RU2546492C1 - Полупроводниковое устройство с охлаждением - Google Patents

Полупроводниковое устройство с охлаждением Download PDF

Info

Publication number
RU2546492C1
RU2546492C1 RU2013152880/12A RU2013152880A RU2546492C1 RU 2546492 C1 RU2546492 C1 RU 2546492C1 RU 2013152880/12 A RU2013152880/12 A RU 2013152880/12A RU 2013152880 A RU2013152880 A RU 2013152880A RU 2546492 C1 RU2546492 C1 RU 2546492C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
substrate
semiconductor device
elements
front side
Prior art date
Application number
RU2013152880/12A
Other languages
English (en)
Inventor
ВААЛ Герардус Геертрууд ДЕ
Original Assignee
МАРУЛАЛЕД (ПиТиУай) ЛТД
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by МАРУЛАЛЕД (ПиТиУай) ЛТД filed Critical МАРУЛАЛЕД (ПиТиУай) ЛТД
Application granted granted Critical
Publication of RU2546492C1 publication Critical patent/RU2546492C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0204—Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/508—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of electrical circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/60—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • F21V29/67—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air characterised by the arrangement of fans
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F21V29/89—Metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09372—Pads and lands
    • H05K2201/09481—Via in pad; Pad over filled via
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10106—Light emitting diode [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10242—Metallic cylinders

