多通道散熱的高功率led器件的製作方法

2023-06-02 20:54:56 1

專利名稱：多通道散熱的高功率led器件的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於基本電氣元件領域，尤其涉及一種照明用發光二極體光源器件的 散熱裝置。
背景技術：
LED (Light Emitting Diode，發光二極體)作為一種新型的節能型照明體，因體 積小、驅動電壓低、反應速度快、耐震特性佳、使用壽命長及對環境危害低等特點， 已被廣泛應用。高功率LED器件目前主要用於汽車照明、交通燈、建築照明、特種照明等領域。 LED產生的光大致與強制通過二極體芯結的電流量成比例。故增加電流可以產生一個更大的光輸出流量，即當施加的電流增加時，二極體芯結區會產生更多的光。 然而，這種方式遺留有熱聚集問題，當熱量變得過量時，容易損壞LED。 實踐表明，LED不能加大輸入功率的基本原因，是由於LED在工作過程中會放出大量的熱，使管芯結溫迅速上升，輸入功率越高，發熱效應越大。溫度的升高將導致器件性能的變化與衰減，甚至失效。因而，如何有效解決高功率LED器件散熱問題變得日益突出。減小LED溫升效應的主要方法， 一是設法提高器件的電光轉換效率(又稱外量 子效率)，使儘可能多的輸入功率轉變成光能，另一個重要的途徑是設法提高器件的 熱散失能力，使結溫產生的熱，通過各種途徑散發到周圍環境中去。當前，市場上所採用的高功率LED發光燈，提高其器件熱散失能力主要是將LED 晶片產生的熱量通過熱傳導方式經由晶片下方的印刷電路板傳輸到位於印刷電路板 下方的散熱裝置(俗稱熱沉)，再通過熱沉將熱量散發到周圍環境中，即熱量主要是 通過縱向方式進行傳輸，見圖l。公告日為2007年1月3日，公告號為CN2854812Y的中國專利中公開了一種"功 率型LED光源裝置"，其公開了一種"功率型LED光源裝置"，該功率型LED光源裝 置採用半包封結構，其電極套件其中部設置有臺階孔，採用純銅鍍銀材料製成的熱沉 式散熱器安裝在所述電極套件的臺階孔中，晶片位於熱沉上方，連線將晶片與陰極電 極和陽極電極連通；透鏡位於電極套件的上方，由於採用導熱與光、電系統分離的結 構，克服了傳統鋁基板表面覆蓋PCB線路結構的缺點，大大提高了發光效率。結構 簡單，採用純銅鍍銀材料作為熱沉，大大提高了導熱效率，提高了產品的抗衰老能力， 使產品與外接電源連接更方便，與散熱系統結合更靈活更高效，方便產品的集成，使 更大功率照明產品的實現成為可能。現有技術方案的結構如圖l所，其中l表示印刷電路板、2表示LED光源；黑色 實心箭頭表示熱量經印刷電路板縱向傳輸方式，這導致熱量傳輸被局限在縱向，而忽 視了在印刷電路板中所含熱量的橫向傳遞，從而不利於熱量更快傳輸及散失，因而不 利於開發更高功率、更高亮度的LED照明器件。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種多通道散熱的高功率LED器件，其 具有更佳的熱量傳輸能力和散熱效果，有助於開發更高功率、更高亮度的LED照明 器件。本實用新型的技術方案是提供一種多通道散熱的高功率LED器件，包括載有 發光二極體光源的金屬基印刷電路板和位於金屬基印刷電路板下方的第一散熱器，其 特徵是在金屬基印刷電路板上設置有至少一個發光二極體光源；在金屬基印刷電路 板的上方和/或側面，設置第二散熱器；在發光二極體光源上方設置光學透鏡；在發 光二極體光源與光學透鏡之間，設置螢光粉層；在發光二極體光源與螢光粉層以及發 光二極體光源與第一散熱器之間，設置矽膠層；其第二散熱器和第一散熱器通過緊固 件固定成為一體。其所述的發光二極體光源的正/負電極分別與金屬基印刷電路板的電路層相連， 再經導線引出。 -其所述的金屬基印刷電路板與第二散熱器之間構成嵌入式/嵌合式結構。 在所述的金屬基印刷電路板與第二散熱器之間，設置第一絕緣導熱材料層。 在所述金屬基印刷電路板與第一散熱器之間，設置第二絕緣導熱材料層。 其所述的第二散熱器的表面，設置有溝槽式、溝道式或翼片式散熱結構。 其所述的第一散熱器為熱沉式散熱器。 所述的光學透鏡與第二散熱器固結。 所述的緊固件為螺絲。 與現有技術比較，本實用新型的優點是
