專利名稱：采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率led散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體是一種采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著地球資源日益耗竭，各國對于節(jié)能環(huán)保日趨重視；新型發(fā)光材料LED-早成為眾人耳目焦點(diǎn)，目前LED正在逐漸顯現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。特別是大功率LED，各國都有投入大量的人力和物力進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，其大功率LED封裝工藝技術(shù)和材料也在迅猛發(fā)展，應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷的拓寬，已開始應(yīng)用于一些景觀照明、礦燈、路燈、應(yīng)急燈等領(lǐng)域。目前大功率LED的光電轉(zhuǎn)換效率大概在15%_20%左右，而80%左右的電能則轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出來；如不及時將熱量散發(fā)，則對大功率LED的壽命和光衰影響極大。所以，大 功率LED在長期工作時必須先解決散熱問題。據(jù)目前業(yè)界包括國內(nèi)大功率LED的散熱主要有兩種方式
一)大部份使用大功率LED單管IW或3W組合在一個燈具中來滿足高亮度照明的要求，這種方式在一定程度上解決了單顆光源亮度不足的問題；但是，這種工藝存在以下問題
1)燈具制作過程繁瑣，生產(chǎn)效率低、可靠性不高；
2)燈具的設(shè)計受單管LED排列數(shù)量和線路復(fù)雜的限制，生產(chǎn)的燈具在外形美觀和保證性能方面難以兼顧；
3)燈具的二次光學(xué)設(shè)計復(fù)雜，難以滿足各類不同照明設(shè)計的要求，而且會造成燈具光效降低；
4)在使用過程中容易出現(xiàn)因局部故障導(dǎo)致的盲點(diǎn)，產(chǎn)生暗斑，增加維護(hù)成本。二)另一種則米用大功率LED芯片集成封裝在一個熱沉表面的反光杯內(nèi)，此封裝方式雖然解決了燈具生產(chǎn)效率、滿足二次光學(xué)設(shè)計和線路復(fù)雜等問題。但是散熱問題還是一直困擾著大功率LED。當(dāng)大功率LED光源安裝在壓鑄鋁基或鋁型材散熱器上，并采用的導(dǎo)熱硅脂(或?qū)峁枘z墊)作為大功率LED熱沉和散熱器間的傳導(dǎo)材料時，(其導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z墊的主要成份結(jié)構(gòu)為硅酮+純銀微粒子+金屬氮化物)，它的導(dǎo)熱系數(shù)在O. 5W/ MK 5W/ MK左右，這樣的散熱結(jié)構(gòu)且熱阻較高，導(dǎo)熱速度太慢，無法將大功率LED芯片在工作時產(chǎn)生的熱量及時導(dǎo)出，如長時間工作下對LED器件散熱與物理特性極為不利，最終導(dǎo)致LED芯片P/N結(jié)結(jié)溫過高使熒光粉老化的惡性過程。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，通過改進(jìn)LED芯片與散熱器的連接方式，提高集成封裝LED結(jié)構(gòu)的散熱性倉泛。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，包括LED芯片和具有復(fù)數(shù)個散熱鰭片的散熱器，其特征在于它還包括
均溫板，所述的LED芯片設(shè)于均溫板上，均溫板內(nèi)開嵌有導(dǎo)熱均溫腔，該導(dǎo)熱均溫腔為一真空的密閉腔體，腔體內(nèi)填充有導(dǎo)熱液，LED芯片工作時產(chǎn)生的熱量使導(dǎo)熱液氣化，所述的導(dǎo)熱均溫腔內(nèi)壁上設(shè)有一層多孔毛細(xì)材料；
設(shè)于均溫板上的光學(xué)杯，圍繞于LED芯片周圍，其上安裝有對LED芯片發(fā)射光線進(jìn)行光學(xué)處理的光學(xué)處理件；
設(shè)于均溫板上的電路連接構(gòu)件，用于將LED芯片與外電路相連；
