CN101832528B - 用于发光装置的散热模块及发光二极管装置 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种用于发光装置的散热模块及发光二极管装置，所述发光二极管装置包括一复合基板以及设置于复合基板上的一发光二极管元件。复合基板包括一第一碳纤维复合层，第一碳纤维复合层可沿碳纤维排列方向快速传导热能，而使发光二极管元件所产生的热能可被快速地被排除。

Description

用于发光装置的散热模块及发光二极管装置

技术领域

本发明关于一种发光二极管装置，特别是关于一种用于发光装置的散热模块及发光二极管装置。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有体积小、发光效率佳高且使用寿命长的优点，因此在显示器的背光照明上，将逐渐使用LED来取代传统冷阴极灯管而发展。然而，伴随着背光源对于照明亮度的要求逐渐增高，高功率LED所产生的热量亦随之增加。若热量无法在短时间内排除，则LED模块的温度将不断上升。如此一来，LED模块不但有烧毁的危险外，高温环境亦会使LED模块的发光效率出现急遽衰减的现象，并同时减损LED的使用寿命。因此在发展高功率LED之余，如何提升LED模块的散热能力亦是必需克服的技术瓶颈之一。

由于铜金属的散热效果佳，因此传统LED模块的散热材料皆以铜材为主体。然而，若欲应用至更高功率的LED模块，则现行的散热方式势必将无法符合未来的需求。此外，完全由金属制成的散热材料将使整颗LED模块具有相当重量，亦不合乎电子元件轻薄短小的诉求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一用于发光装置的散热模块，使其具有均匀的散热能力，而且符合轻薄结构的要求。

为达到上述目的，本发明提供一种散热模块，包括一复合基板以及一金属反射层。复合基板包括第一碳纤维复合层，发光装置设置于复合基板上。金属反射层形成于所述复合基板上方的发光装置的周围。

本发明的另一目的在于提供一发光二极管装置，此发光二极管装置不但可提供高亮度，亦具有快速散热的能力，并且符合轻薄结构及延长使用寿命的要求。

为达上述目的，本发明提供一发光二极管装置，包括一复合基板以及一发光二极管元件。复合基板包括一第一碳纤维复合层，发光二极管设置于所述复合基板上。

藉此碳纤维所制成具有方向性的散热模块，可以将热能依预定的散热路径快速导出，并且配合光源系统做更有效及弹性的散热设计。因此，所述发光二极管装置有更好的散热效果，可以使发光二极管点亮寿命延长，亦可达到整体照明灯具轻量化的效果。

附图说明

图1是本发明第一实施例的发光二极管装置的上视示意图；

图2是本发明第一实施例的发光二极管装置的剖面示意图；

图2A是本发明第一实施例的碳纤维层示意图；

图3是本发明第一实施例的发光二极管装置的剖面示意图；

图4是本发明第二实施例的发光二极管装置的上视示意图；以及

图5是本发明第二实施例的发光二极管装置的剖面示意图。

附图标号

1发光二极管装置           10复合基板

11第一碳纤维复合层        11a第一碳纤维层

11b第二碳纤维层           11c第三碳纤维层

12金属支架                121第一金属支架

122第二金属支架           123间隙

12a凹槽                   13发光二极管元件

14光学镜片                15金属反射层

2发光二极管装置           20复合基板

21第一碳纤维复合层        22承载基座

23第二碳纤维复合层        24金属反射层

24a第一金属反射层         24b第二金属反射层

25发光二极管元件

具体实施方式

为让本发明的上述目的、技术特征和优点能更明显易懂，下文以较佳实施例配合所附附图进行详细说明。

请参阅图1以及图2，图1所示为本发明第一实施例的发光二极管装置的上视示意图，图2所示为第一实施例沿着AA’剖面线的剖面示意图。发光二极管装置1包括一发光二极管元件13、光学镜片14以及一散热模块。散热模块包括一复合基板10，复合基板10包括第一碳纤维复合层11及一金属支架12。

第一碳纤维复合层11是由一第一碳纤维层11a、一第二碳纤维层11b及一第三碳纤维层11c层迭而构成。本发明的一个特征在于各碳纤维层是由多个高导热碳纤维以及包覆于碳纤维间具有高玻璃转换温度的树脂所组成，而且，各碳纤维层11a、11b及11c均具有一沿水平面排列的一碳纤维排列方向，使得热能可以沿碳纤维本身排列的方向快速地向外传导。此外，于较佳实施态样中，第一碳纤维复合层11所包括的多个碳纤维层中，至少有二碳纤维层间具有互不平行的一碳纤维排列方向，例如，如图2A所示，于所述水平面上，各碳纤维层11a、11b及11c上各碳纤维的排列方向Ha、Hb及Hc彼此间约具有120度的夹角，如此可以使发光二极管元件13所产生的高热得均匀地于三个方向上朝向发光二极管装置1的外围传导，避免排放的热能有集中于某一方向而降低外围流场的散热效率。

