CN1222050C - 自备散热器的发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自备散热器的发光二极管，该发光二极管主要包括有一设有用于放置发光二极管晶片反射器的阴极；一通过导线与发光二极管晶片相连的阳极；一包覆在发光二极管晶片外侧的透镜；和一个由良好导热性材料制成、并具有较大表面积的散热器。在阳极和阴极之间通过非导电、导热粘接剂进行区隔，而散热器的一端与阴极相连，使阴极产生的热通过该散热器迅速地散发掉，并有效地增进发光二极管的亮度，降低接点温度，增长发光二极管的使用寿命。

Description

自备散热器的发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，更具体地说，涉及一种具备内建式散热器的发光二极管。
背景技术
发光二极管(LED)在二十世纪六十年代是主要用静态指示，而目前可以制作出具有不同颜色的高亮度发光二极管。由于出现了新一代发光二极管，并且该新的发光二极管逐渐被运用于汽车内部和车外的照明、交通指示、户外信号以及数年之前认为无法实现的一些应用中。但是目前尚未解决的一项技术是在高温与高电流下操作发光二极管，对于能快速散热的发光二极来说，其光通量相对于使用电流几乎是呈线型增加。不过，对于散热比较慢的发光二极管来说，其中包括大部分目前所使用的发光二极管，其光通量在电流增加到某一点后反而会随之降低。现在也出现了一些发光二极管，该发光二极管的耐热性较低，并具有能够有效导热的散热通道或散热器(heat sink)，利用该散热通道或散热器可以随时将热量散逸到周围的空气中。比如在Hochstein第5,857,767号美国专利中提及的使用导电、导热性环氧树脂将发光二极管安装到散热器上的方法。通过这种方法确实能将发光二极管维持在相当低的接合温度内，并在增加光输出的同时，可以利用比传统印刷电路板更高的电流进行驱动。不过现今制造的大部分发光二极管都不能从其接点处将热量快速地散逸到外界，某些发光二极管制造商将一铜柱连接到用于固持发光二极管晶片的反射器上，以增加其热容量，但是该铜柱没有足够大的表面积，不能将热量充分散逸到周围的空气中。
发明内容
因此如何在发光二极管内部设立有效地散热器，使散热器接合点有效快速地除热，已经成为迫在眉捷的问题。
本发明中一种自备散热器的发光二极管，主要包括有：
一阴极，在该阴极上设有用于置放发光二极管晶片的反射器；
一阳极，该阳极通过导线与发光二极管晶片相连，其中，阴极和阳极的接脚均由导热、导电性金属材料制成，并在阳极与阴极之间通过非导电、导热性粘接剂进行区隔；
一透镜，该透镜包覆在发光二极管晶片的外侧；
一散热器，该散热器由与阴极和阳极接脚相同的金属材料制成，并具有一可供散热的表面积，该散热器的一端与阴极相连接，便于散逸发光二极管晶片产生的热能。
另外，本发明中自备散热器的发光二极管还可具有多种不同形态，以便于满足不同的实际需求。如：所述散热器具有可将热量穿过电路板并传达至电路板另一侧的弯折加长段；所述散热器通过非导电、导热性粘接剂粘贴在所述阴极和阳极下方；所述阴极和阳极呈片状分隔配置，所述散热器呈“冂”型，该散热器通过非导电、导热性粘接剂直接粘贴在所述阴极的下方；所述散热器由阴极直接加大而成，该阴极上通过非导电、导热性粘接剂与阳极进行区隔，并在阳极中设有一用于放置与阴极直接相连的发光二极管晶片的孔；所述阴极和阳极的接脚呈长短片状，并彼此交叉配置；所述阴极和阳极呈平行配置，并在阴极上设有散热片体和分歧脚，同时在阳极上也设有等数的分歧脚。
总之，本发明中自备散热器的发光二极管由于具有更大横截面的散热器，并且该散热器直接与阴极相连，因而可增加移除发光二极管热量的效率。本发明中自备散热器的发光二极管由于具备有效地散热效率，因而可以使发光二极管晶片随着电流的增加而增加光输出，同时，仍可以保持在较低的接合温度内。
利用本发明中的发光二极管可以使用较大的电流来驱动，并输出较高的光通量，从而在增加输出光量的同时仍可减少发光二极管的使用数目。
附图说明
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
图1A是本发明中发光二极管第一实施例的俯视示意图；
图1B是图1A中所示发光二极管的剖视示意图；
图2A是本发明中发光二极管第二实施例的俯视示意图；
图2B是图2A中所示发光二极管的剖视示意图；
图3A是本发明中发光二极管第三实施例在折叠使用前的俯视示意图；
