一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及其制备方法

专利名称：一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及其制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111165003.7

专利申请（专利权）人：深圳市联域光电股份有限公司
权利人地址：广东省深圳市宝安区燕罗街道罗田社区象山大道172号正大安工业城6栋101-601;12栋101-301;17栋101-301;21栋101-201

专利发明（设计）人：徐建勇,黄军同,王志怀

专利摘要：本发明公开了一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，该铝合金散热空腔结构包括空腔体一、结构壁和若干肋片，空腔体一内填充有泡沫铝合金和蓄热相变材料一，肋片包括肋片结构壁和空腔体二，空腔体二内填充蓄热相变材料二，蓄热相变材料一由膨胀石墨通过三辊研磨剥离得到的石墨烯片/酚醛树脂混合物再与热熔蜡、硬蜡、微晶蜡、聚乙二醇等原料混合制备而成，蓄热相变材料二由软蜡、中等熔点蜡、硬蜡等原料采用加热融化混合法制备而成，将蓄热相变材料一和蓄热相变材料二注入到铝合金散热空腔结构中，能够有效抑制蓄热相变材料中发生纳米团聚，保证蓄热相变材料良好的蓄热相变性能，可有效降低LED灯工作温度，延长使用寿命。

主权利要求：
1.一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，该结构与焊接有LED芯片(1)的PCB封装基板(2)连接，其特征在于：该铝合金散热空腔结构(3)包括空腔体一(4)、结构壁(5)、和若干肋片(9)，所述空腔体一(4)直接与所述PCB封装基板(2)连接，所述空腔体一(4)内设置有蓄热体一(6)，所述蓄热体一(6)包括泡沫铝合金(7)和蓄热相变材料一(8)，所述空腔体一(4)内填充有所述泡沫铝合金(7)和所述蓄热相变材料一(8)，所述空腔体一(4)上还设置有可注入加热熔化成流动态或液态的所述蓄热相变材料一(8)的注入口一(13)，所述肋片(9)包括肋片结构壁(10)和空腔体二(11)，所述空腔体二(11)内填充蓄热相变材料二(12)，所述肋片(9)之间的间隔0.5mm‑2mm，相互平行排列，所述肋片(9)由两个半肋片(15)组合而成，所述空腔体二(11)上设置有可注入加热熔化成流动态或液态的所述蓄热相变材料二(12)的注入口二(14)；
所述蓄热相变材料一(8)由质量百分比为15wt％‑30wt％膨胀石墨通过三辊研磨剥离制备得到的石墨烯片/酚醛树脂混合物，再与10wt％‑20wt％EVA热熔蜡、5wt％‑25wt％硬蜡、30wt％‑50wt％微晶蜡、10wt％‑20wt％聚乙二醇等原料均匀混合制备而成，其中EVA蜡熔点为93‑100℃，硬蜡熔点为50‑70℃，微晶蜡无明显熔点，其滴熔点为70‑90℃；和/或，所述蓄热相变材料二(12)由质量百分比为20wt％‑50wt％软蜡、20wt％‑50wt％中等熔点蜡、
5wt％‑15wt％硬蜡等原料加热融化成液态均匀混合制备而成，后填充于空腔体二(11)中，其中软蜡熔点为小于45℃，中等熔点蜡熔点为45‑50℃。
2.根据权利要求1所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，其特征在于：所述泡沫铝合金(7)为60％‑90％孔隙率的开孔的泡沫铝合金(7)，紧实填充于空腔体一(4)。
3.根据权利要求1所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，其特征在于：所述空腔体一(4)、空腔体二(11)为长方体，所述空腔体一(4)由两个半空腔体一(16)组合而成，所述空腔体二(11)由两个半空腔体二(17)组合而成，所述空腔体一(4)的从下往上沿箭头方向厚度为2.5mm‑5mm；所述空腔体二(11)的从下往上沿箭头垂直方向厚度为0.2mm‑
0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，其特征在于：所述结构壁(5)、肋片结构壁(10)为铝合金材质的密封结构；所述结构壁(5)的厚度为1mm‑
1.5mm；所述肋片结构壁(10)的厚度为0.35mm‑0.4mm。
5.根据权利要求1所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，其特征在于：所述注入口一(13)为圆柱孔，孔径为1.5mm；所述注入口二(14)为圆柱孔，孔径为0.25mm。
