或者采用預(yù)埋螺紋件設(shè)置螺孔或蠊紋件，所述LED燈的燈管管腳 通過螺口與蒸發(fā)室基板一體固定。
優(yōu)選的，所述LED燈的燈管管腳為端口密封的管狀，管內(nèi)與冷媒連通； 優(yōu)選的，所述LED燈的燈管管腳外側(cè)或內(nèi)側(cè)為螺紋段，與蒸發(fā)室上的螺口或 螺紋件配合固定連接。
優(yōu)選的，所述LED燈的多個燈管管腳與蒸發(fā)室一體串聯(lián)固定連接。
優(yōu)選的，所述蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室的基板與其外側(cè)LED燈的芯片印制 板之間的封裝材料為絕緣導(dǎo)熱材料。
優(yōu)選的，所述LED燈的芯片印制板通過芯片粘貼材料與絕緣導(dǎo)熱材料、 基板密接封裝。芯片粘貼材料選自導(dǎo)熱膠、導(dǎo)電型銀漿、錫漿和金錫合金焊料； 絕緣導(dǎo)熱材料選自環(huán)氧樹脂、陶瓷、硅樹脂。
優(yōu)選的，所述裝置的蒸發(fā)室一側(cè)設(shè)置端蓋密封的冷媒灌注口，另一側(cè)與汽 液分離室相通；所述蒸發(fā)室基板間充填冷媒液體。
優(yōu)選的，所述的蒸發(fā)室殼體為一體的絕緣材料制作而成，大功率LED、 驅(qū)動電源封裝在殼體內(nèi)，其殼體下壁為透明的石英玻璃，LED燈燈管焊接端 為兩平行設(shè)置的基板，所述LED燈的燈管管腳與蒸發(fā)室基板焊接一體固定。
優(yōu)選的，所述裝置蒸發(fā)室、冷凝室之間通過汽液分離室連接，所述冷凝室 包括與汽液分離室連接的冷媒汽體上行管、冷媒液體下行管；所述汽體上行管、 冷媒液體下行管上端設(shè)置有翅片管冷凝器，翅片管冷凝器的上端開設(shè)有端蓋密 封的空氣排放口。
優(yōu)選的，所述冷媒汽體上行管與汽液分離室的上端頂部連通，冷媒液體下 行管與汽液分離室的下端底部連通或貫穿汽液分離室的上端頂部延伸至下端 底部。
優(yōu)選的，所述翅片管冷凝器包括集液管，冷媒液體下行管上端與集液管連通；集液管上端為鋁板螺旋焊接連接的數(shù)個長條鋁管；所述冷媒汽體上行管上
行至集液鋁管上部或與長條鋁管上部設(shè)置的分汽鋁管連通。
優(yōu)選的，所述的冷凝室內(nèi)設(shè)置多個橫截面為長方形的鋁管，所述的長方形 的鋁管間焊接密集蛇形的薄鋁板，所述的長方形的鋁管下部由集液管連接，冷 媒液體下行管與所述集液管下部連接，所述的長方形的鋁管上部可設(shè)置分汽鋁
管并與所述的冷媒汽體上行管連接；或者所述的冷媒汽體上行管伸至所述集液 管上部；所述鋁管內(nèi)腔的內(nèi)徑范圍在0.5 5mm間，更為優(yōu)選的范圍在1 2mm 間。
優(yōu)選的，所述冷媒汽體上行管、冷媒液體下行管為冷媒相容的電絕緣管， 冷媒液體下行管、冷媒汽體上行管獨立設(shè)置或套接設(shè)置；所述的汽液分離室獨 立設(shè)置或與蒸發(fā)室、冷凝室兩者或者之一一體設(shè)置。
優(yōu)選的，所述的冷媒汽體上行管和冷媒液體下行管為冷媒相容的電絕緣 管，冷媒液體下行管置于冷媒汽體上行管的內(nèi)部或冷媒汽體上行管置于冷媒液 體下行管的內(nèi)部。
優(yōu)選的，所述的蒸發(fā)冷卻裝置包括數(shù)個蒸發(fā)室單元形成蒸發(fā)室組，蒸發(fā)室 單元間通過蒸發(fā)室連接管順序連接，蒸發(fā)室組與冷凝室間通過汽液分離室連 接。
本實用新型的另一目的在于提供一種的大功率LED燈，包括蒸發(fā)冷卻裝 置、驅(qū)動電源，所述驅(qū)動電源的功率器件貼裝設(shè)置在蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室導(dǎo) 熱基板外側(cè)。
優(yōu)選的，所述驅(qū)動電源的功率器件為變換器，所述變換器的發(fā)熱元件貼附 設(shè)置在蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室部分外側(cè)。
