JP2008172178A - Ｌｅｄと液相・気相放熱装置との結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤが生じた熱エネルギーに対し良好な放熱効果を生じることが可能ＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合による構造を提供する。
【解決手段】液相・気相放熱装置１１、回路板１９、及び少なくとも一つのＬＥＤユニット２１を有する。液相・気相放熱装置１１は金属ハウジング１２を有し、内部に量が一定した液体１４と毛管構造１６とを有する。回路板１９は液相・気相放熱装置１１の上に配置される。ＬＥＤユニット２１は導熱座２２、ＬＥＤチップ２３、パッケージングユニット２４、及び二つの導電片２５を有する。ＬＥＤチップ２３は導熱座２２の上に配置され、導熱座２２は金属ハウジング１２の表面に配置され、パッケージングユニット２４はＬＥＤチップ２３を被覆し、二つの導電片２５はＬＥＤチップ２３に電気的に接続され、かつパッケージングユニット２４から露出して回路板１９に電気的に接続される。
【選択図】図３

Description

本発明はＬＥＤ（発光ダイオード）、詳しく言えばＬＥＤと液相・気相放熱装置とを結合させた、良好な導熱・放熱効果を有する構造に関するものである。

高輝度ＬＥＤは作動する際高熱を生じるが、放熱問題を確実に解決する方法は現在もなかなか見出されていない。
それに対し、特許文献１はＬＥＤディスプレイの放熱問題を解決する技術を掲示した。そのうちの導熱ベルト、アルミニウムブロック、導熱ベルト、及び放熱シートはＬＥＤチップの下方に積み重なるため、ＬＥＤチップが生じた熱エネルギーを下方から引き出すことが可能である。しかし、この技術においてもっとも熱を出すＬＥＤチップと放熱シートとの間に三層の物質が挟まり、中間層が多すぎるため、熱抵抗（温度による抵抗）が比較的大きく、放熱速度は比較的遅い。従って良好な解決法とは言えない。

特許文献２もＬＥＤの放熱問題を解決する技術を掲示した。ＬＥＤは熱管の上に配置され、かつＬＥＤはＬＥＤプラスチック絶縁回路板、チップ座体、ＬＥＤ発熱チップ、及びＬＥＤ透光レンズから構成される。このような技術は導熱効率の比較的高い熱管により導熱することであるが、ＬＥＤ発熱チップと熱管との間に中間層、即ちチップ座体とＬＥＤプラスチック絶縁回路板とを有するために熱抵抗は比較的大きく、放熱速度は比較的遅いという問題がある。

米国特許５１７３８４９号 中華民国特許第Ｍ２９５８８９号

本発明の主な目的はＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造を提供することである。これによりＬＥＤが生じた熱エネルギーに対し良好な放熱効果を生じることが可能である。

上述の目的を達成するために、本発明によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造は液相・気相放熱装置、回路板、及び少なくとも一つのＬＥＤユニットを有する。液相・気相放熱装置は金属ハウジングを有し、かつその内部に量が一定した液体と毛管構造とを有する。回路板は液相・気相放熱装置の上に配置される。ＬＥＤユニットは導熱座、ＬＥＤチップ、パッケージングユニット、及び二つの導電片を有する。そのうちＬＥＤチップは導熱座の上に配置され、導熱座は金属ハウジングの表面に配置され、パッケージングユニットはＬＥＤチップを被覆し、二つの導電片はＬＥＤチップに電気的に接続され、かつパッケージングユニットから露出して回路板に電気的に接続される。
これにより、導熱座を介してＬＥＤチップが生じた熱エネルギーを液相・気相放熱装置へ直接伝導させ、外部へ拡散させることが可能であるため、周知の技術よりも優れた放熱効果を有することが可能である。

以下、本発明の四つの実施例の構造と特徴を図面に基づいて説明する。
図１から図３に示すように、本発明の第一実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造１０は液相・気相放熱装置１１、回路板１９、及び複数のＬＥＤユニット２１を有する。
液相・気相放熱装置１１は金属ハウジング１２を有し、かつその内部に量を一定した液体１４と毛管構造１６とを有する。第一実施例では、液相・気相放熱装置１１は熱管である。
回路板１９は液相・気相放熱装置１１の上に配置され、かつ直列に配列される複数の配置孔１９１を有する。

