CN102403442A - 发光二极管的导热结构 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管的导热结构，其与一装设有一发光二极管的基板连接，本发明通过一固定金属层处于熔融状态时，将一基板黏附于该传热件上。并于一导热金属层处于熔融状态时，将该传热件黏附于一散热件上。而该固定金属层及该导热金属层的熔点温度大于该发光二极管在发光时所产生的温度，因而解决现有技术的发光二极管灯因为导热膏高温液化造成流动而导致散热效率不佳的问题。除此之外，本发明还可利用类似表面粘着技术的方法进行制程，并利用该固定金属层及该导热金属层的熔点温度不同的特性，避免该导热金属层回流焊造成该固定金属层金属融化的位移问题。

Description

发光二极管的导热结构

技术领域

本发明涉及一种导热结构，尤其涉及一种发光二极管的导热结构。

背景技术

一般已知的灯体结构通常是以高压钠灯作为发光的组件，而随着科技的进步，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)技术已渐趋成熟。多组LED所组成的灯具的亮度已经能够达到一般灯具所需的照明水平，且具有省电及使用寿命长的优点。并且在部分LED灯损坏的状况下，对整座灯照明功能影响有限，而一般传统灯具使用时，若灯泡损坏，整座灯具就会完全失去作用，造成使用者的困扰。

参照图1及图2所示，图1是现有技术的灯具设置示意图，图2是现有技术的灯具局部放大剖面示意图。在此处，其是以路灯1作为说明，如图所示，路灯1为了增加其有效照射面积以及照射角度，因而使得路灯1与道路2形成一倾斜角度。而在LED灯中，发光二极管3的散热问题为设计LED灯的重要考虑，一般来说，发光二极管3设置于一基板4上，而该基板4通过一导热片5将热量传导至一散热片6上，该散热片6的体积远大于该导热片5的大小，通过该散热片6的表面积大量与空气接触，因而达到快速散热的目的。而为了有效将热量由该基板4传导该散热片6，该基板4与该导热片5、及该导热片5与该散热片6之间通常会涂上一层导热膏7，由此避免该基板4与该导热片5、及该导热片5与该散热片6之间因为无法完全贴附造成空隙，因而产生热传导不良的问题。

除此之外，已知的LED灯具还利用各种不同的方式加强其导热及散热的能力，已知如中国台湾专利公告第M348901号的「LED灯具导热的结构」，其技术内容是利用弯折薄度较薄的导热组件，当热能由LED传导致该导热组件后，由该导热组件把热能传送至灯壳，由此达到散热的目的。另外，已知如中国台湾专利公告第I296447号的“散热型发光二极管光源模块”，其技术内容是在一印刷电路板处设有由多个发光二极管所形成的发光二极管阵列，而于印刷电路板的发光二极管设置处设有至少一个贯穿的孔，孔侧壁上形成有金属导热层，通过该金属导热层与该发光二极管的直接接触达到导热的目的。上述的结构中，LED基板与散热结构的连接仍然需要通过导热膏的设置，才能达到良好的热传递效果。但导热膏在高温状态时容易变成液状，并且就如上说明所述，路灯放置通常会与地面形成一倾斜角度，因而容易让导热膏往低的一边流动，产生导热膏无法均匀分布于金属导热层与该发光二极管基板或金属导热层与金属散热层的现象，而使得LED无法均匀的通过该导热膏将热量传递至该导热片，造成LED无法有效散热导致光照度衰减，使用寿命降低。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中因为灯具倾斜设置，使得导热膏往低的方向流动，因而造成导热膏无法平均的散布于该基板与导热片，导致散热效率不佳，因而影响了LED的光效率及使用寿命的问题。

为达上述目的，本发明提供一种发光二极管的导热结构，其与一装设有一发光二极管的基板连接，该发光二极管的导热结构包括：一固定金属层、一传递该基板的热量的传热件、一导热金属层及一散热件。该传热件设置在该基板的远离该发光二极管的一侧。该固定金属层设置于该基板与该传热件之间，填补该传热件与该基板之间的空隙。该散热件设置于该传热件的远离该基板的一侧，通过该传热件吸收该发光二极管产生的热量。而该导热金属层设置于该传热件与该散热件之间，其用以填补该传热件与该散热件之间的空隙。

