CN204407364U - Led芯片散热结构 - Google Patents
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Abstract
一种LED芯片散热结构，包括LED芯片、支架和支架引脚，所述支架引脚固定在所述支架上，所述支架引脚至少在外表面上设置有一层石墨烯材质的第一石墨烯层，所述LED芯片固定在所述支架引脚上并与所述第一石墨烯层导热接触。该LED芯片散热结构通过设置有第一石墨烯层的支架引脚，可以更快地将LED芯片产生的热量进行传导散发，从而延长LED芯片的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED(Light-emitting Diode，发光二极管)技术领域，尤其涉及一种LED芯片散热结构。
背景技术
LED芯片是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED芯片PN结的结点处是LED发光的唯一来源，在导通电流发光的状态下，结点区域将变得非常热，但是LED在长时间处于高温工作状态下，将会影响光输出及使用寿命，因此要尽量降低LED结温(即结点处的温度)。
目前，LED芯片是通过导热绝缘胶固定在支架上，支架再通过支架引脚与电路板上的焊点接触进行散热。要降低LED温度，需要通过支架引脚与电路板进行散热，目前LED的支架引脚一般采用镍铜合金，在表面镀有一层银，镀银主要用于反光，电路板的材质通常为铝基板或环氧玻璃布层压板(FR4)。在以上现有结构中，LED通过支架引脚达到的散热效果不佳，导致LED芯片的温度过高，使用寿命受限。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种LED芯片散热结构，用以实现对LED芯片进行快速、高效的散热，延长LED芯片的使用寿命。
本实用新型实施例提供一种LED芯片散热结构，包括LED芯片、支架和支架引脚，所述支架引脚固定在所述支架上，所述支架引脚至少在外表面上设置有一层石墨烯材质的第一石墨烯层，所述LED芯片固定在所述支架引脚上并与所述第一石墨烯层导热接触。
进一步地，所述第一石墨烯层为形成在所述支架引脚外表面上的一层石墨烯薄膜。
进一步地，所述第一石墨烯层包覆在所述支架引脚的整个外表面上。
进一步地，所述支架引脚的整体均为石墨烯材质。
进一步地，所述支架引脚的数量为两个，所述两个支架引脚分别从所述支架的相对两侧延伸出来，每个支架引脚的一端与所述支架固定连接，每个支架引脚的另一端从所述支架上延伸出来并沿着所述支架的侧壁折弯而最终延伸至所述支架的底部。
进一步地，所述支架的上表面设有收容槽，所述LED芯片设置在所述收容槽内，所述LED芯片通过导热绝缘胶固定在支架上，所述导热绝缘胶填充在所述收容槽中。
进一步地，所述LED芯片散热结构还包括电路板，所述支架引脚焊接在所述电路板上，所述电路板包含线路层、绝缘层和底板，所述底板上设置有一层石墨烯材质的第二石墨烯层。
进一步地，所述绝缘层形成在所述底板上，所述线路层形成在所述绝缘层上，所述第二石墨烯层夹设在所述底板与所述绝缘层之间。
进一步地，所述底板的整体均为石墨烯材质。
本实用新型实施例具有以下优点：本实施例中的LED芯片散热结构，通过设置有第一石墨烯层的支架引脚，可以更快地将LED芯片产生的热量进行传导散发，从而延长LED芯片的使用寿命。
进一步地，本实施例中的电路板，通过设置有第二石墨烯层的底板，可以更快地将LED芯片传导至电路板上的热量进行散发，阻止热量在电路板上聚集，提升LED芯片的散热效果，从而延长LED芯片的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的LED芯片散热结构的立体剖开示意图。
图2为本实用新型实施例提供的LED芯片散热结构的平面侧视示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型进行详细说明如下。
本实用新型实施例提供了一种LED芯片散热结构，用于加快LED芯片的散热。请参图1，本实用新型第一实施例中的LED芯片散热结构300包括LED芯片301、支架302和支架引脚303。
LED芯片301通过导热绝缘胶306固定在支架302上；优选地，支架302的上表面设有收容槽302a，LED芯片301设置在收容槽302a内，导热绝缘胶306填充在收容槽302a中，从而将LED芯片301固定在支架302上。
支架引脚303固定在支架302上，LED芯片301固定在支架引脚303上。本实施例中，支架引脚303的数量为两个，两个支架引脚303分别从支架302的相对两侧延伸出来，每个支架引脚303的一端与支架302固定连接，每个支架引脚303的另一端从支架302上延伸出来并沿着支架302的侧壁折弯而最终延伸至支架302的底部，使每个支架引脚303呈侧躺的U字形结构。这样，LED芯片散热结构300便可以通过支架引脚303与电路板310实现连接。
为了加强支架引脚303的传热和散热性能，支架引脚303至少在外表面上设置有一层石墨烯材质(Graphene)的第一石墨烯层304，LED芯片301固定在支架引脚303上并与第一石墨烯层304导热接触。优选地，第一石墨烯层304设置在支架引脚303的整个外表面上，即第一石墨烯层304包覆在支架引脚303的整个外表面上。由于LED芯片301固定在支架引脚303上并与支架引脚303导热接触，且石墨烯材质属于碳材料，石墨烯的导热系数为5300W/(m·K)(瓦/米·度)，远大于现有技术中常用的金属材料，而一般金属材料的导热系数为36至429W/(m·K)，远低于石墨烯的导热系数(参下表)，导热系数越大，散发热量越快，因此，通过在支架引脚303上设置石墨烯材质的第一石墨烯层304，支架引脚303可以有效地将LED芯片301的热量散发，LED芯片301的热量一方面通过支架302和支架引脚303进行散发，另一方面还可以传导至电路板310通过电路板310进行散发。
各材料导热系数对比
即在本实施例中，支架引脚303由一般金属(例如镍铜合金)制成，但在支架引脚303外表面形成有一层第一石墨烯层304，以提升支架引脚303的传热和散热性能。
进一步地，第一石墨烯层304可以为一层石墨烯薄膜，并可以通过沉积方法(例如化学气相沉积)形成在支架引脚303的外表面上。
进一步地，在其他实施例中，也可以是整个支架引脚303由石墨烯材质制成，即支架引脚303的整体均为石墨烯材质，这样亦相当于在支架引脚303的外表面上设置有第一石墨烯层304。相较于支架引脚303由一般金属制成并在支架引脚303外表面形成第一石墨烯层304的方式，整个支架引脚303由石墨烯材质制成的方式的成本会相对高些，但散热性能也会相对更高。