Abstract

Изобретение относится к охлаждению полупроводниковых устройств, в частности мощных светодиодов. Достигаемый технический результат - возможность охлаждения светодиодов без использования теплостоков, располагаемых обычно с тыльной стороны печатной платы, и без необходимости применения принудительного воздушного охлаждения. Полупроводниковое устройство, в частности светодиодное осветительное устройство, содержит подложку (2), множество светодиодов (4), расположенных на лицевой стороне подложки. В подложке выполнено множество проемов (9), в которых расположены теплопроводящие элементы в виде трубчатых элементов или трубок (1). Теплопроводящие элементы в виде площадок (10) расположены между светодиодами и трубками. Каждая трубка образует открытый проход без препятствий сквозь проемы между лицевой стороной и тыльной стороной подложки. Тепло, выделяющееся в светодиодах, кондуктивно передается трубкам, откуда оно рассеивается путем конвекции. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к охлаждению полупроводниковых устройств. В частности, изобретение относится к монтажу и охлаждению мощных светодиодов (светоизлучающих диодов) на обычной печатной плате. Изобретение описано применительно к осветительным устройствам, содержащим светодиоды, но может быть применено в отношении любых полупроводниковых устройств.
Уровень техники
Увеличение цен на энергию и необходимость экономии энергии привели к росту спроса на светодиодное освещение. Светодиоды представляют собой твердотельные источники света, в которых не используется разогретая нить или газ, и являются более эффективными, чем большинство других видов освещения. Тем не менее, светодиоды выделяют тепло при прохождении тока через них, что может иметь негативное влияние на срок службы и характеристики таких устройств. Если светодиоды сгруппированы в непосредственной близости друг от друга, это может приводить к перегреву, в то же время плотная группировка светодиодов важна, поскольку она позволяет снизить множественное затенение и так называемую «пятнистость».
В настоящее время в мощных светодиодных устройствах тепло отводится от плотно сгруппированных светодиодов с помощью сочетания теплоотводов, вентиляторов принудительного охлаждения и особых алюминиевых печатных плат. Эти способы в большей степени основаны на кондуктивной теплопередаче (через непосредственный контакт) от электродов (тепловых площадок) светодиодов в направлении тыльной стороны печатной платы, откуда тепло попадает в теплосток и рассеивается в окружающем воздухе. Большинство теплостоков выполняется из алюминия и требует значительной энергии для их изготовления, что отрицательно влияет на общую энергоэффективность (с учетом всего жизненного цикла) такого светодиодного освещения.
В таких теплостоках возникает температурный градиент, поскольку температура снижается в направлении от центра печатной платы. Светодиоды, расположенные в центре платы, имеют более высокую температуру, чем светодиоды, расположенные на периферии такой платы, что отрицательно влияет на характеристики и/или срок службы светодиодов, расположенных в центре.
Тепло выделяется светодиодами, расположенными на лицевой стороне печатной платы, а элементы, предназначенные для отвода этого тепла, находятся с тыльной стороны платы. Сама печатная плата представляет собой барьер для передачи тепла. Для увеличения теплопроводности в направлении тыльной стороны платы применяются более дорогостоящие алюминиевые печатные платы.
Примеры таких светодиодных устройств включают в себя: WO 2009/067558, US 2008/0191231, US 2002/175621 и US 2005/083698, в которых раскрыто использование сплошных теплоотводящих элементов, проходящих от тыльной стороны светодиодов сквозь печатную плату, на которой они установлены, так что тепло от светодиодов кондуктивно передается через эти теплоотводящие элементы и рассеивается с тыльной стороны платы;
US 2007/0145383, где раскрыто светодиодное устройство, в котором светодиоды установлены через пленку на теплоотводящем слое, расположенном на лицевой стороне платы;
WO 02/097884, где раскрыто, что светодиоды установлены на металлической плате с выступами с тыльной стороны платы;
US 5278432, где раскрыто, что массив светодиодов установлен на теплоотводящем слое с возможностью применения теплостока с тыльной стороны этого слоя и принудительного воздушного охлаждения.
Все эти усилия по охлаждению плотно сгруппированных светодиодов приводят к увеличению стоимости и росту форм-фактора (т.е. к излишнему увеличению размеров) светодиодного устройства.
Целью настоящего изобретения является реализация устройства на основе полупроводниковых элементов, например плотно сгруппированных светодиодов, на обычной печатной плате с обеспечением улучшенного охлаждения полупроводников/светодиодов, предпочтительно без использования обычных теплостоков, расположенных с тыльной стороны печатной платы, и в некоторых случаях - без необходимости применения принудительного воздушного охлаждения.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением реализовано полупроводниковое устройство, содержащее:
подложку с лицевой стороной и тыльной стороной и множеством проемов, каждый из которых расположен между лицевой стороной и тыльной стороной;
множество полупроводниковых элементов, расположенных на лицевой стороне подложки; и
теплопроводящие элементы, находящиеся в хорошем тепловом контакте с полупроводниковыми элементами и с краями проемов,
причем, по меньшей мере, некоторые из теплопроводящих элементов образуют открытый проход без препятствий, выполненный сквозь проемы между лицевой стороной и тыльной стороной подложки.
По меньшей мере, некоторые из полупроводниковых элементов могут быть светодиодами, а подложка может быть обычной печатной платой.
Теплопроводящие элементы могут включать в себя проводящий листовой материал, расположенный между светодиодами и проемами, предпочтительно расположенный с лицевой стороны подложки.
Теплопроводящие элементы могут включать в себя теплопроводящие трубчатые элементы, расположенные внутри проемов и образующие открытые проходы между лицевой стороной и тыльной стороной подложки. По меньшей мере, некоторые из этих внутренних проходов могут располагаться перпендикулярно подложке, и, по меньшей мере, некоторые из трубчатых элементов могут выступать за лицевую сторону и/или тыльную сторону подложки.
Устройство может содержать вентиляционное устройство, например вентилятор, выполненный с возможностью формирования потока воздуха сквозь проемы (и сквозь внутренние проходы трубчатых элементов) в направлении от лицевой стороны подложки к тыльной стороне подложки.
Краткое описание чертежей
Далее, для лучшего понимания настоящего изобретения и для иллюстрации его практической реализации, изобретение описано на примере неограничивающего характера со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой вид спереди полупроводникового устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2 представляет собой вид сбоку устройства с фиг. 1; и
фиг. 3 представляет собой увеличенный вид сверху части печатной платы полупроводникового устройства с фиг. 1.