1. 利用具有多溝道散熱結構的散熱器，既增加了散熱面積，也使得LED光源所 產生的熱量可以通過縱向和橫向較快傳輸，增強了熱量傳遞效率。2. 因採用多溝道散熱結構的散熱器後，具有良好的散熱效果，有效降低了 LED 晶片結溫，增強了器件發光效率，具有較高亮度，適用於汽車照明、交通燈、建築照 明、特種照明等領域。3. 可以充分利用LED主動發光的顯示方式，利用多個器件形成發光器件組件， 形成多色彩、高亮度的大面積發光面源。


圖1是現有技術中熱量傳遞路徑示意圖；圖2是本實用新型的結構示意圖； '圖3為實施例的具體結構示意圖。 .圖中l為金屬基印刷電路板，2為發光二極體光源，3為第二散熱器，4為第一絕 緣導熱材料層，5為散熱結構，6為第二絕緣導熱材料層，7為緊固件，8為光學透鏡， 9為螢光粉層，IO為矽膠層，ll為第一散熱器。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。、圖l中，現有技術方案的結構如圖所示，其中印刷電路板l上設置有LED光源 2，圖中的黑色實心箭頭表示熱量經印刷電路板的傳輸方式和傳遞方向，.這導致熱量 傳輸被局限在縱向，而忽視了在印刷電路板中所含熱量的橫向傳遞，從而不利於熱量 更快傳輸及散失，因而不利於開發更高功率、更高亮度的LED照明器件。圖2中，在金屬基印刷電路板l的上方和/或側面，設置了第二散熱器3，金屬 基印刷電路板與第二散熱器之間構成嵌入式/嵌合式結構，在金屬基印刷電路板與第 二散熱器之間，設置了第一絕緣導熱材料層4 。其第二散熱器的表面，設置有溝槽式、溝道式或翼片式散熱結構5 。 第二散熱器的材質可選鋁質、銅質或其它具有高導熱性能的材料。 由圖中空心箭頭所示的熱量傳遞路徑和方向可見，第二散熱器的設置，使得金屬 基印刷電路板中的熱量可進行多個通道/方向的熱傳導，不但可以縱向傳輸，而且可 以橫向傳輸和/或側向傳輸，其整體熱量傳遞快、散熱效果好。其第二散熱器表面，設置溝槽式、溝道式或翼片式散熱結構，增加了散熱面積， 滿足多個通道/方向的散熱需要，亦可採用有利於增加散熱面積或散熱速度的其它類 型的散熱結構。圖3中，在圖2的結構基礎上，在發光二極體光源上方設置了光學透鏡8，在發 光二極體光源與光學透鏡之間，設置了螢光粉層9，在發光二極體光源與螢光粉層以 及發光二極體光源與第一散熱器之間，設置了矽膠層10，第二散熱器和第一散熱器 11通過緊固件7 (圖中以螺絲為例)固定成為一體。其發光二極體光源的正/負電極分別與金屬基印刷電路板的電路層相連，再經導 線引出(圖中未示出)。為了便於其導線引出，第二散熱器的一個側面可留有導線引 出通道或間隔。在金屬基印刷電路板與第一散熱器之間，設置了第二絕緣導熱材料層6。其第一散熱器為現有技術中的熱沉式散熱器或其他散熱裝置。所述的光學透鏡與第二散熱器固結。實際製造時，將至少一個發光二極體晶片配置於一印刷電路板上，通過固晶工藝 將發光二極體晶片粘結於印刷電路板上，晶片的正、負電極分別與印刷電路板的電路 層相連，再由導線引出；然後將印刷電路板嵌入具有散熱結構的第二散熱器中，兩者 之間的間隙用高導熱係數的絕緣導熱材料填充，再加入適量矽膠及放置一定形狀的光 學透鏡，即可封裝成器件；最後通過絕緣導熱材料粘在第一散熱器一鋁質熱沉上，通、 過螺絲固定在一起，使印刷電路板和輔助散熱器與熱沉粘結牢固，以更快傳輸熱量。