ＬＥＤユニット２１は配置孔１９１内に位置付けられ、かつ導熱座２２、ＬＥＤチップ２３、パッケージングユニット２４、二つの導電片２５、絶縁フレーム２６、及び二つのリード線２７を有する。そのうちＬＥＤチップ２３は上向きの電極板２３１を二つ有し、かつＬＥＤチップ２３の底部に絶縁層２３２を有する。またＬＥＤチップ２３は絶縁層２３２により導熱座２２の上に配置される。導熱座２２は金属ハウジング１２の表面に配置される導熱材質である。絶縁フレーム２６は導熱座２２を囲むように設けられる。二つの導電片２５の一端は絶縁フレーム２６の上に配置される。二つのリード線２７は一端がＬＥＤチップ２３上の二つの電極片２３１に接続され、他端が導電片２５に接続される。二つの導電片２５はＬＥＤチップ２３の二つの電極片２３１に電気的に接続される。また本実施例では、パッケージングユニット２４はマスク２４１と環状キャップ２４２とから構成され、マスク２４１は環状キャップ２４２に配置され、環状キャップ２４２は絶縁フレーム２６に被さるように設けられる。ＬＥＤチップ２３と二つのリード線２７はパッケージングユニット２４と絶縁フレーム２６の間に位置付けられる。パッケージングユニット２４は一部分の絶縁フレーム２６と二つの導電片２５とを被覆する。二つの導電片２５の他端はパッケージングユニット２４から露出して回路板１９に電気的に接続される。

第一実施例を使用する際、ほかの電子駆動装置（図中未表示）を介して回路板１９に接続し、かつＬＥＤユニット２１の導電片２５を介して電流を通してＬＥＤチップ２３を発光させる。続いてＬＥＤチップ２３が発光して生じた熱エネルギーを導熱座２２へ直接伝導させ、そののち導熱座２２を介して金属ハウジング１２へ伝導させる。この時、液相・気相放熱装置１１は高導熱性と導熱座２２の導熱効果とにより時間を取らずＬＥＤチップ２３が生じた熱エネルギーを外部へ引き出す。これによりＬＥＤチップ２３に極めて良好な導熱・放熱効果を与えることが可能である。
図４に示すように、第一実施例では、パッケージングユニット２４’は絶縁フレーム２６の上縁部、二つのリード線２７、及びＬＥＤチップ２３を被覆する樹脂モールド、透明材質または蛍光粉を含有する半透明材質であるため、前記マスクと同じ効果を有する。

図５に示すように、本発明の第二実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造３０は第一実施例とほぼ同じである。その違いは下記の通りである。
液相・気相放熱装置３１は一端に端面３１１を有し、ＬＥＤユニット４１は回路板３９に対応するように端面３１１の上に配置される。
ＬＥＤチップ４１の二つの導電片４５に電流を通すことによりＬＥＤユニット４１のＬＥＤチップ４３を発光させ、かつ液相・気相放熱装置４１により熱エネルギーの導熱・放熱を行うことが可能である。
第二実施例のほかの構造、使用方法と達成した効果は前述の第一実施例とほぼ同じであるため詳しい説明を省く。

図６から図８に示すように、本発明の第三実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造５０は第一実施例とほぼ同じである。その違いは下記の通りである。
液相・気相放熱装置５１は平面５１１を有する。
回路板５９は平面５１１に位置付けられ、かつマトリックス状に配列される複数の配置孔５９１を有する。ＬＥＤユニット６１は数が多く、配置孔５９１内に位置付けられる。
第三実施例と第一実施例との主な違いはＬＥＤユニット６１がマトリックス状に配列されることである。ほかの構造、使用方法と達成した効果は前述の第一実施例とほぼ同じであるため詳しい説明を省く。

図９に示すように、本発明の第四実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造７０は第一実施例とほぼ同じである。その違いは下記の通りである。
液相・気相放熱装置７１は放熱シート８９に連接される。
これにより、液相・気相放熱装置７１を介してＬＥＤユニット８１の熱エネルギーを放熱シート８９へ速やかに伝導させ、放熱シート８９の大面積により効率よく放熱することが可能である。
第四実施例のほかの構造、使用方法と達成した効果は前述の第一実施例とほぼ同じであるため詳しい説明を省く。

