CN101296564A - 具良好散热性能的光源模组 - Google Patents

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Abstract

一种具良好散热性能的光源模组，包括印刷电路板、散热元件及发光元件。该印刷电路板具有第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及贯穿第一表面及第二表面的贯穿孔。该散热元件包括基座、导热件及多个散热鳍片，该基座包括第三表面及与第三表面相对的第四表面，该基座的对应贯穿孔的位置设置有由第三表面向内开设的沟槽，该导热件嵌设在沟槽内并与沟槽的侧壁形成热性连接，该多个散热鳍片从第四表面沿远离第三表面的方向延伸。该发光元件设置在对应的贯穿孔内且其发光面露出第一表面，该发光元件与印刷电路板形成电连接且与散热元件的导热件形成热性连接。该光源模组通过印刷电路板及散热元件的上述结构配置，可有效排除发光元件产生的热量。

Description

具良好散热性能的光源模组
技术领域
本发明涉及一种光源模组，尤其是一种能将其发光元件产生的热量有效排除的光源模组。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)为一种半导体光源，其电、光特性及寿命对温度敏感。一般而言，较高的温度会导致低落的内部量子效应并且寿命也会明显缩短；另一方面，半导体的电阻随着温度的升高而降低，滑落的电阻会带来较大的电流及更多的热产生，造成热累积现象的发生；此一热破坏循环往往会加速破坏高功率LED光源模组。
如图1所示，一种典型的LED光源模组200包括：一个印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)220、多个发光元件240(如，LED)及一个散热元件260。印刷电路板220包括两个相对设置的表面(图未标示)。散热元件260与LED240分设在所述印刷电路板220的两个相对的表面上；所述印刷电路板220上设置有金属线路以与LED 240形成电连接。所述散热元件260可通过导热膏与印刷电路板220形成热性连接，其远离印刷电路板220的一侧通常设置有多个散热鳍片262用以增大表面积以利于散热。
从图1可以得知，LED 240与散热元件260由于间隔着印刷电路板220，而一般的电路板材料之热导率普遍不太理想，导致LED 240工作过程中产生的热量不能有效的排除；在高功率操作下，印刷电路板220的中央部位因被热源包围而相对其周边具有较高的温度，导致电流集中在中央部位的LED 240从而陷入前述的热破坏循环。
发明内容
有鉴于此，提供一种能将其发光元件产生的热量有效排除之光源模组实为必要。
下面将以实施例说明一种具良好散热性能的光源模组，其可将其发光元件产生的热量有效排除。
一种具良好散热性能的光源模组，其包括：印刷电路板、散热元件及发光元件。所述印刷电路板具有一第一表面、一与该第一表面相对的第二表面、以及贯穿该第一表面及第二表面的贯穿孔。所述散热元件包括基座、导热件及多个散热鳍片，该基座包括一第三表面及一与该第三表面相对的第四表面，该基座的对应该贯穿孔的位置设置有由第三表面向内开设的沟槽，该导热件嵌设在该沟槽内并与该沟槽的侧壁形成热性连接，该多个散热鳍片从该第四表面沿远离该第三表面的方向延伸。所述发光元件设置在对应的贯穿孔内且其发光面露出第一表面，该发光元件与该印刷电路板形成电连接且与所述散热元件的导热件形成热性连接。
相对于现有技术，一方面，印刷电路板上贯穿孔的设置使得发光元件产生的热量可有效地传导至散热元件，克服了现有技术中因印刷电路板的导热性能不佳所导致的热累积现象；另一方面，散热元件的基座上设置有沟槽使得设置在该沟槽内的导热件与基座具有较大的热接触面积，进而可获得较佳的散热效果。
附图说明
图1是现有技术中的一种LED装置的侧视图。
图2是本发明实施例的分解后的光源模组的截面示意图。
图3是图2所示光源模组的组装后的截面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
参见图2及图3，本发明实施例提供的具良好散热性能的光源模组10，其包括：一个印刷电路板12、多个发光元件14及一个散热元件16。所述散热元件16包括一个基座162，多个导热件164及多个散热鳍片166。
所述印刷电路板12包括一个第一表面122，一个与该第一表面122相对的第二表面124，以及贯穿该第一表面122与第二表面124的多个贯穿孔126。所述贯穿孔126的数量通常与发光元件14的数量相对应。所述印刷电路板12上设置有电气连线(图未示)，用以与所述多个发光元件14形成电连接。所述印刷电路板12的基材可选用玻璃纤维或陶瓷等电绝缘导热材料，其上的电气连线可选用铜等金属导电材料。
所述多个发光元件14设置在所述印刷电路板12的对应的贯穿孔126内，且其发光面148露出第一表面122。该多个发光元件14分别设置有第一电极142及第二电极144。该多个发光元件14经由其第一、第二电极142，144与印刷电路板12形成电连接，并经由其伸入贯穿孔126内的底部146与散热元件16的多个导热件164分别直接形成热接触(如图3所示)。该种直接热接触的达成可经由设置发光元件14的第一、第二电极142、144到其底部146的距离与所述印刷电路板12的厚度基本相等。所述每个导热件164之与发光元件14的热接触面定义为导热件164的热进入面1644。该热进入面1644还可伸入印刷电路板12的贯穿孔126内以与发光元件14形成热接触。图2中示出该热进入面1644为平面。所述多个发光元件14通常为点光源，其数量可依所述照明装置10的实际亮度需求而定，并不限于图2及图3所示的三个，可以为一个、两个、四个或更多。
当然，本领域技术人员可以理解的是，为减小发光元件14与导热件164之间的接触热阻，可在发光元件14的底部146与导热件的热进入面1644之间填充导热胶(如，银胶)等导热材料。另外，所述多个发光元件14还可经由金属焊接等方法与多个导热件164分别形成热性连接。
