CN110566917B - 多孔散热结构、用于led灯的散热器及多孔散热结构的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多孔散热结构、用于LED灯的散热器及多孔散热结构的加工方法，涉及LED模组散热技术领域。多孔散热结构为板状，多孔散热结构的板面具有用于与散热设备连接的连接端和与连接端相对的散热端，板面的散热端呈中间高两边低的曲线状，多孔散热结构平行于连接端的截面设置有第一散热区域以及围绕第一散热区域的第二散热区域，在第一散热区域上分布有多个第一散热孔，在第二散热区域上分布有多个第二散热孔，第一散热孔的孔径小于第二散热孔的孔径。散热器包括上述多孔散热结构，通过整体高度的变化和散热孔的大小变化，符合LED灯热量集中的特点，快速高效的进行散热。多孔散热结构的加工方法，用于加工上述多孔散热结构。

Description

多孔散热结构、用于LED灯的散热器及多孔散热结构的加工 方法

技术领域

本发明涉及LED模组散热技术领域，具体而言，涉及多孔散热结构、用于LED灯的散热器及多孔散热结构的加工方法。

背景技术

LED是一种新型半导体固定光源，具有安全可靠性强，耗电少，发光效率高等优点，但是由于LED为点状发光光源，产生的热量集中在极小区域，若热量无法及时发散出去，则会导致PN结温度升高，加速芯片和封装树脂的老化，直接影响LED的使用寿命与发光效率。因此，如何很好的解决LED散热这一难题一直是现在亟待解决的重要问题。

为解决LED散热问题，虽有不少技术方案，但其效果不是十分明显。鉴于此，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔散热结构，旨在使散热片的结构能够更快速高效地进行散热，从而提升用电器的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种用于LED灯的散热器，其能够更加快速高效地进行散热。

本发明的第三目的在于提供一种多孔散热结构的加工方法，其制备得到的散热片能够符合热量分布特点，提升散热片的散热效果。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种多孔散热结构，多孔散热结构为板状，多孔散热结构的板面具有用于与散热设备连接的连接端和与连接端相对的散热端，板面的散热端呈中间高两边低的曲线状，多孔散热结构平行于连接端的截面设置有第一散热区域以及围绕第一散热区域的第二散热区域，在第一散热区域上分布有多个第一散热孔，在第二散热区域上分布有多个第二散热孔，第一散热孔和第二散热孔均为从多孔散热结构的散热端贯穿至多孔散热结构的连接端的通孔，且第一散热孔的孔径小于第二散热孔的孔径。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，散热端到连接端的最大距离为30-60mm，散热端到连接端的最小距离为5-10mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，板面的散热端的形状为高斯分布曲线。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，多孔散热结构的侧壁上分布有间隔设置的多个凸块排组，每个凸块排组均包括自上而下间隔设置的多个凸起部，且每个凸块排组均从多孔散热结构中部延伸至连接端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，多孔散热结构厚度方向上散热端的形状也呈高斯分布曲线，多孔散热结构包括相对设置的第一侧面和第二侧面以及相对设置的第三侧面和第四侧面；

在第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面中，凸块排组均从散热端延伸至连接端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一散热区域的面积为第二散热区域面积的1-2倍，第一散热孔的孔径为2-5mm，第二散热孔的孔径为5-10mm。

本发明还提供一种用于LED灯的散热器，包括上述多孔散热结构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括用于安装LED灯的安装板和用于安装多孔散热结构的散热板，散热板可拆卸连接于安装板上，每个多孔散热结构均对应一个LED灯，安装板和散热板之间涂覆有导热硅酯。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，多孔散热结构的连接端设置有至少两个定位销孔，且每个定位销孔的锥度为1:40-60，深度为0.1-10mm，散热板上设置有与定位销孔相配合的安装孔。

