本實用新型涉及電子設備散熱技術(shù)領域，更具體地說，涉及一種散熱裝置，還涉及一種包括上述散熱裝置的大功率LED燈具。

背景技術(shù)：

LED(發(fā)光二極管)被稱為第四代照明光源，具有節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長等諸多優(yōu)點，被廣泛的應用于各類顯示、照明等領域。隨著照明行業(yè)的不斷發(fā)展，對大功率LED的需求越來越大。然而，由于LED的電光轉(zhuǎn)換效率一般只有20～30％，剩余70～80％的電能最終轉(zhuǎn)化成熱能，而這部分熱能，如果不能及時排出，將對LED的穩(wěn)定性、可靠性及使用壽命產(chǎn)生重大影響。

傳統(tǒng)的單純依靠自然對流的普通型材散熱器已無法滿足大功率LED的散熱需求，散熱問題成為制約大功率LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。因此，急需新的更加高效的散熱技術(shù)來解決此問題。

綜上所述，如何有效地解決現(xiàn)有散熱器散熱效率低、大功率電子設備散熱需求難以滿足等問題，是目前本領域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的第一個目的在于提供一種散熱裝置，該散熱裝置的結(jié)構(gòu)設計可以有效地解決大功率電子設備散熱需求難以滿足的問題，本實用新型的第二個目的在于提供一種包括上述散熱裝置的LED燈具。

為了達到上述第一個目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種散熱裝置，包括相變材料儲放部件、散熱翅片和熱管，所述相變材料儲放部件包括開設有相變材料儲放腔的底盤和密封連接于所述相變材料儲放腔的密封板，所述相變材料儲放腔內(nèi)設置有相變材料，所述密封板上開設有密封板通孔，所述熱管包括設置于中部的內(nèi)熱管和設置于所述內(nèi)熱管外圍的外熱管，所述熱管的取熱端穿過所述密封板通孔嵌插于所述相變材料內(nèi)，散熱端夾持于所述散熱翅片內(nèi)。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述相變材料為熔點范圍為40℃-65℃的材料。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述相變材料為石墨粉與石蠟的混合物。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，還包括端板，所述端板上開設有用于固定所述散熱端的熱管固定通孔，所述散熱端的末端插接于所述熱管固定通孔中，所述端板上開設有用于空氣流動的空氣流動通孔。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述熱管的內(nèi)壁設置有超親水毛細芯。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述散熱翅片包括內(nèi)散熱翅片與外散熱翅片，所述內(nèi)熱管夾持于所述內(nèi)散熱翅片內(nèi)，所述外熱管夾持于所述外散熱翅片內(nèi)。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述內(nèi)散熱翅片為包括多個短翅片單體與多個長翅片單體連接的內(nèi)翅片模組；所述外散熱翅片為包括多個所述長翅片單體連接的外翅片模組。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述散熱翅片表面設置有納米涂料層。

優(yōu)選地，上述散熱裝置中，所述散熱翅片為通過擠壓成型的塑包鋁翅片、鋁合金翅片或者陶瓷翅片。

本實用新型提供的散熱裝置包括相變材料儲放部件、散熱翅片和熱管。其中，相變材料儲放部件包括底盤和密封板，底盤具有相變材料儲放腔，密封板設置于相變材料儲放腔的頂端開口，且與底盤密封連接。相變材料儲放腔內(nèi)設置有相變材料，密封板上開設有密封板通孔，熱管包括設置于對應相變材料儲放腔中部的內(nèi)熱管和設置于內(nèi)熱管外圍的外熱管，且內(nèi)熱管與外熱管的取熱端均插接于密封板通孔內(nèi)，散熱端均夾持于散熱翅片內(nèi)。

應用本實用新型提供的散熱裝置，首先利用相變材料迅速吸收大功率LED工作時產(chǎn)生的熱量，并以潛熱的形式儲存起來，且相變材料在融化過程中溫度保持不變，因此可以減緩LED內(nèi)部溫度上升的速率，對LED有很好的保護作用。當熔融狀態(tài)下的相變材料的溫度達到熱管內(nèi)部工質(zhì)的沸點時，工質(zhì)吸收大量熱量變成蒸汽并進入到散熱部，蒸汽在散熱部冷凝成液體，并將熱量釋放給散熱翅片，液體在自身重力及毛細壓力作用下再次進入到蒸發(fā)端吸收熱量，散熱翅片最終將熱量散失到周圍環(huán)境，實現(xiàn)被動式散熱。由于相變材料與取熱端直接接觸，因此可以減小熱管從相變材料取熱的熱阻，最大程度的提高熱管取熱能力。由于相變材料融化之后具有較好的流動性，因此可以保證每個熱管都可以高效工作，提高整個裝置的散熱能力，還可以確保底盤溫度一致性，從而保證大功率LED受熱均勻，避免由于溫度不均導致LED內(nèi)部產(chǎn)生熱應力，從而對LED產(chǎn)生破壞。