若干熱管，將均溫板與散熱器的散熱鰭片相連，用于將均溫板的熱量傳遞至散熱鰭片散發(fā)。 導(dǎo)熱均溫腔為真空密封的金屬殼體，在該殼體內(nèi)設(shè)置有多孔毛細(xì)材料及導(dǎo)熱液，利用在真空中汽液變化過程中的熱吸放原理快速均勻地導(dǎo)熱。熱管主要是利用工作流體在真空中的蒸發(fā)與冷凝來傳遞熱量，熱管工作流體涵蓋從低溫應(yīng)用的氦、氮，到高溫應(yīng)用的鈉、鉀等液態(tài)金屬；當(dāng)熱管的一端受熱時(即兩端出現(xiàn)溫差時)，毛細(xì)芯中的工作液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在壓差之下流向另一端放出熱量并凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料依靠毛細(xì)管作用流回蒸發(fā)端，熱量得以沿?zé)峁苎杆賯鬟f，如此循環(huán)不已，因此熱管幾乎是在等溫下傳遞熱量。作為對上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采取如下技術(shù)措施或是這些措施的任意組合
所述的均溫板上設(shè)有至少一個用于安裝熱管的熱管安裝半圓槽，所述散熱器的散熱鰭片也設(shè)有對應(yīng)的熱管安裝槽。所述的導(dǎo)熱均溫腔的一端設(shè)有除氧管。便于抽去空氣和注入導(dǎo)熱液，也便于維修。所述的均溫板包括接合的均溫板上基座和均溫板下基座，它們的接合面上開有對應(yīng)的導(dǎo)熱均溫腔容納凹槽，均溫板上基座和均溫板下基座接合后，所述的導(dǎo)熱均溫腔被夾在兩塊基板之間，除氧管從均溫板的一側(cè)外露，所述的熱管安裝半圓槽開設(shè)于均溫板下基座上。所述的熱管為用直熱管、環(huán)形熱管、U形熱管或折彎熱管，熱管分別與均溫板和散熱器焊接，所述的散熱鰭片上設(shè)有多組對通孔。所述的光學(xué)杯內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個LED芯片，這些LED芯片串聯(lián)或串并聯(lián)后通過電路連接構(gòu)件與外電路相連。所述的LED芯片按矩形或環(huán)形排列。所述的導(dǎo)熱均溫腔位于LED芯片安裝區(qū)域的下方，且導(dǎo)熱均溫腔的水平面積大于LED芯片安裝區(qū)域的面積，能保證對各個LED芯片的及時導(dǎo)熱。所述的電路連接構(gòu)件為設(shè)于光學(xué)杯與均溫板之間的PCB構(gòu)件。所述的光學(xué)杯內(nèi)填充有熒光粉膠脂。有益效果本發(fā)明利用超導(dǎo)熱均溫板迅速均溫功能，并配合熱管具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱等優(yōu)點(diǎn)，利用錫焊料將超導(dǎo)熱均溫板大功率LED、熱管與和散熱鰭片將三者焊接成一體，其導(dǎo)熱散熱性能優(yōu)于導(dǎo)熱硅脂(或?qū)峁枘z墊)幾十倍，(錫的導(dǎo)熱系數(shù)為67 w/mk,導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱系數(shù)為O. 5W/MK 5W/ MK)，實(shí)現(xiàn)高效散熱方式。每片散熱鰭片上開有多個多排對通孔，主要為協(xié)助散熱，起空氣對流效果。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，均溫板由均溫板上基座4和下基座5接合而成，它們的接合面上開有對應(yīng)的導(dǎo)熱均溫腔容納凹槽，接合后，導(dǎo)熱均溫腔11被夾在兩塊基板之間。
導(dǎo)熱均溫腔11為一個金屬殼體的真空密封腔體，其內(nèi)壁上設(shè)有一層多孔毛細(xì)材料10，腔體內(nèi)注有導(dǎo)熱液12。導(dǎo)熱均溫腔11的一端設(shè)有一個除氧管13，用于抽走腔內(nèi)的空氣并注入導(dǎo)熱液，完成后密封。PCB構(gòu)件3和光學(xué)杯9固定在均溫板上。多個LED芯片8采用導(dǎo)熱介質(zhì)7粘接固定于光學(xué)杯內(nèi)的均溫板上，LED芯片之間采用金絲導(dǎo)線I串聯(lián)或者串并聯(lián)后與PCB構(gòu)件3進(jìn)行連接，LED芯片功率至少為IOW以上，排列方式可矩陣或環(huán)形布置，用于連接外電路。光學(xué)杯9內(nèi)采用熒光粉膠脂2填充，將LED芯片8全部履蓋。均溫板下基座5上開設(shè)有熱管安裝半圓槽6,熱管安裝半圓槽內(nèi)嵌入并焊接熱管14，熱管另一端橫穿散熱器的散熱鰭片16并焊接。焊接的材料可采用錫。散熱鰭片16上開有多個多排對通孔15，能加強(qiáng)空氣流通效果，幫助散熱。工作時，LED芯片產(chǎn)生的熱量先被傳輸?shù)綔匕迳匣?，然后到達(dá)導(dǎo)熱均溫腔11的上部，在熱量作用下，達(dá)導(dǎo)熱均溫腔上部的導(dǎo)熱液被氣化，并在氣壓作用下向下向外擴(kuò)散，到達(dá)溫度較低的導(dǎo)熱均溫腔下部(即與下基座5接觸的一面使)，氣體重新被液化并將熱量傳輸給下基座5。同時，由于多孔毛細(xì)材料的毛細(xì)作用，下部的導(dǎo)熱液被吸至導(dǎo)熱均溫腔上部并再次氣化。在這樣的快速循環(huán)中，均溫板一處產(chǎn)生的熱量能立即被傳輸至均溫板其它部分；均溫板上的熱量通過熱管被傳輸?shù)缴崞鞯纳狯捚隙l(fā)出去，達(dá)到快速散熱的目的。