本實用新型的又一目的在于提供一種戶外照明設(shè)備，包括支撐桿，其特征 在于支撐桿上端連接所述的大功率LED燈；所述大功率LED燈的重力循環(huán)蒸 發(fā)冷卻裝置冷凝室上端設(shè)置罩板；所述LED燈的蒸發(fā)冷卻裝置蒸發(fā)室與汽液 分離室一體設(shè)置。
本實用新型的有益效果
本實用新型技術(shù)方案采用重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻的原理進行散熱設(shè)計，在結(jié)構(gòu) 上，本實用新型的技術(shù)方案的蒸發(fā)冷卻裝置采用蒸發(fā)室位于冷凝室的下端，通過蒸發(fā)室部分LED燈燈管管腳與蒸發(fā)室固定一體來達到散熱的效果。本實用 新型人經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)，LED燈的發(fā)光光譜中不包含紅外部分，產(chǎn)生的熱量 不能通過輻射釋放。本實用新型采用與蒸發(fā)室固定連接一體的管腳來進行熱傳 導(dǎo)，起到意想不到的效果。本實用新型的技術(shù)方案中蒸發(fā)室采用兩基板熱傳導(dǎo) 結(jié)構(gòu)，利用銅良好的熱傳導(dǎo)效應(yīng)，大為提髙LED燈燈管管腳的熱傳導(dǎo)效果。
在本實用新型優(yōu)選技術(shù)方案中釆用的LED燈燈管管腳為端口密封的管 狀，管內(nèi)與冷媒連通，這樣便于冷媒進入LED燈的管腳內(nèi)蒸發(fā)散熱。優(yōu)選技 術(shù)方案中管腳與蒸發(fā)室的基板采用銅管焊接一體或通過蟪口密接一體，強化了 LED燈與蒸發(fā)室的基板固定效果，又起到良好的熱傳導(dǎo)作用。優(yōu)選技術(shù)方案 中LED燈管管腳外側(cè)具有蠊紋段，使之能直接安裝于裝有金屬埋件的由陶瓷 或其它絕緣體構(gòu)成的蒸發(fā)室。
本實用新型技術(shù)方案中LED燈管或燈管芯片發(fā)熱時，熱量由管腳傳導(dǎo)至 蒸發(fā)室基板部分，由于蒸發(fā)室基板內(nèi)側(cè)為冷媒液體，冷媒液體受熱后在蒸發(fā)室 內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽經(jīng)汽液分離室在冷凝室的冷媒汽體上行管部分冷凝，經(jīng)冷媒 液體下行管回流至蒸發(fā)室。
在本實用新型優(yōu)選技術(shù)方案中將LED燈管和驅(qū)動電源的功率器件都設(shè)置 在蒸發(fā)室的外側(cè)，其發(fā)熱部分都貼設(shè)置在蒸發(fā)室上，這樣的一體化設(shè)計使得 LED燈管運行時的溫度大為降低，而且也起到對驅(qū)動電源的功率器件冷卻的 效果。優(yōu)選技術(shù)方案中冷凝室采用翅片管冷凝管，結(jié)合翅片管中鋁管冷凝經(jīng)冷 媒液體下行管回流到蒸發(fā)室中，起到循環(huán)冷卻的效果。
本實用新型優(yōu)選方案中采用的LED管是一個帶散熱基板式的扁平封裝 管，則將LED管的散熱基板、變換器的發(fā)熱元件直接貼附設(shè)置在蒸發(fā)室基板 的外表面。在本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案中采用LED管和驅(qū)動電源的變換器 一體組配在蒸發(fā)室內(nèi)進行散熱設(shè)計，達到較好的整體散熱效果。
綜上所述，本實用新型通過將LED燈燈管的至少一個管腳直接與冷媒接 觸或者通過金屬連接浸泡在蒸發(fā)室的冷媒液體內(nèi)，得到一個結(jié)構(gòu)簡單，散熱效 果好的大功率LED燈，該技術(shù)方案可以應(yīng)用于戶外照明設(shè)備中。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述

圖1為本實用新型實施例蒸發(fā)冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本實用新型實施例蒸發(fā)冷卻裝置蒸發(fā)室部分結(jié)構(gòu)示意圖；其中LED 燈管管腳焊接固定在蒸發(fā)室的基板上；
