CN102683334A - 采用超导热均温板的大功率led封装结构 - Google Patents

采用超导热均温板的大功率led封装结构 Download PDF

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谭光明
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Abstract

采用超导热均温板的大功率LED封装结构，涉及LED封装技术。本发明的均温板内开嵌有导热均温腔，该导热均温腔为一真空的密闭腔体，腔体内填充有导热液，LED芯片工作时产生的热量使导热液气化，所述的导热均温腔内壁上设有一层多孔毛细材料。具有导热均温速度更快、自身附带散热、热阻小等优点，如能结合热管装置的散热完全可以满足大功率LED的散热要求，达到高效节能、低结温工作及寿命长等效果。

Description

采用超导热均温板的大功率LED封装结构
技术领域
本发明涉及LED封装技术，具体是一种采用超导热均温板的大功率LED封装结构。    
背景技术
随着地球资源日益耗竭，各国对于节能环保日趋重视，使用新型发光材料的LED发光器件是一种冷光源，具有发光效率高、低电压工作并可长时间连续使用、而且耗能低、环保无污染使用安全可靠等优点，因此被公认为是21世纪的照明新型光源，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。
大功率LED的光电转换效率大概在15%-25%左右，而75-85%左右的电能则转化为热量；如不及时将热量及时散发，则对大功率LED的寿命和光衰影响极大。所以，大功率LED在长期工作时必须先解决散热问题。
目前，大功率LED光源封装有两种做法：一种采用单颗大功率LED芯片粘接于铝基板或引线支架内，用金丝将芯片表面正负极引出后填充YAG荧光粉盖上光学透镜。此种封装方式应用于手电筒、背光源、家用照明还可使用；但是应用于路灯、景观及隧道照明时，必须将多颗封装好的LED以阵列方式作为灯具的发光体，不仅散热不佳导致光衰大，电路设计复杂，安装成本高，且配光无法达到控制，所以此封装方式在照明领域未得到广泛应用。
而另一种则用大功率LED芯片串并集成封装在一个平面金属基座内，通过金属基座表面PCB构件将线路引出，PCB构件上装置反光杯，最后填充荧光粉胶脂；此封装结构且发光效率高，发光角度易于控制，使用时，将封装好的大功率LED安装在一个金属散热器上。
这种结构中，LED芯片产生的热量依靠金属基座传导至散热器，现有的金属基座都为实心的金属件，沉重、导热效果一般，工作时基座各处可能存在一定的温差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种采用超导热均温板的大功率LED封装结构，通过改进LED安装基板的结构，来改善其导热、均热的性能，有助于提高LED灯具的整体散热性能。
为此，本发明采用以下技术方案： 
采用超导热均温板的大功率LED封装结构，包括LED芯片，其特征在于它还包括：
均温板，所述的LED芯片设于均温板上，均温板内开嵌有导热均温腔，该导热均温腔为一真空的密闭腔体，腔体内填充有导热液，LED芯片工作时产生的热量使导热液气化，所述的导热均温腔内壁上设有一层多孔毛细材料；
设于均温板上的光学杯，围绕于LED芯片周围，其上安装有对LED芯片发射光线进行光学处理的光学处理件；
设于均温板上的电路连接构件，用于将LED芯片与外电路相连。
导热均温腔为真空密封的金属壳体，在该壳体内设置有多孔毛细材料及导热液，利用在真空中汽液变化过程中的热吸放原理快速均匀地导热。
作为对上述技术方案的完善和补充，本发明进一步采取如下技术措施或是这些措施的任意组合：
所述的导热均温腔的一端设有除氧管，便于抽去空气和注入导热液，也便于维修。
所述的均温板包括接合的均温板上基座和均温板下基座，它们的接合面上开有对应的导热均温腔容纳凹槽，均温板上基座和均温板下基座接合后，所述的导热均温腔被夹在两块基板之间，除氧管从均温板的一侧外露。
所述的均温板下基座上设有至少一个用于安装热管装置的热管安装半圆槽。
所述的光学杯内侧设有若干个LED芯片，这些LED芯片串联或串并联后通过电路连接构件与外电路相连。
所述的LED芯片按矩形或环形排列。
所述的导热均温腔位于LED芯片安装区域的下方，且导热均温腔的水平面积大于LED芯片安装区域的面积，能保证对各个LED芯片的及时导热。
所述的电路连接构件为设于光学杯与均温板之间的PCB构件。
所述的光学杯内填充有荧光粉胶脂。
有益效果：本发明的超导热均温板LED相比传统实心金属基板具有导热均温速度更快、自身附带散热、热阻小等优点，如能结合热管装置的散热完全可以满足大功率LED的散热要求，达到高效节能、低结温工作及寿命长等效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的另一结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，均温板由均温板上基座4和下基座5接合而成，它们的接合面上开有对应的导热均温腔容纳凹槽，接合后，导热均温腔11被夹在两块基板之间。
导热均温腔11为一个金属壳体的真空密封腔体，其内壁上设有一层多孔毛细材料10，腔体内注有导热液12。导热均温腔11的一端设有一个除氧管13，用于抽走腔内的空气并注入导热液，完成后密封。
PCB构件3和光学杯9固定在均温板上。
多个LED芯片8采用导热介质7粘接固定于光学杯内的均温板上，LED芯片之间采用金丝导线1串联或者串并联后与PCB构件3进行连接，LED芯片功率至少为10W以上，排列方式可矩阵或环形布置，用于连接外电路。
光学杯9内采用荧光粉胶脂2填充，将LED芯片8全部履盖。
均温板下基座5上开设有热管安装半圆槽6，便于使用热管将均温板与散热器相连，半圆槽数量至少为一条以上，可根据不同功率的设计增加或减少。
大功率LED在工作时所产生的热量通过超导均温板的热吸放原理迅速均温于超导均温基座上，再通过热管散热器将温度快速带走。
工作时，LED芯片产生的热量先被传输到温板上基座4，然后到达导热均温腔11的上部，在热量作用下，达导热均温腔上部的导热液被气化，并在气压作用下向下向外扩散，到达温度较低的导热均温腔下部（即与下基座5接触的一面使），气体重新被液化并将热量传输给下基座5。同时，由于多孔毛细材料的毛细作用，下部的导热液被吸至导热均温腔上部并再次气化。在这样的快速循环中，均温板一处产生的热量能立即被传输至均温板其它部分，达到快速导热的目的。
应当指出，本实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本领域技术或相关人员参照本专利创新点，还可能设计出类似的结构，这种类似的LED封装结构也应该纳入本发明的权利保护范围。

