一種采用制冷片的led散熱模組的制作方法
【專利摘要】一種采用制冷片的LED散熱模組，包括有LED光源、基板，所述基板的第一側(cè)面和第二側(cè)面分別熱噴涂有金屬層，LED光源焊接在所述第一側(cè)面的金屬層，制冷片的低溫端焊接在所述第二側(cè)面的金屬層，制冷片的高溫端固定有散熱結(jié)構(gòu)。本實用新型的有益效果：通過熱噴涂的形式，能夠在多種金屬或非金屬表面覆蓋一層致密的金屬層，一般為金屬銅層，在金屬層上再焊接其他金屬，使用范圍廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)多種難以直接焊接金屬間的間接焊接。LED光源通過焊接方式直接固定在基板的第一側(cè)面金屬層，能夠最大限度的減少傳統(tǒng)機械接觸、粘結(jié)等產(chǎn)生的熱阻，更有利于LED光源長期穩(wěn)定的熱量傳遞。
【專利說明】
一種采用制冷片的LED散熱模組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種LED光源散熱用模塊化裝置，尤其是一種通過半導(dǎo)體制冷片的低溫端對LED光源進行降溫散熱，同時通過散熱結(jié)構(gòu)對制冷片高溫端進行散熱的LED光源模組。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)作為半導(dǎo)體發(fā)光器件，通過PN節(jié)激發(fā)產(chǎn)生光，是一種高效、環(huán)保的新型綠色發(fā)光源。在使用過程中，目前仍只有少部分電能轉(zhuǎn)化給光能，大部分仍轉(zhuǎn)化為了熱能，因此，LED光源在工作時，必須保證其PN節(jié)溫保持在較低溫度，避免由此造成的光衰減和色飄等問題。在LED光源的應(yīng)用中，不僅要考慮如何快速將LED光源產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，通過散熱裝置進行散熱，而且還要考慮其在環(huán)境變化下，其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，以及空間大小的適應(yīng)性等問題。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，已公開了采用熱管、半導(dǎo)體制冷片、或同時采用制冷片和熱管結(jié)合等多種散熱的技術(shù)方案。例如，在公告號為CN105351898A的一種采用半導(dǎo)體制冷片及相變材料的LED散熱裝置中，包括有LED器件(I)、導(dǎo)熱基板(2)、散熱器片(5)，其特征在于還包括有半導(dǎo)體制冷片(3)、相變材料(4)和散熱風扇(6)，所述LED器件(I)封裝于導(dǎo)熱基板(2)表面，所述半導(dǎo)體制冷片(3)被夾緊于導(dǎo)熱基板(2)和散熱翅片(3)之間，所述散熱翅片(5)內(nèi)設(shè)置有若干空腔，空腔內(nèi)填充有相變材料(4)，所述散熱風扇(6)安裝與散熱翅片(5)上方。
[0004]雖然在該專利中半導(dǎo)體制冷片被夾緊于導(dǎo)熱基板和散熱翅片之間，夾緊方式雖有螺釘夾緊固定、樹脂膠粘結(jié)或焊接等多種，但是考慮到熱阻和穩(wěn)定性，優(yōu)選采用焊接方式，但焊接對金屬材料的匹配較高，例如難以對鋁合金基板與制冷片進行焊接，因此該方案采用焊接方式對材料的適用性較差；另一方面，在散熱翅片內(nèi)設(shè)置空腔，填充相變材料，將熱管結(jié)構(gòu)和散熱翅片結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，雖然能在一定程度上提高熱傳導(dǎo)和散熱效率，但是對于不同結(jié)構(gòu)和空間變化，需要制作多種不同規(guī)格的散熱翅片結(jié)構(gòu)，通用性較差，從而影響到產(chǎn)品設(shè)計和使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型針對上述不足，提供一種利用溫差片對LED光源進行高效散熱，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的的LED散熱模組。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種采用制冷片的LED散熱模組，包括有LED光源、基板，所述基板的第一側(cè)面和第二側(cè)面分別熱噴涂有金屬層，LED光源焊接在所述第一側(cè)面的金屬層，制冷片的低溫端焊接在所述第二側(cè)面的金屬層，制冷片的高溫端固定有散熱結(jié)構(gòu)。
[0007]所述的基板材質(zhì)含有鋁、銅、陶瓷中的一種或多種。
[0008]所述的第一側(cè)面上固定有PCB線路板。
[0009]所述的散熱結(jié)構(gòu)安裝有熱管，在熱管的延伸部分表面固定有散熱翅片。
[0010]所述的熱管與制冷片的高溫端之間焊接固定。