同時，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、無需消耗額外動力，即能滿足大功率LED的散熱要求，具有潛在的應用前景。

為了達到上述第二個目的，本實用新型還提供了一種LED燈具，該LED燈具包括LED芯片、玻璃透鏡(未標出)、反光罩、電源(未標出)和電源盒；還包括上述的任一種散熱裝置。由于上述的散熱裝置具有上述技術(shù)效果，具有該散熱裝置的LED燈具也應具有相應的技術(shù)效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型提供的大功率LED燈具一種具體實施方式的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中儲放腔的放大示意圖；

圖3為圖1中儲放腔內(nèi)相變材料的放大示意圖；

圖4為圖1中熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1中單個內(nèi)散熱翅片的上端放大示意圖；

圖6為圖1中內(nèi)散熱翅片與內(nèi)熱管組合的上端放大示意圖；

圖7為圖1中單個外散熱翅片的上端放大示意圖；

圖8為圖1中外散熱翅片與外熱管組合的上端放大示意圖；

圖9為圖1中大功率LED燈具組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標記如下：

1、螺絲；2、反光罩；3、相變材料儲放部件；4、熱管；5、散熱翅片；6、端板；7、電源盒；31、密封板；32、密封板內(nèi)熱管插入通孔；33、密封板外熱管插入通孔；34、相變材料；341、相變材料內(nèi)熱管插入通孔；342、相變材料外熱管插入通孔；41、內(nèi)熱管；42、外熱管；51、短翅片單體；52、長翅片單體；53、螺紋孔；54、內(nèi)翅片插入熱管空腔；55、外翅片插入熱管空腔；56、長翅片單體；57、螺紋孔。

具體實施方式

本實用新型實施例公開了一種散熱裝置，以提高散熱效率、滿足大功率電子設備的散熱需求。

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-圖9，圖1為本實用新型提供的大功率LED燈具一種具體實施方式的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中儲放腔的放大示意圖；圖3為圖1中儲放腔內(nèi)相變材料的放大示意圖；圖4為圖1中熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖1中單個內(nèi)散熱翅片的上端放大示意圖；圖6為圖1中內(nèi)散熱翅片與內(nèi)熱管組合的上端放大示意圖；圖7為圖1中單個外散熱翅片的上端放大示意圖；圖8為圖1中外散熱翅片與外熱管組合的上端放大示意圖；圖9為圖1中大功率LED燈具組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。

在一種具體實施方式中，本實用新型提供的散熱裝置包括相變材料儲放部件3、熱管4和散熱翅片5。

其中，相變材料儲放部件3包括底盤和密封板31，底盤具有相變材料儲放腔，用于放置相變材料34。具體相變材料儲放腔可以為橫截面呈圓形、方形或者橢圓形的腔體。當然，其并不局限于上述結(jié)構(gòu)，也可以為其他合適的形狀。相變材料儲放腔用于放置相變材料34，因而底盤的制作材料應滿足導熱系數(shù)大、耐腐蝕的特點，優(yōu)選的可以為銅、鋁、不銹鋼或者陶瓷材料，但并不局限于上述材料，具體如紫銅。根據(jù)需要，相變材料儲放腔的直徑可以為150mm，壁厚為3mm，高度為30mm，深度為25mm。相變材料儲放腔的下底板，也就是底盤的下端板通常用于與電子設備連接，如與LED芯片連接。LED芯片可以貼在相變材料儲放腔下底板的中心位置，為了減小接觸熱阻，可以在下底板上涂上均勻的導熱硅脂層。進一步地，對應LED芯片的四個固定孔位置，相變材料儲腔內(nèi)可以設置與之對應的四個實心固定柱(未標出)，實心固定柱靠近下底板端開有螺紋孔(孔的深度小于實心固定柱的高度)，用于將LED芯片固定安裝在儲放腔下底板。