Осуществление изобретения
Как показано на чертежах, осветительное устройство или полупроводниковое устройство содержит подложку в виде обычной печатной платы 2, на которой размещен массив полупроводниковых элементов в виде светодиодов 4, сгруппированных в непосредственной близости друг от друга на верхней стороне печатной платы. Печатная плата 2 представляет собой «обычную» печатную плату в том смысле, что она выполнена из обычного материала, например из слоистого диэлектрика с эпоксидным вяжущим, и может быть двусторонней печатной платой. Над каждым из светодиодов 4 установлена линза 3 для рассеивания или для направления света, излучаемого светодиодом.
Устройство показано и описано со ссылкой на верхнюю, боковую и нижнюю стороны, но специалисту в данной области техники очевидно, что оно может быть ориентировано в любом направлении, а определения «верх» и «низ» использованы лишь для ясности. Верхняя сторона устройства может также рассматриваться как «лицевая» сторона, а нижняя сторона - как «тыльная» сторона.
Несколько проемов или сквозных отверстий 9 выполнены в печатной плате 2 в зазорах между линзами 3 и расположены между верхней и нижней сторонами печатной платы, а трубчатые элементы в виде медных трубок 1 расположены внутри сквозных отверстий 9, при этом каждая трубка ориентирована в направлении верх-низ, запрессована или припаяна к печатной плате. Вместо медных трубок 1 могут использоваться другие теплопроводящие материалы, например графен. Помимо трубок 1 цилиндрической формы могут быть использованы трубчатые элементы с другой формой поперечного сечения или, по меньшей мере, с другой формой внутреннего прохода - особенно с формой, обеспечивающей увеличенную площадь внутренней поверхности для улучшения передачи тепла и уменьшения требуемой длины трубки или трубчатого элемента и, таким образом, уменьшения форм-фактора устройства. Медные трубки 1 не обязательно являются лучшим вариантом трубчатых элементов и эффективность рассеивания ими тепла может быть повышена за счет увеличения внутренней поверхности, например применения внутренних ребер и т.п. Тем не менее, медные трубки 1 широкодоступны и дешевы (по сравнению с трубчатыми элементами с внутренними выступами), хорошо паяются и имеют приемлемую толщину стенок - они достаточно толстые для передачи тепла и достаточно тонкие для обеспечения внутреннего прохода.
Как хорошо видно на фиг. 3, тепловые площадки 10 в виде тонкого слоя теплопроводящего материала выполнены на верхней стороне печатной платы 2 и расположены вокруг каждого светодиода 4. Основание светодиода 4 находится в хорошем тепловом контакте с тепловой площадкой 10, которая расположена вокруг близлежащих сквозных отверстий 9 и медных трубок 1, что обеспечивает хорошую теплопроводность на пути от светодиода до медных трубок 1. Внутренняя поверхность сквозных отверстий 9 покрыта хорошим проводником тепла, например медью, к которому медные трубки 1 присоединены пайкой или запрессовкой, как было упомянуто ранее, с целью обеспечения хорошего теплового контакта. По существу, тепловые площадки 10 под светодиодами 4 непосредственно соединены с медными трубками 1, способствующими отводу тепла от светодиодов (см. далее).
Как хорошо видно на фиг. 2, каждая медная трубка 1 выступает с верхней стороны печатной платы 2 на большую длину, чем с нижней стороны 7, так что трубки расположены между линзами 3. Вентиляционное устройство 5 принудительного воздушного охлаждения (или вентилятор) расположено ниже печатной платы 2 и выполнено с возможностью создания воздушного потока в направлении вниз, как обозначено поз. 6. Температурный датчик 8 расположен на нижней стороне 7 печатной платы 2 и может использоваться в цепи обратной связи для управления температурным режимом устройства путем управления скоростью вентиляционного устройства 5.
При эксплуатации тепло, выделяющееся в светодиодах 4, весьма эффективно отводится через тепловые площадки 10 на медные трубки 1 и нагревает их. Воздушный поток 6, формируемый вентиляционным устройством 5, вызывает внутри медных трубок 1 движение воздуха в направлении вниз, и тепло со светодиодов 4 рассеивается (отводится) весьма эффективно внутри медных трубок - с внутренней поверхности стенок медных трубок в воздушный поток 6.
В тех вариантах осуществления изобретения, где устройство ориентировано в обратном направлении, т.е. светодиоды 4 направлены вниз, тепло, выделяемое светодиодами, также передается медным трубкам 1, но в некоторых случаях передача тепла воздуху внутри медных трубок может быть достаточной для появления восходящего потока воздуха за счет естественной конвекции, что позволяет избавиться от вентиляционного устройства 5.
В некоторых вариантах осуществления изобретения поток воздуха может быть направлен в обратную сторону - от тыльной стороны печатной платы 2 к лицевой стороне, за счет принудительного или естественного движения воздуха. Тем не менее, в большинстве случаев предпочтительно отводить тепло с освещенной стороны, например, если устройство используется для освещения хранилища пищи.
Поскольку медные трубки 1 выступают с верхней (лицевой) стороны печатной платы 2, на которой расположены светодиоды 4 и где выделяется тепло, нет необходимости передавать это тепло на нижнюю (тыльную) сторону печатной платы лишь посредством кондукции, напротив, тепло отводится с медных трубок 1 конвекцией, поскольку воздух может проходить через проходы в медных трубках. Это прямо противоположно устройствам из уровня техники, в которых необходим теплоотвод с тыльной стороны печатной платы (поскольку размещение теплоотвода на лицевой стороне печатной платы непрактично или невозможно) и требуется кондуктивная передача тепла к теплоотводу через печатную плату.
Расстояние между светодиодами 4 и медными трубками 1 невелико, поскольку каждый светодиод окружен медными трубками, и, следовательно, каждый светодиод расположен близко к медным трубкам, поэтому температурный градиент в направлении от центра к периферии печатной платы оказывается меньше, чем в случае обычных теплоотводов.
Помимо упомянутых выше преимуществ, весьма эффективное охлаждение светодиодов 4 позволяет располагать их ближе друг к другу, чем в устройствах из уровня техники, при этом они работают при меньших температурах и/или при большей выходной мощности. Столь хорошее охлаждение достигается без использования дорогостоящих теплопроводящих печатных плат или теплоотводов, а в некоторых случаях и без вентиляционного устройства 5.
Кроме того, устройство по настоящему изобретению существенно компактней (имеет меньший форм-фактор), чем устройства из уровня техники, в основном, за счет отсутствия крупного теплоотвода с тыльной стороны печатной платы.
Изобретение имеет определенное преимущество, заключающееся в том, что воздушный поток 6 возникает (за счет принудительной вентиляции или естественной конвекции) в направлении, противоположном направлению света светодиодов 4 (т.е. воздушный поток направлен спереди назад) и, соответственно, тепло не рассеивается и не накапливается в области перед устройством, свет которого создается светодиодами.

