CN204986521U - 一种发光二极管装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发光二极管装置，该散热装置主要包括石墨膜、LED灯珠和导电线路，还包括导热硅胶片。其中石墨膜是一种高导热石墨膜，导电线路是铜箔或铝箔导电线路或导线。LED灯珠与导电线路电连接从而构成相应的串联或者并联LED光源。导电线路是铜箔或铝箔导电线路时，导电线路粘结固定在导热硅胶片上，导热硅胶片粘结固定在石墨膜上。石墨膜的下方设有辅助散热装置。本实用新型的发光二极管装置散热效果较好、LED灯珠使用寿命较长。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种散热装置，特别地涉及一种发光二极管的散热装置。
背景技术
发光二极管（LED）是一种能够将电能转化为可见光的半导体器件。由于其光效高、耗电少、寿命长等的优点越来越多的运用在各种需要发光的场合，由发光二极管构成的灯具则广泛用于家庭、商场、银行、医院、宾馆、饭店等各种场合。目前市场上的大功率LED灯具（大功率LED灯具是指单颗LED灯珠的功率为1瓦或1瓦以上）的基本结构是将一块焊接或者贴装着LED灯珠的线路板固定在一块散热片上，上述线路板是铝基板、石墨基板或陶瓷基板等，上述散热片是铝材散热片、石墨散热片或陶瓷散热片等，散热片和线路板之间还设有一层导热胶。LED灯珠发光所产生的热量传递给线路板，线路板上的热量通过导热胶传递给散热片，依靠散热片较大的散热面积将热量传递给流过的空气来进行散热。目前采用上述结构的大功率LED灯具在常温下，LED灯珠点亮后一般要2小时以上才能达到热平衡，在热平衡后，其LED灯珠的焊点的温度一般在60至85℃之间，温度较高，LED灯珠的使用寿命一般只能在30000小时左右。
传统的大功率LED灯具无法抛弃散热片的设计，是因为其线路板的导热系数较低，热量无法迅速传导给空气，所以仅靠铝基板、石墨基板或陶瓷基板等的线路板与空气交换热量散热远远不够，热量在线路板上累积后会回传给LED灯珠，造成LED灯珠的工作温度较高，从而会造成LED灯珠迅速衰减，死灯，缩短了LED灯珠的使用寿命。
中国专利文献CN201655852U（申请号：201020163051.3）公开一种表面组装技术封装的LED背光源灯条，包括石墨基板以及以表面封装技术形式贴装在石墨基板上的LED，该石墨基板即为上述的石墨基板线路板，其厚度为0.3mm至3mm，包括一层用于散热的石墨基层；且该LED背光源灯条采用的是单颗功率1瓦以下的小功率LED灯珠，因此不需要设置散热片来散热。石墨基板在大功率LED灯具上的应用仅仅是为了取代铝基板从而改善导热性能，无法取代散热片。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种散热效果较好、LED灯珠使用寿命较长的发光二极管装置。
实现本实用新型目的的技术方案是提供一种发光二极管装置，包括导热硅胶片和分布在导热硅胶片上表面上的导电线路，还包括与导电线路电连接的LED灯珠以及包括石墨膜。
石墨膜是一种纯碳材高导热石墨膜，其厚度为0.012mm至1.0mm，优选0.012mm至0.15mm，导热系数为400至1900瓦/米·度。
导电线路由导电材料制成，其厚度在0.01至0.3mm之间。导电线路在其相应位置处设有与LED灯珠的数量相对应的正极焊点和负极焊点。
导热硅胶片绝缘，其厚度在0.01至0.5mm之间。导热硅胶片根据导电线路的线路走向制作，其形状与导电线路的形状相对应，且导电线路的宽度比导热硅胶片的宽度小1至3mm。
导热硅胶片粘结固定在石墨膜上，且位于石墨膜的上方。导电线路粘结固定在导热硅胶片上，且位于导热硅胶片的上方。
LED灯珠的功率选择范围为1至30瓦，LED灯珠设有一个正极引脚和一个负极引脚。LED灯珠由其位于底面的导热金属部位与石墨膜的未粘贴有导热硅胶片的部位相接触，且LED灯珠的正极引脚与导电线路的相应一个正极焊点固定电连接，负极引脚与导电线路的相应一个负极焊点固定电连接。