图3B是图3A中所示发光二极管的接脚折叠后使用时的剖视示意图；
图3C是图3A中所示发光二极管在另一应用时的剖视示意图；
图3D是图3A中所示发光二极管安装在印刷电路板底部时的剖视示意图；
图4A是本发明中发光二极管第四实施例的俯视示意图；
图4B是图4A中所示发光二极管的剖视示意图；
图4C是图4A中所示发光二极管组装在印刷电路板上时的剖视示意图；
图5A是本发明中发光二极第五实施例的俯视示意图
图5B是图5A中所示发光二极管的剖视示意图；
图5C是图5A中所示发光二极管在其外部配合铝质散热器时的剖视示意图；
图5D是图5A中所示发光二极管与印刷电路板贴合后的剖视示意图；
图5E是图5A中所示发光二极管在其阴极折叠90度后并与印刷电路板结合时的剖视示意图。
具体实施方式
如图1A和图1B所示，本发明第一实施例中的发光二极管(LED)由导热、导电金属条，如：铜条、铝条或其他材料制成。该发光二极管的阳极160和阴极150彼此相邻，并通过热等化器180和形成发光二极管本体的光学环氧树脂固持在一起。热等化器180由与发光二极管相同的导热、导电金属材料制成，并通过非导电、导热粘接剂与阳极160和阴极150粘接在一起。因为发光二极管的大部分热由阴极150产生，该由阴极150所产生的热被热等化器180吸收，并传送至阳极散热器170上。在阴极150上通过机械制造或附加有一反射器120，再在该反射器120内设置有一LED晶片110，该LED晶片110通过导线130与阳极160相连接。同时，晶片110输出的光通过透镜140导引到外界。在使用该发光二极管时，将作为阳极160和阴极150延长段的发光二极管散热器170推穿过印刷电路板上的接穿孔，并到达电路板的背面。该发光二极管的电连接则经由设在电路板任意一侧上的导电性环氧树脂来完成，使其在应用时利用散热器170将热量从电路板的一侧传导至另一侧，从而增加发光二极管的散热效果。
如图2A和图2B所示，本发明第二实施例中发光二极管由导热、导电金属材料制成，如：铜条、铝条或其他材料。其中，阳极260和阴极250彼此相邻，并由热等化器285和形成发光二极管本体的光学环氧树脂固持在一起。热等化器285由与发光二极管相同的导热、导电金属材料制成，并通过非导电、导热粘接剂280与阳极260和阴极250粘接在一起。因为发光二极管的大部分热由阴极250产生，该由阴极250所产生的热被热等化器285吸收，并传送至散热器270上。在该实施例中，散热器270是热等化器285的一部分，其均不与阳极260和阴极250电连接，只是粘贴在阳极260和阴极250的下方。在阴极250上通过机械制造或附加有一反射器220，再在该反射器220内设置有一LED晶片210，该LED晶片210通过导线230与阳极260相连接。同时，LED晶片210输出的光通过透镜240导引到外界。由于发光二极管的散热器270是热等化器285的延长段，在使用时，可将散热器270推穿过印刷电路板上的穿孔，到达电路板的背面。而发光二极管的电连接则经由设在电路板任意一侧上的导电性环氧树脂来完成。
如图3A和图3B所示，本发明第三实施例中的发光二极管由导热、导电金属材料制成，如：铜条、铝条或其他材料。该发光二极管的阳极360和阴极350彼此相邻，并通过传导性粘接剂和形成LED本体的光学环氧树脂固持在一起。因为发光二极管的大部分热是由阴极350产生，所以该发光二极管的散热器370是在阴极350处加设大散热片体和分岐脚371，同时，在阳极360上也配设有等量的分岐脚361。现在几乎所有的发光二极管都具有高耐热性(不良的导热性)，但是都可以将其熔接到PCB(印刷电路板)上，除了Lumi leds Snap led 70和Snap led 150型之外的所有发光二极管都属于这种情况。虽然能够容易地将发光二极管熔接到PCB上，但都不能够进行很好地散热。而Snap led 70和Snap led 150型发光二极管虽然具有较佳的散热性能，但是其只能通过机械方式如压接(crimping)或胶合(gluing)的方式连接在一起。而本发明中的发光二极管不但可以进行粘接，如图3B所示，而且可以在印刷板上挖孔，从孔的后侧进行压接，如图3D所示，或者直接熔接至PCB上，如图3C所示等多种接合方式，并且每一种接合方式都可以散发掉大量的热。本发明中发光二极管由于其阴极350的横截面积非常小，不能进行很好的导热，而散热器370则是阴极350的延长段，却具有非常大的面积，散热性能较好。因此，通过熔接方式组装发光二极管时，虽然阴极350的温度高达500至700摄氏度，但由于阴极350的导热性差，可以保证LED晶片的温度仍为较低温度，而不会烧坏。同时，阳极360是通过导线330与LED晶片相连，在熔接阳极360时其热无法传至LED晶片310上，从而可以不必要担心对阳极360接脚进行熔接。