特别地，本发明提供一种发光二极管的导热结构，其与一装设有一发光二极管的基板连接。所述发光二极管的导热结构包括：一传递所述基板的热量的传热件，其设置在所述基板的远离所述发光二极管的一侧；一填补所述传热件与所述基板之间空隙的固定金属层，其设置于所述基板与所述传热件之间；及一通过所述传热件吸收所述发光二极管产生的热量的散热件，其设置于所述传热件的远离所述基板的一侧。

进一步地，所述发光二极管的导热结构具有一填补所述传热件与所述散热件之间空隙的导热金属层，所述导热金属层设置于所述传热件与所述散热件之间。

进一步地，所述传热件可具有两个贴附层及多个热管，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而多个所述热管设置于所述两个贴附层之间。

进一步地，所述传热件可具有两个贴附层及一液气态导热层，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而所述液气态导热层设置于所述两个贴附层之间，且所述液气态导热层为真空环境并填充有一导热液体。

进一步地，所述固定金属层与所述导热金属层可利用表面粘着技术分别设置于所述基板与所述传热件之间以及所述传热件与所述散热件之间。

进一步地，所述固定金属层与所述导热金属层可为不同材料所制成，且所述固定金属层与所述导热金属层的材料选自于由铜、锡、银、铂、金及其组合所组成的群组。

特别地，本发明还提供一种发光二极管的导热结构，其与一装设有一发光二极管的基板连接。所述发光二极管的导热结构包括：一传递所述基板的热量的传热件，其设置在所述基板的远离所述发光二极管的一侧；一通过所述传热件吸收所述发光二极管产生的热量的散热件，其设置于所述传热件的远离所述基板的一侧；一填补所述传热件与所述散热件之间空隙的导热金属层，其设置于所述传热件与所述散热件之间。

进一步地，所述发光二极管的导热结构具有一填补所述传热件与所述基板之间空隙的固定金属层，所述固定金属层设置于所述基板与所述传热件之间。

进一步地，所述传热件具有两个贴附层及多个热管，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而多个所述热管设置于所述两个贴附层之间。

进一步地，所述传热件具有两个贴附层及一液气态导热层，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而所述液气态导热层设置于所述两个贴附层之间，且所述液气态导热层为真空环境并填充有一导热液体。

进一步地，所述固定金属层与所述导热金属层利用表面粘着技术分别设置于所述基板与所述传热件之间以及所述传热件与所述散热件之间。

进一步地，所述固定金属层与所述导热金属层为不同材料所制成，且所述固定金属层与所述导热金属层的材料选自于由铜、锡、银、铂、金及其组合所组成的群组。

需特别说明的是，配合该固定金属层与该导热金属层的熔点温度，在该固定金属层于熔融状态时，该基板通过该固定金属层黏附于该传热件，并在该导热金属层于熔融状态时，将该传热件黏附于该散热件表面，因此达到填补该基板与该传热件之间以及该传热件与该散热件之间空隙的目的。而该固定金属层及该导热金属层的熔点温度大于该发光二极管在发光时所产生的温度，因而不会有像导热膏因高温而液化造成流动的现象。

由上述说明可知，本发明通过该固定金属层与该导热金属层取代现有技术中的导热膏，不仅可以达到导热膏填补空隙增加导热的功用，并且因为该固定金属层与该导热金属层的熔点温度大于导热膏，不会因该发光二极管发光时产生高温而液化造成流动的现象。因此，也不会有导热不均匀造成散热效率不佳而减少该发光二极管光效率与寿命的问题。

附图说明

图1是现有技术的灯具的设置示意图。

图2是现有技术的灯具的局部放大剖面示意图。

图3是本发明一较佳实施例的外观结构示意图。

图4是本发明另一较佳实施例的外观结构示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

参照图3所示，其是本发明一较佳实施例的外观结构示意图，如图所示：本发明为一种发光二极管11的导热结构，其与一装设有一发光二极管11的基板10连接，该发光二极管的导热结构包括：一传递该基板10的热量的传热件20、一固定金属层30、一散热件40及一导热金属层50。该传热件20设置在该基板10的远离该发光二极管11的一侧。该固定金属层30设置于该基板10与该传热件20之间，填补该传热件20与该基板10之间的空隙。该散热件40设置于该传热件20的远离该基板10的一侧，通过该传热件20吸收该发光二极管11产生的热量。而该导热金属层50设置于该传热件20与该散热件40之间，其用以填补该传热件20与该散热件40之间的空隙。

