微槽群複合相變冷卻技術，高性能微槽群複合相變傳熱技術，滿足大功率LED照明的散熱要求。
基本介紹
- 中文名：微槽群複合相變冷卻技術
- 外文名：微槽群複合相變冷卻技術
- 命名為：“微槽群複合相變集成冷卻技術”
- 維持：其工作溫度的穩定
微槽群複合相變冷卻技術
目前LED的發光效率還是比較低，從而引起結溫升高，壽命降低。為了降低結溫以提高壽命就必須十分重視散熱的問題。LED的散熱設計必須從晶片開始一直到整個散熱器，每一個環節都要給於充分的注意。任何一個環節設計不當都會引起嚴重的散熱問題。所以對散熱的設計必須給以充分的重視。高性能微槽群複合相變傳熱技術，滿足大功率LED照明的散熱要求，該技術命名為“微槽群複合相變集成冷卻技術”。該技術已經成功套用LED燈上，LED晶片的熱量能瞬間分布在整個散熱空間中，延長了LED燈的壽命提高了發光效率。LED燈中的LED晶片是熱流密度很大的電子元件，它們在運行過程中，由於其靜態與動態的損耗，產生大量的多餘熱量，通過散熱系統發散到外部，維持其工作溫度的穩定。
一、微槽群複合相變集成冷卻技術：
LED晶片所產生的熱量最後總是通過燈具的外殼散到空氣中去。普遍的散熱是：LED晶片所產生的熱，從它的金屬散熱塊出來，先經過焊料到鋁基板的PCB，再通過導熱膠才到鋁散熱器。LED燈具的散熱實際上包括導熱和散熱兩個部分。有一個概念先要搞清楚，就是導熱和散熱的區別。導熱就是要把熱量最快地從發熱源傳送到散熱器表面，而散熱則是要把熱量從散熱器表面散發到空氣中去。首先要把熱最快的導出來，然後要最有效地散到空氣里去。傳統的散熱器的熱沉是鋁翅片，我們的熱沉是：微槽群相變技術。
微槽群相變冷卻技術是依靠技術手段(如設備結構：微槽等手段)把密閉循環的冷卻介質(若介質為水)變為納米數量級的水膜，水膜越薄，遇熱蒸發能力越強，潛熱交換能力越強，大功率電子器件的熱量被蒸氣帶走。
冷卻器系統組成及工作原理：
1、 冷卻器的組成：
系統主要由四部分組成，即取熱器、冷凝器、輸送管路、取熱介質(如水、乙醇等)。
取熱器一般情況下用鋁合金製作，板內腔有許多微米數量級的槽道，其作用是把取熱介質(如水)按設計要求變成所需的液膜，發熱功率器件與鋁合金表面緊密接觸，其熱能通過鋁熱傳導給液膜，液膜瞬間汽化，把熱能通過管路送到冷凝器冷卻。因取熱器的取熱能力很強，其導熱係數大於106 W/(m*℃)，所以取熱器的體積可以做到很小。
冷凝器一般情況下用鋁合金製作，板內腔有許多毫米數量級的槽道，鋁合金板外有肋片，取熱介質通過管路送來熱能由它負責與室外空氣進行對流換熱和輻射換熱，取熱介質的熱能通過冷凝器釋放，由汽態變液態，液態的取熱介質通過自身的重力作用又回到了取熱器里，準備下一次熱能交換循環。
2、工作原理：
在毛細微槽群複合相變取熱器內表面加工許多微槽道，形成微槽群結構，利用微細尺度複合相變強化換熱機理，實現在狹小空間內，對小體積的高熱流密度及大功率的器件的高效率地取熱。毛細微槽群複合相變取熱器取出的熱量由蒸汽經蒸汽迴路輸運到遠程的高效微結構凝結器中，在微結構冷凝器內微細尺度凝結槽群結構表面上進行高強度微尺度蒸汽凝結放熱。冷凝器凝結所釋放的熱量可迅捷地擴散到微細尺度凝結槽群結構表面，並經壁面向外傳導到微結構冷凝器的外壁的肋表面上，通過與外界環境進行對流換熱將熱量釋放到環境中去。