金属支架12包括一第一金属支架121及一第二金属支架122，第一金属支架121与第二金属支架122之间具有一间隙123。于此实施例中，第一金属支架121具有一凹槽12a设置于第一金属支架121上，而第一碳纤维复合层11是通过第二碳纤维层11b及第三碳纤维层11c包覆金属支架12，并且使凹槽12a以及一部分的第一金属支架121、第二金属支架122及间隙123露出所述复合基板10的表面。发光二极管元件13即设置于凹槽12a内。发光二极管元件13是通过二导电金属线分别连接至第一金属支架121及第二金属支架122，而形成一导通的电路。

请参考图3，于本实施例中凹槽12a具有一宽度w及一深度h，使得凹槽12a内的发光二极管元件13点亮时，投射出的光线角度会有效地被限制在一范围内。而在此角度范围外的光线将会被凹槽12a反射后再行投射出去。藉此，发光二极管元件13投射出的光线可以更为集中，并且减少光线被黑色的碳纤维材料吸收的机会。于较佳实施态样中，为了增加凹槽12a反射光线的能力，散热模块更包括了一金属反射层15制镀于凹槽12a的表面。由于银具有优异的高反射率、低电阻及高导热能力，因此较佳的金属反射层15的表面包括至少一银薄膜层。此外，部分的碳纤维层11a上亦形成有金属反射层15，可减少发光二极管元件13所发出的光线被黑色碳纤维材料吸收的机会。

光学镜片14设置于复合基板10之上，恰可覆盖凹槽12a及发光二极管元件13。由发光二极管元件13所发出的光线，经由光学镜片14向外投射。可以视需求来改变光学镜片14的设计而使发光二极管装置1投射的光线有不同的光束形状及能量强度分部。

需说明的是，上述第一实施例中碳纤维层数量及堆迭方式仅用于举例示意，并非用来限制本发明的范畴。于其他实施例中，第一碳纤维复合层11可具有不同的碳纤维层数量及堆迭方式，各碳纤维层之间亦可以有不同的碳纤维排列方向，本领域的技术人员可轻易推及。举例而言，当应用本发明的发光二极管装置于特定装置中的特定散热流场时，本发明发光二极管装置中由碳纤维层所组成的散热模块即可利用其特定的导热方向性，以配合所述特定散热流场的散热方向，例如，风扇的气流方向，配置各所述碳纤维层的碳纤维排列方向，达到快速散热的目的。

请参阅图4及图5，图4所示为本发明第二实施例的发光二极管装置的上视示意图，图5所示为第二实施例的剖面示意图。发光二极管装置2包括一发光二极管元件25以及一散热模块。散热模块包括一复合基板20、一承载基座22以及一金属反射层24。承载基座22设置于复合基板20上，发光二极管元件25设置于所述承载基座22上，使承载基座22位于复合基板20以及发光二极管元件25之间。

金属反射层24形成于所述复合基板20的表面，用于反射发光二极管元件25所投射出的光线。于此实施例中，金属反射层24包括一第一金属反射层24a及一第二金属反射层24b。发光二极管元件25是通过二导电线分别连接至第一金属反射层24a及第二金属反射层24b，而形成一导通的电路。由于银具有低电阻、高反射率以及高导热系数，因此较佳地金属反射层24为一银薄膜层。

复合基板20包括一第一碳纤维复合层21，其中第一碳纤维复合层具有一沿水平面排列的碳纤维排列方向，可以沿一水平面方向快速传导热能。承载基座22包括一第二碳纤维复合层23，第二碳纤维复合层23具有一沿垂直方向排列的碳纤维排列方向，可以沿一垂直方向快速传导热能。通过此设置，发光二极管元件25所产生的热能，首先被承载基座22向下方传导至复合基板20，接着被快速传导至复合基板20的周围。

综上所述，本发明利用碳纤维复合层所构成的复合基板作为发光二极管元件的基座，可以使热能沿碳纤维排列方向均匀地快速传导，并且使发光二极管装置具有重量轻的优点。碳纤维材料的导热能力不但比传统的金属导热元件优良，其具有独特的导热方向性，更可将热能快速传导到特定位置，以配合光源系统做出散热最佳化的设计。因此，利用本发明的发光二极管装置，可以在高功率输出上保持最佳的发光效率，同时延长使用寿命。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，以及阐释本发明的技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何本领域的技术人员均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围。因此，本发明的权利保护范围应如权利要求所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管装置，其特征在于，所述发光二极管装置包括：

