一種適用于高發(fā)熱uv-led陣列的液風冷散熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風冷散熱裝置，尤其是對紫外固化光源一類的大功率UV-LED陣列的散熱用的便攜裝置。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管簡稱為LED (Light Emitting D1de)，是一種以半導體管芯作為發(fā)光材料的電致發(fā)光器件。目前，隨著LED制作材料的研究及制造工藝的不斷改善，越來越多的大功率的白光 LED (White LED,簡稱 WLED)、高亮度 LED (High-Brightness-LED,簡稱ΗΒ-LED)、超高亮度 LED (Ultra High Brightness ULED,簡稱 UHB-LED)、有機 LED (OrganicLED,簡稱O-LED和全彩色LED (RGB-LED)均取得突破性發(fā)展，成為人類照明史上的又一項重大發(fā)明。同時還研發(fā)出了基于AlGaN的大功率紫外LED(Ultrav1let LED，簡稱UV-LED)，可應用于印刷制版、油墨干燥、醫(yī)學理療、老化試驗、光化學催化、熒光分析、熒光探傷、玻璃無影膠固化手機屏固化、UV膠水固化、油墨固化；特種氣體、油氣管道的滲漏檢查；古董鑒定；特殊物質的熒光反射等等。相對于傳統(tǒng)紫外設備，其汞燈使用壽命只有800-3000小時，采用UV LED系統(tǒng)的使用壽命達到30000-40000小時。LED方式可以在僅需要紫外線時瞬間點亮，按DUIY=l/5(準備時間=5照射時間=1)時，LED方式的使用壽命相當于汞燈方式的30-40 倍。
[0003]但在LED設備中，輸入功率約80%的能量轉化為熱量，如果散熱不及時就可能會導致加速UV-LED芯片的老化，降低發(fā)光效率，減少其使用壽命，甚至還會引發(fā)PN結燒毀，帶來災難性的后果。因此UV-LED的散熱問題已經成為大功率UV-LED的技術瓶頸。小功率UV-LED燈珠都是采用肋片自然對流冷卻，大功率UV-LED陣列使用傳統(tǒng)的風冷散熱或者液冷營夂熱。在“A high power LED device with chips directly mounted on heat pipes”(Tun Tong 等，《Applied Thermal Engineering》第 66 卷第 2 期，2014 年)，“大功率 LED 陣列散熱技術分析研究”(張欣，浙江工業(yè)大學碩士學位論文)、“熱管換熱器應用于大功率LED路燈冷卻系統(tǒng)的實驗研究”(勾昱君燈，《照明工程學報》第23卷第2期，2012年4月)中介紹了除上述兩種散熱技術以外的一些常用技術，如熱管、微通道等散熱技術，更有人提出了熱電制冷技術。
[0004]風冷、液冷、熱管、微通道以及熱電制冷，都有各自的優(yōu)缺點。但對于日益強勁的大功率UV-LED陣列發(fā)熱，單一的散熱技術亦不能滿足高強度的散熱需要。
【實用新型內容】
[0005]針對上述不足，本實用新型所要解決的技術問題是如何整合風冷、液冷和微通道技術，適用于迅速將銅基板上的熱量傳導到周圍環(huán)境中，從而提出一種散熱效果能達到大功率UV-LED陣列散熱要求的UV-LED陣列的液風冷散熱裝置。