在相變材料儲放腔內(nèi)部儲放有相變材料34，考慮到相變材料34在吸熱融化時體積可能會發(fā)生一定程度的變化，因此在相變材料儲放腔內(nèi)部優(yōu)選的預留有空腔。空隙的體積具體可以為整個相變材料儲放腔的三分之一。

密封板31設置于相變材料儲放腔的頂端開口，且與底盤密封連接。具體的，密封板31與相變材料儲放腔之間可以采用焊接的方式進行密封，也可以采用螺栓連接或者螺紋連接等方式密封連接。如密封板31周邊有若干螺紋通孔(未標出)，用于將密封板31與儲放腔3密封。密封板31其制作材料應滿足硬度大、抗拉伸、耐腐蝕的特點，可以是金屬，也可是非金屬固體材料，如陶瓷。密封板31的形狀需與相變材料儲放腔的形狀對應。

密封板31上預留有用于插入熱管5的取熱端的密封板通孔，熱管5的取熱端穿過密封板通孔并嵌插于相變材料34內(nèi)。根據(jù)需要，密封板31的厚度可以為3mm。密封板通孔包括密封板內(nèi)熱管插入通孔32、密封板外熱管插入通孔33，用于分別插入內(nèi)外熱管取熱端，且取熱端嵌插在相變材料34內(nèi)部。

熱管4的散熱端夾持于散熱翅片5內(nèi)。具體的，熱管4與散熱翅片5可以通過過盈配合固定連接，也可以通過焊接或者其他可拆卸的固定連接方式連接。熱管4與密封板通孔優(yōu)選的為密封連接，如通過過盈配合或設置密封結(jié)構(gòu)密封等。熱管4的工質(zhì)可以是水、乙醇、丙酮、有機工質(zhì)及其混合物，其他適合于熱管4的工作流體也包括在內(nèi)。熱管4的直徑、長度、個數(shù)可根據(jù)具體需要進行設計，此處不作具體限定。

熱管4設置多個，包括設置于中部的內(nèi)熱管41和設置于外部的外熱管42。也就是內(nèi)熱管41對應相變材料儲放腔的中部設置，而外熱管42設置于內(nèi)熱管41的外圍，也就是對應相變材料儲放腔的外部設置。

應用本實用新型提供的散熱裝置，當大功率LED開始工作時，熱量經(jīng)過熱傳導的方式進入到相變材料儲放腔下底板，再進入到相變材料34并被其吸收，相變材料34吸收熱量不斷融化，當溫度達到熱管4內(nèi)部液體工質(zhì)的沸點時，工質(zhì)吸收大量熱量變成蒸汽進入到熱管散熱部，蒸汽在散熱部將熱量釋放給散熱翅片5并冷凝成液體，液體在自身重力及毛細壓力作用下再次進入到取熱端吸收熱量，如此不斷循環(huán)工作，散熱翅片最終將熱量散失到周圍環(huán)境，實現(xiàn)被動式散熱。

同時，由于相變材料34與取熱端直接接觸，因此可以減小熱管從相變材料34取熱的熱阻，最大程度的提高熱管取熱能力。由于相變材料34融化之后具有較好的流動性，因此可以保證每個熱管都可以高效工作，提高整個裝置的散熱能力，還可以確保底盤溫度一致性，從而保證LED受熱均勻，避免由于溫度不均導致LED內(nèi)部產(chǎn)生熱應力，從而對LED產(chǎn)生破壞。綜上，本實用新型提供的散熱裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、無需消耗額外動力，即能滿足大功率LED的散熱要求，具有潛在的應用前景。

具體的，相變材料34為熔點范圍在LED芯片溫度范圍之內(nèi)的相變材料，具體可以為熔點范圍為40℃-65℃的材料。對于某一散熱裝置而言，可以根據(jù)其散熱對象選擇合適熔點的相變材料34。優(yōu)選的，相變材料34的熔點范圍可以為50℃-60℃，如55℃等。相變材料34的狀態(tài)可以是固態(tài)、液態(tài)，還可以為固液混合物，具體根據(jù)需要進行選擇。

