TW201349577A - 照明裝置 - Google Patents

Abstract

一種照明裝置，包含一基板、一電路層、一傳導機構及至少一LED晶片。基板具有一上板面及一位於上板面相反側的下板面。電路層設置於基板的上板面上。傳導機構設置於基板的上板面上且具有一石墨層，並分割成數個彼此不導電的導電單元。LED晶片以類似覆晶的結構設置於傳導機構上且LED晶片的兩個電極分別與其中兩個導電單元連接，而通過傳導機構與電路層電連接。本發明的功效在於：利用結構設計並配合水平方向導熱良好的石墨材料，以增進散熱的效果。

Description

照明裝置

本發明是有關於一種照明裝置，特別是指一種LED的照明裝置。

LED具有壽命長、發光效率高及體積小等許多優點，於是被大量的運用在各種照明的裝置上。而其中，LED的散熱是一個重要的課題，如果散熱不良會導致LED發光效率及使用壽命的降低，而導致成本的增高，故各家廠商無不尋求更好的散熱技術。

而在現有幾種常見的LED散熱技術。在以銀膠固晶的製程中，使用的散熱基板主要區分為金屬基板與陶瓷基板兩大類，其中的金屬基板是選用鋁或者銅為材質，並以熱傳導方式來散熱；而另一類，在共晶和覆晶的製程中，則是降低介面熱阻並搭配陶瓷基板，來做熱傳導的散熱，此熱傳導以水平和垂直基板的方向進行。

然而，在銀膠固晶製程上，無論是使用陶瓷基板或是鋁基板(MCPCB)，都是直接在基板上點銀膠後固晶，因此基板的選擇和固晶銀膠的選擇影響很大；在共晶和覆晶製程中，為了改善銀膠固晶的介面熱阻，則使用金錫介金屬來降低介面熱阻，但其結構複雜、成本也較高。

因此，本發明之目的，即在提供一種改良散熱效果的照明裝置，以提升LED照明裝置的亮度和壽命。

於是，本發明一種照明裝置，包含一基板、一電路層、一傳導機構及至少一LED晶片。

該基板具有一上板面及一位於該上板面相反側的下板面。該電路層設置於該基板的上板面上。該傳導機構設置於該基板的上板面上且具有一石墨層，並分割成數個彼此不導電的導電單元。該LED晶片以類似覆晶的結構設置於該傳導機構上且該LED晶片4的兩個電極分別與其中兩個該等導電單元電連接，而通過該傳導機構與該電路層電連接。

本發明的另一種照明裝置，包含一基板、一傳導機構、一電路層及至少一LED晶片。

該基板具有一上板面及一與該上板面相反的下板面。 該傳導機構設置於該基板的上板面上並具有一石墨層，該石墨層厚度為5至100μm。該電路層設置於該基板上且無電連接。該LED晶片設置於該石墨層上並與該電路層電連接。該散熱鰭片連接於該基板的下板面。

本發明之功效在於：本發明的結構組合並配合選用水平方向導熱良好的石墨材料，所以得到了良好的導熱效果。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之四個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明照明裝置的第一較佳實施例包含一基板1、一電路層2、一傳導機構3、二LED晶片4及一散熱鰭片5。基板1可選用陶瓷基板或MCPCB，並具有彼此相反的一上板面11及一下板面12。電路層2設置於基板1的上板面11上，且可為一環狀的電路板，或者兩塊間隔的電路板，也可以直接在基板1的上板面11鍍上電路，主要是能達到區分正極和負極達到供電效果即可。

傳導機構3，設置於該基板1的上板面11上並與電路層2互相間隔，具體而言，傳導機構3是設置在電路層2的兩電極之間。傳導機構3具有一固定於基板1上板面11的石墨層32，並分割成三個彼此間隔不導電的導電單元31，且石墨層32可以為石墨粉、天然石墨、鱗狀石墨、發泡石墨或人造石墨其中之一，且較佳為高配向熱裂解石墨(Highly ordered pyrolytic graphite,HOPG)材質的石墨紙，兼具導電與導熱功能，其厚度為5至100μm，具體而言，石墨層32是以導熱膠帶、導熱膏、或是直接壓合的方式固定於基板1。位於最外側的兩導電單元31，分別鄰近於該電路層2的正極和負極，且該二導電單元31與該電路層2的正極和負極分別以一對導線21電連接，換句話說，其中一導線21是連接電路層2的正極與鄰近該正極的導電單元31，而另一導線21是連接電路層2的負極與鄰近該負極的導電單元31。