凝結液通過凝結液體迴路，在壓力梯度作用流回到微槽群複合相變取熱器。從而實現系統自身取熱與放熱的高效率、無功耗的封閉循環，達到器件冷卻的目的。微槽群複合相變取熱器的取熱面與電力電子器件緊密接觸，其內表面刻有許多複合相變微槽道，集成為複合相變微槽群。微槽群複合相變取熱器中有少量的具有一定汽化潛熱的液體工質。液體工質在微槽群自身結構所形成的毛細壓力梯度的作用下沿微槽流動，同時在微槽中形成擴展彎月面薄液膜蒸發和厚液膜核態沸騰的高強度微細尺度複合相變強化換熱過程，使液體工質變成蒸汽，利用汽化潛熱帶走電力電子器件工作時產生的巨大熱量，從而將器件的工作溫度降低並控制在理想的範圍內。微槽群複合相變冷卻系統由小尺寸取熱元件(微槽群複合相變取熱器)、熱量及流體輸運管路、遠程放熱元件(遠程微結構凝結器)部分構成。其中，熱量及流體輸運管路包括輸運熱量的蒸汽迴路和輸運凝結液的凝結液迴路兩部分，分別將微槽群複合相變取熱器和遠程微結構凝結器連線起來，形成一個對外封閉的微負壓循環系統。微槽群複合相變取熱器取出圖1 微槽群複合相變冷卻系統結構示意圖。
二、微槽群複合相變LED大功率光源冷卻器的特點：
1、超導熱能力：
微槽群複合相變冷卻技術（MGCP）具有超導熱能力，其導熱能力是鋁基板的10000倍，該技術能把LED晶片的熱量及時送到面積無限大鋁基板各個散熱面上。
導熱係數大於106 W/(m*℃)。銅是優良導體，也是優良導熱體，銅的導熱係數約為400 W/(m*℃);MGCP導熱能力與銅比，具有超導熱性質。用一根長60cm、直徑1.3cm的實心銅棒在100℃工作溫度下輸送200W的熱能量，銅棒兩端溫度差高達70℃;用上述銅棒重量的一半做成MGCP取熱器，也在100℃工作溫度下輸送200W的熱能量，熱輸送距離也是60cm遠，其溫度只降了0.5℃，實驗表明MGCP技術具有超導熱能力。
2、冷卻能力超強：
取熱熱流密度已達400W/c㎡,比水冷高1000倍，比熱管高約100倍。取熱能力比強制水冷高100倍，比強制風冷高1000倍。1個標準大氣壓下，水的沸點是100℃，1Kg水從99℃升溫到100℃，需要的熱能量為4200焦爾;1Kg的100℃水吸熱變100℃的蒸氣，溫度沒有變化，但是吸取的熱量為2260000焦爾。水冷為顯熱交換，換熱熱量低，MGCP技術是潛熱交換，換熱能力超強。1Kg水升溫1℃只需4200焦爾熱量，1Kg的100℃水吸熱變100℃的蒸氣，溫度沒有變化，但是吸取的熱量為2260000焦爾，兩者吸取的熱量相差500多倍，因此，兩者換熱能力有巨大差別。
3、無功耗冷卻：
被動式散熱，無需風扇或水泵，無冷卻用能耗，無動力運行，節能。MGCP技術是巧妙利用大功率電力電子器件發熱的能量使取熱介質蒸發產生動能和勢能，蒸氣流動到冷凝器放熱冷凝成液體，藉助取熱器微槽群的毛細力和液體重力回流到與大功率電力電子器件緊貼的取熱器，從而實現無外加動力的閉式散熱循環。
4、重量輕、體積小：
重量不到現有散熱器的25%，體積可小到20%以下。
5、可靠性高：
裝置簡潔緊湊，工作穩定，無啟動問題，可靠性遠高於風扇、水冷和熱管散熱器。
6、成本低、環保：
產品成本小於風扇、水冷和熱管的散熱器;相變工質環境友好，量少無消耗。
7、餘熱利用：
大功率電力電子器件發的熱量(廢熱)能變為50℃~60℃熱水供日常生活用，取代電熱水器，實現節能。
