Refrigeración líquida homogénea de distribución de LEDS.

Un disipador térmico refrigerado por líquido (200) que comprende una placa de base (210),

una placa media (220) y una placa superior (230), en donde la placa de base (210) y la placa media (220) se apilan y se conectan juntas para formar una capa de base del disipador térmico, y en donde la placa media (220) y la placa superior (230) se conectan juntas para formar una capa superior del disipador térmico (200), y en donde la superficie de la placa superior (230) que no mira a la placa media (220) es una superficie refrigerada de destino, y caracterizado por que la capa de base tiene un canal (320) que distribuye un líquido desde una entrada (212) de disipador térmico sobre la placa de base (210) a una pluralidad de entradas (222) en la placa media (220), cada una de la pluralidad de entradas (222) dirige el líquido a un correspondiente canal enrevesado (232) en la capa superior, en donde cada uno de los canales enrevesados (232) dirige el líquido en un recorrido enrevesado, en un plano adyacente a la superficie refrigerada de destino, refrigerando la superficie, y en donde los canales enrevesados (232) se unen en un punto de reunión entre los canales enrevesados (232), el punto de reunión se conecta a una salida (214) de disipador térmico dirigiendo el líquido desde la capa superior de regreso a la capa de base y fuera del disipador térmico (200).

Refrigeración líquida homogénea de distribución de LEDS

Antecedentes Campo:

La presente invención está relaciona generalmente con disipadores térmicos refrigerados por líquido, y más 5 particularmente con disipadores térmicos refrigerados por líquido para distribuciones de diodos emisores de luz (LED) .

Técnica relacionada:

Las fuentes de luz de semiconductor, tal como los diodos emisores de luz (LED) , generan calor durante su funcionamiento. En algunas fuentes de luz de alta potencia, cientos de pastillas de LED de alta potencia se disponen 10 estrechamente juntas en una distribución o matriz de LED. Los LED se conectan a un sustrato o cuerpo cerámico. En estas fuentes de luz de alta potencia, se disipa una gran cantidad de potencia térmica. La cantidad de potencia térmica puede ser de hasta 1000 W o más. Dado que las prestaciones y los requisitos de los LED, incluido su brillo, color, potencia de salida óptica, voltaje impulsor y esperanza de vida, dependen de la temperatura, la refrigeración de los LED de manera homogénea y uniforme es ventajosa, especialmente en aplicaciones de altas prestaciones. 15 Por ejemplo, en algunas aplicaciones de altas prestaciones, las diferencias de temperatura entre los LED dentro de la distribución de LED deberían ser inferiores al 15 por ciento.

Un método para refrigerar la distribución de LED es utilizar un líquido, p. ej. agua, como medio de refrigeración. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1A, un medio líquido de refrigeración fluye a través de un canal cerrado 110 de líquido de refrigeración dentro del sustrato o cuerpo cerámico 120 en los que se montan los LED (no se muestran 20 en la figura) . El canal 110 de líquido de refrigeración puede enrollarse a través del cuerpo cerámico 120 o ramificarse a diferentes partes del cuerpo cerámico 120 para refrigerar el cuerpo cerámico 120 y los LED montados sobre el mismo. Debido a que el medio líquido de refrigeración absorbe calor del cuerpo cerámico 120 a medida que entra al canal 110 de líquido de refrigeración desde la entrada 130 y sale por la salida 140, la temperatura del medio líquido de refrigeración en la salida 140 es más alta que en la entrada 130. Por consiguiente, como se muestra en la 25 Figura 1B, a través del cuerpo cerámico 120 se desarrolla un gradiente de temperatura. Por ejemplo, la temperatura de la parte de extremo izquierdo 150 del cuerpo cerámico 120 es más alta que la temperatura de la parte de extremo derecho 160 del cuerpo cerámico 120. Como resultado, los LED (no se muestran en la Figura 1B) montados en el cuerpo cerámico 120 tienen unas temperaturas de funcionamiento significativamente diferentes.

Otros ejemplos de sistemas de refrigeración que tienen gradientes indeseables de temperatura que se desarrollan a 30 través de los sistemas de refrigeración incluyen los descritos en la patente de EE.UU. 5.841.634 y la patente alemana DE 202 08 106 U1.

