CN202601730U - Led半导体散热支架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及LED支架。一种LED半导体散热支架，该支架设有：放置LED芯片的杯碗、将LED芯片的正负极通过导线引出的正负导电脚、以及包覆上述正负导电脚的PPA材质的基座，所述基座内设有半导体散热回路和散热片，所述半导体散热回路设于散热片上面。所述半导体散热回路包括铜基板、第一导热片、第一金属导体、n型半导体、p型半导体、第二导热片、第二金属导体、第三金属导体、第三导热片、散热回路正电极和散热回路负电极。当散热回路正电极和散热回路负电极分别连接直流电源的正负两极时，电子从电源的负极出发，依次流过第三金属导体、p型半导体、第一金属导体、n型半导体和第二金属导体，最后回到电源正极。本实用新型应用于LED半导体的散热。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED支架，具体涉及基于珀尔帖效应原理的LED半导体散热支架。
背景技术
由于固态光源(Solid State Lighting)技术的不断进步，使近年来LED 的发光效率提升，逐渐能取代传统光源，目前发光效率已追过白炽灯及卤素灯而持续向上成长。而一些公司更已开发出效率突破100lm/W 的LED 元件，这也使得LED 的照明应用越来越广，不但已开始应用于室内及户外照明、手机背光模组及汽车方向灯等，更看好在高瓦数的投射灯及路灯等强光照明、大尺寸背光模组以及汽车头灯等的应用。由于拥有省电、环保及寿命长等优点，更使未来以LED 光源为主流的趋势越趋明显。
为了让LED 发更亮的光而需要输入更高的功率，然而目前高功率LED 的光电转换效率(Wall-Plug-Efficiency; WPE)值仍然有限，一般仅有约15-25% 的输入功率成为光，其余则会转换成热能。由于LED晶片面积很小(约1mm2)，因此使高功率LED单位面积的发热量（发热密度）非常高，甚至较一般的 IC 元件更为严重，也使得LED 晶片的接面温度(Junction Temperature)大为提升，容易造成过热问题。过高的晶片接面温度会使LED 的发光亮度降低，其中以红光的衰减最为明显。也会造成LED 的波长偏移而影响演色性，更会造成LED 可靠度的大幅降低，因此散热技术已成为目前LED 技术发展的瓶颈。
常用的散热措施是，将LED芯片直接封装于高导热系数的基板，如纯铜、高导热陶瓷、纯铝或者铝合金等等，通过对流、辐射，以及热传导（利用基板与导热端子）强化散热效果。如图1所示，现有技术中的LED支架设有：基柱14、设置在基柱14上方的放置LED芯片1的杯碗15、将LED芯片1的正负极通过导线13引出的正导电脚11和负导电脚12、以及包覆上述正导电脚11和负导电脚12的基座16。所述基座16包含基柱，基柱下方扩大起散热作用，基柱是由纯铜、纯铝或者铝合金。
而目前我们可选的良好的导热材料有限，能够运用于LED基板的良导热材料更是少之又少。因此，如果只从基板材料的选择上来解决LED的散热，就受到了极大的制约，也就是说，如果材料没有突破，没有更高效率的导热材料，那么LED的散热问题就不可能得到彻底的解决。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，寻求另一种途径来解决LED的散热问题，利用珀尔帖效应（Peltier Effect）原理，将半导体散热组件整合到COB（Chip On Board）支架中，保证LED芯片的低温，进而实现散热的目的，从而解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种LED半导体散热支架，该支架设有：放置LED芯片的杯碗、将LED芯片的正负极通过导线引出的正负导电脚、以及包覆上述正负导电脚的PPA材质的基座。所述基座内设有半导体散热回路和散热片，所述半导体散热回路设于散热片上面。所述半导体散热回路包括铜基板、第一导热片、第一金属导体、n型半导体、p型半导体、第二导热片、第二金属导体、第三金属导体、第三导热片、散热回路正电极和散热回路负电极，所述铜基板的上面设有放置LED芯片的杯碗，所述铜基板的下面粘接第一散热片，所述第一导热片的下面粘接第一金属导体，所述第一金属导体的下面的两侧分别设有n型半导体和p型半导体，所述n型半导体的下面粘接第二金属导体，所述第二金属导体的下面粘接第二导热片，所述p型半导体的下面粘接第三金属导体，所述第三金属导体的下面粘接第三导热片，所述散热回路正电极和散热回路负电极分别与第二金属导体和第三金属导体连接。
当散热回路正电极和散热回路负电极分别连接直流电源的正负两极时，电子从电源的负极出发，依次流过第三金属导体、p型半导体、第一金属导体、n型半导体和第二金属导体，最后回到电源正极。
所述第一导热片和/或第二导热片和/或第三导热片是用绝缘导热材料制成。优选的，所述第一导热片和/或第二导热片和/或第三导热片是高导热绝缘陶瓷片。
进一步的，所述基座内的半导体散热回路具有多级，多级的半导体散热回路之间串联。当发热量大时，即可使用多级的半导体散热回路串联散热。
进一步的，所述第一金属导体和/或第二金属导体和/或第三金属导体是铜片或者铝片。
进一步的，所述n型半导体是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述p型半导体是由Bi2Te3-Sb2Te3材料制成。
本实用新型的半导体散热回路是采用珀尔帖效应的原理，当电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量。本实用新型中半导体散热回路由直流电流过n型半导体和p型半导体，进而在n型半导体和p型半导体的朝向铜基板的一面从外界吸收热量，在其朝向散热片的一面向外界放出热量，从而对连接于该半导体散热回路之上的LED芯片进行降温。本实用新型的方法热惯性小、制冷时间短，且使用本实用新型的方法的封装结构不再需要整块的纯铜做基板，其重量轻、可靠性高，且容易实现，具有很好的发展前景。
附图说明
图1是现有技术中的LED支架；
图2是本实用新型实施例的LED半导体散热支架；
图3是本实用新型的半导体散热回路原理图；