如图4A和图4B所示，本发明第四实施例中发光二极管的阴极和散热器450是使用大面积的金属板制成。该阴极和散热器450在其中间设有阳极460，该阳极460在其中间一个洞，从而呈环状。阳极460和阴极450之间通过非导电、导热粘接剂420相互接合，但是LED晶片410则通过导电性粘接剂如填充有银的环氧树脂与阴极450粘接在一起。并在LED晶片410和阳极460之间通过导线430连通。将该发光二极管装配完后，利用光学环氧树脂形成透镜440，以适应LED的光学要求。如图4C所示，将该发光二极管与印刷电路板结合时，在印刷电路板上设一穿孔，该穿孔可以穿过LED的透镜440。而印刷电路板则均通过传导性粘接剂425与阳极460和阴极450相连，通过该传导性粘接剂425使得阳极460和阴极450均与电路板电连接，从而使得该发光二极管与电路板PCB接合后形成一种灯。
如图5A和图5B所示，本发明实施例五中的发光二极管是利用一长方形金属板来制成阴极550，并在该阴极550中间设有一长方形阳极560，该阳极560在其中间设有一个能够放置LED晶片510的穿孔。阳极560和阴极550通过非导电、导热粘接剂520相连接。LED晶片510则通过传导性粘接剂如填充有银的环氧树脂与阴极550粘接在一起。该LED晶片510和阳极460通过导线530连通。将该发光二极管装配完后，利用光学环氧树脂形成透镜540，以适应LED光学要求。由于该发光二极管具有低耐热性，因此只能通过传导性粘胶粘接到PCB板上，而不能通过熔接的方式。
如图5C所示，通过导电且导热性粘接剂将阴极550粘接在铝质散热器570上，该铝质散热器570具有一层绝缘性涂层和所需的印刷电路。
将发光二极管组装到PCB上时，如图5D所示，首先在PCB上开设有一穿孔，该穿孔可以穿过透镜540。这种印刷电路板的所有电连接均在其下侧方，从而使发光二极管阴极550所产生的热均传至PCB的底侧。如图5E所示，将发光二极管设在PCB的顶侧，并将其阴极550穿过两区隔开的穿孔，并到达PCB的底侧，采用这种结构时，阴极550的两面都暴露在周围的空气中，所以可增加两倍的散热效果。
另外，上述仅对本发明的较佳实施例加以说明，但对于本技术领域的熟练技术人员来说，还可以对其进行修改或变化，但其设计精神不会偏离本发明，因此，凡是依据本发明的设计精神所作出的等效变化或修饰均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种自备散热器的发光二极管，主要包括有：
一阴极，在该阴极上设有用于置放发光二极管晶片的反射器；
一阳极，该阳极通过导线与发光二极管晶片相连，其中，阴极和阳极的接脚均由导热、导电性金属材料制成，并在阳极与阴极之间通过非导电、导热性粘接剂进行区隔；
一透镜，该透镜包覆在发光二极管晶片的外侧；
一散热器，该散热器由与阴极和阳极接脚相同的金属材料制成，并具有一可供散热的表面积，该散热器的一端与阴极相连接，便于散逸发光二极管晶片产生的热能。
2.根据权利要求1中所述的发光二极管，其特征在于：所述散热器具有可将热量穿过电路板并传达至电路板另一侧的弯折加长段。
3.根据权利要求1中所述的发光二极管，其特征在于：所述散热器通过非导电、导热性粘接剂粘贴在所述阴极和阳极下方。
4.根据权利要求1中所述的发光二极管，其特征在于：所述阴极和阳极呈片状分隔配置，所述散热器呈“冂”型，该散热器通过非导电、导热性粘接剂直接粘贴在所述阴极的下方。
5.根据权利要求1中所述的发光二极管，其特征在于：所述散热器由阴极直接加大而成，该阴极通过非导电、导热性粘接剂与阳极进行区隔，并在阳极中设有一用于放置与阴极直接相连的发光二极管晶片的孔。
6.根据权利要求1中所述的发光二极管，其特征在于：所述阴极和阳极的接脚呈长短片状，并彼此交叉配置。
7.根据权利要求1中所述的发光二极管，其特征在于：所述阴极和阳极呈平行配置，并在阴极上设有大散热片体和分歧脚，同时在阳极上也设有等数的分歧脚。
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