本发明还提供一种多孔散热结构的加工方法，包括如下步骤：

根据多孔散热结构的结构进行建模，并加工成型。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的多孔散热结构，其通过将散热片设置为中间高两边低的形状，并将位于中间的第一散热区域上的第一散热孔设置为小孔的形式，位于周边的第二散热区域上的第二散热孔设置为大孔的形式。通过整体高度的变化和散热孔的大小变化，更符合用电器如LED灯热量集中的特点，能够更加快速高效的进行散热。

本发明还提供了一种用于LED灯的散热器，其包括上述多孔散热结构，能够更好地符合LED灯的热量分布特点，能够更快速高效地进行散热，提升LED灯的使用寿命。

本发明还提供了一种多孔散热结构的加工方法，其方法简便易行，制备得到的多孔散热结构的散热效果更好，适合于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的多孔散热结构的主视图；

图2是本发明实施方式提供的多孔散热结构的左视图；

图3是本发明实施方式提供的多孔散热结构的仰视图；

图4是本发明实施方式提供的多孔散热结构的俯视图；

图5是本发明实施方式提供的散热器的主视图；

图6是本发明实施方式提供的散热器的仰视图；

图7是本发明实施方式提供的散热器的俯视图。

图标：10-散热器；100-多孔散热结构；101-连接端；102-散热端；111-第一侧面；112-第二侧面；113-第三侧面；114-第四侧面；120-第一散热区域；121-第一散热孔；130-第二散热区域；131-第二散热孔；140-凸块排组；141-凸起部；150-定位销孔；200-安装板；300-散热板；400-LED灯。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1-图4，本发明实施例提供一种多孔散热结构100，多孔散热结构100为板状，多孔散热结构100的板面具有用于与散热设备连接的连接端101和与连接端101相对的散热端102，板面的散热端102呈中间高两边低的曲线状，多孔散热结构100平行于连接端101的截面设置有第一散热区域120以及围绕第一散热区域120的第二散热区域130，在第一散热区域120上分布有多个第一散热孔121，在第二散热区域130上分布有多个第二散热孔131，第一散热孔121和第二散热孔131均为从多孔散热结构100的散热端102贯穿至多孔散热结构100的连接端101的通孔，且第一散热孔121的孔径小于第二散热孔131的孔径。

需要说明的是，将多孔散热结构100设置为中间高两边低的形状，并将位于中间的第一散热区域120上的第一散热孔121设置为小孔的形式，位于周边的第二散热区域130上的第二散热孔131设置为大孔的形式。通过整体高度的变化和散热孔的大小变化，更符合用电器如LED灯热量集中的特点，能够更加快速高效的进行散热。

具体地，“中间高两边低”是指多孔散热结构100的散热端102到连接端101的距离呈中间距离大，两边距离小的状态。

进一步地，散热端102到连接端101的最大距离为30-60mm，散热端102到连接端101的最小距离为5-10mm。最大距离即中间的高度，最小距即两侧边的高度，发明人发现高度变化控制在此范围内能够更好地符合LED灯的热量分布特点，在中间热流密度高的地方以高度较高的小孔进行散热，热流密度低的地方以高度较低的大孔进行散热。

在本发明较佳的实施例中，板面的散热端102的形状为高斯分布曲线。LED为点状发光光源，产生的热量集中在极小区域，LED发光时所产生的热量集中在较小区域且呈高斯分布的特点。发明人创造性地将多孔散热结构100的形状设置为满足高斯分布曲线的形式，且每个侧视图均能够满足大致的高斯分布曲线，此种结构的散热效果能够进一步提高。

进一步地，第一散热区域120的面积为第二散热区域130面积的1-2倍，第一散热孔121的孔径为2-5mm，第二散热孔131的孔径为5-10mm。多孔散热结构100尺寸的定义是以板面的中心(对应LED灯的中心)为圆点，总面积为图4中视图所占面积，第一散热区域120的面积为以板面中心为中心所在圆的面积。一般而言，第一散热区域120占总面积的1/2-2/3，第二散热区域130占总面积的1/3-1/2。板面的厚度(即多孔结构的厚度)为0.5-2mm，板面的最大直径为50-100mm。