上述的发光二极管装置还包括辅助散热石墨膜、导热座和定位柱。辅助散热石墨膜的张数为1至5张，其大小与石墨膜相同。导热座和定位柱相对于各个LED灯珠设置。相对于每个的LED灯珠设置的定位柱为1个，相对于每个LED灯珠设置导热座为1组。各组导热座的数量均与辅助散热石墨膜的张数相同。
导热座呈圆柱形，由包括铝、铜、铁或石墨在内的高导热材料制成，其厚度为3至6mm，底面直径为0.8至1cm，导热座的中央沿上下方向开有一个通孔，通孔的直径为1至2mm。
辅助散热石墨膜的材质与石墨膜相同，其厚度为0.012mm至1.0mm，优选0.012mm至0.15mm，导热系数为400至1900瓦/米·度，每张辅助散热石墨膜上相应位置处开有数量与定位柱的数量相同的通孔，该通孔的直径与导热座的通孔的直径相等，且通孔的位置与LED灯珠的位置相对应。定位柱由包括铝、铜、铁、石墨、塑料在内的耐温材料制成，其长度为一组导热座中各个导热座的高度与各张辅助散热石墨膜的厚度之和，直径略小于导热座上的通孔的直径。
将各张辅助散热石墨膜按照从上至下依次水平设置的方式设置在石墨膜的下方，且在石墨膜与最上面一张辅助散热石墨膜之间，以及在相邻的2张辅助散热石墨膜之间设置1个导热座。同一组的导热座的通孔与各张辅助散热石墨膜的相应一个通孔依次对准，然后将各定位柱从上下方向依次穿过辅助散热石墨膜和相应一组导热座的各个导热座相应的通孔从而将各张辅助散热石墨膜与相应一组导热座连接在一起构成辅助散热组件。
各个辅助散热组件的最上方的导热座处于相应一个LED灯珠的下方，且上述最上方的导热座的上端面与石墨膜的紧密接触。各导热座与相应的石墨膜、辅助散热石墨膜之间涂有填补接触部位的空隙的导热胶。
上述导电线路所用的导电材料为铜箔或铝箔。
本实用新型具有积极的效果：
（1）本实用新型的发光二极管装置的散热效果较好，整个散热装置在10至15分钟即可达到热平衡，LED灯珠的焊点温度在40至60℃之间，LED灯珠的使用寿命能够达到50000小时左右。使用中，大功率LED灯珠的焊点温度越低，则使用寿命越长，亮度维持越好，所以本实用新型的发光二极管装置的散热效果远远优于传统的采用铝材散热片、石墨散热片或陶瓷散热片等的散热装置的散热效果，且LED灯珠的使用寿命较长。
（2）本实用新型的发光二极管装置无需再配置额外的线路板和散热片，将本实用新型的LED散热装置装配至不起散热作用的塑料顶盖、底盖中即可，节约了配置线路板和散热片的高昂的费用，大大降低了LED灯具的制造成本。
（3）应用本实用新型的发光二极管装置的LED灯具的整体厚度较薄，具有质量轻、外型美观、占用空间较小、便于安装等优点。
（4）本实用新型的发光二极管装置通过导热座和辅助散热石墨膜的辅助散热组件设计有效弥补了LED灯珠功率较大时石墨膜的面积有限导致散热效果不佳的缺陷，散热效果优良。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1中的发光二极管装置的结构示意图。
上述附图中的标记如下：
石墨膜1，辅助散热石墨膜1-1，导热硅胶片2，导电线路3，LED灯珠4，正极引脚41，负极引脚42，导热座5，定位柱6。
具体实施方式
（实施例1、发光二极管装置）
见图1，本实施例的发光二极管装置包括从下向上依次分布的石墨膜1、导热硅胶片2和导电线路3，还包括设置在石墨膜1上且与导电线路3电连接的LED灯珠4。
石墨膜1采用纯碳材高导热石墨膜，高导热石墨膜是一种与石墨基板的石墨基层完全不同的新型膜材散热材料，其厚度为0.012mm至1.0mm，优选0.012mm至0.15mm。高导热石墨膜采用压延的方式制作，强制性地使其内部的分子结构比石墨基板的分子结构更紧密，因此其导热系数比石墨基板高得多，石墨基板的石墨基层的导热系数在200至300瓦/米·度（W/(Mk)），而高导热石墨膜的导热系数高达400至1900瓦/米·度，且高导热石墨膜具有良好的再加工性，可裁切冲压成任意形状，可多次弯折，适用于将点热源转换为面热源的快速热传导。本实施例的石墨膜1采用厚度为0.1mm的高导热石墨膜。
