CN103375712A

CN103375712A - 一种基于特殊散热结构的led光源

Info

Publication number: CN103375712A
Application number: CN201210298040XA
Authority: CN
Inventors: 黄鹏; 廖深财; 封应平; 袁明健
Original assignee: Butterfly Technology Shenzhen Ltd
Current assignee: Butterfly Technology Shenzhen Ltd
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-08-12
Publication date: 2013-10-30

Abstract

一种基于特殊散热结构的LED光源，包括基板，至少一组设置于所述基板表面的LED芯片组，罩设于所述LED芯片组的聚光透镜，设置于所述基板背面的第一散热器，以及用于固定所述聚光透镜的导热的透镜固定座。其中，所述基板的表面与导热的透镜固定座之间、所述基板的背面与第一散热器之间均通过相变材料或电阻焊的方式连接。本发明LED光源，采用双面散热结构，增加热量传导的途径，同时，在基板的两个表面均设置相变材料或电阻焊的方式，使透镜固定座、基板和第一散热器紧密结合于一体，将LED芯片上的热量迅速有效的传导出来，加快热量的传递过程，增强LED光源的散热效果，且，避免了镜片和芯片的污染，结构简单，可靠性高。

Description

一种基于特殊散热结构的LED光源

技术领域

本发明涉及光源，尤其涉及一种基于特殊散热结构的LED光源。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种磷化镓(GAP)、氮化镓(GAN)等半导体材料制成的、能直接将电能转化为光能的发光器件。由于其发光效率高、寿命长、反应灵敏、不含有毒物质等特点，使得其的应用越来越广泛，如：舞台灯光照明、液晶投影、手机背光源、显示屏幕等。

近年来，人们对LED光源的亮度要求越来越高，如舞台灯光照明领域，然而，伴随亮度的提升，LED芯片往往会产生大量的热能，使LED的结温升高，降低LED芯片的出光亮度和使用寿命。现阶段大功率LED与LED光源模组主要是使用常规的散热硅脂，采用芯片底部热传导的方式，通过金属或者陶瓷等导热材料将LED芯片所发出的热量通过固体方式传导到散热片上，再采取风冷的方式将该热量带入空气中，解决LED光源的散热问题。然而，这种散热方式的散热效果十分有限，尤其对于大功率或超大功率LED光源而言，仍然有大量的热量聚集在LED光源内部，影响光源的出光亮度和使用寿命，且，在高温高湿存储时，散热硅脂中的硅油会外泄，进而污染LED光源的镜片和LED芯片，影响LED光源的出光效果。

发明内容

有鉴于此，须提供一种散热效果好、热量传导速度快、无污染的基于特殊散热结构的LED光源。

本发明的发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于特殊散热结构的LED光源，包括基板，至少一组设置于所述基板表面的LED芯片组，罩设于所述LED芯片组的聚光透镜，设置于所述基板背面的第一散热器，以及用于固定所述聚光透镜的导热的透镜固定座。其中，所述基板的表面与导热的透镜固定座之间、所述基板的背面与第一散热器之间均通过相变材料或者电阻焊的方式连接。

本发明的基于特殊散热结构的LED光源，采用双面散热结构，增加热量传导的途径，同时，在基板的两个表面均设置相变材料或电阻焊的方式，使透镜固定座、基板和第一散热器紧密结合于一体，将LED芯片上的热量迅速有效的传导出来，加快热量的传递过程，增强LED光源的散热效果，且，避免了镜片和芯片的污染，结构简单，可靠性高。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明第一实施方式的基于特殊散热结构的LED光源的剖视结构示意图。

图2为本发明第二实施方式的基于特殊散热结构的LED光源的剖视结构示意图。

具体实施方式

图1所示为本发明第一实施方式基于特殊散热结构的LED光源的剖视结构示意图，本发明实施方式中，基于特殊散热结构的LED光源包括基板10，至少一组设置于基板10表面的LED芯片组20，罩设于该LED芯片组20的聚光透镜30，设置于基板10背面的第一散热器40，以及用于固定聚光透镜30的导热的透镜固定座50。其中，基板10两个表面均设置有相变材料60，即，基板10的表面与导热的透镜固定座50之间、基板10的背面与第一散热器40之间均设置有相变材料60(Phase Change Material，PCM)，通过相变材料60连接，增强LED光源的散热效果和热传导速度，且，避免了LED光源在高温高湿环境时对镜片和芯片的污染。

本发明实施方式中，基板10为散热基板，可以是散热的铜基板或陶瓷基板等。而相变材料60是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。通常，相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料60将吸收或释放大量的潜热。本发明实施方式中，相变材料60的相变过程是由液态变为固态。当相变材料60为液态时，将其填充到其所接触的散热面上，此处为基板10的上下两个表面，通过相变材料60将透镜固定座50、基板10和第一散热器40紧密结合于一体。

LED光源工作时，LED芯片组20上的热量首先传导到基板10上，基板10再将热量传递给第一散热器40或导热的透镜固定座50，同时，相变材料60吸收热量从液态变为固态，从而使透镜固定座50、基板10和第一散热器40更为紧密的结合于一体，将LED芯片组20上的热量迅速有效的传导出来。即，LED芯片组20上的热量一方面通过基板10、相变材料60和第一散热器40从芯片底部热传导，向外消散；一方面通过基板10、相变材料60和透镜固定座50从芯片的顶部进行热传导，向外消散。由传统的一维热传导变为二维热传导，加快了热量向空气中的疏散。且，相变材料60也避免了对镜片和芯片的污染。因此，本发明实施方式中，通过在基板10的两个表面设置相变材料60，比传统的散热结构(采用芯片底部热传导的方式，通过金属或陶瓷等导热材料将LED芯片所发出的热量通过固体方式传导到散热器上)热阻低、热量传递速度快：在同样的150W LED上，以同样的功率在同样的环温下驱动LED光源，并且保持散热器与风扇(图中未示出)不变的情况下，使用普通导热硅脂：基板温度在68～72摄氏度，而使用相变材料则：基板温度在58～62摄氏度。