具体地，多孔散热结构100可以由铜合金、铝合金或者铁基合金制成，采用上述材质均有利于快速散热。

在本发明较佳的实施例中，多孔散热结构100的侧壁上分布有间隔设置的多个凸块排组140，每个凸块排组140均包括自上而下间隔设置的多个凸起部141，且每个凸块排组140均从多孔散热结构100中部延伸至连接端101。凸块排组140的设置能够增大散热表面，且由于凸块排组140从中部延伸至底部，在顶部会形成通孔的裸露，有利于进一步加强散热。

具体地，凸起部141的尺寸不限，可以设置为长1mm左右、宽0.5mm左右、凸起0.5mm左右的块状形状。

在本发明较佳的实施例中，多孔散热结构100厚度方向上的散热端102形状也呈高斯分布曲线，多孔散热结构100包括相对设置的第一侧面111和第二侧面112以及相对设置的第三侧面113和第四侧面114；在第一侧面111、第二侧面112、第三侧面113和第四侧面114中，凸块排组140均从散热端102延伸至连接端101。

需要说明的是，为了进一步增加散热效果，使多孔散热结构100厚度方向上的形状也呈高斯分布曲线，整个散热端102呈现裸露的通孔结构。

具体地，如图3和图4所示，多孔散热结构100的俯视图呈六边形的结构，此结构能够使多孔散热结构100的侧面视图均满足高斯分布曲线的形状。

请参照图5-7，本发明实施例还提供一种用于LED灯的散热器10，包括上述多孔散热结构100，每个多孔散热结构100的安装位置对应一个LED灯400，具体安装关系和作用原理与现有的LED灯散热片的工作原理相同，不做过多赘述。

进一步地，散热器10还包括用于安装LED灯400的安装板200和用于安装多孔散热结构100的散热板300，散热板300可拆卸连接于安装板200上，每个多孔散热结构100均对应一个LED灯400，安装板200和散热板300之间涂覆有导热硅酯，以进一步加强散热效果。

进一步地，请结合图3，多孔散热结构100的连接端101设置有至少两个定位销孔150，且每个定位销孔150的锥度为1:40-60，深度为0.1-10mm。通过定位销孔150将多孔散热结构100安装于散热板300上，散热板300上设置有与定位销孔150相配合的安装孔(图未示)。

具体地，散热板300的材质不限，在一些实施例中可以由无氧铜材料制成，以进一步加强散热效果。

本发明还提供一种多孔散热结构的加工方法，包括如下步骤：

根据多孔散热结构的结构进行建模，并加工成型。优选地，加工成型的过程采用3D打印技术，省去了铸造，冲压及包塑等复杂工艺，程序简单，成型速度快且同时达到了节约材料的目的。

优选地，3D打印技术包括直接金属沉积、直接金属激光烧结、激光近净成形、激光金属成形、选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔融中的至少一种。以上均为现有的3D打印工艺，可以根据需要选择合适的工艺进行成型处理。具体地，进行3D打印的过程是将设计好的三维模型导入到Magics或者Robot Studio等包含3D打印模块的机械制造软件中，对所导入的三维模型进行分层处理、编程并输出最终程序代码，使用专业的3D打印设备进行制造。

优选地，根据多孔散热结构的结构进行建模的过程包括：采用机械建模软件对散热片实体进行三维设计及建模；将建好的三维实体模型导入仿真软件中进行散热情况及热流密度分布的仿真，并根据模拟情况对三维模型进行调整。具体地，机械建模软件如CATIA、UG、Pro/e或Solidworks，仿真软件如ANSYS、ABAQUS或COMSOL。