其中该固定金属层30与该导热金属层50为不同材料所制成，且该固定金属层30与该导热金属层50的材料选自于由铜、锡、银、铂、金及其组合所组成的群组。并且在本实施例中，该传热件20具有两个贴附层21、21a及一液气态导热层22，该两个贴附层21、21a分别与该固定金属层30及该导热金属层50连接，而该液气态导热层22设置于这两个贴附层21、21a之间，且该液气态导热层22为真空环境并填充有一导热液体，该发光二极管11产生的热量通过该贴附层21传送至该液气态导热层22，而该液气态导热层22内的导热液体吸收热量并因为真空关系而非常容易地蒸发为一气体，该气体接触到另一贴附层21a，通过该另一贴附层21a将热量传送至该散热件40进行散热，而该散热件40具有多个散热鳍片41，多个散热鳍片与空气间以大面积接触，迅速带走多个散热鳍片41的热量。该气体在放出热量后还原为该导热液体，重新进行吸热循环的过程。

除此之外，参照图4，本发明也可通过多个热管24来将该贴附层21的热量传递至另一该贴附层21a，由此将该固定金属层30的热量传递至该导热金属层50。而该热管24为高导热系数的材料所制成，因而可以进行快速导热，将热由该贴附层21传至另一贴附层21a，并且在传热的同时，也可通过该热管24与空气的接触进行部分的散热。再者，在本实施例中，一风扇23与多个散热鳍片41连接，该风扇23通过气流的流动带走多个散热鳍片41的热量。

需特别说明的是，配合该固定金属层30与该导热金属层50的熔点温度，在该固定金属层30于熔融状态时，该基板10通过该固定金属层30黏附于该传热件20，并在该导热金属层50于熔融状态时，将该传热件20黏附于该散热件40表面，由此达到填补该基板10与该传热件20之间以及该传热件20与该散热件40之间空隙的目的。而该固定金属层30及该导热金属层50的熔点温度大于该发光二极管11于发光时所产生的温度，因而不会有像导热膏因高温而液化造成流动的现象。

在上述说明中，该固定金属层30与该导热金属层50通过直接焊连的方式使该基板10、该传热件20及该散热件40相互贴附。除此之外，本发明也可通过类似表面粘着技术(表面贴装技术，SurfaceMount Technology，SMT)的方法进行该固定金属层30与该导热金属层50涂布于该传热件20及该散热件40的组合与黏着贴附的制程作业，SMT制程是工业界常使用的技术，在此不详细说明。但需特别说明的是，SMT制程中会经过一道回流焊(Reflow)的程序，其用以将锡膏融化，让表面粘着装置(Surface Mount Device，SMD)或表面粘着组件(Surface Mount Component，SMC)固定在基板10上。在本发明中，其是将该固定金属层30与该导热金属层50融化，让该基板10、该传热件20及该散热件40相互黏附。

如果限于工件整体体积过于庞大，或发光二极管11温度耐受性等因素考虑，因而必须有两道回流焊手续。而在第一次回流焊中，经过预热、升温、焊接和冷却四个步骤使得该基板10能够通过该固定金属层30紧密的贴附于该传热件20上，而在第二次回流焊中，使得该传热件20通过该导热金属层50紧密的贴附于该散热件40上。但在第二次回流焊中，重新预热、升温、回焊的步骤会让该固定金属层30重新融化，因而使得原本已经定位完成的该基板10与该传热件20产生滑移现象，而造成制程后的LED位置与原先设计不同，甚至会造成LED无法正常工作的状况。

而在本实施例中，为了解决上述问题，该固定金属层30与该导热金属层50为不同材料所制成，且该固定金属层30与该导热金属层50的材料选自于由铜、锡、银、铂、金及其组合所组成的群组。因此，该固定金属层30与该导热金属层50具有不同的熔点温度，因此，在第一次回流焊时，可以先针对熔点温度较高的金属进行，而后在第二次回流焊时，再对熔点温度较低的金属进行制程。如此一来，利用回流焊自动化制程，而避免该固定金属层30在制程完成后因该导热金属层50的制程造成重新融化的问题发生。在此仍需说明的是，以上列举第一回流焊为该固定金属层30的制程，而第二回流焊为该导热金属层50的制程，但实际上并不限制该固定金属层30与该导热金属层50的回流焊顺序。

