(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211119071.4 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 南京工业大 学 地址 211816 江苏省南京市浦口区浦珠南 路30号 (72)发明人 刘峰　张东璇　李梦遥　王歆昀　 方志　 (74)专利代理 机构 南京源古知识产权代理事务 所(普通合伙) 32300 专利代理师 马晓辉 (51)Int.Cl. H01T 23/00(2006.01) H05K 7/20(2006.01) H05F 3/04(2006.01) B03C 3/04(2006.01)B03C 3/40(2006.01) H01L 23/467(2006.01) (54)发明名称 一种离子风散热装置 (57)摘要 本发明提供了一种离子风散热装置， 包括离 子风发生器、 直流高压电源， 离子风发生器固定 在外壳的内部， 离子风发生器包括至少一个离子 风发生单元， 每个离子风发生单元包括发射电极 和接收电极， 发射电极包括多根针状电极， 接收 电极为带有网孔的网状电极。 针状电极与网状电 极所在平面相互垂直且网状电极在针状电极针 尖前方， 本发明提供的离子风发生装置， 通过电 晕放电技术， 达到简单、 低能耗、 无噪声散热。 并 且本发明在提升散热效果的同时考虑了荷电灰 尘积累和电极易腐蚀的问题， 设有静电除尘器以 收集荷电灰尘并采用紫外灯照射 以及在针尖表 面涂覆光催化剂提升散热效果同时保护电极不 易受腐蚀。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115313157 A 2022.11.08 CN 115313157 A 1.一种离子风散热装置， 包括离子风发生器 （1） 、 直流高压电源 （3） 所述离子风发生器 （1） 固定在外壳 （4） 的内部， 所述外壳 （4） 一端设有进气口 （15） ， 另一端设有出气口 （16） ， 其 特征在于： 所述离子风 发生器 （1） 包括至少一个离子风 发生单元， 每个所述离子风 发生单元 包括发射电极 （21） 和接收电极 （22） ， 所述发射电极 （21） 包括多根针状电极， 第一级发射电 极 （21） 中的针状电极设置在三角形不锈钢板上， 采用金字塔排列方式， 针状电极之间相互 平行， 所述接收电极 （22） 为带有网孔的网状电极， 所述针状电极与所述网状电极所在平面 相互垂直且所述网状电极在所述针状电极针尖前方， 所述不锈钢板与所述接收电极 （22） 均 靠绝缘支撑固定在外壳 （4） 内， 在绝缘支撑上开孔洞， 使所述 发射电极 （21） 接高压直流电源 （3） ， 接收电极 （2 2） 接地。 2.如权利要求1所述的离子风散热装置， 其特征在于： 在多个离子风发生单元的情况 下， 所述发射电极 （21） 的发射源朝向一致， 每一级发射电极 （21） 中针状电极 的排列方式相 同， 从第2个离子风单元开始， 所述 发射电极 （21） 中的针状电极通过绝缘套固定在前一级的 网状电极上。 3.如权利要求1所述的离子风散热装置， 其特征在于： 还包括是静电集尘器 （2） ， 所述静 电集尘器 （2） 固定在外壳 （4） 内， 与离子风发生器 （1） 相邻， 所述离子风发生器 （1） 靠近进气 口 （12） ， 所述静电集尘器 （2） 靠近出气口 （16） ， 所述静电集尘器 （2） 包括两个平行设置的极 板 （41） 和金属导线 （42） ， 所述金属导线 （42） 与 极板 （41） 平行， 两个所述极板 （41） 与金属导 线 （42） 均通过绝缘支撑固定在外壳 （4） 上， 在绝缘支撑上设有一个孔洞， 使极板 （41） 接地， 金属导线 （42） 与高压直 流电源相接 。 4.如权利 要求3所述的离子风散热 （静电除尘） 装置， 其特征在于： 所述极板 （41） 的材质 为铝合金或不锈钢， 所述极板 （41） 被绝 缘套包裹， 通过圆筒状绝 缘支撑固定在外壳 （4） 上。 5.如权利要求1 ‑4任一项权利要求所述的离子风散热装置， 其特征在于： 所述针状电极 在针尖表面涂覆光催化剂。 6.如权利要求5所述的离子风散热装置， 其特征在于： 所述外壳 （4） 内固定有多个紫外 灯 （23） ， 所述 紫外灯 （23） 产生的紫外线照射针 状电极的针尖上。 