导电线路3由铜箔或铝箔等各种导电材料中的一种制成，其厚度在0.01至0.3mm之间，本实施例的导电线路3采用厚度为0.025mm的铜箔制成，且导电线路3根据电路设计在相应的位置设有一定数量的正极焊点和负极焊点。
导热硅胶片2采用绝缘导热硅胶片，其厚度在0.01至0.5mm之间。导热硅胶片2根据导电线路3的线路走向制作，其形状与导电线路3的形状相对应，且导电线路3的宽度比导热硅胶片2的宽度小2mm。
导热硅胶片2粘结固定在石墨膜1上，且位于石墨膜1的上方。导电线路3粘结固定在导热硅胶片2上，且位于导热硅胶片2的上方。
LED灯珠4的功率选择范围为1至30瓦，本实施例的LED灯珠4的功率为1瓦。LED灯珠4的左侧设有一个正极引脚41，右侧设有一个负极引脚42。LED灯珠4由其底面的导热金属部位与石墨膜1上未粘贴有导热硅胶片2的部位相接触，且LED灯珠4的正极引脚41与导电线路3的相应一个正极焊点固定电连接，负极引脚42与导电线路3的相应一个负极焊点固定电连接。
单颗LED灯珠4的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜1的面积为8至15平方厘米。
本实施例的发光二极管装置使用时，LED灯珠4被点亮后，开始产生热量，热量通过LED灯珠4的底面涂布的导热胶传导给石墨膜1，由于石墨膜1的导热系数较高，可以迅速吸收LED灯珠4发出的热量并随即扩散至整个石墨膜1的膜片上，只要石墨膜1处于较好的通风条件下，大部分石墨膜1所吸收的热量便可迅速地被流过的空气带走，剩下的小部分热量存储在石墨膜1上，在非常短的时间内（10分钟）即可达到热平衡。
所有发光二极管装置还包括辅助散热石墨膜1-1、导热座5和定位柱6。辅助散热石墨膜1-1的张数为2张，其大小与石墨膜1相同。导热座5和定位柱6相对于各个LED灯珠4设置；相对于每个的LED灯珠4设置的定位柱6为1个，相对于每个LED灯珠4设置导热座5为1组；各组导热座5的数量为2个。
导热座5呈圆柱形，由包括铝、铜、铁或石墨在内的高导热材料制成，其厚度为3mm，底面的直径为0.8cm。导热座5的中央沿上下方向开有一个通孔，通孔的直径为1至2mm。
辅助散热石墨膜1-1采用与石墨膜1相同的纯碳材高导热石墨膜，其厚度为0.012mm至1.0mm，优选0.012mm至0.15mm，导热系数为400至1900瓦/米·度。每张辅助散热石墨膜1-1上相应位置处开有数量与定位柱6的数量相同的通孔，该通孔的直径与导热座5的通孔的直径相等，且通孔的位置与LED灯珠4的位置相对应。
定位柱6由铝、铜、铁、石墨、塑料在内的耐温材料制成，其长度为导热座5与辅助散热石墨膜1-1的厚度之和的两倍，直径略小于导热座5上的通孔的直径。
将数量与LED灯珠4的数量相同的第一组导热座5置于一张辅助散热石墨膜1-1的上方，且使每个导热座5的通孔与该辅助散热石墨膜1-1的相应一个通孔对准，将剩下的第二组导热座5置于上述辅助散热石墨膜1-1的下方，且使每个导热座5的通孔与上述辅助散热石墨膜1-1的相应一个通孔对准，再将另一张辅助散热石墨膜1-1置于第二组导热座5的下方，且使该辅助散热石墨膜1-1上的通孔与相应一个导热座5的通孔对准，最后将各定位柱6从上下方向上依次穿过辅助散热石墨膜1-1和相应一组导热座5的各个导热座5相应的通孔从而将各张辅助散热石墨膜1-1与相应一组导热座5连接在一起构成辅助散热组件。将辅助散热组件置于石墨膜1的下方，并使第一组导热座5的各导热座5处于相应一个LED灯珠4的下方，且第一组导热座5的各导热座5的上端面与石墨膜1的紧密接触。
各导热座5与相应的石墨膜1、辅助散热石墨膜1-1之间可涂抹导热胶以填补接触部位的空隙。