圖3為本實用新型另一實施例蒸發(fā)冷卻裝置LED燈管結(jié)構(gòu)示意圖；其中 兩種封裝形式中一個管腳中空用于熱傳導(dǎo)， 一個管腳用于電連接；其中(a) 用于LED管朝上和朝前安裝的封裝形式；(b)用于LED管朝下和朝前安裝的 封裝形式；
圖4為圖3的LED燈管中空管腳與蒸發(fā)冷卻裝置連接示意圖； 圖5為本實用新型又一實施例中多個蒸發(fā)室串聯(lián)的蒸發(fā)冷卻裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖6為圖5的串聯(lián)后并聯(lián)的電氣連接示意圖；其中蒸發(fā)室連接管絕緣或蒸 發(fā)室絕緣；
圖7為圖5的并聯(lián)后并聯(lián)的電氣連接示意圖；其中蒸發(fā)室連接管非絕緣或 蒸發(fā)室非絕緣；
圖8為本實用新型又一蒸發(fā)冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中LED燈燈管帶 基板；
圖9為本實用新型又一實施例戶外照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。 其中，圖1中，l為蒸發(fā)室，2為驅(qū)動電源的功率器件，3為LED燈燈管， 4為芯片印制板，5為絕緣導(dǎo)熱材料，6為耐冷媒絕緣管，7為汽液分離室，8 為冷媒液體下行管，9為冷媒汽體上行管，10為翅片管冷凝器，11為冷媒灌 注口， 12空氣排放口。圖2中，21為直插式大功率LED燈燈管，22為焊接 的銅管，23為LED燈管管腳，24為冷媒液體；圖3中31為LED燈管、32 為中空的管腳，33為電連接管腳；圖4中41為帶外螺紋中空的LED管腳， 42為蠊孔、43為蒸發(fā)室銅板、44為冷媒液體、45為蒸發(fā)室的連接管；圖5 中，51為LED燈管電連接的管腳、52為中空的LED燈中空的管腳、53為蒸 發(fā)室單元；圖8中，81為LED燈燈管，82為導(dǎo)熱基板，83為蒸發(fā)室，84為 冷媒液體，85為蒸發(fā)室單元連接管；圖9中，91為支撐桿，92為罩板，93 為冷凝室，94為蒸發(fā)室、汽液分離室一體化；95為汽體上行管和液體下行管。
具體實施方式
為了更詳盡的表述上述實用新型的技術(shù)方案，以下本實用新型人列舉出具 體的實施例來明技術(shù)效果需要強調(diào)的是，這些實施例是用于說明本實用新型 而不限于限制本實用新型的范圍。實施例1直插式大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置 如圖1和圖2，該大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，該裝置包括 具有導(dǎo)熱基板的蒸發(fā)室1和位于蒸發(fā)室上端的冷凝室；蒸發(fā)室包括由導(dǎo)熱金屬 管鉚焊連接的兩導(dǎo)熱基板，基板間充填冷媒液體，LED燈的燈管3管腳通過 導(dǎo)熱金屬管與蒸發(fā)室的導(dǎo)熱基板一體焊接固定。該導(dǎo)熱基板為銅板，導(dǎo)熱金屬 管為銅管?；宓暮穸仍?.5mm左右；兩基板的間距范圍在2mm ，兩基板間 通過銅管鉚焯連接，所述銅管排列成矩陣狀；大功率LED燈燈管管腳貫穿銅 管與基板焊接。LED燈具有多個燈管，每個燈管至少一個管腳與蒸發(fā)室一體串聯(lián)固定連 接。蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室的基板與其外側(cè)LED燈的芯片印制板4之間的封 裝材料為絕緣導(dǎo)熱材料5。LED燈的芯片印制板通過芯片粘貼材料與絕緣導(dǎo)熱 材料、基板密接封裝。絕緣導(dǎo)熱材料選用硅樹脂。芯片粘貼材料選用金錫合金 焊料。蒸發(fā)室一側(cè)設(shè)置端蓋密封的冷媒灌注口 11，另一側(cè)與汽液分離室相通； 蒸發(fā)室基板間充填冷媒液體24。蒸發(fā)室殼體為一體的絕緣材料制作而成，大 功率LED、驅(qū)動電源封裝在殼體內(nèi)，其殼體下壁為透明的石英玻璃，LED燈 燈管焊接端為兩平行設(shè)置的基板，所述LED燈的燈管管腳與蒸發(fā)室基板焊接 一體固定且串聯(lián)。