[发明专利]用于超高热流密度下的侧发光LED灯散热器

说明书

本公开提供一种用于超高热流密度下的侧发光LED灯散热器，包括：中空散热腔体，内部盛放散热工质，包括：开放式通道；以及亲水涂层，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，亲水涂层和极性分子基团用于提高所述开放式通道的补液能力。本公开提供的用于超高热流密度下的侧发光LED灯散热器通过设置亲水涂层以及亲水涂层表面的极性分子基团，两者的协同强化效应能大幅改善开放式通道表面的润湿特性，大大增加开放式通道内的毛细压力梯度，当取热热沉竖直放置时，中空散热腔体底部的散热工质在大的毛细压力梯度驱动下自发向上沿开放式通道流动，显著提升散热工质在开放式通道内的润湿高度，保证了超高热流密度下热沉的高换热性能及高可靠性。

技术领域

本公开涉及散热技术领域，尤其涉及一种用于超高热流密度下的侧发光LED灯散热器。

背景技术

诸多照明领域对侧发光LED灯具，尤其是大功率的侧发光LED灯具有迫切需求，如城市景观照明、建筑墙体照明、远距离投光照明、光诱渔业照明。目前最先进的采用块体荧光转换材料的COB集成LED单光源功率密度已达50～500W/cm2，因为LED芯片在工作过程中约有70％的电能会转化成热量，高功率密度必定伴随着高发热热流密度，高发热量若不能有效散去，则会导致光谱变化、光效降低、寿命缩短。当热流密度超过150W/cm2，已经超过常规尺寸表面发生池沸腾相变换热的临界热流密度，可定义为超高热流密度。因此大功率的侧发光LED灯具的发展与应用主要受散热制约，必须解决超高热流密度下侧发光LED灯具的高效散热问题。

现有技术中利用微槽群复合相变散热器，在其取热热沉上构建尺寸在几十到几百微米的开放式微细通道阵列结构，当取热热沉竖直放置时，开放式微细通道形成的毛细压力梯度可以驱动液体工质向上流动，形成一定高度的润湿面积，并在通道内三相接触线区域促进扩展弯月面蒸发薄液膜的形成，在高热负荷条件下，会发生薄液膜蒸发和厚液膜区域内核态沸腾的复合相变换热，是一种典型的高性能被动式微尺度相变换热技术，能够被用来实现低热阻和小温差条件下的高换热系数和高热流密度的换热过程，目前的取热热流密度可达400W/cm2，是目前唯一可能适用于超高热流密度下侧发光LED灯具高效散热的被动式技术。

然而在实现本公开的过程中，本申请人发现，在超高热流密度条件下，随着热流密度的进一步升高，热沉的开放式微细通道阵列内的液体工质将变得极容易干涸，一旦液池内的液体工质没有及时补充到干涸处，则无法继续形成薄液膜和厚液膜区域，也就无法发生高强度的薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的复合相变换热，热沉的散热性能和可靠性大幅下降，限制了超高热流密度条件下微槽群复合相变散热器换热性能的进一步提高，严重阻碍了大功率侧发光LED灯具的推广应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种用于超高热流密度下的侧发光LED灯散热器，以缓解现有技术中的散热器中的散热工质在超高热流密度条件下容易干涸，无法继续形成薄液膜和厚液膜区域，进而无法实现大功率侧发光LED灯具高效高可靠散热的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种用于超高热流密度下的侧发光LED灯散热器，包括：中空散热腔体，内部用于盛放散热工质，该中空散热腔体的侧壁外侧用于连接LED光源，包括：开放式通道，设置在所述LED光源对应的侧壁的背面，利用毛细现象驱动所述散热工质沿所述开放式通道流动；以及亲水涂层，设置在所述开放式通道的表面，该亲水涂层表面生成有极性分子基团，所述亲水涂层和所述极性分子基团用于提高所述开放式通道的补液能力；其中，所述散热工质流入所述开放式通道内，通过所述散热工质的复合相变取走所述LED光源的热量，并耗散至环境中。

在本公开的一些实施例中，所述开放式通道包括N条，N条所述开放式通道并列设置；其中N≥10。