本發(fā)明的均溫板和散熱器之間可留有空隙，便于LED燈具的整體設(shè)計。熱管可采用直熱管、環(huán)形熱管、U形熱管或折彎熱管，其數(shù)量可根據(jù)不同功率的設(shè)計增加或減少。應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本領(lǐng)域技術(shù)或相關(guān)人員參照本專利創(chuàng)新點(diǎn)，還可能設(shè)計出類似的結(jié)構(gòu)，這種類似的LED光源導(dǎo)熱散熱結(jié)構(gòu)也應(yīng)該納入本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，包括LED芯片和具有復(fù)數(shù)個散熱鰭片的散熱器，其特征在于它還包括 均溫板，所述的LED芯片設(shè)于均溫板上，均溫板內(nèi)開嵌有導(dǎo)熱均溫腔，該導(dǎo)熱均溫腔為一真空的密閉腔體，腔體內(nèi)填充有導(dǎo)熱液，LED芯片工作時產(chǎn)生的熱量使導(dǎo)熱液氣化，所述的導(dǎo)熱均溫腔內(nèi)壁上設(shè)有ー層多孔毛細(xì)材料； 設(shè)于均溫板上的光學(xué)杯，圍繞于LED芯片周圍，其上安裝有對LED芯片發(fā)射光線進(jìn)行光學(xué)處理的光學(xué)處理件； 設(shè)于均溫板上的電路連接構(gòu)件，用于將LED芯片與外電路相連； 若干熱管，將均溫板與散熱器的散熱鰭片相連，用于將均溫板的熱量傳遞至散熱鰭片散發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的均溫板上設(shè)有至少ー個用于安裝熱管的熱管安裝半圓槽，所述散熱器的散熱鰭片也設(shè)有對應(yīng)的熱管安裝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)熱均溫腔的一端設(shè)有除氧管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的均溫板包括接合的均溫板上基座和均溫板下基座，它們的接合面上開有對應(yīng)的導(dǎo)熱均溫腔容納凹槽，均溫板上基座和均溫板下基座接合后，所述的導(dǎo)熱均溫腔被夾在兩塊基板之間，除氧管從均溫板的ー側(cè)外露，所述的熱管安裝半圓槽開設(shè)于均溫板下基座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的熱管為用直熱管、環(huán)形熱管、U形熱管或折彎熱管，熱管分別與均溫板和散熱器焊接，所述的散熱鰭片上設(shè)有多組對通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在干所述的光學(xué)杯內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個LED芯片，這些LED芯片串聯(lián)或串并聯(lián)后通過電路連接構(gòu)件與外電路相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的LED芯片按矩形或環(huán)形排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)熱均溫腔位于LED芯片安裝區(qū)域的下方，且導(dǎo)熱均溫腔的水平面積大于LED芯片安裝區(qū)域的面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的電路連接構(gòu)件為設(shè)于光學(xué)杯與均溫板之間的PCB構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的光學(xué)杯內(nèi)填充有熒光粉膠脂。
全文摘要
采用超導(dǎo)熱均溫板的大功率LED散熱結(jié)構(gòu)，涉及LED散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計。本發(fā)明的均溫板內(nèi)開嵌有導(dǎo)熱均溫腔，該導(dǎo)熱均溫腔為一真空的密閉腔體，腔體內(nèi)填充有導(dǎo)熱液，LED芯片工作時產(chǎn)生的熱量使導(dǎo)熱液氣化，所述的導(dǎo)熱均溫腔內(nèi)壁上設(shè)有一層多孔毛細(xì)材料，若干熱管將均溫板與散熱器的散熱鰭片相連，用于將均溫板的熱量傳遞至散熱鰭片散發(fā)。實(shí)現(xiàn)了高效散熱。
文檔編號H01L25/075GK102683566SQ20111005798
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者李 浩, 柯俊偉, 蘇光耀, 譚光明 申請人:浙江名芯半導(dǎo)體科技有限公司