需要指出的是，在建模之前，根据实际工件散热情况及零件尺寸对散热片的具体结构类型、每部分尺寸以及每部分所占比例进行统计并计算。

综上所述，本发明实施例提供的一种多孔散热结构，其通过将散热片的多孔散热结构设置为中间高两边低的形状，并将位于中间的第一散热区域上的第一散热孔设置为小孔的形式，位于周边的第二散热区域上的第二散热孔设置为大孔的形式。通过整体高度的变化和散热孔的大小变化，更符合用电器如LED灯热量集中的特点，能够更加快速高效的进行散热。

本发明实施例提供的一种用于LED灯的散热器，其包括上述多孔散热结构，能够更好地符合LED灯的热量分布特点，能够更快速高效地进行散热，提升LED灯的使用寿命。

本发明实施例提供的一种多孔散热结构的加工方法，其方法简便易行，制备得到的多孔散热结构的散热效果更好，适合于推广应用。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多孔散热结构，其特征在于，所述多孔散热结构为板状，所述多孔散热结构的板面具有用于与散热设备连接的连接端和与所述连接端相对的散热端，所述板面的散热端呈中间高两边低的曲线状，所述多孔散热结构平行于所述连接端的截面设置有第一散热区域以及围绕所述第一散热区域的第二散热区域，在所述第一散热区域上分布有多个第一散热孔，在所述第二散热区域上分布有多个第二散热孔，所述第一散热孔和所述第二散热孔均为从所述多孔散热结构的散热端贯穿至所述多孔散热结构的连接端的通孔，且所述第一散热孔的孔径小于所述第二散热孔的孔径;

所述多孔散热结构的侧壁上分布有间隔设置的多个凸块排组，每个所述凸块排组均包括自上而下间隔设置的多个凸起部，且每个所述凸块排组均从所述多孔散热结构中部延伸至连接端；

所述板面的厚度为0.5-2mm，所述板面的最大直径为50-100mm。

2.根据权利要求1所述的多孔散热结构，其特征在于，所述散热端到所述连接端的最大距离为30-60mm，所述散热端到所述连接端的最小距离为5-10mm。

3.根据权利要求2所述的多孔散热结构，其特征在于，所述板面的散热端的形状为高斯分布曲线。

4.根据权利要求1所述的多孔散热结构，其特征在于，所述多孔散热结构厚度方向上散热端的形状也呈高斯分布曲线，所述多孔散热结构包括相对设置的第一侧面和第二侧面以及相对设置的第三侧面和第四侧面；

在所述第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面中，所述凸块排组均从所述散热端延伸至所述连接端。

5.根据权利要求1或3所述的多孔散热结构，其特征在于，所述第一散热区域的面积为所述第二散热区域面积的1-2倍，所述第一散热孔的孔径为2-5mm，所述第二散热孔的孔径为5-10mm。

6.一种用于LED灯的散热器，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的多孔散热结构。

7.根据权利要求6所述的用于LED灯的散热器，其特征在于，还包括用于安装LED灯的安装板和用于安装所述多孔散热结构的散热板，所述散热板可拆卸连接于所述安装板上，每个所述多孔散热结构均对应一个LED灯，所述安装板和所述散热板之间涂覆有导热硅酯。

8.根据权利要求7所述的用于LED灯的散热器，其特征在于，所述多孔散热结构的连接端设置有至少两个定位销孔，且每个所述定位销孔的锥度为1:40-60，深度为0.1-10mm，所述散热板上设置有与所述定位销孔相配合的安装孔。

9.权利要求1-5中任一项所述的多孔散热结构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据所述多孔散热结构的结构进行建模，并加工成型。

10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，所述加工成型的过程采用3D打印技术。

11.根据权利要求10所述的加工方法，其特征在于，所述3D打印技术包括直接金属沉积、直接金属激光烧结、激光近净成形、激光金属成形、选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔融中的至少一种。

12.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，根据所述多孔散热结构的结构进行建模的过程包括：采用机械建模软件对散热片实体进行三维设计及建模；将建好的三维实体模型导入仿真软件中进行散热情况及热流密度分布的仿真，并根据模拟情况对三维模型进行调整。