[0011]所述的熱管和/或制冷片的高溫端表面熱噴涂有金屬層。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]通過熱噴涂的形式，能夠在多種金屬或非金屬表面覆蓋一層致密的金屬層，一般為金屬銅層，在金屬層上再焊接其他金屬，使用范圍廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)多種難以直接焊接金屬間的間接焊接。LED光源通過焊接方式直接固定在基板的第一側(cè)面金屬層，能夠最大限度的減少傳統(tǒng)機械接觸、粘結(jié)等產(chǎn)生的熱阻，更有利于LED光源長期穩(wěn)定的熱量傳遞。
[0014]半導(dǎo)體制冷片的低溫端焊接在基板的第二側(cè)面金屬層，利用焊接的低熱阻特性，快速實現(xiàn)制冷片低溫端與基板間的熱交換，半導(dǎo)體制冷器具有尺寸小、重量輕、工作中無噪音，無液、氣工作介質(zhì)，因而不污染環(huán)境，制冷參數(shù)不受空間方向以及重力影響等優(yōu)勢，可以通過調(diào)節(jié)工作電流的大小，可方便調(diào)節(jié)制冷速率。因此，制冷片工作受外界環(huán)境的影響較小，性能穩(wěn)定，作用速度快，使用壽命長，且易于控制，能夠適應(yīng)多種的環(huán)境應(yīng)用。
[0015]將散熱結(jié)構(gòu)固定在制冷片的高溫端，尤其是采用焊接方式，其接觸熱阻可以大幅度的減少，有助于提高熱傳導(dǎo)效率，另一面該結(jié)構(gòu)熱管結(jié)構(gòu)的制作工藝簡單，適合于批量化的大規(guī)模生產(chǎn)，有助于提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。
[0016]該裝置在應(yīng)用過程中，不受散熱體積、形狀的影響，因此可以采用模組的方式應(yīng)用在路燈、隧道燈等各種大型燈具中，或是對于散熱、重量等要求較高的室內(nèi)燈具中，其應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，市場前景良好。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖2為本實用新型的一優(yōu)選實施例的剖面示意及局部放大圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖2所示，本優(yōu)選實施例主要由PCB線路板1、LED光源2、基板5、第一金屬層4、第二金屬層6、制冷片8、熱管9、散熱翅片10和壓板11等部件組成。其中，在基板5的第一側(cè)面上熱噴涂有第一金屬層4，第二側(cè)面上熱噴涂有第二金屬層5，LED光源2焊接在第一金屬層4，制冷片8的低溫端焊接在第二金屬層5，制冷片8的高溫端固定有散熱結(jié)構(gòu)。制冷片也叫熱電半導(dǎo)體制冷組件，帕爾貼等。因為制冷片分為兩面，一面吸熱，一面散熱，只是起到導(dǎo)熱作用，本身不會產(chǎn)生冷，所以又叫致冷片，或者說應(yīng)該是叫致冷片。所謂的低溫端和高溫端，是指在工作的時候，溫度低的一端和溫度高的一端。
[0020]基板5材質(zhì)含有鋁、銅、陶瓷中的一種或多種。在實際應(yīng)用中，基板5優(yōu)選采用常用的招合金材質(zhì)，由于招合金材料具有較高導(dǎo)熱系數(shù)，在230W/mK左右，而且金屬穩(wěn)定性較好，成本較低，通過鋁擠壓等工藝便于成型。
[0021]第一金屬層4和第二金屬層6在噴涂的過程中，對于基板5的第一側(cè)面和第二側(cè)面熱噴涂位置的選擇，可以采取局部定點噴涂或是全部噴涂。采用全部熱噴涂，不需要制作夾具等輔助配件，可以直接噴涂操作;采用局部定點熱噴涂，相對于全部噴涂，則需要制作專業(yè)的夾具，并控制好噴涂的準確度。在實際的應(yīng)用過程中，第一金屬層4和第二金屬層6的噴涂位置可以根據(jù)需要不斷調(diào)整，如采用各種形狀，規(guī)則或不規(guī)則的分布在基板5的第一側(cè)面和第二側(cè)面。
[0022]第一金屬層4和第二金屬層5為可焊接材料，主要為含有銅、鉛、錫、銀中的一種或多種。一方面以上金屬材料，具有良好的可焊性，并易于加工噴涂;另一方面以上金屬材料，本身具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱性能好。在性能和成本的綜合考慮上，優(yōu)選采用含銅材料進行熱噴涂。
[0023]在基板5的第一側(cè)面第一金屬層4上安裝有PCB線路板I，其中PCB線路板I上設(shè)置有眾多的開孔，孔徑略大于LED光源2的支架大小，LED光源2安裝在PCB板I的開孔內(nèi)，在LED光源2和第一金屬層4之間涂覆有焊料3，通過加熱升溫后，焊料3融化并將LED光源2焊接在第一金屬層4上，LED光源2的兩端引腳則焊接在PCB線路板I上，與PCB線路板I上的電路分布形成連接?；蛘呤菍ED光源2焊接在第一金屬層4上后，再根據(jù)LED光源情況和線路布置要求，另行再安裝PCB線路板I，固定在基板5第一側(cè)面的金屬層4上。在本實施例中，PCB線路板I優(yōu)選采用絕緣、耐溫的玻纖板。
[0024]LED光源I作為發(fā)光器件，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)功率大小、光源內(nèi)芯片數(shù)量等不同劃分標準來進行選擇。如本實施例中，優(yōu)選采用集成封裝的大功率LED光源，直接焊接在金屬層2上。
