[发明专利]一种大功率LED散热灯及一种非均匀润湿性图案化表面的制备方法

说明书

本发明公开了一种大功率LED散热灯及一种非均匀润湿性图案化表面的制备方法，该LED散热灯包括重力热管散热器，LED线路基板和LED光源模块。其中重力热管散热器包括上部的冷凝段和下部的蒸发段。冷凝段包括热管、梯形翅片和盖板。热管内侧和盖板底面均经超疏水处理，具有超疏水特性。蒸发段为柱形空腔，空腔底板与LED线路基板通过螺栓相连，空腔内装填有换热工质，空腔底板表面经非均匀润湿性处理，分为超疏水区域和超亲水区域，所述超疏水区域为辐射状。本发明LED散热灯结构简单，响应速度快，散热能力强，能有效维持大功率LED灯在常温下运行，增强其发光效率和延长使用寿命。

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，具体涉及一种大功率LED散热灯及一种非均匀润湿性图案化表面的制备方法。

背景技术

新型固态照明光源 LED（Light Emitting Diode）具有节能环保、使用寿命长等诸多优点，被公认为第四代照明光源。LED照明应用和产业发展前景诱人，但LED要真正实现大规模广泛应用，仍有许多问题需要解决,散热就是其中一个难点、关键和核心问题之一。目前LED的光电转换效率还相对较差，仅10%～15%的输入电能转化为光能，其余85%～90%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化为热能，使LED温度升高，而温度的升高会产生以下不良影响：发光强度降低、发光主波长偏移、严重降低LED的寿命，加速LED的光衰等。因此LED产品的性能及其可靠性，很大程度上取决于是否具有良好的散热设计，低热阻、散热良好是大功率LED的未来发展趋势和产品竞争力的重要体现。

重力热管技术早在几十年前就已经出现，其基本工作原理为：在密闭的热管内填充一定量的低沸点换热工质，管内的换热工质吸收底部传来的热量，工质温度升高并汽化为蒸汽，汽化的蒸汽在液面处聚集使液面处压力升高，在压差作用下蒸汽上升到热管的上端即冷凝段部分，蒸汽在冷凝段冷凝释放潜热并由热管传到外界，蒸汽自身冷凝液化，冷凝液在重力作用下沿热管内壁回流到受热的蒸发段，并再次参与吸热，如此循环往复，通过换热工质的连续相变，不断将热量由高温的蒸发段传递至冷凝段然后传到外界。由于是通过相变传热，所以管内热阻小，传热效率高。

由于重力热管的高导热效率及简单结构，使其得到越来越多的应用，在大功率LED领域也是如此。但是在实际应用中我们发现仍然存在许多问题，比如热管内工质蒸发冷凝后，由于热管内壁的附着力太强，导致冷凝液滴在热管内壁附着而向下流动，从而在冷凝段壁面形成一层很厚的液膜阻碍传热，并且还容易造成底部蒸发段的换热工质减少甚至干涸，从而使LED温度急剧升高，使芯片的发光效率降低甚至烧毁。而且我们发现，随着大功率LED连续工作时间的延长，沉浸在饱和温度状态液体中的加热表面温度的增加，即加热面和饱和液体间的温差增加时，工质的汽化核心数将增加，气泡长大速率也加快，工质内的换热由自然对流进入核状沸腾。随着温度差的继续加大，汽化核心数和气泡长大速度进一步增加，以致大量气泡在加热表面聚集汇合，形成一层蒸气膜。热量必须通过此层蒸气膜才能传递到液体主流中去。由于蒸气的导热系数小，所以传热系数突然下降，也会导致大功率LED的温度的急剧上升从而烧毁。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足，提供一种大功率LED散热灯，该散热灯的优点在于启动速度快、工质循环速度快、均温性好、传热效率高、能维持大功率LED长时间在常温下运行，增强其发光效率和延长其使用寿命。本发明同时还提供一种超亲水/疏水图案化表面的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种大功率LED散热灯，该大功率LED散热灯包括重力热管散热器、LED线路基板和LED光源模块，所述重力热管散热器与LED线路基板直接相连接，LED光源模块布置在LED线路基板上；所述重力热管散热器包括上部的冷凝段和下部的蒸发段；所述冷凝段包括热管、盖板与梯形翅片，热管内侧与盖板底面均经超疏水表面处理，具有超疏水特性；蒸发段为柱形空腔，所述空腔底板与LED线路基板直接相连，空腔内装填有换热工质，空腔底板表面经非均匀润湿性图案化处理，所述表面分为超疏水区域和超亲水区域，所述超疏水区域为辐射状。