一种适用于高发热UV-LED阵列的液风冷散热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种适用于高发热UV-LED阵列的液风冷散热装置，包括水冷器、小型水泵、超薄风扇、冷排器、微通道组、铜基板和辅助散热翅。UV-LED阵列产生的热流通过铜基板和微通道组被水冷器中的冷却液吸收，冷却液被水泵加压通过密封FEP波纹管在水冷器和冷排器的回路通道中形成循环流动。本实用新型专利技术使UV-LED阵列产生的热流在微通道组内迅速与冷却液交换，冷却液通过风扇与周围环境主动换热，使热流传导速度大大快于被动式散热装置和传统风冷或液冷散热装置。从同一温度A冷却到同一温度B所需要的时间，本实用新型专利技术比被动式散热装置和传统风冷或液冷散热装置减少一半。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种适用于高发热UV-LED阵列的液风冷散热装置，尤其是对紫外固化光源一类的大功率UV-LED阵列的散热用的便携装置。
技术介绍
发光二极管简称为LED(LightEmittingDiode)，是一种以半导体管芯作为发光材料的电致发光器件。目前，随着LED制作材料的研究及制造工艺的不断改善，越来越多的大功率的白光LED(WhiteLED,简称WLED)、高亮度LED(High-Brightness-LED,简称HB-LED)、超高亮度LED(UltraHighBrightnessULED，简称UHB-LED)、有机LED(OrganicLED,简称O-LED和全彩色LED(RGB-LED)均取得突破性发展，成为人类照明史上的又一项重大专利技术。同时还研发出了基于AlGaN的大功率紫外LED（UltravioletLED，简称UV-LED），可应用于印刷制版、油墨干燥、医学理疗、老化试验、光化学催化、荧光分析、荧光探伤、玻璃无影胶固化手机屏固化、UV胶水固化、油墨固化；特种气体、油气管道的渗漏检查；古董鉴定；特殊物质的荧光反射等等。相对于传统紫外设备，其汞灯使用寿命只有800-3000小时，采用UVLED系统的使用寿命达到30000-40000小时。LED方式可以在仅需要紫外线时瞬间点亮，按DUIY=1/5(准备时间=5照射时间=1)时，LED方式的使用寿命相当于汞灯方式的30-40倍。但在LED设备中，输入功率约80%的能量转化为热量，如果散热不及时就可能会导致加速UV-LED芯片的老化，降低发光效率，减少其使用寿命，甚至还会引发PN结烧毁，带来灾难性的后果。因此UV-LED的散热问题已经成为大功率UV-LED的技术瓶颈。小功率UV-LED灯珠都是采用肋片自然对流冷却，大功率UV-LED阵列使用传统的风冷散热或者液冷散热。在“AhighpowerLEDdevicewithchipsdirectlymountedonheatpipes”（TunTong等，《AppliedThermalEngineering》第66卷第2期，2014年），“大功率LED阵列散热技术分析研究”（张欣，浙江工业大学硕士学位论文）、“热管换热器应用于大功率LED路灯冷却系统的实验研究”（勾昱君灯，《照明工程学报》第23卷第2期，2012年4月）中介绍了除上述两种散热技术以外的一些常用技术，如热管、微通道等散热技术，更有人提出了热电制冷技术。风冷、液冷、热管、微通道以及热电制冷，都有各自的优缺点。但对于日益强劲的大功率UV-LED阵列发热,单一的散热技术亦不能满足高强度的散热需要。
技术实现思路
针对上述不足，本技术所要解决的技术问题是如何整合风冷、液冷和微通道技术，适用于迅速将铜基板上的热量传导到周围环境中，从而提出一种散热效果能达到大功率UV-LED阵列散热要求的UV-LED阵列的液风冷散热装置。本技术的技术方案为：一种适用于高发热UV-LED阵列的液风冷散热装置，包括水冷器、小型水泵、超薄风扇、冷排器、铜微通道组和铜基板。高发热UV-LED阵列组装在整个装置上方，通过螺钉固定在水冷器腔体顶部，水冷器腔壁上焊有散热翅辅助散热，内壁底部装有小型水泵驱动水冷液，内壁顶部装有铜微通道组；水冷器下方为冷排器，冷排器通过波纹管和水冷器形成散热互连；超薄风扇装在整个装置的最底部固定在冷排器上。UV-LED阵列产生的热流通过铜基板和微通道组被水冷器中的冷却液吸收，冷却液通过小型水泵和密封FEP波纹管在水冷器和冷排器的回路通道中循环流动。冷排器中设计有高密度折页通道，载有热量的水流在通道中被超薄风扇冷却，达到热量传递和主动散热的目的。液冷（即水冷器，内设计有微通道组）和风冷（即冷排器，内设计有折页通道）两个散热模块。散热模块之间相对独立，通过FEP波纹管密封互联，以便于故障检测和维修。液冷模块中，设计有直接固定在铜基板上的微通道组，微通道组是铜制0.2mm超精微通道。