進一步地，相變材料34的種類可以為單一相變材料、復合相變材料、無機相變材料、有機相變材料或者微膠囊。根據(jù)散熱裝置的應用對象，即電子設備的不同，可以選擇不同的相變材料34，以獲得最優(yōu)的散熱效果。具體的，相變材料34可以采用石墨粉與石蠟的混合物。石蠟不僅易于獲取，而且成本低廉，且潛熱值較大。石墨粉可以用于提高石蠟的整體導熱性能，縮短石蠟的融化時間。本實施例中可以將石蠟預制成圓柱狀，并在制作過程中預留插入熱管取熱端的相變材料內(nèi)熱管插入通孔341和相變材料外熱管插入通孔342。石墨粉與石蠟混合物的直徑小于相變材料儲放腔的內(nèi)徑，其高度為相變材料儲放腔總高度的三分之二。進一步的，也可以將石蠟制成微膠囊的形式，直接裝在相變材料儲放腔內(nèi)。

為了增強相變材料34的導熱性，可在相變材料34中添加輔助劑。例如可以在相變材料34內(nèi)部添加導熱能力強的金屬粉末以增強相變材料的導熱能力，如銅粉；或者添加非金屬粉末，如膨脹石墨粉等。也就是相變材料34可以為添加有膨脹石墨粉、銅粉或者鋁粉以提高導熱性的復合材料。當然，輔助劑并不局限于上述成分，其他適用于增加導熱性的輔助劑也可以使用。根據(jù)需要，還可以將相變材料制成泡沫金屬復合相變材料。

在上述各實施例的基礎上，還包括端板6，端板6上預制有熱管固定通孔，進而散熱端的末端插接于熱管固定通孔中。也就是熱管4的取熱端與密封板31連接，散熱端與端板6連接，從而便于熱管4的固定安裝，散熱裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊可靠。具體的，熱管4與端板6可以為焊接或其他可拆卸的固定連接方式連接。端板6具體可以為不銹鋼板或者鋁合金板。

進一步地，端板6上開設有用于空氣流動的空氣流動通孔，以加速空氣的流動，提高整個裝置的散熱能力。具體空氣流動通孔的個數(shù)、形狀及分布可以根據(jù)需要進行設置。

在上述各實施例的基礎上，熱管4的內(nèi)壁設置有超親水毛細芯，也就是熱管4為超親水毛細芯熱管。具體超親水毛細芯熱管其制作材料可以是銅、不銹鋼及其合金，其他適合于制作熱管的材料也包含在內(nèi)。優(yōu)選的，毛細芯1為具備超親水特性的多尺度毛細芯，多尺度毛細芯結(jié)構(gòu)的存在，不僅可以有效解決蒸汽溢出與液體吸入的矛盾問題，還可以加快冷凝液從散熱端進入到取熱端，從而大大提高熱管4的傳熱性能。

內(nèi)熱管41、外熱管42的制作材料為金屬，優(yōu)選的，可以為紫銅。內(nèi)熱管41、外熱管42毛細芯的制備材料可以為紫銅粉。熱管4內(nèi)壁設置的超親水毛細芯具體可以為具備超親水特性的多尺度結(jié)構(gòu)的毛細芯。毛細芯在制作過程中，可以在燒結(jié)材料紫銅粉內(nèi)添加造孔劑碳酸鈉，碳酸鈉高溫分解會留下一系列尺度不同的孔隙，從而形成多尺度孔隙的毛細芯。完成毛細芯的制備后，在熱管進行封裝之前，對毛細芯進行氧化處理，具體可以采用熱氧化的方式對毛細芯進行氧化處理，從而制備出具有超親水特性的毛細芯。

上述各實施例中，散熱翅片5可以包括內(nèi)散熱翅片和外散熱翅片，內(nèi)熱管41夾持于內(nèi)散熱翅片內(nèi)，外熱管42夾持于外散熱翅片內(nèi)。通過內(nèi)散熱翅片和外散熱翅片分別為內(nèi)熱管41和外熱管42散熱，進一步提高散熱效率。

優(yōu)選的，內(nèi)散熱翅片為多個短翅片單體51與多個長翅片單體52連接而成的內(nèi)翅片模組；外散熱翅片為多個長翅片單體56連接而成的外翅片模組。具體的，單個內(nèi)散熱翅片可以包括三個短翅片單體51和三個長翅片單體52，短翅片單體的厚度為2mm，長度為15mm，相鄰短翅片單體之間的夾角為30°，長翅片單體的厚度為2mm，長度為35mm，相鄰長翅片單體之間的夾角為30°。長翅片單體52與短翅片單體51相對設置，且二者的端部均與內(nèi)翅片插入熱管空腔54連接，為便于熱管的插入，在制作翅片時，內(nèi)翅片插入熱管空腔54為兩端開口的空腔。根據(jù)需要，內(nèi)翅片上可以設置用于與端板6連接的螺紋孔53，根據(jù)需要可以設置八個。

