TWI553284B - 具有熱對流通道之電子裝置、散熱元件及其散熱方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種具有熱對流通道之電子裝置、散熱元件及其散熱方法，尤指藉由垂直的熱對流通道，使引入的氣流形成煙囪效應而增進熱對流效率者。
由於電子裝置目前朝向輕量化、薄型化的趨勢發展，因此如何讓熱傳元件在體積更小的條件下，更為迅速、有效的冷卻電子裝置所產生的熱，一直是相關業者有待克服的技術問題。
目前常見的散熱元件，大多利用導熱效果佳的銅金屬或鋁金屬基板，並在該銅金屬或鋁金屬基板設置有複數散熱鰭片，以藉由前述散熱鰭片利用將冷卻電子裝置所產生的熱往外傳，不過利用散熱鰭片及銅金屬或鋁金屬基板本身所能提供的散熱面積有限，難以進一步提昇散熱效率。
為此，目前有業者研發如中華民國專利編號M256585「功率半導體之散熱構造」、中華民國專利編號M315807「具有散熱結構的照明裝置」、中華民國專利編號I256873「電子裝置之散熱構造」，其散熱元件包含一導熱板，該導熱板上有彼此平行的複數孔道，各孔道皆貫穿導熱板，以藉由複數孔道成為引導氣流排放之通道，提昇熱對流效應。
但上述前案的孔道所能提供進氣量較少，以致於在排出熱空氣後，未能遞補足夠的冷空氣量，而難以進一步提昇熱對流效率。
爰此，為進一步提昇散熱元件的熱對流效率，本發明人致力於研究，提出一種具有熱對流通道之散熱元件，該散熱元件有一第一表面，用以接觸一熱源，該散熱元件上有一上端面及一下端面連接該第一表面，且有至少一熱對流通道貫通該上端面及該下端面，該上端面的高度位置相對高於該下端面，並在該上端面及下端面的中間定義一中間位置；該散熱元件另有連接該上端面及下端面之一第二表面，在該散熱元件上有至少一通孔，該至少一通孔有一第一開口及一第二開口，該第一開口連通該至少一熱對流通道，該至少一通孔的第二開口位在該下端面與該中間位置之間，而該上端面與該中間位置之間則未有前述通孔的第二開口。
進一步，該散熱元件連續間隔設置有複數熱對流通道，每一熱對流通道皆貫穿該上端面及該下端面。
進一步，前述通孔的數量係為10000~20000個/平方公尺。
進一步，前述熱對流通道為一凹槽，該凹槽係由前述第一表面往前述第二表面方向凹設所形成。
進一步，該散熱元件於該凹槽的一內面皆被覆有一熱吸收塗層，以吸收該熱源之熱能。
本發明亦為一種具有熱對流通道之電子裝置，係使用前述之具熱對流通道之散熱元件。
本發明亦為一種電子裝置之散熱方法，係使用前述之具有熱對流通道之散熱元件，包含下列步驟：將該散熱元件的第一表面接觸該電子裝置，並使該散熱元件上端面的高度位置相對高於該下端面，而使該散熱元件的該至少一熱對流通道與一水平面之間有一夾角；當該電子裝置產生熱能時，該散熱元件以由該下端面及該至少一通孔引入一流體進入該至少一熱對流通道，並該
流體將該熱源之一熱能經由該上端面排出該散熱元件，藉此產生煙囪效應而散熱。最好是，該夾角為90度。
本發明的功效在於：
1.本發明散熱元件的熱對流通道與水平間之間有一夾角，讓熱空氣的上昇浮力帶動空氣流動，特別是使周圍的冷空氣補充進來熱場，使散熱元件產生煙囪效應自然對流而散熱，藉此提高散熱元件熱對流散熱的效果。
2.本發明散熱元件於表面的中間位置以下設有連通熱對流通道的通孔，而中間位置以上則未設有任何通孔的設置，藉此讓該散熱元件於自然對流時可迅速補充足夠的冷空氣，且氣體仍可順暢地向上流動。
(1)‧‧‧散熱元件
(12)‧‧‧上端面
(13)‧‧‧下端面
(14)‧‧‧熱對流通道
(141)‧‧‧熱吸收塗層
(15)‧‧‧第二表面
(16)‧‧‧通孔
(161)‧‧‧第一開口
(162)‧‧‧第二開口
(11)‧‧‧第一表面
(A)‧‧‧電子裝置
(P)‧‧‧中間位置
(S)‧‧‧氣體
[第一圖]係為本發明實施例之立體外觀示意圖。
[第二圖]係為本發明實施例之立體分解示意圖。
[第三圖]係為本發明實施例之俯視示意圖。
[第四圖]係為本發明實施例之局部剖視暨氣流吸入熱對流通道之狀態示意圖。
綜合上述技術特徵，本發明具有熱對流通道之電子裝置、散熱元件及其散熱方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
先請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明實施例之散熱元件(1)有一第一表面(11)，用以接觸一熱源，該熱源例如但不限於為一電子裝置(A)運作產生之熱能。
該散熱元件(1)上有一上端面(12)及一下端面(13)連接該第一表面(11)，且有至少一熱對流通道(14)貫通該上端面(12)及該下端面(13)。較佳的是，該散熱元件連續間隔設置有複數熱對流通道
(14)，每一熱對流通道(14)皆貫穿該上端面(12)及該下端面(13)，且前述熱對流通道(14)為一凹槽，該凹槽係由前述第一表面(11)往一第二表面(15)方向凹設所形成。最好是，該凹槽的一內面皆被覆有一熱吸收塗層(141)(如第三圖所示)，以吸收該熱源之熱能。
該上端面(12)及下端面(13)的中間定義一中間位置(P)。該散熱元件(1)上更有複數通孔(16)，數量最好是介於10000~20000之間，前述通孔(16)皆有一第一開口(161)及一第二開口(162)，該第一開口(161)連通該至少一熱對流通道(14)，前述通孔(16)的第二開口(162)位在該下端面(13)與該中間位置(P)之間，而該上端面(12)與該中間位置(P)之間則未有前述通孔(16)的第二開口(162)。
使用之情況，續請參閱第一圖及第四圖，使用時將該散熱元件(1)的第一表面(11)接觸該電子裝置(A)，並使該散熱元件(1)上端面(12)的高度位置相對高於該下端面(13)，而使該散熱元件(1)的熱對流通道(14)與一水平面之間有一夾角，而該夾角最好為90°。