图4是本实用新型实施例的具有多个半导体散热回路时的LED半导体散热支架。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型利用珀尔帖效应（Peltier Effect）原理，将半导体散热组件整合到COB（Chip On Board）支架中，保证LED芯片的低温，进而实现散热的目的。
对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
如图2所示，本实用新型的一种LED半导体散热支架，该支架设有：放置LED芯片1的杯碗15、将LED芯片1的正负极通过导线13引出的正导电脚11和负导电脚12、以及包覆上述正导电脚11和负导电脚12的PPA材质的基座16。所述基座16内设有半导体散热回路和散热片200，所述半导体散热回路设于散热片200上面。
所述半导体散热回路包括铜基板201、第一导热片202、第一金属导体203、n型半导体204、p型半导体205、第二导热片206、第二金属导体207、第三金属导体208、第三导热片209、散热回路正电极210和散热回路负电极211，所述铜基板201的上面设有放置LED芯片1的杯碗15，所述铜基板201的下面粘接第一导热片202，所述第一导热片202的下面粘接第一金属导体203，所述第一金属导体203的下面的两侧分别设有n型半导体204和p型半导体205，所述n型半导体204的下面粘接第二金属导体207，所述第二金属导体207的下面粘接第二导热片206，所述p型半导体205的下面粘接第三金属导体208，所述第三金属导体208的下面粘接第三导热片209，所述散热回路正电极210和散热回路负电极211分别与第二金属导体207和第三金属导体208连接。
如图3所示，当散热回路正电极210和散热回路负电极211分别连接直流电源的正负两极时，电子从电源的负极出发，依次流过第三金属导体208、p型半导体205、第一金属导体203、n型半导体204和第二金属导体207，最后回到电源正极。
所述第一导热片202和/或第二导热片206和/或第三导热片209是用绝缘导热材料制成。
所述n型半导体204是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述p型半导体205是由Bi2Te3-Sb2Te3材料制成。
所述基座16内的半导体散热回路可以具有多级，多级的半导体散热回路之间串联，如图4所示。当发热量大时，即可使用多级的半导体散热回路串联散热。
本实用新型的半导体散热回路是采用珀尔帖效应的原理，当电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量。本实用新型中半导体散热回路由直流电流过n型半导体204和p型半导体205，进而在n型半导体204和p型半导体205的朝向铜基板201的一面从外界吸收热量，在其朝向散热片200的一面向外界放出热量，从而对连接于该半导体散热回路之上的LED芯片进行降温。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种LED半导体散热支架，该支架设有：放置LED芯片的杯碗、将LED芯片的正负极通过导线引出的正负导电脚、以及包覆上述正负导电脚的PPA材质的基座，其特征在于：
所述基座内设有半导体散热回路和散热片，所述半导体散热回路设于散热片上面；
所述半导体散热回路包括铜基板、第一导热片、第一金属导体、n型半导体、p型半导体、第二导热片、第二金属导体、第三金属导体、第三导热片、散热回路正电极和散热回路负电极，所述铜基板的上面设有放置LED芯片的杯碗，所述铜基板的下面粘接第一导热片，所述第一导热片的下面粘接第一金属导体，所述第一金属导体的下面的两侧分别设有n型半导体和p型半导体，所述n型半导体的下面粘接第二金属导体，所述第二金属导体的下面粘接第二导热片，所述p型半导体的下面粘接第三金属导体，所述第三金属导体的下面粘接第三导热片，所述散热回路正电极和散热回路负电极分别与第二金属导体和第三金属导体连接；
当散热回路正电极和散热回路负电极分别连接直流电源的正负两极时，电子从电源的负极出发，依次流过第三金属导体、p型半导体、第一金属导体、n型半导体和第二金属导体，最后回到电源正极；
所述第一导热片和/或第二导热片和/或第三导热片是用绝缘导热材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种LED半导体散热支架，其特征在于：所述基座内的半导体散热回路具有多级，多级的半导体散热回路之间串联。
3.根据权利要求1所述的一种LED半导体散热支架，其特征在于：所述第一金属导体和/或第二金属导体和/或第三金属导体是铜片或者铝片。
4.根据权利要求1所述的一种LED半导体散热支架，其特征在于：所述第一导热片和/或第二导热片和/或第三导热片是高导热绝缘陶瓷片。
5.根据权利要求1所述的一种LED半导体散热支架，其特征在于：所述n型半导体是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述p型半导体是由Bi2Te3-Sb2Te3材料制成。
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| CN115863379A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-03-28 | 惠科股份有限公司 | 显示装置及其制作方法 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Light emitting diode (LED) semiconductor heat radiation support frame Effective date of registration: 20150923 Granted publication date: 20121212 Pledgee: China Co truction Bank Corp Xiamen branch Pledgor: Xiamen Colorful Optoelectronics Technology Co.,Ltd. Registration number: 2015350000074 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121212 Termination date: 20190515 |