CN207610187U - 基于烟囱效应的散热器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基于烟囱效应的散热器，包括热源安装基板；导热柱，其第一端与所述热源安装基板连接；第一薄壁圆筒，嵌套于所述导热柱外；N1个第一层散热片，呈辐射状设置于所述导热柱与所述第一薄壁圆筒间；N2个第二层散热片，呈辐射状设置于所述第一薄壁圆筒外；第二薄壁圆筒，嵌套于所述第二层散热片外；整体结构在径向方向上由内到外依次形成第一层烟囱风道、第一薄壁圆筒烟囱风道、第二层烟囱风道和第二薄壁圆筒烟囱风道形成层层相扣的烟囱群结构。本公开的有益效果为利用多层烟道套设的结构，延缓了气流的水平扩散，提高了烟囱风道的抽吸力，利于将热量更有效地带离热源，达到迅速降温的效果。

Description

基于烟囱效应的散热器

技术领域

本公开涉及散热器设计领域，尤其涉及一种基于烟囱效应的散热器。

背景技术

在光电领域，器件在正常工作的的同时也会产生巨大的热量，如LED工作过程中，80％的电功率将转化为热量。如果产生的热量不能被及时有效散出，会导致器件内热量堆积、温度过高，过高的温度将会导致器件性能下降，影响器件寿命，更甚者将直接毁坏器件。

现有的散热器分为主动式和被动式散热两种。主动式散热需要外加的驱动力，如风扇、水泵，从而形成强制的风冷或液冷，达到散热的目的。虽然效果不错，但是无形中又增加了额外功耗，而且，需要场所内保持相对安静的环境，主动式散热就不再适用。被动式散热不需要外加功耗，依靠散热片通过自然对流的方式将热量散到空气中，散热效果有限。通常，为了得到较理想的散热效果，通常是直接加大散热片的尺寸和数量，增大与空气的接触面积。这将导致散热器重量增加，不利于朝着小型轻便化发展。另外，散热片尺寸和数量增大，散热片将更加密集，不能保证气流的顺畅流通，也无法实现快速有效散热。

因此，光电器件中散热器结构对产品的安全及可靠性至关重要。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于烟囱效应的散热器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于烟囱效应的散热器，包括：

热源安装基板；

导热柱，其第一端与所述热源安装基板连接；

第一薄壁圆筒，嵌套于所述导热柱外；

N1个第一层散热片，呈辐射状设置于所述导热柱与所述第一薄壁圆筒间；每个第一层散热片所在平面的延伸面过所述第一薄壁圆筒的中心轴；其第一端与所述导热柱外壁连接，其第二端与所述第一薄壁圆筒内壁连接，所述导热柱与所述第一薄壁圆筒间形成沿导热柱轴向的若干个第一层烟囱风道，N1＞3。

优选地，还包括：

N2个第二层散热片，呈辐射状设置于所述第一薄壁圆筒外，每个所述第二层散热片所在平面的延伸面过所述第一薄壁圆筒的中心轴；每个所述第二层散热片的第一端与所述第一薄壁圆筒外壁连接，N2＞3。

进一步地，还包括：

第二薄壁圆筒，嵌套于所述第二层散热片外；

每个所述第二层散热片的第二端与所述第二薄壁圆筒内壁连接，所述第一薄壁圆筒与所述第二薄壁圆筒间形成沿导热柱轴向的若干个第二层烟囱风道。

进一步地，其中所述第二薄壁圆筒与所述第二层散热片相重合部分的长度不大于所述第二层散热片高度的二分之一；且所述第二薄壁圆筒的长度大于所述第二薄壁圆筒与所述第二层散热片相重合部分的长度。