上述により、本発明の実施例が達成した効果は次の通りである。
従来の技術と比べて放熱効果がより高いことである。本発明の実施例はＬＥＤチップと液相・気相放熱装置との間に中間層、即ちチップ座体と回路板との配置を省くため、チップ座体と回路板とが生じた巨大の熱抵抗を免れることが可能である。また本発明の実施例はＬＥＤチップと液相・気相放熱装置との間に良好な導熱性を有する導熱座を加え、導熱座を介してＬＥＤチップが生じた熱エネルギーを液相・気相放熱装置へ直接伝導させ、外部へ拡散させることであるため、周知の技術よりも優れた放熱効果を有することが可能である。

本発明の第一実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造の斜視図である。 本発明の第一実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造の平面図である。 図２の３‐３線に沿う断面図である。 本発明の第一実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造のパッケージングユニットが別の形となる状態を示す模式図である。 本発明の第二実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造の斜視図である。 本発明の第三実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造の斜視図である。 本発明の第三実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造の平面図である。 図７の８‐８線に沿う断面図である。 本発明の第四実施例によるＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造の斜視図である。

符号の説明

１０：ＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造、１１：液相・気相放熱装置、１２：金属ハウジング、１４：液体、１６：毛管構造、１９：回路板、１９１：配置孔、２１：ＬＥＤユニット、２２：導熱座、２３：ＬＥＤチップ、２３１：電極片、２３２：絶縁層、２４、２４’：パッケージングユニット、２４１：マスク、２４２：環状キャップ、２５：導電片、２６：絶縁フレーム、２７：リード線、３０：ＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造、３１：液相・気相放熱装置、３１１：端面、３９：回路板、４１：ＬＥＤユニット、４３：ＬＥＤチップ、４５：導電片、５０：ＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造、５１：液相・気相放熱装置、５１１：平面、５９：回路板、５９１：配置孔、６１：ＬＥＤユニット、７０：ＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造、７１：液相・気相放熱装置、８１：ＬＥＤユニット、８９：放熱シート

Claims (11)

1. 金属ハウジングを有し、かつ内部に量が一定した液体と毛管構造とを有する液相・気相放熱装置と、
   液相・気相放熱装置の上に配置される回路板と、
   導熱座、ＬＥＤチップ、パッケージングユニット、及び二つの導電片を有し、前記ＬＥＤチップは導熱座の上に配置され、導熱座は金属ハウジングの表面に配置され、パッケージングユニットはＬＥＤチップを被覆し、二つの導電片はＬＥＤチップに電気的に接続され、かつパッケージングユニットから露出して回路板に電気的に接続される少なくとも一つのＬＥＤユニットと、
   を備えることを特徴とするＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
2. ＬＥＤユニットは絶縁フレームと二つのリード線とを有し、
   絶縁フレームは導熱座を囲むように設けられ、二つの導電片の一端は絶縁フレームに接続され、
   二つのリード線は一端がＬＥＤチップに接続され、他端が導電片に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
3. ＬＥＤチップは上向きの電極片を二つ有し、かつＬＥＤチップの底部に絶縁層を有し、またＬＥＤチップは絶縁層により導熱座の上に配置され、
   二つのリード線は別々に電極板と導電片に接続され、
   パッケージングユニットは二つのリード線とＬＥＤチップとを被覆するだけでなく、少なくとも一部分の絶縁フレームと二つの導電片をも被覆することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
4. パッケージングユニットはマスクであり、かつ絶縁フレームに被さるように設けられ、ＬＥＤチップと二つのリード線とはパッケージングユニットと絶縁フレームの間に位置付けられることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
5. パッケージングユニットは樹脂モールドであり、かつ絶縁フレームの上縁部、二つのリード線、及びＬＥＤチップを被覆することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
6. 液相・気相放熱装置は熱管であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
7. 回路板は直列に配列される複数の配置孔を有し、ＬＥＤユニットは数が多く、配置孔の中に位置付けられることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
8. 液相・気相放熱装置は一端に端面を有し、回路板とＬＥＤユニットとは端面の上に配置されることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
9. 液相・気相放熱装置は平面を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
10. 回路板は平面の上に位置付けられ、かつマトリックス状に配列される複数の配置孔を有し、ＬＥＤユニットは数が多く、配置孔の中に位置付けられることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。
11. 液相・気相放熱装置は放熱シートに連接されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと液相・気相放熱装置との結合構造。

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