6.一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构制备方法，其特征在于：包括如权利要求1至5中任一所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，步骤如下：
1)利用砂型铸造工艺，设计铸造模具；
2)将铝合金高温熔液注入铸造模具；
3)将铸造好的一半的铝合金散热空腔结构(3)取出；
4)先将质量计数比1:1的酚醛树脂和膨胀石墨进行预混合处理，其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，膨胀石墨粒度大于0.045mm且小于5mm；
5)再将混合物加入三辊研磨机中剥离混合，循环剥离混合10‑16次，得到石墨烯片/酚醛树脂混合物；
6)再将粉末状的10wt％‑20wt％EVA热熔蜡、5wt％‑25wt％硬蜡、30wt％‑50wt％微晶蜡、10wt％‑20wt％聚乙二醇置入到三辊研磨机中，与15wt％‑30wt％石墨烯片/酚醛树脂混合物混合，循环剥离混合4‑8次；得到的混合物即为蓄热相变材料一(8)；
7)取20wt％‑50wt％软蜡、20wt％‑50wt％中等熔点蜡、5wt％‑15wt％硬蜡置入合适容量的玻璃容器中混合并在50‑70℃进行加热，待软蜡、中等熔点蜡、硬蜡熔化成流动态或液态，搅拌至混合均匀即得蓄热相变材料二(12)；
8)取两个一半的铝合金散热空腔结构(3)，其中一个用钻孔设备钻出注入口一(13)和注入口二(14)；
9)取合适大小的泡沫铝合金(7)，放入半空腔体一(16)中；
10)将两个一半的铝合金散热空腔结构(3)开口面对接，焊接封合；
11)使用合适的注入设备，分别将步骤6)制备的蓄热相变材料一(8)经过注入口一(13)注入到空腔体一(4)中，将步骤7)制备的蓄热相变材料二(12)经注入口二(14)注入到空腔体二(11)及所有相同的肋片(9)中；
12)将注入口一(13)和注入口二(14)及其他相同肋片(9)的注入口进行焊接封口，即得一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构。 说明书 : 一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及LED散热材料技术领域，尤其涉及一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及其制备方法。背景技术[0002] LED是被称为“发光二极管”的半导体，名称取自“LightEmittingDiode”的首字母。LED是由电子多的N型半导体和空穴多的P型半导体结合而成。当LED工作时，电子和空穴就会移动并在结合部再次结合，正是再结合的能量变成光而发出，同时会产生大量的热。与传统光源一样，半导体发光二极管(LED)在工作期间也会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下，电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在PN结附近辐射出来的光还需经过芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界(空气)。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取出效率等，最终大概只有30‑40％的输入电能转化为光能，其余60‑70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。[0003] 一般而言，LED发光时所产生热量集中在尺寸很小的芯片内，芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片发光效率和萤光粉激射效率下降，LED发光时所产生的的热能若无法导出，将会使LED的电子和空穴结合部温度过高，进而影响LED使用寿命、发光效率和发光稳定性。目前，根据市面的多种不同封装方式，LED散热方式主要是当LED工作发光产生热能时，热能首先经由LED传导给PCB(PrintedCircuitBoard)封装板，PCB封装板能够直接与空气进行少量的散热，但大部分热能从PCB传导到散热基板，再经散热基板传导到其他辅助散热器(目前主要散热器有散热风扇及铝合金制备的散热肋片)。其中最重要也是对散热有绝对影响的是散热基板对热能的传导过程，散热基板传导热能的快慢直接决定PCB封装板的温度和散热器的散热连贯稳定性，进而影响LED工作温度。