进一步地，其中，N2＞N1＞3，其中N1为第一层散热片的个数，N2为第二层散热片的个数，所述第一层烟囱风道和第二层烟囱风道为类梯形烟囱风道。

优选地，其中所述第一层散热片高度与所述导热柱高度相同，所述第一层散热片高度不大于所述第一薄壁圆筒高度。

进一步地，所述第二层散热片高度不大于第一薄壁圆筒高度。

进一步地，其中所述第二薄壁圆筒与所述第二层散热片不相重合部分为延伸薄壁圆台结构。

进一步地，其中所述延伸薄壁圆台为圆锥筒状结构，且所述延伸薄壁圆台结构与所述第二薄壁圆筒相连接的一端为大直径端。

进一步地，其中所述第一薄壁圆筒内构成第一薄壁圆筒烟囱风道；所述第二薄壁圆筒内形成第二薄壁圆筒烟囱风道；所述第一薄壁圆筒烟囱风道和第二薄壁圆筒烟囱风道为圆筒形烟囱风道。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的基于烟囱效应的散热器至少具有以下有益效果其中之一：

(1)第一薄壁圆筒结构利用烟囱的抽吸作用加快空气流动，提高散热速度；第一层烟囱风道的结构设计配合第一薄壁圆筒利用多通道同时作用的结构，进一步加快空气流动，提高散热速度。

(2)第二薄壁圆筒结构利用烟囱的抽吸作用加快空气流动，提高散热速度；第二层烟囱风道的结构设计配合第一薄壁圆筒、第二薄壁圆筒和第一层烟囱风道构成多层多通道烟囱结构，利用多通道同时作用的结构，进一步加快空气流动，提高散热速度。

(3)外层薄壁圆筒的下端高于第二层散热片底端的结构，用以保证有足够的空气进入第二薄壁圆筒内，使空气流量与流速达到散热最优值。

(4)第一层散热片的数量少于第二层散热片的数量的结构，减小第一薄壁圆筒内各烟囱结构内空气流动阻力，保证足够大的空气流量。

(5)延伸薄壁圆台的结构设计，使空气最终出口的截面面积变小，使空气流动速度进一步增大，进而增强散热效果。

本公开结构设计在精简结构的基础上，充分利用烟囱效应的抽吸效果，将热量迅速带离热源，达到迅速降温的效果，进而保证大功率LED工作能够处于较低温度，提高了光电转化效率以及灯具使用的可靠性。

附图说明

图1为本公开第一实施例基于烟囱效应的散热器的结构示意图；

图2为图1所示基于烟囱效应的散热器的俯视图；

图3为本公开第二实施例基于烟囱效应的散热器的结构示意图；

图4为图3所示基于烟囱效应的散热器的俯视图；

图5为本公开第三实施例基于烟囱效应的散热器的结构示意图；

图6为图5所示基于烟囱效应的散热器的俯视图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1-热源安装基板；

2-导热柱；

3-第一薄壁圆筒；

4-第一层散热片；

5-第二薄壁圆筒；

6-第二层散热片；

7-延伸薄壁圆台。

具体实施方式

本公开提供了一种基于烟囱效应的散热器，利用导热柱将热量均匀分散到薄壁圆筒结构和散热片上。由第一薄壁圆筒和第二薄壁圆筒自身结构构成的圆筒形烟囱风道结构以及由导热柱与第一散热片构成的第一层烟囱风道，第一散热片和第二散热片构成的第二层烟囱风道，使整体散热器结构构成层层相扣的烟囱群，利用烟囱效应的抽吸作用，加快空气流动，提高散热速度。此外，薄壁圆筒结构高于散热片，从第二薄壁圆筒和第二层烟囱风道上端出来的热空气，会分别在第一薄壁圆筒和第一层烟囱风道中继续垂直上升，形成多层多段烟囱风道套设的结构，延缓了气流的水平扩散，提高了烟囱风道的抽吸力，利于将热量更有效地带离热源，达到迅速降温的效果。尤其在大功率LED领域，有利于使大功率LED处于较低温度，以提高光电转化效率和灯具的可靠性。

