TWI417151B - 散熱結構 - Google Patents

Description

散熱結構

本發明係有關於散熱結構，更特別關於應用於發光二極體之散熱結構。

發光二極體(LED)與傳統光源比較，發光二極體係具有體積小、省電、發光效率佳、壽命長、操作反應速度快、且無熱輻射與水銀等有毒物質的污染等優點，因此近幾年來，發光二極體的應用面已極為廣泛。過去由於發光二極體之亮度還無法取代傳統之照明光源，但隨著技術領域之不斷提升，目前已研發出高照明輝度之發光二極體(高功率LED)，其足以取代傳統之照明光源。

再者，由於發光二極體燈具的耐熱性較差，通常需要藉助導熱元件或散熱元件來將發光二極體所產生之熱量導離或散開，以使得發光二極體燈具能在一較低的溫度下正常操作。如何藉由結構的設計，來提升發光二極體燈具整體的導熱或散熱效果，已成為該技藝人士之重要課題。

本發明一實施例提供一種散熱結構，包括基板；發熱元件，位於基板上；複數個散熱片，位於基板上且鄰近發熱元件；以及複數個穿孔，穿過基板，其中散熱片底部接觸穿孔之部份邊緣。

如第1圖所示，本發明一實施例之散熱結構100含有發光二極體12位於基板10正面上，以及多個散熱片14鄰近發光二極體12。上述散熱片14之形成方法如第2圖所示，自基板10背面沖壓(punch)形成穿孔16及對應之散熱片14。可以理解的是，散熱片14的底部仍連接至基板10，也就是接觸穿孔16之部份邊緣。由於沖壓製程只可能損耗而非增加後續形成散熱片14之基板10，散熱片14的面積必然小於或等於穿孔16的面積。在某些實施例中，散熱片14的形狀與穿孔16的形狀大致相同，如第2圖所示，兩者均為矩形。以沖壓製程可同時形成有利對流的穿孔16與對應之散熱片14，其成本將低於先沖壓形成穿孔再另外形成散熱片的製程。

為了增加散熱的對流效果，第1圖中的散熱片14彼此平行且相隔固定距離，且散熱片14之平行方向與發光二極體12之側壁垂直。在其他實施例中，多個散熱片14可採用其他排列方式比如彼此平行但彼此之間相隔的距離不同，甚至彼此之間不平行，端視製程及設計而定。另一方面，雖然第1圖中不同的散熱片14(穿孔16)具有相同形狀與大小，但亦可採用不同大小的散熱片14(穿孔16)。

為增加發光二極體12與散熱片14之間的接觸，可在兩者之間使用焊料17黏結，如第3圖所示。可以理解的是，散熱片14之平行方向除了垂直發光二極體12之側壁如第1圖所示以外，亦可平行發光二極體12之側壁。此時散熱片14將不會接觸發光二極體12之側壁，亦不需焊料17結合發光二極體12與散熱片14。此外，可形成接觸墊18於基板10上，以電性連接不同的發光二極體12。實際製作上，可先提供基板10如印刷電路板。基板10正面具有接觸墊18，可對應發光二極體12與作為不同發光二極體12之間的電路，其上視圖如第4圖所示。接著以沖壓法自基板10背面沖壓出穿孔16與對應之散熱片14，再形成發光二極體12於基板10正面上所對應之接觸墊18上。最後以焊料17進一步增加發光二極體12與散熱片14的熱接觸面積，以增進散熱結構100之散熱效果。

在本發明其他實施例中，可在基板10背面另外形成其他習知的散熱結構，比如整片散熱板或其他散熱器如散熱鰭片(fin)及/或熱管(heat pipe)。在本發明的另一實施例中，可進一步架設風扇(未圖示)以增加對流效果。在這必需說明的是，基板10中的積層電路(未圖示)與基板10正面的接觸墊18的主要部份需避開散熱片14(或穿孔16)的區域，以避免在沖壓製程中受損。另一方面，上述散熱結構100除了應用於發光二極體12外，亦可將發光二極體12替換為其他發光元件，甚至替換為其他發熱元件如中央處理器(CPU)、晶片、或其他類似元件。