[0004] 目前，常用的散热基板主要有金属基板和陶瓷基板两种。金属基板的金属基座的导热率虽说可高达400W/(m·K)(如铜基座)，但其绝缘层的导热率一般为2‑8W/(m·K)，二者之间相差太大，从而限制了其整体导热率的提升。对于上百瓦特的芯片而言，普通金属基板难以满足其散热要求。陶瓷基板导热率大(如AlN陶瓷导热率在理论上可高达235W/(m·K))，能较好地满足大功率电子器件及设备的散热要求。但其制作工艺困难，对设备要求严苛，从而导致其成本居高不下，推广应用受到了一定的限制。[0005] 由于LED灯有多种工作环境，特别是环境空气流动性不好时，散热肋片这种散热方式就显得力不从心，一方面肋片的方向和大小决定了风阻，另一方面肋片主要是铝合金材质，散热性能有限，这种散热器的散热效果不理想，散热体通常会达到较高的温度，造成LED灯产生的热量不能及时散热，从而使LED灯工作温度不断升高。[0006] 相变蓄热材料利用潜热储能，具有能量密度高，储能/放能过程近似等温等优点，是目前研究储能系统热点。石蜡相变潜热高，熔化时蒸气压力低、不易发生化学反应且化学稳定性好，在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化小、没有腐蚀性等性能，使得石蜡成为良好的相变蓄热材料。但纯相变蓄热材料大多导热率低，限制了热量收发的稳定，容易产生热量吸收不进来，释放不出去的问题。[0007] 通过将相变蓄热材料与二维纳米片复合，相变蓄热材料低热导率被有效解决。石墨烯是二维原子尺寸、六角形的碳同素异形体。具有良好的导热性，目前主要作为其他导热材料基体的添加剂。在三辊研磨机中加入具有一定粘度的流动性物质剥离膨胀石墨，制备纳米石墨烯，并与其他相变材料混合，既能抑制纳米聚合成功剥离出纳米石墨烯，也能提高各物质之间的均匀混合度，有效缓解相变蓄热材料导热性差的问题。[0008] 泡沫金属具有密度小，比表面积大、导热系数高等优点，是提高相变蓄热材料导热系数的重要途径之一。目前，泡沫金属主要分为开孔泡沫金属和闭口泡沫金属，开孔泡沫金属的孔与孔相互连通，而闭孔泡沫金属的孔与孔相互独立。因此，开孔泡沫金属一方面利于相变蓄热材料的注入，另一方面提供给蓄热材料相变体积变化的空间。泡沫金属按基体不同可分为泡沫铝、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝合金等。[0009] CN104713046A发明专利公开了一种LED散热灯罩，其中相变材料主要由石蜡、银铟锑碲、六水氯化钙复合而成，应用在LED灯中具有很好地储能潜热作用。不足之处是由石蜡、银铟锑碲、六水氯化钙复合而成的相变材料相变温度范围在20‑60℃之间，相变温度太低，储能潜热能力较差，如果用于大功率LED灯容易导致大量热量不能被相变材料吸收，也不能及时散热，如此易起到反作用。[0010] 因此，稳定LED灯工作温度，提高LED灯散热主要是扩大相变蓄热材料的相变温度范围、提高相变蓄热材料的储能潜热能力、维持散热器的可持续吸散热能力成为关键。发明内容[0011] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及其制备方法。[0012] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，该结构与焊接有LED芯片的PCB封装基板连接，该铝合金散热空腔结构包括空腔体一、结构壁和若干肋片，所述空腔体一直接与所述PCB封装基板连接，所述空腔体一内设置有有蓄热体一，所述蓄热体一包括泡沫铝合金、蓄热相变材料一，所述空腔体一内填充有所述泡沫铝合金和所述蓄热相变材料一，所述空腔体一上还设置有可注入加热熔化成流动态或液态的所述蓄热相变材料一的注入口一，所述肋片包括肋片结构壁和空腔体二，所述空腔体二内填充蓄热相变材料二，所述肋片之间的间隔0.5mm‑2mm，相互平行排列，所述肋片由两个半肋片组合而成，所述空腔体二上设置有可注入加热熔化成流动态或液态的所述蓄热相变材料二的注入口二。[0013] 优选的，所述蓄热相变材料一由质量百分比为15wt％‑30wt％膨胀石墨通过三辊研磨剥离制备得到的石墨烯片/酚醛树脂混合物，再与10wt％‑20wt％EVA热熔蜡、5wt％‑25wt％硬蜡、30wt％‑50wt％微晶蜡、10wt％‑20wt％聚乙二醇等原料均匀混合制备而成，其中EVA蜡熔点为93‑100℃，硬蜡熔点为50‑70℃，微晶蜡无明显熔点，其滴熔点为70‑90℃。