JP3138910U - 発光ダイオードと導熱装置との結合構造 - Google Patents

発光ダイオードと導熱装置との結合構造 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱効果を有し、必要電源が低減可能であり、容易に接続可能なＬＥＤと導熱装置との結合構造を提供する。
【解決手段】ＬＥＤと導熱装置との結合構造１０は導熱装置１１、二つの伝導ユニット２１、複数のＬＥＤユニット３１とパッケージング４１から構成される。伝導ユニット２１は絶縁材２２と導線２４を有し、導線２４は絶縁材２２で被覆され、導線２４と導熱装置１１の間は絶縁材２２を介して絶縁される。ＬＥＤユニット３１は、ＬＥＤチップ３２とリード線３８を有する。ＬＥＤチップ３２は頂面に両電極板を有し、底部に絶縁層３４を有し、導熱装置１１に植え込まれる。両電極板はリード線３８を介して別々に接続され、ＬＥＤユニット３１は直列接続され二つの直列組３９を形成する。リード線３８で直列組３９の負極は導線２４に、正極は別の導線２４に接続され、直列組３９は並列接続される。パッケージング４１はＬＥＤユニット３１を被覆する。
【選択図】図１

Description

本考案は発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）の放熱技術に関するもので、詳細には、ＬＥＤと導熱装置との結合構造に関する。
高輝度ＬＥＤは稼動の際に高熱を生じる。放熱問題を解決するために、台湾実用新案第Ｍ３１３７５９号はフィン状ヒートシンクにＬＥＤチップを植え込むことによりＬＥＤチップに生じた熱をフィン状ヒートシンクに伝導させ、放熱の目的を迅速に達成できる技術を掲示した。
しかし、上述台湾実用新案第Ｍ３１３７５９号は、ＬＥＤチップの負極は直接フィン状ヒートシンクに植え込まれ、負極を互いに接続させる効果を有するため、正極と回路とを接続させると並列状態を呈する。
すべてのＬＥＤチップが並列に配列されると、全体の電気抵抗は大幅に降下するため、低電圧と大電流が要求される。ＬＥＤチップの数が多ければ多いほど必要な電流が大きくなるが、電圧はそのまま変わらない。従って駆動電源の制御は極めて困難になり、低電圧と大電流の需要を満足させることも難しい。また余計に生じた熱エネルギーは一部分の放熱源を占めてしまう。
台湾実用新案第Ｍ３１３７５９号明細書
本考案の目的は、放熱効果を有し、必要な電源の規格を低くすることが可能なＬＥＤと導熱装置との結合構造を提供することである。
本考案のもう一つの目的は、両電極に対する伝導ユニットを統一することにより容易に接続可能なＬＥＤと導熱装置との結合構造を提供することである。
上述の目的を達成するために、本考案によるＬＥＤと導熱装置との結合構造は導熱装置、少なくとも二つの伝導ユニット、複数のＬＥＤユニットと少なくとも一つのパッケージングから構成される。伝導ユニットは導線と絶縁材を有し、絶縁材は導熱装置の上に配置され、導線と導熱装置の間は絶縁材を介して絶縁される。ＬＥＤユニットはＬＥＤチップと少なくとも一つのリード線を有し、ＬＥＤチップは頂面に正極と負極の両電極板を有し、底部に絶縁層を有し、ＬＥＤチップは絶縁層を介して導熱装置の表面に植え込まれる。
またＬＥＤチップ上の両電極板はリード線に別々に接続され、電極板と導線の間はリード線を介して接続されるため、ＬＥＤチップの間は直列と並列接続の状態を呈する。パッケージングはＬＥＤユニットを被覆する。
直列接続方法でＬＥＤチップを導熱装置に配置することにより放熱効果が得られ、必要な電源の規格を下げることが可能であり、二つの伝導ユニットの配置により接続が容易になる。
（本考案の効果）
本考案の効果は、ＬＥＤ稼動の際に導熱性を有し、必要な電力を下げられることである。それはＬＥＤチップを導熱装置の表面に直接植え込めることにより熱エネルギーを導熱装置に直接伝導させ、放熱を行う方法による。また本考案はＬＥＤチップの間を直列に繋ぐことにより、周知の技術のように完全に並列方法を使用することが原因で低電圧と大電流が要求される問題を解決できる。また、二つの伝導ユニットを介して直列組の間を並列に繋ぐことにより、必要な電源の規格を下げるだけでなく、直列と並列状態を機動的に調整して必要な電源の規格を満たすことができる。
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１から図４に示すように、本考案の第１実施例によるＬＥＤと導熱装置との結合構造１０は導熱装置１１、二つの伝導ユニット２１、複数のＬＥＤユニット３１と二つのパッケージング４１から構成される。
導熱装置１１は導熱板１２と導熱板１２の頂面に分布する複数のフィン１４とを有するフィン状ヒートシンクであり、導熱板１２は底面に二つのスリット１６を有する。
二つの伝導ユニット２１は導熱装置１１の二つのスリット１６内に嵌め込まれかつ絶縁材２２と導線２４を有し、導線２４は絶縁材２２で被覆され、伝導ユニット２１における絶縁材２２の少なくとも一部分は内部の導線２４を露出させるために中空部２３を有する。導線２４と導熱装置１１の間は絶縁材２２を介して絶縁される。
