JP3158243U

JP3158243U - 発光ダイオード放熱モジュール

Info

Publication number: JP3158243U
Application number: JP2009008349U
Authority: JP
Inventors: 陳威廷
Original assignee: 陳威廷
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: US20110019415A1; TWM371307U

Abstract

【課題】優れた放熱効果を有する発光ダイオード放熱モジュールを提供する。【解決手段】発光ダイオード放熱モジュールは、複数のフラット状の発光ダイオード、複数の開孔を有する回路板、複数の導熱材料、及び回路板背面に位置する導熱金属シートを含む。複数の導熱材料は複数の開孔を貫通して複数のフラット状の発光ダイオード及び導熱金属シートと接触し、且つ複数のフラット状の発光ダイオードからの熱エネルギーを導熱金属シートに伝達し、更に、導熱金属シートを通じて熱エネルギーを排出する。【選択図】図４

Description

本考案は発光ダイオードの構造に関し、特に発光ダイオード放熱モジュールに関する。

科学技術が発展するにつれ、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は各種分野に応用されてきている。例えば、液晶ディスプレイ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）のバックライト、白色光源、ミニプロジェクター及び車のライト等である。
発光ダイオードは、上述の分野においてかなり高い評価を受けているが、発光ダイオードが光エネルギー変換を行うパワーは非常に限られていて、出力パワーのわずか２０％前後であり、残りの８０％は熱エネルギーの形式で生じる。つまり、発光ダイオードに入力されたパワーは大部分が熱エネルギーに変換され、しかも発光ダイオード内に存在するため、発光ダイオードは熱エネルギーを排出しなければならず、もし排出しなかった場合、熱エネルギーは発光ダイオードの発光強度を下げて使用寿命を短くする等の問題を引き起こす。

一般的に良く見られる発光ダイオード放熱モジュールは二種類あり、一つはランプ状の発光ダイオード（ＬａｍｐＬＥＤ）であり、もう一つはフラット状の発光ダイオードである。
発光ダイオード放熱モジュールの構造については、図１Ａ及び図１Ｂを参照する。図１Ａ及び図１Ｂは従来の発光ダイオード放熱モジュールの構造概略図である。
図１Ａはランプ状の発光ダイオード放熱モジュールの構造を示しており、ランプ状の発光ダイオード放熱モジュール１は、ランプ状の発光ダイオード１０及び回路板１１を含む。
ランプ状の発光ダイオード１０はランプ形状に似た透明なランプシェードを有し、しかもランプ状の発光ダイオード１０は回路板１１上に設置され、並びに回路板１１を通じて伝達された電気エネルギーを変換して光エネルギー及び熱エネルギーとして放出する。
光エネルギーは照明の光束として用いられ、又、熱エネルギーは、ランプ状の発光ダイオード１０が温度が高すぎることにより焼けてしまうのを防ぐために、放出する必要がある。回路板１１はアルミ基板（ＭＣＰＣＢ）であり、アルミ基板１１はより優れた導熱能力を有し、熱エネルギーを排出することができる。

又、図１Ｂにおいて、フラット状の発光ダイオード放熱モジュール２は、フラット状の発光ダイオード２０及び回路板２１を含む。
フラット状の発光ダイオード２０は回路板２１上に直接設置され、且つフラット状の発光ダイオード２０は表面実装技術（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＳＭＴ）によって製成された表面実装発光ダイオード（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅＬＥＤ、ＳＭＤＬＥＤ）である。
又、回路板２１は、ガラスエポキシ樹脂材質（ＦＲ４）で製成され、ＦＲ４材質の回路板２１の放熱効果は良くない。しかし、フラット状の発光ダイオード２０は回路板２１と直接接触するため、熱エネルギーを回路板２１上に直接伝達することができる。

ランプ状の発光ダイオード放熱モジュール１とフラット状の発光ダイオード放熱モジュール２を比較して分かるように、ランプ状の発光ダイオード放熱モジュール１はより優れた導熱能力を有しているが、その加工方法が複雑なため、その組み立てにかかるコストがより高くなり、且つランプ状の発光ダイオード１０は、高パワー出力により焼けてしまいやすい。フラット状の発光ダイオード放熱モジュール２は比較的低いコストで組み立てできるものの、その導熱能力は良くなく、その出力パワーはかなり限られている。従ってより優れた放熱効果を有し且つ低コストの発光ダイオード放熱モジュールが必要とされる。