Claims (13)

1. Полупроводниковое устройство, содержащее:
подложку (2) с лицевой стороной и тыльной стороной и множеством проемов (9), каждый из которых расположен между лицевой стороной и тыльной стороной;
множество полупроводниковых элементов (4), расположенных на лицевой стороне подложки (2); и
теплопроводящие элементы (1, 10), находящиеся в хорошем тепловом контакте с полупроводниковыми элементами (4) и с краями проемов (9),
отличающееся тем, что, по меньшей мере, некоторые из теплопроводящих элементов (1, 10) представляют собой теплопроводящие трубчатые элементы (1), выступающие за лицевую сторону подложки (2) и образующие открытые проходы без препятствий, выполненные сквозь проемы между лицевой стороной и тыльной стороной подложки (2).
2. Полупроводниковое устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, некоторые из полупроводниковых элементов (4) представляют собой светодиоды.
3. Полупроводниковое устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что подложка (2) представляет собой обычную печатную плату.
4. Полупроводниковое устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что теплопроводящие элементы (1, 10) включают в себя проводящий листовой материал (10), расположенный между полупроводниковыми элементами (4) и трубчатыми элементами (1).
5. Полупроводниковое устройство по п.4, отличающееся тем, что проводящий листовой материал (10) расположен с лицевой стороны подложки (2).
6. Полупроводниковое устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что теплопроводящие трубчатые элементы (1) расположены внутри проемов (9) и образуют открытые проходы между лицевой стороной и тыльной стороной подложки (2).
7. Полупроводниковое устройство по п.6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, некоторые из открытых проходов располагаются перпендикулярно подложке (2).
8. Полупроводниковое устройство по п.6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, некоторые из трубчатых элементов (1) выступают за тыльную сторону подложки (2).
9. Полупроводниковое устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит вентиляционное устройство (5), выполненное с возможностью формирования потока воздуха (6) сквозь открытые проходы в направлении от лицевой стороны подложки (2) к тыльной стороне подложки (2).
10. Полупроводниковое устройство по п.6, отличающееся тем, что теплопроводящие трубчатые элементы (1) представляют собой цилиндрические трубки.
11. Полупроводниковое устройство по п.3, отличающееся тем, что подложка (2) выполнена из неметаллического материала.
12. Полупроводниковое устройство по п.7, отличающееся тем, что по меньшей мере, некоторые из трубчатых элементов (1) выступают за тыльную сторону подложки (2).
13. Полупроводниковое устройство по п.7, отличающееся тем, что теплопроводящие трубчатые элементы (1) представляют собой цилиндрические трубки.
RU2013152880/12A 2011-05-31 2012-02-15 Полупроводниковое устройство с охлаждением RU2546492C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1109095.8A GB201109095D0 (en) 2011-05-31 2011-05-31 Cooling of LED illumination devices
GB1109095.8 2011-05-31
PCT/IB2012/050693 WO2012164409A1 (en) 2011-05-31 2012-02-15 Cooling of semiconductor devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2546492C1 true RU2546492C1 (ru) 2015-04-10