複数のＬＥＤユニット３１は二つの伝導ユニット２１の近くに配置され、かつＬＥＤユニット３１はＬＥＤチップ３２と少なくとも一つのリード線３８を有する。ＬＥＤチップ３２は頂面に正極と負極の両電極板３３を有し、かつＬＥＤチップ３２の底部に絶縁層３４を有し、ＬＥＤチップ３２は絶縁層３４と導熱層３６とのはんだ付けにより導熱装置１１の底面に植え込まれる。導熱層３６ははんだまたはエポキシ樹脂である。ＬＥＤチップ３２上の両電極板３３はリード線３８に別々に接続される。
ＬＥＤチップ３２は互いにＬＥＤチップ３２の正極がリード線３８を介して別のＬＥＤチップ３２の負極に接続されるため、ＬＥＤユニット３１は直列接続の状態を呈し、二つの直列組３９を形成する。直列組３９全体の両電極のうちの負極はリード線３８が伝導ユニット２１の中空部２３を貫通して内部の導線２４に接続され、正極はリード線３８が別の伝導ユニット２１の中空部２３を貫通して内部の導線２４に接続される。これにより、直列組３９の間は並列に接続される。つまりＬＥＤユニット３１の間は連結され、直列と並列状態を呈する。
二つのパッケージング４１は直列組３９のＬＥＤユニット３１と二つの伝導ユニット２１の一部分を被覆する。
なお、本実施例の図面において、パッケージング４１から被覆されるユニットは破線で表示するのが一般的であるが、破線では表示すると分りにくいため、破線の代わりに実線を使用する。
本考案の第１実施例では、ＬＥＤチップ３２は少なくとも一つの直列組３９を構成するため、必要な電流を上げることなく、直列組３９両端の必要な電圧を上げることができる。従って、ＬＥＤチップ３２を駆動する電源を容易に制御することが可能となり、かつ、大電流を流出させるような現象が発生しない。また、直列に連結されるＬＥＤチップ３２を流れる電流は比較的小さいため、通電に伴い生じる熱エネルギーが周知のものより少ない。従って、熱資源の全体を占めることがなく、放熱効率をより高めることができる。また、直列組３９は二つの伝導ユニット２１を介して並列接続となるように設けられるため、製作者が必要な電源を調整できる。
また、ＬＥＤチップ３２は底部の絶縁層３４が直接導熱装置１１の表面に植え込まれるため、ＬＥＤチップ３２に生じた熱エネルギーを導熱装置１１に直接伝導させ、導熱装置１１の導熱効果を介して熱エネルギーをフィン１４に伝導させ、外部へ排出することが可能である。
（第２実施例）
第２実施例では、図５に示すように、伝導ユニット２１’は第１実施例とは別の形態の伝導ユニットである。伝導ユニット２１’は回路板であり、絶縁材２２’は回路板底層のエポキシ樹脂材質であり、導線２４’は回路板上の銅箔である。
（第３実施例）
図６と図７に示すように、本考案の第３実施例によるＬＥＤと導熱装置との結合構造５０は、基本的な構成において第１実施例と実質的に同じである。第１実施例との違いは次の通りである。
ＬＥＤチップ６２は数個の並列組６９を構成し、並列組６９は並列に配列される三つのＬＥＤチップ６２を有し、そのうちの第一並列組６９の両電極、即ち電極板６３から構成された正負の両電極は、伝導機構５１のうちの第一伝導ユニット５１１の導線５４と第二伝導ユニット５１２の導線５４に接続され、第二並列組６９の両電極は、第二伝導ユニット５１２の導線５４と第三伝導ユニット５１３の導線５４に接続され、第三並列組６９の両電極は、第三伝導ユニット５１３の導線５４と第四伝導ユニット５１４の導線５４に接続され、以下、すべての並列組は同様の方法で接続される。また並列組６９の間は直列接続の状態を呈する。これによりＬＥＤチップ６２の間は並列と直列状態に形成される。
本考案の第３実施例における並列組６９の数は説明のために挙げた一例に過ぎず、本考案の請求範囲を制限することができないため、数が異なる並列組６９から直列状態を形成する方法は本考案の請求範囲に属すべきである。
本考案の第１実施例の組立後の斜視図である。 本考案の第１実施例の模式図である。 本考案の第１実施例の模式図である。 図３におけるＬＥＤチップの接続関係を示す模式図である。 本考案の第２実施例の組立後の斜視図、即ち伝導ユニットが回路板である場合の状態を示す斜視図である。 本考案の第３実施例の組立後の斜視図である。 本考案の第３実施例の模式図である。
符号の説明
１０：ＬＥＤと導熱装置との結合構造、１１：導熱装置、１２：導熱板、１４：フィン、１６：スリット、２１、２１’：伝導ユニット、２２、２２’：絶縁材、２３：中空部、２４、２４’：導線、３１：ＬＥＤユニット、３２：ＬＥＤチップ、３３：電極板、３４：絶縁層、３６：導熱層、３８：リード線、３９：直列組、４１：パッケージング、５０：ＬＥＤと導熱装置との結合構造、５１：伝導機構、５１１：第一伝導ユニット、５１２：第二伝導ユニット、５１３：第三伝導ユニット、５１４：第四伝導ユニット、５４：導線、６２：ＬＥＤチップ、６３：電極板、６９：並列組