藉之，該電子裝置(A)產生熱能時，將使該散熱元件(1)熱對流通道(14)中的氣體受熱而自然上升，而該散熱元件(1)於該下端面(13)及前述通孔(16)處則引入一氣體(S)進入該熱對流通道(14)，藉此即可產生煙囪效應自然對流而散熱。而由於該散熱元件(1)於表面〔即第二表面(15)〕的中間位置(P)以下設有連通熱對流通道(14)的通孔(16)，而中間位置(P)以上則未設有任何通孔(16)的設置，使該散熱元件(1)的中間位置(P)以上僅以該至少一熱對流通道(14)連通外界，藉此讓該散熱元件(1)於自然對流時可迅速補充足夠的冷空氣，且氣體仍可順暢地向上流動。
以下並使用熱電偶及溫度紀錄器進行實驗，量測對象的電子裝置LED照明模組(LED燈光源、LED燈背板)、微孔板及環境溫度，以20秒為一單位，共計30分鐘。待30分鐘，系統溫度趨於平衡，以LED燈背板與環境溫度，分析熱導率k。
上述熱導率主要用來計算對流的熱傳導，或流體與固體之間相態變換的熱傳導，其公式如下：k=(Q/t)×L/(A×T)。熱導率k單位為W/(m*K)；Q：熱量、t：時間、L：長度、A：面積、T：溫度差。
上述熱對流係數h，是評估熱對流的效率，其單位為W/m2K，與流體密度、黏稠度及速率有關。公式為qconvection=-hA×(Tsurface-T∞)。其中A是散熱元件表面面積、Tsurface為表面溫度及T∞為室溫或流體溫度。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
(1)‧‧‧散熱元件
(11)‧‧‧第一表面
(12)‧‧‧上端面
(13)‧‧‧下端面
(14)‧‧‧熱對流通道
(15)‧‧‧第二表面
(16)‧‧‧通孔
(A)‧‧‧電子裝置
(P)‧‧‧中間位置
Claims (8)
- 一種具有熱對流通道之散熱元件，該散熱元件有一第一表面，用以接觸一熱源，該散熱元件上有一上端面及一下端面連接該第一表面，且有至少一熱對流通道貫通該上端面及該下端面，並在該上端面及下端面的中間定義一中間位置；該散熱元件另有連接該上端面及下端面之一第二表面，在該散熱元件上有至少一通孔，該至少一通孔有一第一開口及一第二開口，該第一開口連通該至少一熱對流通道，該至少一通孔的第二開口位在該下端面與該中間位置之間，而該上端面與該中間位置之間則未有前述通孔的第二開口，使該上端面與該中間位置之間僅以該至少一熱對流通道連通外界，藉此讓該散熱元件於自然對流時可迅速補充足夠的冷空氣，且氣體仍可順暢地向上流動。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱對流通道之散熱元件，其中，該散熱元件連續間隔設置有複數熱對流通道，每一熱對流通道皆貫穿該上端面及該下端面。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有熱對流通道之散熱元件，其中，前述通孔的數量係為10000~20000個/平方公尺。
- 如申請專利範圍第1項至第3項任一項所述之具有熱對流通道之散熱元件，其中，前述熱對流通道為一凹槽，該凹槽係由前述第一表面往前述第二表面方向凹設所形成。
- 如申請專利範圍第4項所述之具有熱對流通道之散熱元件，其中，該散熱元件於該凹槽的一內面皆被覆有一熱吸收塗層，以吸收該熱源之熱能。
- 一種具有熱對流通道之電子裝置，係使用申請專利範圍第1項至第5項任一項所述之具有熱對流通道之散熱元件，該電子裝置上有前述散熱元件。
- 一種電子裝置之散熱方法，係使用申請專利範圍第1項至第5項任一項所述之具有熱對流通道之散熱元件，包含下列步驟： 將該散熱元件的第一表面接觸該電子裝置，並使該散熱元件上端面的高度位置相對高於該下端面，而使該散熱元件的該至少一熱對流通道與一水平面之間有一夾角；當該電子裝置產生熱能時，該散熱元件以由該下端面及該至少一通孔引入一流體進入該至少一熱對流通道，並該流體將該熱源之一熱能經由該上端面排出該散熱元件，藉此產生煙囪效應而散熱。
- 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置之散熱方法，其中，該夾角為90°。
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| TW103141527A TWI553284B (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 具有熱對流通道之電子裝置、散熱元件及其散熱方法 |
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| TWI691696B (zh) * | 2019-05-31 | 2020-04-21 | 訊凱國際股份有限公司 | 散熱裝置 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| TW200916694A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-16 | Foxsemicon Integrated Tech Inc | LED lamp having heat dissipation structure |
| CN201636620U (zh) * | 2010-03-29 | 2010-11-17 | 深圳市万仕达寰宇光电科技有限公司 | 一种高效散热的低温led灯具 |
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