[0025]基板5的第二金屬層6與制冷片8的低溫端之間涂覆有焊料7，通過加熱升溫后，焊料7融化并將制冷片8的低溫端焊接在第二金屬層6上。
[0026]焊料3和焊料7在本實施例中優(yōu)選采用低溫錫膏。在小批量試驗或制作樣品時，可以采用錫膏進行人工焊接，減少專業(yè)設(shè)備的使用。在進行大批量生產(chǎn)的過程中，可以采用回流焊或超聲波的方式進行焊接，由于超聲波焊接對于焊接的材料要求比較高，并且需要超聲波專用的焊接設(shè)備，所以一般較少應(yīng)用。加熱臺及回流焊工藝，已經(jīng)在電子應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)得到了大范圍的應(yīng)用，考慮到批量生產(chǎn)效率以及焊接品質(zhì)，故優(yōu)選采用加熱臺或回流焊的方式進行焊接。
[0027]半導(dǎo)體制冷片8，也叫熱電制冷片，是一種熱栗。它是利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)，當直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現(xiàn)制冷的目的，在其間的表面出現(xiàn)低溫端和高溫端。半導(dǎo)體制冷片8的低溫端焊接在基板5的第二側(cè)面金屬層6，利用焊接的低熱阻特性，快速實現(xiàn)制冷片8低溫端與基板5間的熱交換，受外界環(huán)境的影響較小，性能穩(wěn)定，體積較小，能夠適應(yīng)較多的環(huán)境應(yīng)用。
[0028]在制冷片8的高溫端固定有散熱結(jié)構(gòu)，散熱結(jié)構(gòu)安裝有熱管9，其中固定方式可以采用機械壓接、焊接等多種方式。散熱結(jié)構(gòu)則可以單純采用擠壓型材散熱器、熱管與散熱翅片結(jié)構(gòu)等，根據(jù)所述的應(yīng)用場所、功率大小、安裝空間大小等因素進行選擇。在本實施例中，散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)選采用熱管與散熱翅片的結(jié)構(gòu)。熱管9固定在制冷片8的高溫端，固定方式是采用壓板11用螺絲進行緊密的機械壓接。熱管9壓接部分可以為圓形、方形等多種形狀，務(wù)必與制冷片8的高溫端密閉貼合。在熱管9的延伸段表面固定有散熱翅片10，通過散熱面積擴大，提高散熱效率。
[0029]或者是取消壓板11，直接采用焊接的方式，將熱管9與制冷片8的高溫端進行焊接固定，其中熱管9、制冷片8的高溫端可以根據(jù)不同的金屬材質(zhì)，在熱管9和/或制冷片8的高溫端熱噴涂金屬層，實現(xiàn)兩種不可直接焊接金屬間的間接焊接。將熱管9焊接在制冷片8的高溫端，其接觸熱阻可以大幅度的減少，有助于提高熱傳導(dǎo)效率，另一面該結(jié)構(gòu)熱管結(jié)構(gòu)的制作工藝簡單，適合于批量化的大規(guī)模生產(chǎn)，有助于提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。
[0030]以上所述的實施例，只是本實用新型較優(yōu)選的【具體實施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)該包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種采用制冷片的LED散熱模組，包括有LED光源、基板，其特征在于，所述基板的第一側(cè)面和第二側(cè)面分別熱噴涂有金屬層，LED光源焊接在所述第一側(cè)面的金屬層，制冷片的低溫端焊接在所述第二側(cè)面的金屬層，制冷片的高溫端固定有散熱結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種采用制冷片的LED散熱模組，其特征在于，所述的基板材質(zhì)含有鋁、銅、陶瓷中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種采用制冷片的LED散熱模組，其特征在于，所述的第一側(cè)面上固定有PCB線路板。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種采用制冷片的LED散熱模組，其特征在于，所述的散熱結(jié)構(gòu)安裝有熱管，在熱管的延伸部分表面固定有散熱翅片。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種采用制冷片的LED散熱模組，其特征在于，所述的熱管與制冷片的高溫端之間焊接固定。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種采用制冷片的LED散熱模組，其特征在于，所述的熱管和/或制冷片的高溫端表面熱噴涂有金屬層。
【文檔編號】F21Y115/10GK205619108SQ201620276904
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月2日
【發(fā)明人】諸建平
【申請人】浙江聚珖科技股份有限公司