該裝置蒸發(fā)室、冷凝室之間通過汽液分離室7連接，冷凝室包括與汽液分 離室連接的冷媒汽體上行管9、冷媒液體下行管8;汽體上行管、冷媒液體下 行管上端設(shè)置有翅片管冷凝器10,翅片管冷凝器的上端開設(shè)有端蓋密封的空 氣排放口 12。冷媒汽體上行管與汽液分離室的上端頂部連通，冷媒液體下行 管與汽液分離室的下端底部連通或貫穿汽液分離室的上端頂部延伸至下端底 部。該翅片管冷凝器包括集液管，冷媒液體下行管上端與集液管連通；集液管 上端為鋁板螺旋焊接連接的數(shù)個長條鋁管；所述冷媒汽體上行管上行至集液鋁 管上部連通。冷凝室內(nèi)設(shè)置多個橫截面為長方形的鋁管，長方形的鋁管間焊接密集蛇形的薄鋁板，長方形的鋁管下部由集液管連接，冷媒液體下行管與所述 集液管下部連接，長方形的鋁管上部可設(shè)置分汽鋁管并與冷媒汽體上行管連 接；或者冷媒汽體上行管伸至所述集液管上部；鋁管內(nèi)腔的內(nèi)徑范圍在lmm 左右。該冷媒汽體上行管、冷媒液體下行管為冷媒相容的電絕緣管6,冷媒液體 下行管、冷媒汽體上行管獨立設(shè)置；汽液分離室獨立設(shè)置。將蒸發(fā)室收集的大功率LED燈等管和驅(qū)動電源的功率器件2上散發(fā)的熱 量，通過冷媒的重力循環(huán)原理及時有效的將熱量通過汽液分離室、冷媒汽體上 行管，到達冷凝器，最終將熱量散發(fā)到環(huán)境中，由于蒸發(fā)冷卻本身的技術(shù)優(yōu)勢， 可保證LED管內(nèi)的溫度保持在接近環(huán)境溫度范圍內(nèi)，確保LED燈能安全的溫 度范圍內(nèi)合理使用。該燈為直插式大功率LED燈，蒸發(fā)室1的上下面是由薄銅板板組成，厚 度0.5mm左右，間距2mm左右，兩個基板由排列成矩陣狀的細銅管22鉚焊 連接，將直插式大功率LED燈管21托架相連的管腳23穿過細銅管焊接，另 一個管腳折彎后用于電連接，這樣可以有效的將LED管內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過管 腳導(dǎo)到蒸發(fā)室，再通過連通管與汽液分離室和一個翅片管冷凝器連接散熱。這 樣在不改變現(xiàn)有封裝形式的情況下將LED管的溫度大大降低，提髙了 LED燈 的穩(wěn)定性和壽命。當然，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能了解的那樣，細銅管可以排列成其他 需要的任何形狀。實施例2帶重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置的螺接式大功率LED燈 根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型的技術(shù)方案可以做以下調(diào)整改 變，圖2給出了兩中不同的具體封裝形式，以適用于不同的LED管安裝要求。 如圖1和圖3,該大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，該裝置包括 具有導(dǎo)熱基板的蒸發(fā)室1和位于蒸發(fā)室上端的冷凝室；蒸發(fā)室包括由兩基板和 兩基板間充填的冷媒液體，固定連接LED燈燈管3的基板43上設(shè)置螺孔或螺 紋件，所述LED燈的燈管管腳通過螺口與蒸發(fā)室基板一體固定。該導(dǎo)熱基板 為銅板43，導(dǎo)熱金屬管為銅管?；宓暮穸仍趌mm左右；兩基板的間距范圍 在5mm。 LED燈的芯片通過芯片粘貼材料粘貼在基板上，并通過封裝材料進行封裝；基板上采用打孔攻絲或者采用預(yù)埋螺紋件設(shè)置螺孔或螺紋件，LED 燈的燈管管腳通過螺口與蒸發(fā)室基板一體固定。LED燈的燈管3 —個管腳32為端口密封的管狀，管內(nèi)與冷媒連通用于熱 傳導(dǎo)；另一個管腳33用于電連接。LED燈的燈管用于熱傳導(dǎo)的管腳41外側(cè) 為蟪紋段，與蒸發(fā)室上的螺口 42或螺紋件配合固定連接。