[0014] 优选的，所述蓄热相变材料二由质量百分比为20wt％‑50wt％软蜡、20wt％‑50wt％中等熔点蜡、5wt％‑15wt％硬蜡等原料加热融化成液态均匀混合制备而成，后填充于空腔体二中，其中软蜡熔点为小于45℃，中等熔点蜡熔点为45‑50℃。[0015] 优选的，所述泡沫铝合金为60％‑90％孔隙率的开孔的泡沫铝合金，紧实填充于空腔体一。[0016] 优选的，所述空腔体一、空腔体二为长方体，所述空腔体一由两个半空腔体一组合而成，所述空腔体二由两个半空腔体二组合而成，所述空腔体一的从下往上沿箭头方向厚度为2.5mm‑5mm；所述空腔体二的从下往上沿箭头垂直方向厚度为0.2mm‑0.3mm。[0017] 优选的，所述结构壁、肋片结构壁为铝合金材质的密封结构；所述结构壁的厚度为1mm‑1.5mm；所述肋片结构壁的厚度为0.35mm‑0.4mm。[0018] 优选的，所述注入口一为圆柱孔，孔径为1.5mm；所述注入口二为圆柱孔，孔径为0.25mm。[0019] 本发明还公开了一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构制备方法，包括如权利要求1至7中任一所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，步骤如下：[0020] 1)利用砂型铸造工艺，设计铸造模具；[0021] 2)将铝合金高温熔液注入铸造模具；[0022] 3)将铸造好的一半的铝合金散热空腔结构取出；[0023] 4)先将质量计数比1:1的酚醛树脂和膨胀石墨进行预混合处理，其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，膨胀石墨粒度大于0.045mm且小于5mm；[0024] 5)再将混合物加入三辊研磨机中剥离混合，循环剥离混合10‑16次，得到石墨烯片/酚醛树脂混合物；[0025] 6)再将粉末状的10wt％‑20wt％EVA热熔蜡、5wt％‑25wt％硬蜡、30wt％‑50wt％微晶蜡、10wt％‑20wt％聚乙二醇置入到三辊研磨机中，与15wt％‑30wt％石墨烯片/酚醛树脂混合物混合，循环剥离混合4‑8次；得到的混合物即为蓄热相变材料一；[0026] 7)取20wt％‑50wt％软蜡、20wt％‑50wt％中等熔点蜡、5wt％‑15wt％硬蜡置入合适容量的玻璃容器中混合并在50‑70℃进行加热，待软蜡、中等熔点蜡、硬蜡熔化成流动态或液态，搅拌至混合均匀即得蓄热相变材料二；[0027] 8)取两个一半的铝合金散热空腔结构，其中一个用钻孔设备钻出注入口一和注入口二；[0028] 9)取合适大小的泡沫铝合金，放入半空腔体一中；[0029] 10)将两个一半的铝合金散热空腔结构开口面对接，焊接封合；[0030] 11)使用合适的注入设备，分别将步骤6)制备的蓄热相变材料一经过注入口一注入到空腔体一中，将步骤7)制备的蓄热相变材料二经注入口二注入到空腔体二及所有相同的肋片中；[0031] 12)将注入口一和注入口二及其他相同肋片的注入口进行焊接封口，即得一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构。[0032] 本发明有益效果：[0033] 1.本发明采用蓄热相变材料填充空腔结构，吸收LED灯工作产生的大量热量，实现先储存再释放的作用，起到稳定LED灯工作环境温度的作用，保持LED灯工作温度恒定并有效降低LED灯工作温度，延长LED灯使用寿命。[0034] 2.采用泡沫铝合金填充空腔体，与结构壁紧密接触，可支撑散热空腔结构并导通散热通道，保证散热基板力学性能和导热性能，泡沫铝合金使用高孔隙率的开孔泡沫铝合金，提供蓄热相变材料相变时有序的流动空间。[0035] 3.本发明中采用三辊研磨机的剪切力及高粘度的树脂与膨胀石墨表面形成的作用力来克服石墨层间范德华力，从而得到导热性良好的石墨烯片/树脂混合物，并将具有不同熔点的热熔蜡、硬蜡、微晶蜡、聚乙二醇加入其中继续研磨剥离得到蓄热混合物，采用三辊研磨机剥离混合法制备蓄热相变材料，与传统外加的方法相比，有效抑制蓄热相变材料中石墨烯片发生纳米团聚，保证蓄热相变材料具有良好的导热蓄热相变性能。[0036] 4.本发明中导热性良好的石墨烯片/树脂混合物作为蓄热相变材料的导热添加剂，该方法比单纯石蜡类蓄热相变材料具有更好的导热性，减小热量导入导出的热阻，提高蓄热相变材料的相变工作效率。[0037] 5.本发明中聚乙烯醇作为蓄热相变材料的封装支撑剂，为相变组分提供良好的机械性和化学稳定性，可防止相变组分泄露造成的混合不均匀，保证蓄热相变材料热量扩散均匀。[0038] 6.