Family

ID=44310624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013152880/12A RU2546492C1 (ru) 2011-05-31 2012-02-15 Полупроводниковое устройство с охлаждением

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20140098538A1 (ru)
EP (1) EP2715226B1 (ru)
JP (1) JP2014522571A (ru)
CN (1) CN103582781A (ru)
AU (1) AU2012264336B2 (ru)
CA (1) CA2837287A1 (ru)
ES (1) ES2541758T3 (ru)
GB (1) GB201109095D0 (ru)
RU (1) RU2546492C1 (ru)
WO (1) WO2012164409A1 (ru)
ZA (1) ZA201308982B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604097C2 (ru) * 2015-05-07 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Теплопроводящее основание радиоэлектронного блока

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5632885B2 (ja) * 2012-08-31 2014-11-26 株式会社日本自動車部品総合研究所 電力変換装置
EP3141951B1 (en) * 2014-04-08 2018-10-17 Sony Corporation Light source device and image display device
CN107148684A (zh) * 2014-12-11 2017-09-08 西铁城电子株式会社 发光装置
US10228117B2 (en) * 2015-11-06 2019-03-12 Honeywell International Inc. Air mixing methodology and system to reduce the temperature of LEDs of a photocatalytic reactor
US10602671B2 (en) 2018-01-23 2020-03-31 Grow Lites, LLC Gas-delivery light fixture and method for making and using
EP3647654A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-06 Valeo Iluminacion, S.A. Automotive lighting device
WO2020227827A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 Magna Exteriors Inc. Vehicle lighting with thermal control
CN112791313B (zh) * 2021-01-06 2022-04-15 江苏希格玛医疗科技有限公司 一种波长和强度稳定的led光源组件及光源系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU64321U1 (ru) * 2007-02-14 2007-06-27 Владимир Александрович Круглов Осветительное устройство
WO2008093978A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Zalman Tech Co., Ltd. Led assembly including cooler having heat pipe
RU83680U1 (ru) * 2008-12-08 2009-06-10 Александр Андреевич Петров Светильник
WO2009148447A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Relume Corporation Sectionally covered light emitting assembly
MD4061B1 (ru) * 2009-02-20 2010-07-31 Николае Павел КОВАЛЕНКО Охладитель для светильника со светодиодами