Claims (9)

1.采用超导热均温板的大功率LED封装结构，包括LED芯片，其特征在于它还包括：
均温板，所述的LED芯片设于均温板上，均温板内开嵌有导热均温腔，该导热均温腔为一真空的密闭腔体，腔体内填充有导热液，LED芯片工作时产生的热量使导热液气化，所述的导热均温腔内壁上设有一层多孔毛细材料；
设于均温板上的光学杯，围绕于LED芯片周围，其上安装有对LED芯片发射光线进行光学处理的光学处理件；
设于均温板上的电路连接构件，用于将LED芯片与外电路相连。
2.根据权利要求1所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的导热均温腔的一端设有除氧管。
3.根据权利要求2所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的均温板包括接合的均温板上基座和均温板下基座，它们的接合面上开有对应的导热均温腔容纳凹槽，均温板上基座和均温板下基座接合后，所述的导热均温腔被夹在两块基板之间，除氧管从均温板的一侧外露。
4.根据权利要求3所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的均温板下基座上设有至少一个用于安装热管装置的热管安装半圆槽。
5.根据权利要求1-4任一项所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的光学杯内侧设有若干个LED芯片，这些LED芯片串联或串并联后通过电路连接构件与外电路相连。
6.根据权利要求5所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的LED芯片按矩形或环形排列。
7.根据权利要求6所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的导热均温腔位于LED芯片安装区域的下方，且导热均温腔的水平面积大于LED芯片安装区域的面积。
8.根据权利要求1-4所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的电路连接构件为设于光学杯与均温板之间的PCB构件。
9.根据权利要求1-4所述的采用超导热均温板的大功率LED封装结构，其特征在于：所述的光学杯内填充有荧光粉胶脂。
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