综上所述，由于本发明通过该固定金属层30与该导热金属层50取代现有技术中的导热膏，不仅可以达到导热膏填补空隙增加导热的功用，并且因为该固定金属层30与该导热金属层50的熔点温度大于导热膏，不会因该发光二极管11发光时产生高温而液化造成流动的现象。因此，也不会有导热不均匀造成散热效率不佳，而减少该发光二极管11寿命的问题。除此之外，本发明还可利用表面粘着技术进行制程，准确地进行发光二极管11灯具的制造，并且利用该固定金属层30与该导热金属层50为不同材料而有不同熔点温度的特性，避免两次回流焊造成金属重新融化所造成的位移问题。

以上已对本发明进行详细说明，然而，以上所述内容，仅为本发明的一较佳实施例而已，不应限定本发明实施的范围。在此需说明的是，该固定金属层30与该导热金属层50不必须同时存在于本发明的导热结构中，只要存在一金属层于导热结构的空隙内，都为本发明所欲保护的内容。即凡根据本发明权利要求所作的均等变化与修饰等，都应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims (12)

1.一种发光二极管的导热结构，其与一装设有一发光二极管的基板连接，其特征在于，所述发光二极管的导热结构包括：

一传递所述基板的热量的传热件，其设置在所述基板的远离所述发光二极管的一侧；

一填补所述传热件与所述基板之间空隙的固定金属层，其设置于所述基板与所述传热件之间；及

一通过所述传热件吸收所述发光二极管产生的热量的散热件，其设置于所述传热件的远离所述基板的一侧。

2.根据权利要求1所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述发光二极管的导热结构具有一填补所述传热件与所述散热件之间空隙的导热金属层，所述导热金属层设置于所述传热件与所述散热件之间。

3.根据权利要求2所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述传热件具有两个贴附层及多个热管，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而多个所述热管设置于所述两个贴附层之间。

4.根据权利要求2所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述传热件具有两个贴附层及一液气态导热层，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而所述液气态导热层设置于所述两个贴附层之间，且所述液气态导热层为真空环境并填充有一导热液体。

5.根据权利要求2所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述固定金属层与所述导热金属层利用表面粘着技术分别设置于所述基板与所述传热件之间以及所述传热件与所述散热件之间。

6.根据权利要求5所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述固定金属层与所述导热金属层为不同材料所制成，且所述固定金属层与所述导热金属层的材料选自于由铜、锡、银、铂、金及其组合所组成的群组。

7.一种发光二极管的导热结构，其与一装设有一发光二极管的基板连接，其特征在于，所述发光二极管的导热结构包括：

一传递所述基板的热量的传热件，其设置在所述基板的远离所述发光二极管的一侧；

一通过所述传热件吸收所述发光二极管产生的热量的散热件，其设置于所述传热件的远离所述基板的一侧；

一填补所述传热件与所述散热件之间空隙的导热金属层，其设置于所述传热件与所述散热件之间。

8.根据权利要求7所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述发光二极管的导热结构具有一填补所述传热件与所述基板之间空隙的固定金属层，所述固定金属层设置于所述基板与所述传热件之间。

9.根据权利要求8所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述传热件具有两个贴附层及多个热管，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而多个所述热管设置于所述两个贴附层之间。

10.根据权利要求8所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述传热件具有两个贴附层及一液气态导热层，所述两个贴附层分别与所述固定金属层及所述导热金属层连接，而所述液气态导热层设置于所述两个贴附层之间，且所述液气态导热层为真空环境并填充有一导热液体。

11.根据权利要求8所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述固定金属层与所述导热金属层利用表面粘着技术分别设置于所述基板与所述传热件之间以及所述传热件与所述散热件之间。

12.根据权利要求11所述的发光二极管的导热结构，其特征在于，所述固定金属层与所述导热金属层为不同材料所制成，且所述固定金属层与所述导热金属层的材料选自于由铜、锡、银、铂、金及其组合所组成的群组。

Images