本发明实施方式中，LED芯片组20包括至少一颗裸露的LED芯片，裸露的LED芯片与相变材料60之间还设置有隔离件。其中，基板10、LED芯片组20、聚光透镜30与隔离件之间形成腔室。隔离件用于阻止非固化状态下的相变材料60进入该腔室。参阅图1，隔离件为硅胶垫70。采用硅胶垫70的结构，还有利于透镜固定座50紧压基板10。此外，由于基板10的上下表面均采用的是相变过程是液态变为固态的相变材料60，因此，LED光源在高温高湿存储时，避免了镜片和芯片的污染(传统LED光源在高温高湿时，其中的散热硅脂油会外泄，通过螺丝孔等进入腔室污染镜片和LED芯片，从而影响LED光源的出光效果)。

本发明其它实施方式中，LED芯片组20也可以包括至少一颗已封胶成型LED(即，LED芯片表面已点胶)。

此外，透镜固定座50的外壁还设置有第二散热器40’。该透镜固定座50与第二热器40’之间通过导热材料粘结。其中，导热材料为导热硅脂或者相变材料。采用这种结构，使得LED芯片上的热量一方面通过基板10和第一散热器40从芯片底部热传导，一方面通过基10板、透镜固定座50和第二散热器40’分别从芯片的顶部和侧面进行热传导，实现三维热传导，使热传导的途径多样化。同时，相变材料60吸收多余的热量，从而使透镜固定座50、基板10和第一散热器40更为紧密的结合于一体，将LED芯片组20上的热量迅速有效的传导出来，使LED的温度基本维持不变。又，第二热器40’延伸至第一散热器40，对基板10形成包裹。第二散热器40’延伸至第一散热器40的部分同样通过导热材料与第一散热器40粘结，该导热材料可以为导热硅脂或者相变材料，这里不再赘述。采用两散热器40、40’相临近，通过对基板10形成包裹方式，使基板10、相变材料60以及第一散热器40的部分热量也能通过第二散热器40’传递出来，实现多种方式的热量的三维热传导，加快LED光源的散热。

本发明其它实施方式中，如果对LED光源散热要求不高的话，第二散热器40’延伸至第一散热器40的部分也可以不填充任何导热材料。当然，第二散热器40’也可以不延伸至第一散热器40，即，对基板10不包裹或者部分包裹。

因此，本发明的基于特殊散热结构的LED光源，采用双面散热结构，增加热量传导的途径，同时，在基板的两个表面均设置相变材料，借由相变材料在相变过程中吸收LED散发的热量，并使透镜固定座、基板和第一散热器紧密结合于一体，将LED芯片上的热量迅速有效的传导出来，加快热量的传递过程，增强LED光源的散热效果，且，避免了镜片和芯片的污染，结构简单，可靠性高。

图2所示为本发明第二实施方式的基于特殊散热结构的LED光源的剖视结构示意图。该LED光源与第一实施方式的LED光源的结构基本相同，区别在于图2所示的隔离件由导热的透镜固定座50’延伸形成。

以上所述之具体实施方式为发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，例如，不采用相变材料，而直接采用电阻焊的方式把透镜固定座、基板和第一散热器紧密结合于一体，将LED芯片上的热量迅速有效的传导出来，加快热量的传递过程，增强LED光源的散热效果，且，避免了镜片和芯片的污染，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均包含本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于特殊散热结构的LED光源，包括基板，至少一组设置于所述基板表面的LED芯片组，罩设于所述LED芯片组的聚光透镜以及设置于所述基板背面的第一散热器，其特征在于，还包括用于固定所述聚光透镜的导热的透镜固定座，其中，所述基板的表面与导热的透镜固定座之间、所述基板的背面与第一散热器之间均通过相变材料或者电阻焊的方式连接。

2.根据权利要求1所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述LED芯片组包括至少一颗裸露的LED芯片或已封胶成型LED。

3.根据权利要求2所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述裸露的LED芯片与相变材料之间还设置有隔离件；所述基板、LED芯片组、聚光透镜与隔离件之间形成腔室；所述隔离件用于阻止非固化状态下的相变材料进入腔室。

4.根据权利要求3所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述隔离件为硅胶垫或者由所述导热的透镜固定座延伸形成。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，透镜固定座的外壁还设置有第二散热器。

6.根据权利要求5所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述透镜固定座与第二热器之间通过导热材料粘结。

7.根据权利要求6所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述导热材料为导热硅脂或者相变材料。

8.根据权利要求5所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述第二散热器延伸至第一散热器，对所述基板形成包裹。

9.根据权利要求8所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述第二散热器延伸至第一散热器的部分通过导热材料与所述第一散热器粘结。

10.根据权利要求9所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述导热材料为导热硅脂或者相变材料。

11.根据权利要求1至4任意一项所述的基于特殊散热结构的LED光源，其特征在于，所述相变材料的相变过程是由液态变为固态。