为使本公开的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步详细说明。

第一实施例

在本公开第一个示例性实施例中，提供了一种基于烟囱效应的散热器。

图1为本公开第一实施例基于烟囱效应的散热器的结构示意图。图2为图1所示基于烟囱效应的散热器的俯视图。如图1和图2所示，本实施例为包含一层薄壁圆筒结构的基于烟囱效应的散热器。具体包括热源安装基板1；导热柱2，其第一端与所述热源安装基板1连接；第一薄壁圆筒3，其嵌套在所述导热柱2外；N1个第一层散热片4，呈辐射状设置于所述导热柱2与所述第一薄壁圆筒3间；每个第一层散热片4所在平面的延伸面过所述第一薄壁圆筒3的中心轴；其第一端与所述导热柱2外壁连接，其第二端与所述第一薄壁圆筒3内壁连接，所述导热柱2与所述第一薄壁圆筒3间形成沿导热柱2轴向的若干个第一层烟囱风道，这里第一层烟囱风道为类梯形烟囱风道结构。N2个第二层散热片6，呈辐射状设置于所述第一薄壁圆筒3外，每个所述第二层散热片6所在平面的延伸面过所述第一薄壁圆筒3的中心轴；每个所述第二层散热片4的第一端与所述第一薄壁圆筒3外壁连接。热源安装基板1位于导热柱2一端，光源工作产生的热量通过热源安装基板1和导热柱2迅速扩散至第一层散热片4、第二层散热片6和第一薄壁圆筒3上。导热柱2与第一薄壁圆筒3间形成的若干个第一层烟囱风道，有效利用烟囱效应的抽吸作用，加速空气流动，增强散热能力，同时第一薄壁圆筒3高于第一层散热片4的部分也构成上下通透、四周封闭的第一薄壁圆筒烟囱风道结构，进一步加速空气流动，增强散热能力。第一层散热片4的数量一般小于第二层散热片6的数量，以减小第一层烟囱风道向空气流动的流动阻力，保证足够的大的空气流量。第二层散热片6与第一薄壁圆筒3高度可以相同，这样的结构利于参与自然对流换热，增加了散热器整体的散热面积。这里还可以将第一薄壁圆筒3与所述第一层散热片4不相重合部分设为圆锥筒状结构，所述圆锥筒状结构与第一薄壁圆筒3相连接的一端为大直径端，该结构使空气的最终出口截面面积变小，增大空气流动速度，加强散热效果。本实施例的结构合理，能够使大功率LED产生的热量迅速高效地扩散到空气中，以降低LED灯具的温度，提高灯具的使用可靠性。

第二实施例

在本公开第二个示例性实施例中，提供了一种基于烟囱效应的散热器。本实施例与第一实施例相比，区别在于：在第一实施例基础上增加了第二薄壁圆筒5。

图3为本公开第二实施例基于烟囱效应的散热器的结构示意图。图4为图3所示基于烟囱效应的散热器的俯视图。如图3和图4所示，本实施例为包含两层薄壁圆筒结构的基于烟囱效应的散热器。具体结构基于第一实施例基础上增加第二薄壁圆筒5，所述第二薄壁圆筒嵌套于所述第二层散热片6外；每个所述第二层散热片6的第一端与所述第一薄壁圆筒3外壁连接，其第二端与所述第二薄壁圆筒5内壁连接。这里第一薄壁圆筒3与第二薄壁圆筒5间形成沿导热柱2轴向的若干第二层烟囱风道，这里第二层烟囱风道为类梯形烟囱风道结构。本实施例中通过增加第二薄壁圆筒5，进而使第一薄壁圆筒3与第二薄壁圆筒5间构成若干个第二层烟囱风道，有效利用烟囱效应的抽吸作用，加速空气流动，增强散热能力，同时第二薄壁圆筒5高于第二层散热片6的部分也构成上下通透、四周封闭的第二薄壁圆筒烟囱风道结构，在径向方向上由内到外依次形成第一层烟囱风道、第一薄壁圆筒烟囱风道、第二层烟囱风道和第二薄壁圆筒烟囱风道形成层层相扣的烟囱群结构，进一步加速空气流动，增强散热能力。这里还可以将第二薄壁圆筒5与所述第二层散热片6不相重合部分设为延伸薄壁圆台结构，所述延伸薄壁圆台结构与第二薄壁圆筒5相连接的一端为大直径端，该结构使空气的最终出口截面面积变小，增大空气流动速度，加强散热效果。本实施例的结构合理，能够使大功率LED产生的热量迅速高效地扩散到空气中，以降低LED灯具的温度，提高灯具的使用可靠性。