本发明最终得到的含蓄热体一的铝合金散热空腔结构，蓄热体一采用两级梯度散热，其中空腔体一的蓄热体一包含EVA蜡、硬蜡、微晶蜡等，EVA蜡熔点为93‑100℃，硬蜡熔点为50‑70℃，微晶蜡无明显熔点，其滴熔点为70‑90℃，由于空腔体一直接与LED芯片和PCB封装基板连接，在该LED灯服役工作时，产生的热量大，升温高，因此所使用的蓄热体一的熔点高，相变储能能力更大，有助于最大可能降低LED的工作环境温度；肋片的空腔体二使用的蓄热体一为软蜡、中等熔点蜡、硬蜡等混合蜡，其中软蜡熔点为小于45℃，中等熔点蜡熔点为45‑50℃，硬蜡熔点为50‑70℃，由于经过铝合金空腔结构一的吸热、散热和储热之后，传递到肋片的热量会减少，因此肋片的空腔体中的相变储能材料所用的混合蜡的熔点可以低一些。通过这种两级梯度蓄热体一形成散热缓冲，得益于蓄热相变材料的蓄热相变性能，储存大量热量，环境温度保持在相变温度以内，防止温度再次升高，有效缓解上一级梯度的工作压力。[0039] 本发明最终制备得到的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，导热效率高、散热稳定性好，尤其是针对大功率LED灯的散热，稳定LED灯工作环境温度，保持LED灯工作温度恒定并有效降低LED灯工作温度，延长LED灯使用寿命。附图说明[0040] 以下附图仅旨在于对本发明作示意性的说明和解释，并不限于本发明的范围。[0041] 图1为本发明一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及制备方法的铝合金散热空腔结构剖面结构示意图；[0042] 图2为本发明一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及制备方法的铝合金散热空腔结构应用部位位置剖面示意图；[0043] 图3为本发明一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及制备方法的三辊研磨机示意图；[0044] 图4为本发明一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及制备方法的半铝合金散热空腔结构示意图；[0045] 图5为本发明一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及制备方法的半铝合金散热空腔结构(带注入口)示意图；[0046] 图6为本发明一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构及制备方法的两个半铝合金散热空腔结构组装成型示意图。[0047] 附图标记：[0048] 1‑LED芯片2‑PCB封装基板3‑铝合金散热空腔结构4‑空腔体一5‑结构壁6‑蓄热体一7‑泡沫铝合金8‑蓄热相变材料一9‑肋片10‑肋片结构壁11‑空腔体二12‑蓄热相变材料二13‑注入口一14‑注入口二15‑半肋片16‑半空腔体一17‑半空腔体二。具体实施方式[0049] 本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。[0050] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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装置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。[0051] 在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。[0052] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。[0053] 参照图1‑6，本发明的优选实施例，一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，该铝合金散热空腔结构3包括空腔体一4、结构壁5和若干肋片9，所述空腔体一4直接与所述PCB封装基板2连接，所述空腔体一4内设置有蓄热体一6，所述蓄热体一6包括泡沫铝合金7和蓄热相变材料一8，所述空腔体一4内填充有所述泡沫铝合金7和所述蓄热相变材料一8，所述空腔体一4上还设置有可注入加热熔化成流动态或液态的所述蓄热相变材料一8的注入口一13，所述肋片9包括肋片结构壁10和空腔体二11，所述空腔体二11内填充蓄热相变材料二12，所述肋片9之间的间隔0.5mm‑2mm，相互平行排列，所述肋片9由两个半肋片15组合而成，所述空腔体二11上设置有可注入加热熔化成流动态或液态的所述蓄热相变材料二12的注入口二14。