所述多个发光元件14可选用表面贴装型发光二极管(Light EmittingDiode，LED)。所述发光二极管通常还包括至少一个发光二极管芯片(LEDChip)以及用于密封该发光二极管芯片的封装体(Encapsulant)；所述第一电极142及第二电极144与该发光二极管芯片形成电连接。采用该种封装好的发光二极管(LED Lamp)，可简化照明装置10的组装以利于量产。所述发光二极管并不限于上述的表面贴装型，还可为其它适当的封装类型。另外，所述多个发光二极管可选用白光发光二极管，或其它能产生满足实际需求的颜色的发光二极管。
所述基座162包括一个第三表面1622，一个与该第三表面1622相对的第四表面1626，以及多个沿该第三表面1622向内开设的沟槽1624。所述沟槽1624并不限于图2及图3中所示的弧形沟槽，其还可根据导热件164的形状将其设计成其它形状的沟槽。所述基座162可由导热性能较佳的材料如铝、铜及其合金等制成。
所述多个导热件164为中空结构，其嵌设在该多个沟槽1624内并与该多个沟槽1624的侧壁直接形成热接触。该每个导热件164的与基座162的热接触面定义为导热件164的热引出面1646。图2中示出该热引出面1646为弧形表面。所述导热件164的热引出面1646的面积以大于其热进入面1644的面积为佳，其可有效地将发光元件14产生的热量导引至所述基座162。所述导热件164可选用热管(Heat Pipe)或平板热管(Vapor Chamber)。可选的，为进一步减小导热件164与基座162之间的接触热阻，可在导热件164的热引出表面1646与基座162之间设置导热胶(如，银胶)等热界面材料。
优选的，为进一步提升导热件164的热导引效率，可在所述多个导热件164的热进入面1644的内侧壁上设置毛细结构1642。
所述多个散热鳍片166从所述基座162的第四表面1626沿远离所述第三表面1622的方向延伸。该多个散热鳍片166的设置可增大所述基座162的散热表面积，进而可达成将导热件164传递来的热量迅速排除之目的。所述多个散热鳍片166可由导热性能较佳的材料如铝、铜及其合金等制成，其与基座162通常是一体成型的。
本发明实施例，一方面，经由在印刷电路板12上设置贯穿孔126，使散热元件16与发光元件14分设在印刷电路板12的相对的两侧并形成热性连接；其实现了电路与热流的分离，使得发光元件14产生的热量可有效地导引至散热元件16。另一方面，经由散热元件16的结构设置，将导热件164嵌设在基座162的沟槽1624内，使得设置在该沟槽1624内的导热件164与基座162具有较大的热接触面积，进而可使得导热件164的热引出面1646的面积大于其热进入面1644的面积，其进一步加快了发光元件14产生的热量导引至散热元件16并排除的速率。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，如变更沟槽1624的形状，导热件164的形状，发光二极管的结构，第一、第二电极142，144至发光元件14的底部146之距离与印刷电路板12的厚度之间的关系，如该距离小于该印刷电路板12的厚度等以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种具良好散热性能的光源模组，其包括：印刷电路板，散热元件及发光元件，其特征在于：
所述印刷电路板包括一个第一表面、一个与该第一表面相对的第二表面、以及贯穿该第一表面及第二表面的贯穿孔；
所述散热元件包括基座、导热件及多个散热鳍片，该基座包括一个第三表面及一个与该第三表面相对的第四表面，该基座对应所述贯穿孔的位置设置有由第三表面向内开设的沟槽，该导热件嵌设在该沟槽内并与该沟槽的侧壁形成热性连接，该多个散热鳍片从该第四表面沿远离该第三表面的方向延伸；
所述发光元件设置在对应的贯穿孔内且其发光面露出该第一表面，该发光元件与该印刷电路板形成电连接且与所述散热元件的导热件形成热性连接。
2.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述导热件之与沟槽的侧壁形成热性连接的表面定义为热引出面，所述导热件之与发光元件形成热性接触的表面定义为热进入面，所述热引出面的面积大于所述热进入面的面积。
3.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述热引出面为弧形表面。
4.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述导热件的热引出面与沟槽的侧壁直接接触。
5.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述导热件的热引出面与沟槽的侧壁经由导热材料形成热性连接。
6.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述导热件的热进入面与发光元件直接接触。
7.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述导热件的热进入面与发光元件经由热界面材料形成热性连接。
8.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述导热件的热进入面与发光元件经由金属焊接形成热性连接。
9.如权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述导热件为中空结构，其热进入面的内侧壁上设置有毛细结构。
10.如权利要求1至9任意一项所述的光源模组，其特征在于，所述发光元件为发光二极管。
11.如权利要求10所述的光源模组，其特征在于，所述发光二极管包括发光二极管芯片，密封该发光二极管芯片的封装体，以及与发光二极体形成电连接的电极；所述发光面定义在所述封装体上；所述发光二极管经由该电极与印刷电路板形成电连接。
12.如权利要求11所述的光源模组，其特征在于，所述发光二极管为表面贴装型发光二极管，其还包括与导热件形成热性连接的底部，所述发光二极管的电极到其底部的距离等于所述印刷电路板从其第一表面到其第二表面的厚度。
13.如权利要求10所述的光源模组，其特征在于，所述热进入面伸入所述印刷电路板的贯穿孔内并与所述发光二极管形成热性连接。
14.如权利要求1至9任意一项所述的光源模组，其特征在于，所述沟槽为弧形沟槽。
15.如权利要求1至9任意一项所述的光源模组，其特征在于，所述导热件为热管或平板热管。
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