Claims (11)

  1. 導熱装置と、
    導線と絶縁材を有し、絶縁材は導熱装置の上に配置され、導線と導熱装置の間は絶縁材を介して絶縁される少なくとも二つの伝導ユニットと、
    ＬＥＤチップと少なくとも一つのリード線を有し、ＬＥＤチップは頂面に正極と負極の両電極板を有し、底部に絶縁層を有し、かつＬＥＤチップは絶縁層を介して導熱装置の表面に植え込まれ、ＬＥＤチップ上の両電極板はリード線に別々に接続され、電極板と導線の間はリード線を介して接続されるため、ＬＥＤチップの間は直列と並列接続の状態を呈する複数のＬＥＤユニットと、
    ＬＥＤユニットを被覆する少なくとも一つのパッケージングとを含むことを特徴とするＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  2. ＬＥＤチップの底部の絶縁層は導熱層に接着することにより導熱装置の表面に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  3. 導熱層ははんだまたはエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  4. 伝導ユニットの絶縁材は導線を被覆し、伝導ユニットの絶縁材の一部分は内部の導線を露出させるために中空部を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  5. ＬＥＤチップの間はリード線を介してＬＥＤチップの正極と別のＬＥＤチップの負極とを接続させるため、ＬＥＤユニットは直列配列の状態を呈し、少なくとも一つの直列組を形成することが可能であり、直列組の両電極は二つの伝導ユニットの一部分の上の中空部を別々に貫通することにより内部の導線に接続されることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  6. ＬＥＤユニットは複数の直列組を構成し、直列組の両電極のうちの負極はリード線が伝導ユニットの一部分の上の中空部を貫通することにより内部の導線に接続され、正極はリード線が別の伝導ユニットの一部分の上の中空部を貫通することにより内部の導線に接続されるため、直列組の間は並列に配列されることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  7. 導熱装置は二つのスリットを有し、二つの伝導ユニットは二つのスリット内に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  8. 導熱装置は導熱板と導熱板の頂面に配置される複数のフィンとを有するフィン状ヒートシンクであり、二つのスリットはフィン状ヒートシンクの底面に配置されることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  9. パッケージングは二つの伝導ユニットの一部分を被覆することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  10. 二つの伝導ユニットは二つの回路板であり、絶縁材はエポキシ樹脂であり、導線は回路板の上に位置する銅箔であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  11. ＬＥＤチップは数個の並列組を構成し、並列組は並列に配列されたＬＥＤチップを少なくとも二つ有し、前記並列組のうちの第一並列組の両電極は第一伝導ユニットの導線と第二伝導ユニットの導線に別々に接続され、第二並列組の両電極は第二伝導ユニットの導線と第三伝導ユニットの導線に別々に接続され、第三並列組の両電極は第三伝導ユニットの導線と第四伝導ユニットの導線に別々に接続され、かつ並列組の間は直列に配列された状態を呈することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
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