通过导热座5和辅助散热石墨膜1-1的设计有效增加了发光二极管装置的的石墨膜散热面积，在此基础上，单颗LED灯珠4的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜1和辅助散热石墨膜1-1的面积之和为8至15平方厘米。
Claims (2)
1.一种发光二极管装置，包括导热硅胶片（2）和分布在导热硅胶片（2）上表面上的导电线路（3），还包括与导电线路（3）电连接的LED灯珠（4），其特征在于：还包括石墨膜（1）、辅助散热石墨膜（1-1）、导热座（5）和定位柱（6）；
石墨膜（1）是一种纯碳材高导热石墨膜，其厚度为0.012mm至1.0mm，导热系数为400至1900瓦/米·度；
导电线路（3）由导电材料制成，其厚度在0.01至0.3mm之间；导电线路（3）在其相应位置处设有与LED灯珠（4）的数量相对应的正极焊点和负极焊点；
导热硅胶片（2）绝缘，其厚度在0.01至0.5mm之间；导热硅胶片（2）根据导电线路（3）的线路走向制作，其形状与导电线路（3）的形状相对应，且导电线路（3）的宽度比导热硅胶片（2）的宽度小1至3mm；
导热硅胶片（2）粘结固定在石墨膜（1）上，且位于石墨膜（1）的上方；导电线路（3）粘结固定在导热硅胶片（2）上，且位于导热硅胶片（2）的上方；
LED灯珠（4）的功率选择范围为1至30瓦，LED灯珠（4）设有一个正极引脚（41）和一个负极引脚（42）；LED灯珠（4）由其位于底面的导热金属部位与石墨膜（1）的未粘贴有导热硅胶片（2）的部位相接触，且LED灯珠（4）的正极引脚（41）与导电线路（3）的相应一个正极焊点固定电连接，负极引脚（42）与导电线路（3）的相应一个负极焊点固定电连接；
辅助散热石墨膜（1-1）的张数为1至5张，其大小与石墨膜（1）相同；导热座（5）和定位柱（6）相对于各个LED灯珠（4）设置；相对于每个的LED灯珠（4）设置的定位柱（6）为1个，相对于每个LED灯珠（4）设置导热座（5）为1组；各组导热座（5）的数量均与辅助散热石墨膜（1-1）的张数相同；
导热座（5）呈圆柱形，由包括铝、铜、铁或石墨在内的高导热材料制成，其厚度为3至6mm，底面直径为0.8至1cm，导热座（5）的中央沿上下方向开有一个通孔，通孔的直径为1至2mm；
辅助散热石墨膜（1-1）的材质与石墨膜（1）相同，其厚度为0.012mm至1.0mm，导热系数为400至1900瓦/米·度，每张辅助散热石墨膜（1-1）上相应位置处开有数量与定位柱（6）的数量相同的通孔，该通孔的直径与导热座（5）的通孔的直径相等，且通孔的位置与LED灯珠（4）的位置相对应；定位柱（6）由包括铝、铜、铁、石墨、塑料在内的耐温材料制成，其长度为一组导热座（5）中各个导热座（5）的高度与各张辅助散热石墨膜（1-1）的厚度之和，直径略小于导热座（5）上的通孔的直径；
将各张辅助散热石墨膜（1-1）按照从上至下依次水平设置的方式设置在石墨膜（1）的下方，且在石墨膜（1）与最上面一张辅助散热石墨膜（1-1）之间，以及在相邻的2张辅助散热石墨膜（1-1）之间设置1个导热座（5）；同一组的导热座（5）的通孔与各张辅助散热石墨膜（1-1）的相应一个通孔依次对准，然后将各定位柱（6）从上下方向上依次穿过辅助散热石墨膜（1-1）和相应一组导热座（5）的各个导热座（5）相应的通孔从而将各张辅助散热石墨膜（1-1）与相应一组导热座（5）连接在一起构成辅助散热组件；
各个辅助散热组件的最上方的导热座（5）处于相应一个LED灯珠（4）的下方，且上述最上方的导热座（5）的上端面与石墨膜（1）的紧密接触；各导热座（5）与相应的石墨膜（1）、辅助散热石墨膜（1-1）之间涂有填补接触部位的空隙的导热胶。
2.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其特征在于：导电线路（3）所用的导电材料为铜箔或铝箔。
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