本考案の目的は、より優れた放熱効果を有する発光ダイオード放熱モジュールを提供することにある。

本考案の好ましい実施方法では、発光ダイオード放熱モジュールは、回路板、複数の発光ダイオード、複数の導熱材料、及び導電（熱）金属シートを含む。前記回路板は複数の開孔を有する。前記複数の発光ダイオードは前記回路板の表面上に設置され、前記複数の開孔に対応し、且つ各フラット状の発光ダイオードは、それと対応する前記開孔を覆う。前記複数の導熱材料は、前記複数の発光ダイオードと接続されて前記複数の開孔内に嵌め込まれ、前記複数の発光ダイオードからの熱エネルギーを伝達することができる。前記導電（熱）金属シートは、複数のシート開孔を有し、前記複数の開孔に対応して前記複数の導熱材料に貫通されることができる。又。前記導電（熱）金属シートは前記回路板の背面に設置され、且つ前記複数の導熱材料と接触して前記複数の発光ダイオードからの前記熱エネルギーを受け取り、前記熱エネルギーを排除することができる。

上述の考案の実施方法によると、前記複数のシート開孔は前記複数の開孔に合わさり、それにより前記複数の導熱材料は前記複数の開孔及び前記複数のシート開孔を貫通する。

上述の考案の実施方法によると、前記導電（熱）金属シートは錫又は金メッキ板で製成される。

上述の考案の実施方法によると、前記導電（熱）金属シート及び前記複数の導熱材料と接触し前記熱エネルギーを排除することができる、放熱フィンを更に含む。

上述の考案の実施方法によると、前記放熱フィンはアルミで製成される。

上述の考案の実施方法によると、前記回路板はガラスエポキシ樹脂材質（ＦＲ４）で製成される。

上述の考案の実施方法によると、前記発光ダイオードは、表面実装技術（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＳＭＴ）によって製成された表面実装発光ダイオード（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅＬＥＤ、ＳＭＤＬＥＤ）である。

上述の考案の実施方法によると、前記フラット状の発光ダイオードは、５ミリメートル×５ミリメートルの５０５０ＳＭＤＬＥＤである。

上述の考案の実施方法によると、前記導熱材料は放熱グリス又は放熱ゴムである。

従来の発光ダイオード放熱モジュールの構造概略図である。従来の発光ダイオード放熱モジュールの構造概略図である。本考案の発光ダイオード放熱モジュールの好ましい実施例における構造の上面図である。本考案の発光ダイオード放熱モジュールの好ましい実施例における導熱材料を設置していない構造の正面図である。本考案の発光ダイオード放熱モジュールの好ましい実施例における構造の正面図である。本考案の発光ダイオード放熱モジュールのもう一つの好ましい実施例における放熱フィンを設置した構造の正面図である。

［実施例］
従来の放熱モジュールの放熱効果が顕著でないという欠点を克服するために、本考案は発光ダイオード放熱モジュールを提供する。その構造については図２及び図３を参照する。
図２は、本考案の発光ダイオード放熱モジュールの好ましい実施例における構造の上面図であり、又、図３は、本考案の発光ダイオード放熱モジュールの好ましい実施例における導熱材料を設置していない構造の正面図である。
好ましい実施例において、発光ダイオード放熱モジュール３は、複数の発光ダイオード３０、回路板３１、複数の導熱材料３２（図４に図示）及び導電（熱）金属シート３３を含む。

図２及び図３において、回路板３１は複数の開孔３１１を有し、その数量と複数の発光ダイオード３０の数量は同じである。その内、回路板３１はガラスエポキシ樹脂材質（即ちＦＲ４）で製成されている。しかも、回路板３１上は分布回路を有する。分布回路に関しては、当該技術分野を熟知する者にとって公知なので、ここでは説明を省略する。
複数の発光ダイオード３０は回路板３１の表面上に設置され、光束を生じさせることができる。その内、各発光ダイオード３０は開孔３１１に対応し、且つ各フラット状の発光ダイオード３０はそれと対応する開孔３１１上を覆う。
本好ましい実施例において、発光ダイオード３０はフラット状の発光ダイオードであり、その内、フラット状の発光ダイオード３０の規格は５ミリメートル（ｍｍ）×５ミリメートルの５０５０表面実装発光ダイオード（ＳＭＤＬＥＤ）である。
又、導電（熱）金属シート３３は回路板３１の背面に設置され、且つ導電（熱）金属シート３３は複数のシート開孔３３１を有し、且複数のシート開孔３３１の位置は回路板３１の複数の開孔３１１に対応し、それにより複数の導熱材料３２は複数の開孔３１１及び複数のシート開孔３３１を同時に貫通する。その内導電（熱）金属シート３３は錫又金メッキ板で製成される。

続いて、図４は、本考案の発光ダイオード放熱モジュールの好ましい実施例における構造の正面図である。
図４において、複数の導熱材料３２は回路板３１の複数の開孔３１１内に設置されており、且つ複数のシート開孔３３１を貫通し、導電（熱）金属シート３３と接触し、複数の導熱材料３２は複数のフラット状の発光ダイオード３０からの熱エネルギーを伝達することができる。その内、導熱材料３２は放熱グリス又は放熱ゴムである。又、導電（熱）金属シート３３は、複数の導熱材料３２から伝達された熱エネルギーを受け取り排除する。