[0006]本實用新型的技術方案為:一種適用于高發(fā)熱UV-LED陣列的液風冷散熱裝置，包括水冷器、小型水栗、超薄風扇、冷排器、銅微通道組和銅基板。高發(fā)熱UV-LED陣列組裝在整個裝置上方，通過螺釘固定在水冷器腔體頂部，水冷器腔壁上焊有散熱翅輔助散熱，內壁底部裝有小型水栗驅動水冷液，內壁頂部裝有銅微通道組；水冷器下方為冷排器，冷排器通過波紋管和水冷器形成散熱互連；超薄風扇裝在整個裝置的最底部固定在冷排器上。
[0007]UV-LED陣列產生的熱流通過銅基板和微通道組被水冷器中的冷卻液吸收，冷卻液通過小型水栗和密封FEP波紋管在水冷器和冷排器的回路通道中循環(huán)流動。冷排器中設計有高密度折頁通道，載有熱量的水流在通道中被超薄風扇冷卻，達到熱量傳遞和主動散熱的目的。
[0008]液冷(即水冷器，內設計有微通道組)和風冷(即冷排器，內設計有折頁通道)兩個散熱模塊。散熱模塊之間相對獨立，通過FEP波紋管密封互聯(lián)，以便于故障檢測和維修。
[0009]液冷模塊中，設計有直接固定在銅基板上的微通道組，微通道組是銅制0.2mm超精微通道。
[0010]液冷模塊中，設計有固定在水冷器外壁的輔助散熱翅，連接方式為錫焊，使兩者導熱性能良好。
[0011 ] 風冷模塊中，使用超薄靜音軸流型散熱風扇，冷排器散熱口布置在散熱風扇的出風通道上，使冷卻液在高密度折頁通道中被風扇氣流冷卻，達到主動散熱的目的。
[0012]液冷模塊和風冷模塊中的冷卻液通過FEP波紋管形成回路互聯(lián)，每個模塊上分別設計有進水口和出水口，接口處使用防漏液設計，適應各種極端環(huán)境。
[0013]波紋管形成的回路中使用絕緣冷卻液，即使發(fā)生意外破裂也不會使UV-LED陣列短路，或是產生其他不良影響，保證整套裝置不受損害。
[0014]所述銅基板上有與水冷器相匹配的密封墊圈。
[0015]本實用新型提供的UV-LED陣列的液風冷散熱裝置的微通道組，是一種借助特殊微加工技術以固體基質制造的可用于進行熱傳遞的三維結構單元，作為UV-LED陣列的熱沉一一微通道組，微通道的結構設計非常關鍵，直接影響整個系統(tǒng)的散熱能力。為了制作方便，本文中所設計的微通道采用平行排列的直鰭片結構，其截面為矩形，采用銅制，如圖3所示。冷卻液采用冷卻液，UV-LED芯片按4X5陣列燈珠COB封裝方式排列，每個燈珠中封裝有4個小芯片。大功率UV-LED陣列微通道組的結構示意圖如圖3所示，UV-LED芯片陣列通過導熱膠或錫焊連接到銅基板上，銅基板與微通道組直接相連。
[0016]所述微通道組，散熱通道寬0.2_，散熱壁厚0.1_。與其他散熱結構相比，微通道組能增加數(shù)倍散熱面積，極大地提高散熱效率，在保證散熱面積的情況下則能縮小熱交換器的體積和減少器材用量。
[0017]所述微通道組，在換熱過程中，芯片產生的熱量經過內部熱沉傳遞到微通道組的通道壁，然后傳至通道內，由通道內的流動液體帶走所產生的熱量，換熱性能大大超過傳統(tǒng)換熱方法所能達到的水平，提高了大功率UV-LED芯片陣列的散熱效率。
[0018]所述銅基板與水冷器腔體通過四顆螺釘連接，通過擠壓密封圈和涂抹密封膠保證水冷器腔體的氣密性，防止冷卻液外漏。
[0019]所述水冷器腔體外環(huán)形均勻分布輔助散熱翅，散熱翅和腔體通過錫焊連接，保證兩者導熱性能良好。
[0020]所述風冷模塊中，使用超薄靜音軸流型散熱風扇，冷排器散熱口布置在散熱風扇的出風通道上，使冷卻液在高密度折頁通道中被風扇氣流冷卻，達到主動散熱的目的。[0021 ] 本實用新型提供的UV-LED陣列的液風冷散熱裝置，水冷器和冷排器通過FEP波紋