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278432A (en) 1992-08-27 1994-01-11 Quantam Devices, Inc. Apparatus for providing radiant energy
KR100419611B1 (ko) 2001-05-24 2004-02-25 삼성전기주식회사 발광다이오드 및 이를 이용한 발광장치와 그 제조방법
WO2002097884A1 (en) 2001-05-26 2002-12-05 Gelcore, Llc High power led module for spot illumination
JP2004095655A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ装置およびｌｅｄ照明装置
US20040184272A1 (en) * 2003-03-20 2004-09-23 Wright Steven A. Substrate for light-emitting diode (LED) mounting including heat dissipation structures, and lighting assembly including same
US7198386B2 (en) 2003-09-17 2007-04-03 Integrated Illumination Systems, Inc. Versatile thermally advanced LED fixture
US7144135B2 (en) * 2003-11-26 2006-12-05 Philips Lumileds Lighting Company, Llc LED lamp heat sink
KR101171186B1 (ko) 2005-11-10 2012-08-06 삼성전자주식회사 고휘도 발광 다이오드 및 이를 이용한 액정 표시 장치
KR101305884B1 (ko) 2006-01-06 2013-09-06 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는백라이트 유닛
ITMI20070120A1 (it) * 2007-01-26 2008-07-27 Piper Lux S R L Faretto a led
CN201025338Y (zh) * 2007-03-09 2008-02-20 天台县海威机电有限公司 一种led灯具
AU2008326437B2 (en) 2007-11-19 2014-03-13 Revolution Lighting Technologies, Inc. Apparatus for housing a light assembly
JP2009231135A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
US8492179B2 (en) * 2008-07-11 2013-07-23 Koninklijke Philips N.V. Method of mounting a LED module to a heat sink
US20100073944A1 (en) * 2008-09-23 2010-03-25 Edison Opto Corporation Light emitting diode bulb
JP4813582B2 (ja) * 2009-01-30 2011-11-09 株式会社 近藤工芸 Ｌｅｄランプ
CN101666435B (zh) * 2009-09-30 2012-10-03 浙江西子光电科技有限公司 带散热装置的led灯具及其加工方法
US8388196B2 (en) * 2011-06-15 2013-03-05 Chin-Wen Wang Heat dissipator and LED illuminator having heat dissipator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008093978A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Zalman Tech Co., Ltd. Led assembly including cooler having heat pipe
RU64321U1 (ru) * 2007-02-14 2007-06-27 Владимир Александрович Круглов Осветительное устройство
WO2009148447A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Relume Corporation Sectionally covered light emitting assembly
RU83680U1 (ru) * 2008-12-08 2009-06-10 Александр Андреевич Петров Светильник
MD4061B1 (ru) * 2009-02-20 2010-07-31 Николае Павел КОВАЛЕНКО Охладитель для светильника со светодиодами

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604097C2 (ru) * 2015-05-07 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Теплопроводящее основание радиоэлектронного блока

Also Published As

Publication number Publication date
AU2012264336B2 (en) 2014-11-06
ZA201308982B (en) 2014-07-30
AU2012264336A1 (en) 2014-01-09
US20140098538A1 (en) 2014-04-10
GB201109095D0 (en) 2011-07-13
ES2541758T3 (es) 2015-07-24
CA2837287A1 (en) 2012-12-06
WO2012164409A1 (en) 2012-12-06
EP2715226A1 (en) 2014-04-09
JP2014522571A (ja) 2014-09-04
CN103582781A (zh) 2014-02-12
EP2715226B1 (en) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2546492C1 (ru) Полупроводниковое устройство с охлаждением
US7611263B2 (en) Light source module with a thermoelectric cooler
EP2397753B1 (en) Led lamp and a heat sink thereof having a wound heat pipe
KR100972975B1 (ko) Ｌｅｄ 조명장치
US20110038154A1 (en) System and methods for lighting and heat dissipation
TWI516713B (zh) Led照明裝置及其散熱器(二)
CN101315176A (zh) 具较佳散热效率的光源模组
KR101152297B1 (ko) 엘이디조명등
RU2511564C1 (ru) Светильник светодиодный (варианты)
US9752770B2 (en) Light-emitting diode light fixture with channel-type heat dissipation system
US20120186798A1 (en) Cooling module for led lamp
JP3181991U (ja) 発光ダイオードランプ
JP5558930B2 (ja) Ｌｅｄ素子の放熱構造
US20110050103A1 (en) Led lamp having heat-dissipating device
JP5390781B2 (ja) 光源冷却装置
KR101023177B1 (ko) 높은 열발산성을 갖는 고출력의 ｌｅｄ 조명 장비
KR101188350B1 (ko) 히트 스프레더를 이용한 엘이디 조명
KR101524127B1 (ko) Led유닛 방열 장치 및 방법
KR20100099520A (ko) 조명 장치
KR101571830B1 (ko) 엘이디 조명기구
TWI420040B (zh) 發光二極體燈具
KR101184325B1 (ko) 플랫스크류를 포함한 방열수단을 갖는 엘이디 조명 장치
TWM332162U (en) Structure of lighting device
TWM362509U (en) Heat-dissipating device for LED
JP2013125631A (ja) 照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150528