設置第一、第二絕緣導熱材料層的目的是為了更好的進行熱量傳輸，確保散熱效果。由於本實用新型設置了第二散熱器及其附屬散熱結構，增加了散熱面積，使得其 具有了多通道散熱能力，金屬基印刷電路板中的熱量可進行多個通道/方向的熱傳 導，其整體熱量傳遞快、散熱效果好，有助於開發更高功率、更高亮度的LED照明 器件。對本領域普通技術人員來說，可以根據上述描述做出各種可能的等同替換或改 變，而所有這些改變或替換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。本實用新型可廣泛用於高功率照明用發光二極體光源器件的製造領域，在汽車照 明、交通燈、建築照明、特種照明等領域，具有廣闊的應用前景。
權利要求1. 一種多通道散熱的高功率LED器件，包括載有發光二極體光源的金屬基印刷電路板和位於金屬基印刷電路板下方的第一散熱器，其特徵是在金屬基印刷電路板上設置有至少一個發光二極體光源；在金屬基印刷電路板的上方和/或側面，設置第二散熱器；在發光二極體光源上方設置光學透鏡；在發光二極體光源與光學透鏡之間，設置螢光粉層；在發光二極體光源與螢光粉層以及發光二極體光源與第一散熱器之間，設置矽膠層；其第二散熱器和第一散熱器通過緊固件固定成為一體。
2. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是所述的發光二 極管光源的正/負電極分別與金屬基印刷電路板的電路層相連，再經導線引出。
3. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是所述的金屬基 印刷電路板與第二散熱器之間構成嵌入式/嵌合式結構。 .
4. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是在所述的金屬 基印刷電路板與第二散熱器之間，設置第一絕緣導熱材料層。
5. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是在所述金屬基 印刷電路板與第一散熱器之間，設置第二絕緣導熱材料層。
6. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是所述的第二散 熱器的表面，設置有溝槽式、溝道式或翼片式散熱結構。
7. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是所述的第一散 熱器為熱沉式散熱器。
8. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是所述的光學透 鏡與第二散熱器固結。
9. 按照權利要求1所述的多通道散熱的高功率LED器件，其特徵是所述的緊固件 為螺絲。
專利摘要一種多通道散熱的高功率LED器件，屬基本電氣元件領域。包括載有發光二極體光源的印刷電路板和位於印刷電路板下方的第一散熱器，其在印刷電路板的上方和/或側面，設置第二散熱器，在發光二極體光源上方設置光學透鏡，在發光二極體光源與光學透鏡之間，設置螢光粉層，在發光二極體光源與螢光粉層以及發光二極體光源與第一散熱器之間，設置矽膠層，其第二散熱器和第一散熱器通過緊固件固定成為一體。由於具有了多通道散熱能力，其整體熱量傳遞快、散熱效果好，有助於開發更高功率、更高亮度的LED照明器件，可廣泛用於高功率照明用發光二極體光源器件的製造領域，在汽車照明、交通燈、建築照明、特種照明等領域，具有廣闊的應用前景。
文檔編號F21V17/00GK201081166SQ200720072510
公開日2008年7月2日 申請日期2007年7月17日 優先權日2007年7月17日
發明者王九經, 弘 陳 申請人:華剛光電(上海)有限公司