液冷模块中，设计有固定在水冷器外壁的辅助散热翅，连接方式为锡焊，使两者导热性能良好。风冷模块中，使用超薄静音轴流型散热风扇，冷排器散热口布置在散热风扇的出风通道上，使冷却液在高密度折页通道中被风扇气流冷却，达到主动散热的目的。液冷模块和风冷模块中的冷却液通过FEP波纹管形成回路互联，每个模块上分别设计有进水口和出水口，接口处使用防漏液设计，适应各种极端环境。波纹管形成的回路中使用绝缘冷却液，即使发生意外破裂也不会使UV-LED阵列短路，或是产生其他不良影响，保证整套装置不受损害。所述铜基板上有与水冷器相匹配的密封垫圈。本技术提供的UV-LED阵列的液风冷散热装置的微通道组，是一种借助特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行热传递的三维结构单元，作为UV-LED阵列的热沉——微通道组，微通道的结构设计非常关键，直接影响整个系统的散热能力。为了制作方便，本文中所设计的微通道采用平行排列的直鳍片结构，其截面为矩形，采用铜制，如图3所示。冷却液采用冷却液，UV-LED芯片按4×5阵列灯珠COB封装方式排列,每个灯珠中封装有4个小芯片。大功率UV-LED阵列微通道组的结构示意图如图3所示，UV-LED芯片阵列通过导热胶或锡焊连接到铜基板上，铜基板与微通道组直接相连。所述微通道组，散热通道宽0.2mm，散热壁厚0.1mm。与其他散热结构相比，微通道组能增加数倍散热面积，极大地提高散热效率，在保证散热面积的情况下则能缩小热交换器的体积和减少器材用量。所述微通道组，在换热过程中，芯片产生的热量经过内部热沉传递到微通道组的通道壁，然后传至通道内，由通道内的流动液体带走所产生的热量，换热性能大大超过传统换热方法所能达到的水平，提高了大功率UV-LED芯片阵列的散热效率。所述铜基板与水冷器腔体通过四颗螺钉连接，通过挤压密封圈和涂抹密封胶保证水冷器腔体的气密性，防止冷却液外漏。所述水冷器腔体外环形均匀分布辅助散热翅，散热翅和腔体通过锡焊连接，保证两者导热性能良好。所述风冷模块中，使用超薄静音轴流型散热风扇，冷排器散热口布置在散热风扇的出风通道上，使冷却液在高密度折页通道中被风扇气流冷却，达到主动散热的目的。本技术提供的UV-LED阵列的液风冷散热装置，水冷器和冷排器通过FEP波纹管连接，抗弯折强度高，适应各种极限环境，具有防漏液设计。本技术提供的UV-LED阵列的液风冷散热装置，还有温控开关一安装在铜基板上，其动作温度为风扇启动温度，温控开关的常开触点连接在风扇电机电源线上，当铜基板温度升到启动温度时，导通风扇电源使其开始冷却工作。本技术提供的UV-LED阵列的液风冷散热装置，还有温控开关二安装在铜基板上，其动作温度为保护温度，温控开关二的常闭触点连接在UV-LED电源线上，当铜基板温度升到启动温度时，切断UV-LED电源使其停止工作保护UV-LED。本技术的优点在于：UV-LED阵列产生的热流通过铜基板和微通道组被水冷器中的冷却液吸收，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高发热UV‑LED阵列的液风冷散热装置，其特征在于：该装置包括水冷器、小型水泵、超薄风扇、冷排器、铜微通道组和铜基板；高发热UV‑LED阵列组装在整个装置上方，通过螺钉固定在水冷器腔体顶部，水冷器腔壁上焊有散热翅辅助散热，水冷器腔内壁底部装有小型水泵驱动水冷液，水冷器腔内壁顶部装有铜微通道组；水冷器下方为冷排器，冷排器通过波纹管和水冷器形成散热互连；超薄风扇装在整个装置的最底部固定在冷排器上。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高发热UV-LED阵列的液风冷散热装置，其特征在于：该装置包括水冷器、小型水泵、超薄风扇、冷排器、铜微通道组和铜基板；高发热UV-LED阵列组装在整个装置上方，通过螺钉固定在水冷器腔体顶部，水冷器腔壁上焊有散热翅辅助散热，水冷器腔内壁底部装有小型水泵驱动水冷液，水冷器腔内壁顶部装有铜微通道组；水冷器下方为冷排器，冷排器通过波纹管和水冷器形成散热互连；超薄风扇装在整个装置的最底部固定在冷排器上。
2.如权利要求1所述的UV-LED阵列的液风冷散热装置，其特征在于：水冷器内设有微通道组，微通道组直接固定在水冷器的铜基板上的，微通道组是铜制0.2mm超精微通道。
3.如权利要求1所述的UV-LED阵列的液风冷散热装置，其特征在于：冷排器内设有折...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁仁瓅，
申请(专利权)人：武汉优炜星科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42