LED燈的多個燈管 管腳與蒸發(fā)室一體串聯(lián)固定連接。蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室的基板與其外側(cè)LED燈的芯片印制板4之間還設(shè) 置絕緣導(dǎo)熱材料5。 LED燈的芯片印制板通過芯片粘貼材料與絕緣導(dǎo)熱材料、 基板密接封裝。絕緣導(dǎo)熱材料選用陶瓷。芯片粘貼材料選用錫漿。蒸發(fā)室一側(cè)設(shè)置端蓋密封的冷媒灌注口 11，另一側(cè)與汽液分離室相通； 蒸發(fā)室基板間充填冷媒液體44。蒸發(fā)室殼體為一體的絕緣材料制作而成，大 功率LED、驅(qū)動電源封裝在殼體內(nèi)，其殼體下壁為透明的石英玻璃，LED燈 燈管焊接端為兩平行設(shè)置的基板，所述LED燈的燈管管腳與蒸發(fā)室基板焊接 一體固定。該裝置蒸發(fā)室、冷凝室之間通過汽液分離室7連接，冷凝室包括與汽液分 離室連接的冷媒汽體上行管9、冷媒液體下行管8;汽體上行管、冷媒液體下 行管上端設(shè)置有翅片管冷凝器10，翅片管冷凝器的上端開設(shè)有端蓋密封的空 氣排放口 12。冷媒汽體上行管與汽液分離室的上端頂部連通，冷媒液體下行 管與汽液分離室的下端底部連通或貫穿汽液分離室的上端頂部延伸至下端底 部。該翅片管冷凝器包括集液管，冷媒液體下行管上端與集液管連通；集液管 上端為鋁板蠊旋焊接連接的數(shù)個長條鋁管；所述冷媒汽體上行管上行至集液鋁 管上部連通。冷凝室內(nèi)設(shè)置多個橫截面為長方形的鋁管，長方形的鋁管間焊接 密集蛇形的薄鋁板，長方形的鋁管下部由集液管連接，冷媒液體下行管與所述 集液管下部連接，長方形的鋁管上部可設(shè)置分汽鋁管并與冷媒汽體上行管連 接；或者冷媒汽體上行管伸至所述集液管上部；所述鋁管內(nèi)腔的內(nèi)徑范圍在 2mm左右c該冷媒汽體上行管、冷媒液體下行管為冷媒相容的電絕緣管6，冷媒液體 下行管、冷媒汽體上行管獨立設(shè)置；汽液分離室獨立設(shè)置。將蒸發(fā)室收集的大功率LED燈等管和驅(qū)動電源的功率器件2上散發(fā)的熱量，通過冷媒的重力循環(huán)原理及時有效的將熱量通過汽液分離室、冷媒汽體上 行管，到達冷凝器，最終將熱量散發(fā)到環(huán)境中，由于蒸發(fā)冷卻本身的技術(shù)優(yōu)勢， 可保證LED管內(nèi)的溫度保持在接近環(huán)境溫度范圍內(nèi)，確保LED燈能安全的溫 度范圍內(nèi)合理使用。本實施例中選用較粗LED管腳的大功率LED燈，大功率LED燈燈管托 架相連的管腳41內(nèi)部做成管狀，這時LED管與蒸發(fā)室的基板43通過螺口 42 連接或者螺紋連接或焊接后，冷媒直接導(dǎo)入中空的LED管腳中，直接將LED 燈燈管內(nèi)產(chǎn)生的熱量及時有效的帶走，這樣可以突破現(xiàn)有的直插式大功率 LED燈的最大功率的極限通過這種封裝改進，可以把直插單燈的功率提髙 5-10倍。當這樣的蒸發(fā)室排成一系列加大散熱效果時，在每個蒸發(fā)室設(shè)置蒸 發(fā)室連接管45。這將在下面的實施例中繼續(xù)陳述。實施例3帶多單元蒸發(fā)室的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置的螺接式大功率LED燈圖4是將蒸發(fā)室作為一個單元，將實施例2得到的多個蒸發(fā)冷卻裝置蒸發(fā) 室單元排列，即將LED燈管固定在蒸發(fā)室上，LED燈組合多個蒸發(fā)室單元53， 通過并聯(lián)的方式將冷媒管道連通如圖5。 LED燈的燈管一個管腳51為端口密 封的管狀，管內(nèi)與冷媒連通用于熱傳導(dǎo)；另一個管腳52用于電連接。LED燈 的燈管用于熱傳導(dǎo)的管腳51外側(cè)為螺紋段，與蒸發(fā)室上的螺口或螺紋件配合 固定連接。LED燈的多個燈管管腳與蒸發(fā)室一體串聯(lián)固定連接。根據(jù)蒸發(fā)室 的材料和中空LED管腳與蒸發(fā)室連接部位是否絕緣的區(qū)別，有二種不同的 LED燈管電氣連接方式。 