[0054] 本实施例中，所述蓄热相变材料一8由质量百分比为15wt％‑30wt％膨胀石墨通过三辊研磨剥离制备得到的石墨烯片/酚醛树脂混合物，再与10wt％‑20wt％EVA热熔蜡、5wt％‑25wt％硬蜡、30wt％‑50wt％微晶蜡、10wt％‑20wt％聚乙二醇等原料均匀混合制备而成，其中EVA蜡熔点为93‑100℃，硬蜡熔点为50‑70℃，微晶蜡无明显熔点，其滴熔点为70‑90℃。[0055] 本实施例中，所述蓄热相变材料二12由质量百分比为20wt％‑50wt％软蜡、20wt％‑50wt％中等熔点蜡、5wt％‑15wt％硬蜡等原料加热融化成液态均匀混合制备而成，后填充于空腔体二11中，其中软蜡熔点为小于45℃，中等熔点蜡熔点为45‑50℃。[0056] 本实施例中，所述泡沫铝合金7为60％‑90％孔隙率的开孔的泡沫铝合金7，紧实填充于空腔体一4。[0057] 本实施例中，所述空腔体一4、空腔体二11为长方体，所述空腔体一4由两个半空腔体一16组合而成，所述空腔体二11由两个半空腔体二17组合而成，所述空腔体一4的从下往上沿箭头方向厚度为2.5mm‑5mm；所述空腔体二11的从下往上沿箭头垂直方向厚度为0.2mm‑0.3mm。[0058] 本实施例中，所述结构壁5、肋片结构壁10为铝合金材质的密封结构；所述结构壁5的厚度为1mm‑1.5mm；所述肋片结构壁10的厚度为0.35mm‑0.4mm。[0059] 本实施例中，所述注入口一13为圆柱孔，孔径为1.5mm；所述注入口二14为圆柱孔，孔径为0.25mm。[0060] 本发明还公开了一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构制备方法，包括如权利要求1至7中任一所述的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构，步骤如下：[0061] 1)利用砂型铸造工艺，设计铸造模具；[0062] 2)将铝合金高温熔液注入铸造模具；[0063] 3)将铸造好的一半的铝合金散热空腔结构3取出；[0064] 4)先将质量计数比1:1的酚醛树脂和膨胀石墨进行预混合处理，其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，膨胀石墨粒度大于0.045mm且小于5mm；[0065] 5)再将混合物加入三辊研磨机中剥离混合，循环剥离混合10‑16次，得到石墨烯片/酚醛树脂混合物；[0066] 6)再将粉末状的10wt％‑20wt％EVA热熔蜡、5wt％‑25wt％硬蜡、30wt％‑50wt％微晶蜡、10wt％‑20wt％聚乙二醇置入到三辊研磨机中，与15wt％‑30wt％石墨烯片/酚醛树脂混合物混合，循环剥离混合4‑8次；得到的混合物即为蓄热相变材料一8；[0067] 7)取20wt％‑50wt％软蜡、20wt％‑50wt％中等熔点蜡、5wt％‑15wt％硬蜡置入合适容量的玻璃容器中混合并在50‑70℃进行加热，待软蜡、中等熔点蜡、硬蜡熔化成流动态或液态，搅拌至混合均匀即得蓄热相变材料二12；[0068] 8)取两个一半的铝合金散热空腔结构3，其中一个用钻孔设备钻出注入口一13和注入口二14；[0069] 9)取合适大小的泡沫铝合金7，放入半空腔体一16中；[0070] 10)将两个一半的铝合金散热空腔结构3开口面对接，焊接封合；[0071] 11)使用合适的注入设备，分别将步骤6)制备的蓄热相变材料一8经过注入口一13注入到空腔体一4中，将步骤7)制备的蓄热相变材料二12经注入口二14注入到空腔体二11及所有相同的肋片9中；[0072] 12)将注入口一13和注入口二14及其他相同肋片9的注入口进行焊接封口，即得一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构。[0073] 本发明采用蓄热相变材料填充空腔结构，吸收LED灯工作产生的大量热量，实现先储存再释放的作用，起到稳定LED灯工作环境温度的作用，保持LED灯工作温度恒定并有效降低LED灯工作温度，延长LED灯使用寿命。[0074] 本发明采用泡沫铝合金7填充空腔体，与结构壁紧密接触，可支撑铝合金散热空腔结构3并导通散热通道，保证散热基板的力学性能和导热性能，泡沫铝合金7使用高孔隙率的开孔的泡沫铝合金7，提供蓄热相变材料相变时有序的流动空间；[0075] 本发明采用三辊研磨机的剪切力及高粘度的树脂与膨胀石墨表面形成的作用力来克服石墨层间范德华力，从而得到导热性良好的石墨烯片/树脂混合物，并将具有不同熔点的热熔蜡、硬蜡、微晶蜡、聚乙二醇加入其中继续研磨剥离得到蓄热混合物，采用三辊研磨机剥离混合法制备蓄热相变材料，与传统外加的方法相比，有效抑制蓄热相变材料中石墨烯片发生纳米团聚，保证蓄热相变材料具有良好的导热蓄热相变性能；[0076] 本发明以导热性良好的石墨烯片/树脂混合物作为蓄热相变材料的导热添加剂，该方法比单纯石蜡类蓄热相变材料具有更好的导热性，减小热量导入导出的热阻，提高蓄热相变材料的相变工作效率。