單個外散熱翅片可以包括三個長翅片單體56，長翅片單體56的厚度為2mm，長度為50mm，相鄰兩長翅片單體56之間的夾角為30°。長翅片單體56的一端均與外翅片插入熱管空腔55連接，為便于熱管4的插入，在制作翅片時，外翅片插入熱管空腔55為兩端開口的空腔。外翅片上可以設置用于與端板6連接的螺紋孔57，根據(jù)需要可以設置八個。外翅片及內(nèi)翅片的截面可以均為矩形。

散熱翅片5上可以進一步開設用于空氣流動的翅片通孔。通過翅片通孔的設置，以加速空氣流動，提高翅片的散熱能力。具體翅片通孔可以為圓孔，包括多個翅片通孔時，其可以在散熱翅片5上均勻分布。需要說明的是，散熱翅片5既可以為單個的散熱翅片單體，還可以為包括多個散熱翅片單體的散熱翅片模組。散熱翅片5的個數(shù)根據(jù)具體需要進行設計即可。

進一步地，可以對散熱翅片5表面進行處理，如設置水性納米涂料鍍層，以提高表面輻射換熱能力。

散熱翅片5的制作材料應滿足導熱系數(shù)大、耐腐蝕的特點，可以是銅、鋁也可以是陶瓷材料，優(yōu)選的，散熱翅片5為導熱性能好、重量較輕的鋁合金翅片或或者塑包鋁翅片。

在上述各實施例中，內(nèi)熱管41可以沿圓周分布，共設置八個，相鄰兩個內(nèi)熱管41間的夾角為45°，內(nèi)熱管41的外徑為8mm，內(nèi)徑為6mm，高度為200mm，內(nèi)熱管41的工質(zhì)可以為去離子水與乙二醇的混合物。同樣的，外熱管42也可以沿圓周分布，共設置八個，相鄰兩外熱管42間的夾角為45°，外熱管42的外徑為7mm，內(nèi)徑為5mm，高度為200mm，外熱管42的工質(zhì)也可以為為去離子水與乙二醇的混合物。

在內(nèi)熱管41如上設置時，相應的，沿著圓周方向，設置八個內(nèi)散熱翅片，八個內(nèi)熱管41嵌插在八個內(nèi)散熱翅片的內(nèi)翅片插入熱管空腔54內(nèi)。每個翅片上可以均開設螺紋孔53，用于與端板固定安裝。在外熱管42如上設置時，相應的，沿著圓周方向，設置八個外散熱翅片，八個外熱管42嵌插在八個外翅片插入熱管空腔55內(nèi)。每個外翅片上可以均開設螺紋孔57，用于與端板固定安裝。

進一步的，還可以將內(nèi)外熱管的取熱端折彎，形成L形的熱管，為了更加迅速的將熱量導出，可將熱管取熱端壓扁并與儲放腔的底板內(nèi)部接觸。

該散熱裝置還可以進一步與風扇組裝，形成體積小、重量輕的高效散熱裝置。

基于上述實施例中提供的散熱裝置，本實用新型還提供了一種大功率LED燈具，該LED燈具包括LED芯片、玻璃透鏡(未標出)、反光罩2、電源(未標出)和電源盒7；還包括如上所述的任一散熱裝置，散熱裝置的相變材料儲放部件的底端可以通過螺絲1與LED芯片連接。LED燈具的掛鉤等其他結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。由于該LED燈具采用了上述實施例中的散熱裝置，所以該LED燈具的有益效果請參考上述實施例。具體LED燈具的其他結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

由于本實用新型將熱管的取熱端嵌插在相變材料內(nèi)部，因此可以消除熱管與相變材料的接觸熱阻，從而大大提高熱管的取熱能力。另外，由于相變材料融化之后具有較好的流動性，因此可以使每個熱管的取熱端都包含在相變材料內(nèi)部，進而使每個熱管都能高效工作，還可以使整個儲放腔下底板溫度一致性，從而保證整個大功率LED芯片受熱均勻，避免由于溫差過大導致LED芯片內(nèi)部產(chǎn)生熱應力破壞LED的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，繼而本實用新型也就能夠使裝置的散熱過程實現(xiàn)高效、低成本和低能耗的操作運行，為解決制約大功率LED的散熱提供了一種較好的解決途徑。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。