LED晶片4，以串聯的方式電連接並採用類似覆晶的 結構設置於傳導機構3上，令每一LED晶片4的兩電極41分別與其中兩個石墨層32電連接，即每兩相鄰的導電單元31會同時與一LED晶片4電連接，具體而言，LED晶片4是以銀膠35固定於石墨層32，且LED晶片4的P極連接於其中一導電單元31，該LED晶片4的N極則連接於另一導電單元31，再加上位於最外側的該二導電單元31分別對應地與該電路層2的正極和負極電連接，而使該等LED晶片4與電路層2形成電連接。但LED晶片4也可以並聯的方式設置於傳導機構3上，LED晶片4的數目以及導電單元31的數目也不以此為限，例如：也可以一個LED晶片4配合兩個導電單元31，或者三個LED晶片4配合四個導電單元31，以此類推，所以LED晶片4的數目以及導電單元31的數目可以隨著需求去做相對應的調整。此外，除了最少需要一對導線21外，在其它種的連接方式下，也可能需要一對以上的導線21，例如在並聯的情況下可以用到多對的導線21，導線21的數目並不以本實施例的數目為限。散熱鰭片5連接於基板1的下板面12。

當供給電源(圖未示)給本第一較佳實施例的電路層2時，可以藉由石墨層32所形成的導電單元31傳導電力使LED晶片4發光，並且在LED晶片4發光的同時，將LED晶片4發光所產生的熱能透過導電單元31的熱傳導來達到散熱的效果。再者，由於石墨層在水平方向優良的導熱能力，而且石墨的重量比鋁輕25%、比銅輕75%。除了藉由石墨層32來大大降低下方的介面熱阻外，同時由於LED晶 片4是採用類似覆晶的結構，因而LED晶片4之間不需要導線相連，就可以除去導線對LED晶片4發光的影響，以提升整體照明裝置的發光強度。

參閱圖2為本發明照明裝置的第二較佳實施例。第二較佳實施例與第一較佳實施例大致上相同，兩者間主要的差異在於傳導機構3，故其餘部分不再贅述，只針對差異的部分做說明。

第二較佳實施例的傳導機構3具有一固定於基板1上板面11的石墨層32、一連接於石墨層32上的導熱層34，及一設置於導熱層34上的導電層33，且分割成三個互相間隔的導電單元31，但石墨層32與導熱層34各呈一板狀。LED晶片4以金屬球36固定於導電層33上，使導電層33分別與LED晶片4及電路層2電連接，且金屬球36可以採用錫球或者金錫合金球。較佳地，導電層33的材質選擇為金，導熱層34為矽載板。

當供給電源(圖未示)給本第二較佳實施例的電路層2時，LED晶片4可以透過自導電層33傳導而來的電力而發光，但電力不會通過導熱層34，並且在LED晶片4發光的同時，LED晶片4發光所產生的熱能以熱傳導的方式依序由導電層33、導熱層34、石墨層32、基板1往散熱鰭片5散熱，透過導電單元31的熱傳導來達到散熱的效果。

參閱圖3為本發明照明裝置的第三較佳實施例。第三較佳實施例與第二較佳實施例大致上相同，兩者之間主要的差異在於：傳導機構3僅有導電層33分割為三個互不相 連的區塊，而導熱層34及石墨層32沒有分割，藉此相較於第二較佳實施例，增加了石墨層32的表面積，而更能夠利用石墨層32在水平方向上優良的導熱能力。