在第5圖中的散熱結構500中，基板10、發光二極體12、散熱片14、穿孔16、及接觸墊18的形成方式與前述之第1-4圖所示之散熱結構100相同，亦是由基板10背面進行沖壓製程，形成穿孔16與對應之散熱片14。與前述實施例不同的是，散熱結構500之散熱片14具有弧狀結構如第6圖所示，而非第2圖所示之平板結構。此外，散熱結構500之散熱片14彼此平行並相隔固定距離，且散熱片14之平行方向與發光二極體12之邊緣平行。如此一來，發光二極體12的側面逸光51之方向可藉由散熱片14之弧面調整至垂直基板10的方向，如第6圖所示。上述散熱片14反射光的現象可進一步提高發光元件的亮度及發光面積。為提升上述之反射現象，可在最靠近發光二極體12之散熱片14其朝向發光二極體12的弧面(凹面)上形成反射性材料。在本發明一實施例中，可先塗佈反射性材料於基板10上的預定區域後，沖壓形成散熱片14。在本發明另一實施例中，可先沖壓形成散熱片14後，再塗佈反射性材料於散熱片14之凹面上。

在本發明另一實施例中，散熱結構具有不同大小之弧形結構的散熱片14A、14B、及14C如第7圖所示，由於散熱片14A之高度小於散熱片14B之高度，且散熱片14B之高度又小於散熱片14C之高度，因此對應散熱片14A之穿孔的長度D1(亦為散熱片14A與14B之間距)必然小於對應散熱片14B之穿孔的長度D2(亦為散熱片14B與14C之間距)。與第6圖之結構相較，第7圖之結構可進一步讓發光二極體12其不同角度的側面逸光51的方向調整至垂直基板10，進一步增加發光元件之亮度與發光面積。

在第1至4圖之實施例中，發光二極體12為發光二極體的封裝結構。在下述第5-7圖之實施例中，發光二極體12為發光二極體晶片。可以理解的是，第1-4圖之實施例中散熱片14與穿孔16的設計亦可應用於發光二極體晶片，而第5-7圖之結構亦可應用於發光二極體封裝結構。與第1-4圖之結構相較，第5-7圖之結構除了可有效散熱以外，還可增加發光元件之亮度與發光面積。

雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

D1、D2．．．散熱片之間的距離

10．．．基板

12．．．發光二極體

14、14A、14B、14C．．．散熱片

16．．．穿孔

17．．．焊料

18．．．接觸墊

51．．．側面逸光

100、500．．．散熱結構

第1圖係本發明一實施例中，散熱結構之立體圖；

第2-3圖係第1圖之散熱結構其部份立體放大圖；

第4圖係第1圖之散熱結構之上視圖；

第5圖係本發明一實施例中，散熱結構之立體圖；

第6圖係第5圖之散熱結構其部份側視圖；以及

第7圖係本發明一實施例中，散熱結構之部份側視圖。

10．．．基板

12．．．發光二極體

14．．．散熱片

16．．．穿孔

18．．．接觸墊

500．．．散熱結構

Claims (11)

1. 一種散熱結構，包括：一基板；一發熱元件，位於該基板上；複數個散熱片，位於該基板上且鄰近該發熱元件；以及複數個穿孔，穿過該基板，其中該些散熱片底部接觸該些穿孔之部份邊緣，其中該些散熱片彼此平行。
2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該些散熱片與該些穿孔之形狀一致。
3. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該些散熱片包括一弧狀結構或一平板結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該些散熱片之平行方向與該發熱元件之邊緣平行。
5. 如申請專利範圍第4項所述之散熱結構，其中該些散熱片包括與該發熱元件最近之一第一散熱片、與該發熱元件次近之一第二散熱片、及與發熱元件最遠之一第三散熱片；其中該第一散熱片之高度小於該第二散熱片之高度，且該第二散熱片之高度小於該第三散熱片之高度；以及其中該第一散熱片與該第二散熱片相距一第一距離，該第二散熱片與該第三散熱片相距一第二距離，且該第一距離小於該第二距離。
6. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該些散熱片之平行方向與該發熱元件之邊緣垂直。
7. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該些散熱片之一表面塗有一反射材料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，更包括一散熱元件位於該基板下。
9. 如申請專利範圍第8項所述之散熱結構，其中該散熱元件包括一散熱板或一散熱器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該發熱元件包括一發光元件。
11. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，更包括一風扇位於該基板上。