[0077] 本发明以聚乙烯醇作为蓄热相变材料的封装支撑剂，为相变组分提供良好的机械性和化学稳定性，可防止相变组分泄露造成的混合不均匀，保证蓄热相变材料热量扩散均匀；[0078] 本发明最终得到的铝合金散热空腔结构3，蓄热体一采用两级梯度散热，其中空腔体一4的蓄热体一包含EVA蜡、硬蜡、微晶蜡等，EVA蜡熔点为93‑100℃，硬蜡熔点为50‑70℃，微晶蜡无明显熔点，其滴熔点为70‑90℃，由于空腔体一4直接与LED芯片1和PCB封装基板2连接，在该LED灯服役工作时，产生的热量大，升温高，因此所使用的蓄热体一的熔点高，相变储能能力更大，有助于最大可能降低LED的工作环境温度；肋片9的空腔体二11使用的蓄热体一为软蜡、中等熔点蜡、硬蜡等混合蜡，其中软蜡熔点为小于45℃，中等熔点蜡熔点为45‑50℃，硬蜡熔点为50‑70℃，由于经过铝合金材质的空腔体一4的吸热、散热和储热之后，传递到肋片9的热量会减少，因此肋片9的空腔体二11中的相变储能材料所用的混合蜡的熔点可以低一些。通过这种两级梯度蓄热体一形成散热缓冲，得益于蓄热相变材料的蓄热相变性能，储存大量热量，环境温度保持在相变温度以内，防止温度再次升高，有效缓解上一级梯度的工作压力。[0079] 本发明最终制备得到的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构导热效率高、散热稳定性好，尤其是针对大功率LED灯的散热，稳定LED灯工作环境温度，保持LED灯工作温度恒定并有效降低LED灯工作温度，延长LED灯使用寿命。[0080] 实施例1[0081] 所述一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构的制备方法：[0082] 1)利用砂型铸造工艺，设计铸造模具；[0083] 2)将铝合金高温熔液注入铸造模具；[0084] 3)将铸造好的一半的铝合金散热空腔3结构取出；[0085] 4)先将质量计数比1:1的酚醛树脂和膨胀石墨进行预混合处理，其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，膨胀石墨粒度大于0.045mm且小于5mm；[0086] 5)再将混合物加入三辊研磨机中剥离混合，循环剥离混合10‑16次，得到石墨烯片/酚醛树脂混合物；[0087] 6)再将粉末状的10wt％EVA热熔蜡、20wt％硬蜡、40wt％微晶蜡、10wt％聚乙二醇到三辊研磨机中，与20wt％石墨烯片/酚醛树脂混合物混合，循环剥离混合4‑8次；得到的混合物即为蓄热相变材料一8；[0088] 7)取50wt％软蜡、40wt％中等熔点蜡、10wt％硬蜡置入合适容量的玻璃容器中混合并在50‑70℃进行加热，待软蜡、中等熔点蜡、硬蜡熔化成流动态或液态，搅拌至混合均匀即得蓄热相变材料二12；[0089] 8)取两个一半的铝合金散热空腔结构3，其中一个用钻孔设备钻出注入口一13、注入口二14，所述注入口一13孔径为1.5mm、注入口二14孔径为0.25mm；[0090] 9)取泡沫铝合金7放入半空腔体一16中，所述泡沫铝合金为孔隙率60％的开孔泡沫铝合金；[0091] 10)将两个一半的铝合金散热空腔结构3开口面对接，焊接封合；[0092] 11)使用合适的注入设备，分别将步骤6)制备的蓄热相变材料一8)经过注入口一13注入到空腔体一4中，将步骤7)制备的蓄热相变材料二12经注入口二14注入到空腔体二11及所有相同的肋片9中,所述空腔体一4的箭头方向厚度为2.5mm、空腔体二11的箭头垂直方向厚度为0.3mm，肋片(9)间隔距为1.5mm；[0093] 12)将注入口一13、注入口二14及其他相同肋片9的注入口进行焊接封口，即得本发明提出的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构。