參閱圖4為本發明照明裝置的第四較佳實施例。該第四較佳實施例包含一基板1、一電路層2、一傳導機構3、二LED晶片4及一散熱鰭片5。

基板1具有一上板面11及一與上板面11相反的下板面12。傳導機構3設置於基板1的上板面11上並具有一石墨層32，且石墨層32的厚度為5至100μm的石墨紙，較佳材料為高配向熱裂解人造石墨。具體而言，石墨層32是利用導熱膠帶、導熱膏、或是直接壓合的方式固定於基板1。電路層2為設置於石墨層32上且彼此無電連接的電路板。二LED晶片4相反於電極41的一面以銀膠35固定於石墨層32上且以串聯的方式電連接，也就是說，其中一LED晶片4的電極41(P極)與另一LED晶片4的電極41(N極)之間以導線21連接，而每一LED晶片4的另一電極41則以導線21與電路層2電連接。但LED晶片4也可以並聯的方式設置於傳導機構3上，LED晶片4的數目以及導電單元31的數目也不以此為限，例如：也可以一個LED晶片4配合兩個導電單元31，或者三個LED晶片4配合四個導電單元31，以此類推，所以LED晶片4的數目以及導電單元31的數目可以隨著需求去做相對應的調整。此外，除了最少需要一對導線21外，在其它種的連接方式下，也可能需要一對以上的導線21，例如在並聯的情況下可以用到多對的導線 21，導線21的數目並不以本實施例的數目為限。散熱鰭片5連接於基板1的下板面12。所以在第四較佳實施例中的傳導機構3不會傳導LED晶片4所需的電力，但藉由石墨層32將LED晶片4所產生的熱量傳導，而達到散熱的效果。

綜上所述，本發明的結構組合以及選用高配向熱裂解石墨材料，其在水平方向上的熱導率1500W/mk遠優於其垂直方向上的熱導率5W/mk，所以在水平方向上的導熱效果良好，並配合扁平且表面積大的石墨層32，大大的增加了散熱效果，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基板

11‧‧‧上板面

12‧‧‧下板面

2‧‧‧電路層

21‧‧‧導線

3‧‧‧傳導機構

31‧‧‧導電單元

32‧‧‧石墨層

33‧‧‧導電層

34‧‧‧導熱層

35‧‧‧銀膠

36‧‧‧金屬球

4‧‧‧LED晶片

41‧‧‧電極

5‧‧‧散熱鰭片

圖1 是一示意圖，說明本發明照明裝置的第一較佳實施例；圖2 是一示意圖，說明本發明照明裝置的第二較佳實施例；圖3 是一示意圖，說明本發明照明裝置的第三較佳實施例；及圖4 是一示意圖，說明本發明照明裝置的第四較佳實施例。

1‧‧‧基板

11‧‧‧上板面

12‧‧‧下板面

2‧‧‧電路層

21‧‧‧導線

3‧‧‧傳導機構

31‧‧‧導電單元

32‧‧‧石墨層

35‧‧‧銀膠

4‧‧‧LED晶片

41‧‧‧電極

5‧‧‧散熱鰭片

Claims (12)

1. 一種照明裝置，包含：一基板，具有一上板面及一位於該上板面相反側的下板面；一電路層，設置於該基板的上板面上；一傳導機構，設置於該基板的上板面上且具有一石墨層，並分割成數個彼此不導電的導電單元；以及至少一LED晶片，以類似覆晶的結構設置於該傳導機構上且該LED晶片的兩個電極分別與其中兩個該等導電單元電連接，而通過該傳導機構與該電路層電連接。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該石墨層可以為石墨粉、天然石墨、鱗狀石墨、發泡石墨或人造石墨其中之一。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之照明裝置，其中，該石墨層為高配向熱裂解人造石墨且厚度為5至100μm。
4. 根據申請專利範圍第2項所述之照明裝置，其中，該石墨層固定於該基板的上板面，該等導電單元由該石墨層分割所形成，且該基板為絕緣基板，該LED晶片以銀膠固定於該石墨層上。
5. 根據申請專利範圍第2項所述之照明裝置，其中，該石墨層固定於該基板的上板面，該傳導機構還包含一連接於該石墨層上的導熱層，及一設置於該導熱層上的導電層，該等導電單元由該導電層分割所形成。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之照明裝置，其中，該 LED晶片以金屬球固定於該導電層，該導電層的材質為金，該導熱層為矽載板。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之照明裝置，其中，該石墨層與該導熱層分割成數個互不相連且分別對應該等導電單元的區塊。
8. 根據申請專利範圍第6項所述之照明裝置，其中，該石墨層與該導熱層各呈一板狀。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該基板為陶瓷基板或MCPCB。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之照明裝置，還包含一散熱鰭片，連接於該基板的下板面。
11. 根據申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該電路層為電路板，並與該傳導機構以至少一對導線電連接。
12. 一種照明裝置，包含：一基板，具有一上板面及一與該上板面相反的下板面；一傳導機構，設置於該基板的上板面上並具有一石墨層，該石墨層厚度為5至100μm；一電路層，設置於該基板上且無電連接；至少一LED晶片，設置於該石墨層上並與該電路層電連接；以及一散熱鰭片，連接於該基板的下板面。