第三实施例

在本公开第三个示例性实施例中，提供了一种基于烟囱效应的散热器。本实施例与第一实施例相比，区别在于：在第一实施例的基础上增加了带有延伸薄壁圆台7的第二薄壁圆筒5。

图5为本公开第三实施例基于烟囱效应的散热器的结构示意图。图6为图5所示基于烟囱效应的散热器的俯视图。如图5和图6所示，本实施例为包含两层薄壁圆筒结构的基于烟囱效应的散热器。具体结构在第一实施例的基础上增加了包括延伸薄壁圆台7的第二薄壁圆筒5，所述延伸薄壁圆台7与第二薄壁圆筒5连接。

相较于实施例2，第二薄壁圆筒5高于第二层散热片6部分设置为延伸薄壁圆台7。该结构的设计使空气的最终出口截面面积变小，空气流动速度进一步增大，散热效果也进一步加强。本实施例的结构合理，能够使大功率LED产生的热量迅速高效地扩散到空气中，以降低LED灯具的温度，提高灯具的使用可靠性。

至此，本公开第三实施例基于烟囱效应的散热器介绍完毕。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于烟囱效应的散热器，包括：

热源安装基板；

导热柱，其第一端与所述热源安装基板连接；

第一薄壁圆筒，嵌套于所述导热柱外；

N1个第一层散热片，呈辐射状设置于所述导热柱与所述第一薄壁圆筒间；每个第一层散热片所在平面的延伸面过所述第一薄壁圆筒的中心轴；其第一端与所述导热柱外壁连接，其第二端与所述第一薄壁圆筒内壁连接，所述导热柱与所述第一薄壁圆筒间形成沿导热柱轴向的若干个第一层烟囱风道，N1＞3。

2.根据权利要求1所述的散热器，还包括：

N2个第二层散热片，呈辐射状设置于所述第一薄壁圆筒外，每个所述第二层散热片所在平面的延伸面过所述第一薄壁圆筒的中心轴；每个所述第二层散热片的第一端与所述第一薄壁圆筒外壁连接，N2＞3。

3.根据权利要求2所述的散热器，还包括：

第二薄壁圆筒，嵌套于所述第二层散热片外；

每个所述第二层散热片的第二端与所述第二薄壁圆筒内壁连接，所述第一薄壁圆筒与所述第二薄壁圆筒间形成沿导热柱轴向的若干个第二层烟囱风道。

4.根据权利要求3所述的散热器，其中所述第二薄壁圆筒与所述第二层散热片相重合部分的长度不大于所述第二层散热片高度的二分之一；且所述第二薄壁圆筒的长度大于所述第二薄壁圆筒与所述第二层散热片相重合部分的长度。

5.根据权利要求2所述的散热器，其中，N2＞N1＞3，其中N1为第一层散热片的个数，N2为第二层散热片的个数，所述第一层烟囱风道和第二层烟囱风道为类梯形烟囱风道。

6.根据权利要求1所述的散热器，其中所述第一层散热片高度与所述导热柱高度相同，所述第一层散热片高度不大于所述第一薄壁圆筒高度。

7.根据权利要求2所述的散热器，所述第二层散热片高度不大于第一薄壁圆筒高度。

8.根据权利要求3所述的散热器，其中所述第二薄壁圆筒与所述第二层散热片不相重合部分为延伸薄壁圆台结构。

9.根据权利要求8所述的散热器，其中所述延伸薄壁圆台为圆锥筒状结构，且所述延伸薄壁圆台结构与所述第二薄壁圆筒相连接的一端为大直径端。

10.根据权利要求3所述的散热器，其中所述第一薄壁圆筒内构成第一薄壁圆筒烟囱风道；所述第二薄壁圆筒内形成第二薄壁圆筒烟囱风道；所述第一薄壁圆筒烟囱风道和第二薄壁圆筒烟囱风道为圆筒形烟囱风道。