一種采用先串聯(lián)后并聯(lián)的方式，適用于當蒸發(fā)室單 元殼體為非金屬或連接部位為絕緣時采用，如圖6;另一種采用并聯(lián)后再并聯(lián) 的方式連接，適用于當蒸發(fā)室單元殼體為金屬且連接部位為非絕緣時采用，如 圖7。如圖所示，具體按照實際需求采用不同的蒸發(fā)室，并可按需要采用事宜 的電氣連接方式。當然，本實用新型人經(jīng)研究還對蒸發(fā)室與LED燈燈管的設(shè)置方式進行了 研究?，F(xiàn)有技術(shù)中還存在將導(dǎo)熱基板與鋁散熱器大面積額接觸散熱的方式，本 實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案中可以采用如圖8所示給出的是直接將帶有導(dǎo)熱基 板82的LED管81與蒸發(fā)室83貼裝設(shè)置。通過蒸發(fā)室冷媒液體84的汽液變化，而且蒸發(fā)室單元連接管85可以與其他蒸發(fā)室單元串聯(lián)連接起到更好的冷 卻散熱效果。這樣的設(shè)計不僅能將體積做的更小、而且節(jié)約散熱材料，經(jīng)濟而 效果好。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實用新型所能了解的內(nèi)容，以及上面給出 采用不同的封裝形式的大功率LED管如何與蒸發(fā)室連接的情況說明，可以按 照實際的需求來選擇決定，大功率LED管與蒸發(fā)室連接的好壞直接影響到實 際的散熱效果，可以根據(jù)各自不同的封裝情況，選擇最佳的貼裝方式，有利于 熱量的迅速、髙效導(dǎo)出。實施例4戶外照明設(shè)備如圖，該戶外照明設(shè)備，包括支撐桿，支撐桿91上端連接大功率LED燈； 大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置冷凝室93上端設(shè)置罩板92; LED燈 的蒸發(fā)冷卻裝置蒸發(fā)室與汽液分離室一體94設(shè)置。冷凝室通過汽體上行管和 液體下行管95與蒸發(fā)室與汽液分離室一體溝通。基于此，外形結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的路燈結(jié)構(gòu)基本一致，如圖9，整個結(jié)構(gòu)具體可 按照實際需要將改變冷凝器的位置來改變整個LED燈的外形，如防雨可在蒸 發(fā)室、冷凝器做成一個整體結(jié)構(gòu)的燈具。通過蒸發(fā)冷卻的方法，采用重力循環(huán)原理簡單高效的將各種大功率LED 管和變換器發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量通過蒸發(fā)器迅速的導(dǎo)出熱量，使各種大功率 LED管和變換器發(fā)熱元件保持在接近于環(huán)境溫度的水平， 一般可保持在50'C 以內(nèi)，有效的避免引起LED燈發(fā)熱，延長使用壽命。上述實例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項 技術(shù)的人是能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新 型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋 在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)冷卻裝置包括具有導(dǎo)熱基板的蒸發(fā)室和位于蒸發(fā)室上端的冷凝室；所述蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室部分設(shè)置有LED燈，所述LED燈的燈管管腳通過與蒸發(fā)室的導(dǎo)熱基板一體固定連接而與蒸發(fā)室內(nèi)冷媒液體熱傳導(dǎo)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特 征在于所述裝置的蒸發(fā)室包括由導(dǎo)熱金屬管鉚焊連接的兩導(dǎo)熱基板，基板間充 