7.如权利要求1 ‑4任一项权利要求所述的离子风散热装置， 其特征在于： 所述的三角形 为以外壳 （4） 圆心为中心的等 边三角形， 针 状电极设置在三角形的顶点和边长中点。 8.如权利要求7 所述的离 子风散热装置， 其特 征在于： 所述 边长为29‑31mm。 9.如权利要求1 ‑4任一项权利要求所述的离子风散热装置， 其特征在于： 所述针状电极 为金属针， 所述金属针的长为9 ‑11mm， 尖端曲率半径为0.45 ‑0.5mm， 金属针之间的间距为 14.5‑15mm。 10.如权利要求1 ‑4任一项权利要求所述的离子风散热装置， 其特征在于： 所述网状电 极为金属丝网， 直径 为37‑45mm， 所述针状电极与网状电极所在平 面相互垂直且网状电极在 针状电极的针尖前 方9‑11mm处。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115313157 A 2一种离子风散热装置 技术领域 [0001]本发明属于 散热领域， 涉及一种离 子风散热装置 。 背景技术 [0002]目前用于LED芯片散热的技术主要分为两大类， 被动散热和主动散热。 被动散热是 依靠自然对流进行散热， 一般是散热片与不同形式的热管、 均热板等组合而成， 以热传导为 主要散热途径， 但 其散热效率较低， 仅有50%左右， 故仅适用于小功 率型器件散热。 大功率型 LED芯片一般采用散热效率较高的主动散热， 这类散热方式依靠外界能量进 行强制传热， 能 够产生相对较强的制冷效果、 应用范围较广。 传统的主动散热方式有风扇冷却、 液冷以及半 导体制冷等。 现有技术中， 主要 是通过风扇进 行对流散热， 然而， 风扇属于旋转部件， 这增加 了散热系统的复杂性， 降低了电子器件的工作稳定性， 并且会在工作时产生很大 的机械噪 音。 其次， 普通风扇的风速在0.7~1.7 m/s， 散热效率难以进一步提高， 并且还存在功耗高、 体积大的问题。 液冷是通过水、 乙二醇等比热容较大 的液体在泵的带动下强制 循环带走热 量散热的一种方式， 液冷一般成本较高且对工作环境要求较高。 半导体制冷是利用一种 特 制的半导体制冷片在通电时产生温差来制冷， 它效率低， 功耗和成本都较高。 [0003]近年来， 离子风散热技术逐渐成为各领域的研究热点， 因其结构简单(不需要任何 运动部件， 只需电极和 变压器)、 成本低、 功耗低、 噪声小， 相比传统散热具有不可比拟的稳 定性和散热性， 具有广阔的发展 前景。 离子风由电晕放电产生， 电晕放电是一种在 尖端电极 和钝电极之间施加强电场时， 尖端电极附近气体的部分电离和激发引起的自持放电现象。 曲率半径较小的电极附近的气 体在高电压的作用下发生碰撞电离产生带电粒子， 带电粒子 在电场作用下加速， 并与空气分子碰撞引起的动量交换， 在宏观上表现为流体运动， 称为 “离子风”。 由于离子风具有 无机械运动部件、 噪声低、 功 耗低等优点， 所以， 离子风的研究和 应用不断深入和拓展， 离子风的实际应用主要集中在 食品干燥、 温度控制、 推进、 助燃、 空气 净化等诸多领域。 温度控制是离子风科研探索和实践应用的重要方向， 利用离子风的流体 性质可以带走热源周围的热量， 强化电子 设备和元器件的空气对流散热。 一方面， 离子风散 热具有低噪声、 低功耗、 响应速度快和成本低等优点。 另一方面， 可以通过优化调控离子风 发生器的参数， 达 到高散热效率下的较佳散热效果。 [0004]针对电子芯片的散热需求， 研发人员已经提出多种技 术方案。 [0005]1专利CN 109246987  A公开了一种 “一种离子风散热装置 ”， 该技术方案使用针 ‑环 和针‑板放电方式产生离子风。 在散热板上设环状集电极， 散热板之间形成波浪形流道， 设 计紧凑， 可以解决小型电子设备的散热问题。 但离子风风速难以提高， 散热效果难以提升， 且针‑环结构效率较低。 [0006]2专利CN 201910570963.8公开了一种 “一种离子风散热装置 ”， 该技术方案使用 针‑环放电方式产生离子风。 该散热装置由若干单级针 ‑环离子风发生单元叠加组成， 能够 根据散热要求及空间条件灵活调节离子风散热装置的风速及出风量。 但 此装置采用的电极 结构散热效率较低且设计不紧凑。说　明　书 1/5 页 3 CN 115313157 A 3