一复合基板，包括一第一碳纤维复合层及一金属支架，所述第一碳纤维复合层包覆所述金属支架的至少一部分，所述第一碳纤维复合层具有一沿水平面排列的碳纤维排列方向，且所述第一碳纤维复合层是由多个高导热碳纤维以及包覆于碳纤维间具有高玻璃转换温度的树脂所组成，所述第一碳纤维复合层具有一第一碳纤维层、一第二碳纤维层及一第三碳纤维层，所述第一碳纤维层、所述第二碳纤维层及所述第三碳纤维层的其中至少二碳纤维层具有互不平行的一碳纤维排列方向；以及

一发光二极管元件，设置于所述复合基板的所述金属支架上。

2.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于，所述第二碳纤维层设置于所述金属支架上，所述金属支架设置于所述第三碳纤维层上，使得所述第二碳纤维层及所述第三碳纤维层包覆所述金属支架的至少一部分，所述第一碳纤维层设置于所述第二碳纤维层上。

3.如权利要求2所述的发光二极管装置，其特征在于，所述发光二极管元件邻近于所述第一碳纤维层及所述第二碳纤维层。

4.一种发光二极管装置，其特征在于，所述发光二极管装置包括：

一复合基板，包括一第一碳纤维复合层，所述第一碳纤维复合层具有一沿水平面排列的碳纤维排列方向；

一发光二极管元件，所述发光二极管装置包括一承载基座，所述承载基座设置于所述复合基板以及所述发光二极管元件之间，所述承载基座包括一第二碳纤维复合层，使得发光二极管元件设置于所述第二碳纤维复合层上，且所述承载基座设置于所述复合基板上，所述第二碳纤维复合层具有一沿垂直方向排列的碳纤维排列方向；以及

一金属反射层，形成于所述复合基板上，且形成于所述发光装置及所述承载基座的周围。

5.如权利要求4所述的发光二极管装置，其特征在于，所述第一碳纤维复合层是由多个高导热碳纤维以及包覆于碳纤维间具有高玻璃转换温度的树脂所组成。

6.一种用于一发光装置中的散热模块，其特征在于，所述散热模块包括：

一复合基板，包括第一碳纤维复合层及一金属支架，所述第一碳纤维复合层包覆所述金属支架的至少一部分，所述第一碳纤维复合层具有一沿水平面排列的碳纤维排列方向，且所述第一碳纤维复合层是由多个高导热碳纤维以及包覆于碳纤维间具有高玻璃转换温度的树脂所组成，且所述第一碳纤维复合层具有一第一碳纤维层、一第二碳纤维层及一第三碳纤维层，所述第一碳纤维层、所述第二碳纤维层及所述第三碳纤维层的其中至少二碳纤维层具有互不平行的一碳纤维排列方向；以及

一金属反射层，形成于所述复合基板上方的所述发光装置的周围。

7.如权利要求6所述的散热模块，其特征在于，所述第二碳纤维层设置于所述金属支架上，所述金属支架设置于所述第三碳纤维层上，使得所述第二碳纤维层及所述第三碳纤维层包覆所述金属支架的至少一部分，所述第一碳纤维层设置于所述第二碳纤维层上。

8.如权利要求7所述的散热模块，其特征在于，所述金属反射层邻近于所述第一碳纤维层及所述第二碳纤维层。

9.一种用于一发光装置中的散热模块，其特征在于，所述散热模块包括：

一复合基板，包括第一碳纤维复合层，所述第一碳纤维复合层具有一沿水平面排列的碳纤维排列方向；所述发光装置包括一发光二极管元件；

一承载基座，设置于所述复合基板以及所述发光装置之间，所述承载基座包括一第二碳纤维复合层，使得所述发光装置的一发光二极管元件设置于所述第二碳纤维复合层上，且所述承载基座设置于所述复合基板上，所述第二碳纤维复合层具有一沿垂直方向排列的碳纤维排列方向；以及

一金属反射层，形成于所述复合基板上，且形成于所述发光装置及所述承载基座的周围。

10.如权利要求9所述的散热模块，其特征在于，所述第一碳纤维复合层是由多个高导热碳纤维以及包覆于碳纤维间具有高玻璃转换温度的树脂所组成。