本实施例中的LED芯片散热结构300，通过设置有第一石墨烯层304的支架引脚303，可以更快地将LED芯片301产生的热量进行传导散发，从而延长LED芯片301的使用寿命。
请参图2，LED芯片散热结构300还包括电路板310，LED芯片散热结构300的支架引脚303焊接在电路板310上，并在焊接处形成焊接点308。电路板310包含线路层311、绝缘层312和底板313，绝缘层312形成在底板313上，线路层311形成在绝缘层312上。支架引脚303焊接在电路板310的线路层311上。
为了加强电路板310的传热和散热性能，进一步地，电路板310的底板313上可以设置有一层石墨烯材质的第二石墨烯层315，第二石墨烯层315形成在底板313上，绝缘层312形成在第二石墨烯层315上，即第二石墨烯层315夹设在底板313与绝缘层312之间。由于石墨烯的导热系数远大于现有技术中常用的金属材料，相较于现有技术中电路板的底板由一般金属(例如铝)制成而言，本实施例中通过在电路板310的底板313上设置第二石墨烯层315，当LED芯片301的热量传导至电路板310上时，便可以快速地将电路板310上的热量散发出去，使得热量不会在电路板310上聚集，而最终影响LED芯片301的散热效果。
进一步地，第二石墨烯层315可以为一层石墨烯薄膜，并可以通过沉积方法(例如化学气相沉积)形成在电路板310的底板313的上表面上，或者将一层预先制备的石墨烯薄膜夹置于底板313与绝缘层312之间。
进一步地，在其他实施例中，也可以是电路板310的整个底板313由石墨烯材质制成，即底板313的整体均为石墨烯材质，这样亦相当于在底板313上设置有第二石墨烯层315。相较于底板313由一般金属制成并在底板313上形成第一石墨烯层304的方式，整个底板313由石墨烯材质制成的方式的成本会相对高些，但散热性能也会相对更高。
本实施例中的电路板310，通过设置有第二石墨烯层315的底板313，可以更快地将LED芯片301传导至电路板310上的热量进行散发，阻止热量在电路板310上聚集，提升LED芯片301的散热效果，从而延长LED芯片301的使用寿命。
针对石墨烯的制备方法，包括有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等，以下简单介绍几个，其中：
化学氧化法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(Graphene Oxide，GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。
化学气相沉积法是使用一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面，以形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种LED芯片散热结构(300)，包括LED芯片(301)、支架(302)和支架引脚(303)，所述支架引脚(303)固定在所述支架(302)上，其特征在于，所述支架引脚(303)至少在外表面上设置有一层石墨烯材质的第一石墨烯层(304)，所述LED芯片(301)固定在所述支架引脚(303)上并与所述第一石墨烯层(304)导热接触。
2.根据权利要求1所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述第一石墨烯层(304)为形成在所述支架引脚(303)外表面上的一层石墨烯薄膜。
3.根据权利要求1所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述第一石墨烯层(304)包覆在所述支架引脚(303)的整个外表面上。
4.根据权利要求1所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述支架引脚(303)的整体均为石墨烯材质。
5.根据权利要求1所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述支架引脚(303)的数量为两个，所述两个支架引脚(303)分别从所述支架(302)的相对两侧延伸出来，每个支架引脚(303)的一端与所述支架(302)固定连接，每个支架引脚(303)的另一端从所述支架(302)上延伸出来并沿着所述支架(302)的侧壁折弯而最终延伸至所述支架(302)的底部。
6.根据权利要求1所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述支架(302)的上表面设有收容槽(302a)，所述LED芯片(301)设置在所述收容槽(302a)内，所述LED芯片(301)通过导热绝缘胶(306)固定在支架(302)上，所述导热绝缘胶(306)填充在所述收容槽(302a)中。
7.根据权利要求1至6任一项所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述LED芯片散热结构(300)还包括电路板(310)，所述支架引脚(303)焊接在所述电路板(310)上，所述电路板(310)包含线路层(311)、绝缘层(312)和底板(313)，所述底板(313)上设置有一层石墨烯材质的第二石墨烯层(315)。
8.根据权利要求7所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述绝缘层(312)形成在所述底板(313)上，所述线路层(311)形成在所述绝缘层(312)上，所述第二石墨烯层(315)夹设在所述底板(313)与所述绝缘层(312)之间。
9.根据权利要求7所述的LED芯片散热结构(300)，其特征在于，所述底板(313)的整体均为石墨烯材质。
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| CN105405956A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-16 | 李小鹏 | 一种多层易导铝基板及其制备方法 |
| CN116864468A (zh) * | 2023-09-01 | 2023-10-10 | 青岛泰睿思微电子有限公司 | 芯片的多功能封装结构 |
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