続いて図４を参照する。複数のフラット状の発光ダイオード３０が光束（図示せず）を生じると同時に、その熱エネルギーも発生する。
この時、複数の開孔３１１及び複数のシート開孔３３１を貫通し且つ複数のフラット状の発光ダイオード３０と直接接触する複数の導熱材料３２は、熱エネルギーの一部を導電（熱）金属シート３３に伝達させ、更に導電（熱）金属シート３３を通じて熱エネルギーを発光ダイオード放熱モジュール３の外に排出する。
もう一方で、複数の導熱材料３２は複数のシート開孔３３１を貫通し、導電（熱）金属シート３３の外に露出するため、複数の導熱材料３２は、更に、その他の熱エネルギーを発光ダイオード放熱モジュール３の外に直接排出することができる。

その他、使用者がより強い照明能力が必要な時、発光ダイオードはより高いパワーを出力することにより使用者の需要に合わせることができる。
しかしながら、より高いパワーが意味するのは、発光ダイオードが更に大量の熱エネルギーを生じるということである。
その放熱効果を更に高めるために、本考案はもう一つの好ましい実施例の放熱モジュールを更に提供する。

図５は、本考案の発光ダイオード放熱モジュールのもう一つの好ましい実施例における構造の正面図である。
発光ダイオード放熱モジュール３は、複数のフラット状の発光ダイオード３０、回路板３１、複数の導熱材料３２及び導電（熱）金属シート３３を含む。
発光ダイオード放熱モジュール３の構造と上述した好ましい実施例は非常に似ており、その違いは、導電（熱）金属シート３３の一側に放熱フィン３４を設置されている、という点である。
放熱フィン３４は導電（熱）金属シート３３及び複数の導熱材料３２と接触して熱エネルギーを排除する速度を向上させる。
又、放熱フィン３４はアルミで製成されている。放熱フィン３４の構造については当該技術分野を熟知する者の公知であり、ここでは説明を省略する。

上述から分かるように、本考案の発光ダイオード放熱モジュールは、回路板上に孔を開け、且つ回路板の背面にシート開孔を有する導電（熱）金属シートを設置し、並びに開孔内に導熱材料を設置することにより、熱エネルギーを導電（熱）金属シートに伝達して熱エネルギーを排除する。
又、使用者は、異なる放熱需要に応じて、導電（熱）金属シートの一側に放熱フィンを設置することで、発光ダイオード放熱モジュールの放熱効果を向上させることができる。
従来の発光ダイオード放熱モジュールと比較すると、本考案の発光ダイオード放熱モジュールは、ＦＲ４材質の回路板を使用しアルミ基板を必要としないため、そのコストを下げることができる。
従って、本考案の発光ダイオード放熱モジュールは、確実に従来の技術の高コスト又は放熱効率が良くないという欠点を改善することができる。

以上の実施例は本考案の説明に過ぎず、本考案で開示した趣旨を逸脱しないで完成された等価変更若しくは補正は、全て本案における登録請求の範囲内に含まれるものとする。

１、２、３発光ダイオード放熱モジュール
１０、２０、３０発光ダイオード
１１、２１、３１回路板
１３、３４放熱フィン
３２導熱材料
３３導電（熱）金属シート
３１１開孔
３３１シート開孔

Claims

複数の開孔を有する回路板と、
前記回路板の表面上に設置され、前記複数の開孔に対応し、且つ対応する前記開孔を覆う、フラット状の複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードと接続されて前記複数の開孔内に嵌め込まれ、前記複数の発光ダイオードからの熱エネルギーを伝達することができる、複数の導熱材料と、
複数のシート開孔を有し、前記複数の開孔に対応して前記複数の導熱材料を貫通させ、又、前記回路板の背面に設置されて且つ前記複数の導熱材料と接触し、前記複数の発光ダイオードからの前記熱エネルギーを受け取って前記熱エネルギーを排除することができる、導電（熱）金属シートと、を含むことを特徴とする、
発光ダイオード放熱モジュール。
前記複数のシート開孔は前記複数の開孔に合わさり、それにより前記複数の導熱材料は前記複数の開孔及び前記複数のシート開孔を貫通することを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記導電（熱）金属シートは、錫又は金メッキ板で製成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記導電（熱）金属シート及び前記複数の導熱材料と接触し前記熱エネルギーを排除することができる放熱フィンを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記放熱フィンはアルミで製成されることを特徴とする、請求項４に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記回路板はガラスエポキシ樹脂材質（ＦＲ４）で製成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記発光ダイオードは、表面実装技術（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＳＭＴ）によって製成された表面実装発光ダイオード（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅＬＥＤ、ＳＭＤＬＥＤ）であることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記フラット状の発光ダイオードは、５ミリメートル×５ミリメートルの５０５０ＳＭＤＬＥＤであることを特徴とする、請求項７に記載の発光ダイオード放熱モジュール。
前記導熱材料は放熱グリス又は放熱ゴムであることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード放熱モジュール。