填冷媒液體，所述LED燈的燈管管腳通過導(dǎo)熱金屬管與蒸發(fā)室的導(dǎo)熱基板一 體焊接固定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特 征在于所述導(dǎo)熱基板選自陶瓷、Cu/Mo合金散熱板、Cu/W合金散熱板、鋁板 或銅板；所述LED燈的芯片通過芯片粘貼材料粘貼在基板上，并通過封裝材 料進行封裝所述導(dǎo)熱金屬管選自銅管、鋁管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特 征在于所述裝置的蒸發(fā)室包括由兩基板和兩基板間充填的冷媒液體，固定連接 LED燈燈管的基板上設(shè)置螺孔或螺紋件，所述LED燈的燈管管腳通過螺口與 蒸發(fā)室基板一體固定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特 征在于所述LED燈的燈管管腳為端口密封的管狀，管腳管內(nèi)與冷媒連通；所 述LED燈的燈管管腳外側(cè)或內(nèi)側(cè)為螺紋段，與蒸發(fā)室基板上的螺口或螺紋件 配合固定連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置， 其特征在于所述LED燈的多個燈管管腳與蒸發(fā)室基板一體串聯(lián)固定連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特 征在于所述裝置蒸發(fā)室、冷凝室之間通過汽液分離室連接，所述冷凝室包括與 汽液分離室連接的冷媒汽體上行管、冷媒液體下行管；所述冷媒液體下行管上 端與集液管連通；集液管上端為鋁板蠊旋焊接連接的數(shù)個長條鋁管；所述冷媒 汽體上行管上行至集液鋁管上部或與長條鋁管上部設(shè)置的分汽鋁管連通。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特 征在于所述冷媒汽體上行管、冷媒液體下行管為冷媒相容的電絕緣管，冷媒液 體下行管、冷媒汽體上行管獨立設(shè)置或同軸設(shè)置；所述的汽液分離室獨立設(shè)置或與蒸發(fā)室、冷凝室兩者或者之一一體設(shè)置。
9、 一種包括權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)冷卻裝置的大功率LED燈，其特征在 于該LED燈還包括驅(qū)動電源，所述驅(qū)動電源的功率器件貼裝設(shè)置在蒸發(fā)冷卻 裝置的蒸發(fā)室導(dǎo)熱基板外側(cè)。
10、 一種戶外照明設(shè)備，包括支撐桿，其特征在于支撐桿上端連接權(quán)利要 求9所述的大功率LED燈；所述大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置冷凝 室上端設(shè)置罩板；所述LED燈的蒸發(fā)冷卻裝置蒸發(fā)室與汽液分離室一體設(shè)置。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率LED燈的重力循環(huán)蒸發(fā)冷卻裝置，其特征在于所述蒸發(fā)冷卻裝置包括具有導(dǎo)熱基板的蒸發(fā)室和位于蒸發(fā)室上端的冷凝室；所述蒸發(fā)冷卻裝置的蒸發(fā)室部分設(shè)置有LED燈，所述LED燈的燈管管腳通過與蒸發(fā)室的導(dǎo)熱基板一體固定連接而與蒸發(fā)室內(nèi)冷媒液體熱傳導(dǎo)。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、散熱效果優(yōu)越，能廣泛應(yīng)用于戶外照明設(shè)備中。
文檔編號H01L23/427GK201368436SQ200920141600
公開日2009年12月23日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者莊惠忠, 沈明學(xué), 王玉富, 魏榮華 申請人:吳江市華安電器有限公司