El documento WO 2004/042 313 A1 describe un disipador térmico refrigerado por líquido que comprende una placa de base, una placa media y una placa superior según el preámbulo de la reivindicación 1.

Compendio 35

Un disipador térmico refrigerado por líquido según la reivindicación 1.

Breve descripción de las figuras La presente solicitud puede entenderse mejor por referencia a la siguiente descripción tomada conjuntamente con las figuras de dibujos acompañantes, en las que las piezas semejantes pueden tener la referencia de números semejantes. 40

La Figura 1A ilustra un sistema de la técnica anterior en el que un canal cerrado de líquido de refrigeración está empotrado en un cuerpo cerámico para montar varios LED.

La Figura 1B ilustra el gradiente de temperatura desarrollado a través del cuerpo cerámico mostrado en la Figura 1A.

Las Figuras 2A-2C ilustra una primera vista en perspectiva de las tres placas que pueden apilarse y pueden 45 conectarse juntas para formar un ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido como se muestra en la Figura 4A.

Las Figuras 3A-3C ilustran una segunda vista en perspectiva de las tres placas que pueden apilarse y pueden conectarse juntas para formar el ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido como se muestra en la Figura 4A. 50

La Figura 4A ilustra una vista en perspectiva de las tres placas ensambladas juntas para formar un ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido según la presente solicitud.

La Figura 4B ilustra una vista en sección transversal a lo largo del plano B-B de la Figura 4A.

La Figura 4C ilustra una vista en sección transversal a lo largo del plano A-A de la Figura 4A.

La Figura 5 ilustra un perfil de temperatura del ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido como se 5 muestra en la Figura 4A.

Las Figuras 6A y 6B ilustran el perfil de temperatura del ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido como se muestra en la Figura 4A en t = 0, 2 segundos y t = 5 segundos, respectivamente.

La Figura 7 ilustra un ejemplo de disposición para montar 20 x 20 LED sobre un disipador térmico cerámico, refrigerado por líquido según la presente solicitud. 10

La Figura 8 ilustra un ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido 800 con metalización 805.

Descripción detallada La siguiente descripción se presenta para permitir a un experto en la técnica hacer y utilizar la invención, y se proporciona en el contexto de unas aplicaciones particulares y sus requisitos. Diversas modificaciones de las realizaciones serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en esta 15 memoria pueden aplicarse a otras realizaciones y aplicaciones sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención. Además, en la siguiente descripción, se presentan numerosos detalles con una finalidad explicativa. Sin embargo, un experto en la técnica se dará cuenta de que la invención podría ponerse en práctica sin el uso de estos detalles específicos. En otros casos, estructuras y dispositivos muy conocidos se muestran en forma de diagrama de bloques para no obstaculizar la descripción de la invención con detalles innecesarios. De este modo, la presente invención 20 no está pensada para limitarse a las realizaciones mostradas, sino que se le ha concedido el alcance más amplio coherente con los principios y las características descritas en esta memoria.

Si bien la invención se describe desde el punto de vista de unos ejemplos particulares y unas figuras ilustrativas, los expertos en la técnica reconocerán que la invención no se limita a los ejemplos ni a las figuras descritos.

Las Figuras 2-4 ilustran las diferentes vistas de un ejemplo de disipador térmico refrigerado por líquido 200 según la 25 presente invención. El disipador térmico refrigerado por líquido 200 comprende tres placas - placa de base 210, placa media 220 y placa superior 230. Cabe señalar que en las Figuras 2-4 el disipador térmico refrigerado por líquido 200 se orienta invertido para ilustrar mejor ciertas características del disipador térmico refrigerado por líquido 200. Como se muestra en la Figura 4A, las tres placas 210, 220 y 230 se apilan y se conectan juntas para formar el disipador térmico refrigerado por líquido 200. La placa de base 210 y la placa media 220 se apilan juntas para formar 30 una capa de base del disipador térmico refrigerado por líquido 200. La placa media 220 y la placa superior 230 se apilan juntas para formar una capa superior del disipador térmico refrigerado por líquido 200. En un ejemplo de realización, las placas 210, 220 y 230 se conectan juntas con adhesivo, frita de cerámica, material de junta intermedia y similares. Sin embargo, se contempla que las placas 210, 220 y 230 puedan conectarse juntas con otros conectores, incluidos pasadores, tornillos, abrazaderas y similares. Haciendo referencia a la Figura 3C, los 35 LED (no se muestran en la figura) se montan en la superficie 335 de montaje de LED de la placa 230. Esta superficie 335 de montaje de LED es la superficie refrigerada de destino y esta superficie debe tener idealmente un perfil homogéneo de temperatura.