[0094] 实施例2[0095] 所述一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构的制备方法：[0096] 1)利用砂型铸造工艺，设计铸造模具；[0097] 2)将铝合金高温熔液注入铸造模具；[0098] 3)将铸造好的一半的铝合金散热空腔结构3取出；[0099] 4)先将质量计数比1:1的酚醛树脂和膨胀石墨进行预混合处理，其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，膨胀石墨粒度大于0.045mm且小于5mm；[0100] 5)再将混合物加入三辊研磨机中剥离混合，循环剥离混合10‑16次，得到石墨烯片/酚醛树脂混合物；[0101] 6)再置入粉末状的8wt％EVA热熔蜡、15wt％硬蜡、45wt％微晶蜡、10wt％聚乙二醇到三辊研磨机中，与22wt％石墨烯片/酚醛树脂混合物混合，循环剥离混合4‑8次；得到的混合物即为蓄热相变材料一8；[0102] 7)取45wt％软蜡、50wt％中等熔点蜡、5wt％硬蜡置入合适容量的玻璃容器中混合并在50‑70℃进行加热，待软蜡、中等熔点蜡、硬蜡熔化成流动态或液态，搅拌至混合均匀即得蓄热相变材料二12；[0103] 8)取两个一半的铝合金散热空腔结构3，其中一个用钻孔设备钻出注入口一13、注入口二14，所述注入口一13孔径为1.5mm、注入口二14孔径为0.25mm；[0104] 9)取泡沫铝合金放入半空腔体一16中，所述泡沫铝合金为孔隙率75％的开孔泡沫铝合金；[0105] 10)将两个一半的铝合金散热空腔结构3开口面对接，焊接封合；[0106] 11)使用合适的注入设备，分别将步骤6)制备的蓄热相变材料一8经过注入口一13注入到空腔体一4中，将步骤7)制备的蓄热相变材料二12经注入口二14注入到空腔体二11及所有相同的肋片中,所述空腔体一4的箭头方向厚度为3.5mm、空腔体二11的箭头垂直方向厚度为0.3mm，肋片9间隔距为1.8mm；[0107] 12)将注入口一13、注入口二14及其他相同肋片的注入口进行焊接封口，即得本发明提出的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构。[0108] 实施例3[0109] 所述一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构的制备方法：[0110] 1)利用砂型铸造工艺，设计铸造模具；[0111] 2)将铝合金高温熔液注入铸造模具；[0112] 3)将铸造好的一半的铝合金散热空腔结构3取出；[0113] 4)先将质量计数比1:1的酚醛树脂和膨胀石墨进行预混合处理，其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂，膨胀石墨粒度大于0.045mm且小于5mm；[0114] 5)再将混合物加入三辊研磨机中剥离混合，循环剥离混合10‑16次，得到石墨烯片/酚醛树脂混合物；[0115] 6)再置入粉末状的15wt％EVA热熔蜡、22wt％硬蜡、35wt％微晶蜡、10wt％聚乙二醇到三辊研磨机中，与18wt％石墨烯片/酚醛树脂混合物混合，循环剥离混合4‑8次；得到的混合物即为蓄热相变材料一8；[0116] 7)取40wt％软蜡、45wt％中等熔点蜡、15wt％硬蜡置入合适容量的玻璃容器中混合并在50‑70℃进行加热，待软蜡、中等熔点蜡、硬蜡熔化成流动态或液态，搅拌至混合均匀即得蓄热相变材料二12；[0117] 8)取两个一半的铝合金散热空腔结构3，其中一个用钻孔设备钻出注入口一13、注入口二14，所述注入口一13孔径为1.5mm、注入口二14孔径为0.25mm；[0118] 9)取泡沫铝合金放入半空腔体一16中，所述泡沫铝合金为孔隙率90％的开孔泡沫铝合金；[0119] 10)将两个一半的铝合金散热空腔结构3开口面对接，焊接封合；[0120] 11)使用合适的注入设备，分别将步骤6)制备的蓄热相变材料一8经过注入口一13注入到空腔体一4中，将步骤7)制备的蓄热相变材料二12经注入口二14注入到空腔体二11及所有相同的肋片中,所述空腔体一4的箭头方向厚度为5mm、空腔体二11的箭头垂直方向厚度为0.3mm，肋片(9)间隔距为2mm；[0121] 12)将注入口一13、注入口二14及其他相同肋片的注入口进行焊接封口，即得本发明提出的一种LED灯用含蓄热体的铝合金散热空腔结构。[0122] 在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。[0123] 以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

专利地区：广东

专利申请日期：2021-09-30

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114060781B