Las Figuras 2A-2C ilustran una vista en perspectiva de las placas 210, 220 y 230. En esta orientación, la superficie 335 de montaje de LED de la placa 230 mira hacia abajo, y en la Figura 2C se exponen a la vista cuatro canales 40 enrevesados de refrigeración 232.

Las Figuras 3A-3C ilustran una vista en perspectiva de las placas 210, 220 y 230 en una segunda orientación. En esta orientación, la superficie 335 de montaje de LED de la placa 230 se expone a la vista en la Figura 3C.

La Figura 4A ilustra una vista en perspectiva... [Seguir leyendo]

1. Un disipador térmico refrigerado por líquido (200) que comprende una placa de base (210) , una placa media (220) y una placa superior (230) , en donde la placa de base (210) y la placa media (220) se apilan y se conectan juntas para formar una capa de base del disipador térmico, y en donde la placa media (220) y la placa superior (230) se conectan juntas para formar una capa superior del disipador térmico (200) , y en donde la superficie de la placa superior (230) que no mira a la placa media (220) es una superficie refrigerada de destino, y caracterizado por que la 5 capa de base tiene un canal (320) que distribuye un líquido desde una entrada (212) de disipador térmico sobre la placa de base (210) a una pluralidad de entradas (222) en la placa media (220) , cada una de la pluralidad de entradas (222) dirige el líquido a un correspondiente canal enrevesado (232) en la capa superior, en donde cada uno de los canales enrevesados (232) dirige el líquido en un recorrido enrevesado, en un plano adyacente a la superficie refrigerada de destino, refrigerando la superficie, y en donde los canales enrevesados (232) se unen en un punto de 10 reunión entre los canales enrevesados (232) , el punto de reunión se conecta a una salida (214) de disipador térmico dirigiendo el líquido desde la capa superior de regreso a la capa de base y fuera del disipador térmico (200) .

2. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 1, en donde cada uno de los canales enrevesados (232) dirige el líquido hacia fuera desde un punto central (233) del canal (232) .

3. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 2, en donde el canal (232) gira alrededor del 15 punto central (233) con una configuración semejante a una espiral.

4. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 1, en donde cada uno de los recorridos enrevesados está definido por unas paredes perpendiculares a la superficie refrigerada de destino.

5. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 1, en donde la placa de base (210) tiene una forma semejante a una bandeja y la placa (210) tiene dos aberturas (212, 214) de placa de base en la parte de base 20 de la placa, la primera abertura de placa de base forma la entrada (212) de disipador térmico y la segunda abertura de placa de base forma una parte de la salida (214) de disipador térmico.

6. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 5, la placa media (220) comprende además una abertura (224) de placa media alineada con la segunda abertura de placa de base para formar la salida (214) de disipador térmico. 25

7. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 6, la placa de base (210) comprende además una pared (310) perpendicular a la placa de base (210) y que rodea a la segunda abertura de placa de base, la pared que está a ras contra la placa media (220) cuando la placa de base (210) y la placa media (220) se conectan juntas, impidiendo de ese modo que el líquido fluya desde la cámara dentro de la capa de base a la segunda abertura de la placa de base. 30

8. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 7, el canal dentro de la capa de base está definido por el borde de la placa de base semejante a una bandeja (210) y la pared (310) .

9. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 1, en donde el número de canales enrevesados (232) es por lo menos cuatro.

10. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 9, en donde los canales enrevesados (232) se 35 colocan en una distribución de dos por dos.

11. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 1, en donde la placa superior (230) se forma de cerámica.

12. El disipador térmico refrigerado por líquido de la reivindicación 1, en donde el placa superior (230) , la placa mediana (220) y la placa de base (210) se forman de cerámica. 40