TWI556479B - 散熱模組與應用此散熱模組的發光裝置 - Google Patents

Description

散熱模組與應用此散熱模組的發光裝置

本發明是有關於一種散熱模組與發光裝置，且特別是有關於一種散熱模組與應用此散熱模組的發光裝置。

隨著半導體科技的進步，現今的發光二極體(light emitting diode,LED)可發出高亮度的光線，並且具有省電、體積小、低電壓驅動等優點，因此發光二極體已廣泛地應用於各種發光裝置中。

一般而言，當發光二極體發出高亮度的光線時，會產生大量的熱能。倘若熱能無法逸散而不斷地堆積在發光二極體內，發光二極體的溫度會持續地上升。如此一來，發光二極體可能會因為過熱而導致亮度衰減及使用壽命縮短，嚴重者甚至造成永久性的損壞。

本發明提供一種散熱模組，其具有良好的熱交換效率。

本發明提供一種發光裝置，其具有良好的散熱效果，以確保其發光模組能夠持續地運作。

本發明提出一種散熱模組，適於對多個發光模組進行散熱。散熱模組包括殼體以及導流件。殼體具有流體入口、流體出口、一第一流道以及一第二流道，其中流體入口與流體出口分別設置於該殼體的相對兩端。第一流道連通流體入口，且第二流道連通流體出口。導流件具有與第一流道相連通的多個第一導流溝渠以及與第二流道相連通的多個第二導流溝渠，其中導流件劃分為入口區、出口區以及位於入口區與出口區之間的中央區。位於入口區內的第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積分別為I1、O1。位於出口區內的第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積分別為I2、O2。位於中央區內的第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積分別為I3、O3，其中I3分別大於I1與I2。

本發明提出一種發光裝置，其包括多個發光模組以及散熱模組。散熱模組設置於這些發光模組的一側，其中散熱模組包括殼體以及導流件。殼體具有流體入口、流體出口、一第一流道以及一第二流道，其中流體入口與流體出口分別設置於該殼體的相對兩端。第一流道連通流體入口，且第二流道連通流體出口。導流件具有與第一流道相連通的多個第一導流溝渠以及與第二流道相連通的多個第二導流溝渠，其中導流件劃分為入口區、出口區以及位於入口區與出口區之間的中央區。位於入口區內的第一 導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積分別為I1、O1。位於出口區內的第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積分別為I2、O2。位於中央區內的第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積分別為I3、O3，其中I3分別大於I1與I2。

在本發明的一實施例中，上述的開口總面積I1大於開口總面積I2。

在本發明的一實施例中，上述的開口總面積I3和O3的總和大於開口總面積I1和O1的總和。

在本發明的一實施例中，上述的開口總面積I1和O1的總和大於開口總面積I2和O2的總和。

在本發明的一實施例中，上述的開口總面積I1等於開口總面積O1，開口總面積I2等於開口總面積O2，開口總面積I3等於開口總面積O3。

在本發明的一實施例中，上述的入口區、出口區以及中央區在導流件上的佔據面積彼此相等。

在本發明的一實施例中，上述的散熱模組更包括流體。流體自流體入口流入第一流道，並分流至各個第一導流溝渠以與發光模組進行熱交換，且由各個第二導流溝渠匯流於第二流道以自流體出口流出。

在本發明的一實施例中，上述的流體的比熱為0.5Cal/g-℃至1Cal/g-℃。

在本發明的一實施例中，上述的發光模組包括承載器、 電路板以及至少一發光元件。承載器具有相對的正面與背面。承載器設置於導流件上，並以背面與流體接觸。電路板設置於承載器的正面上。前述至少一發光元件設置於電路板上，其中電路板位於承載器與前述至少一發光元件之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光模組更包括散熱鰭片組，位於承載器的背面。

在本發明的一實施例中，上述的第一導流溝渠與第二導流溝渠成對地設置於發光模組的相對兩側。

基於上述，本發明的散熱模組適用於發光裝置，其導流件設置於多個發光模組的一側，其中導流件具有多個第一導流溝渠以及多個第二導流溝渠，且第一導流溝渠與第二導流溝渠成對地設置於發光模組的相對兩側。藉由將中央區的第一導流溝渠的開口總面積設置大於他處的第一導流溝渠的開口總面積，可有效提升流體流經發光模組時的流率或流量，以使流體與發光模組之間具有良好的熱交換效率，相較於習知每一個第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口面積都相等，進而導致發光模組的的整體溫降不均勻的散熱模組而言，更能平均地降低各個發光模組的溫度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、10A‧‧‧發光裝置

100‧‧‧發光模組

110‧‧‧承載器

111‧‧‧正面

112‧‧‧背面

120‧‧‧電路板

130‧‧‧發光元件

140‧‧‧散熱鰭片組

141‧‧‧散熱鰭片

200‧‧‧散熱模組

210‧‧‧殼體

211‧‧‧流體入口

212‧‧‧流體出口

213‧‧‧第一流道

214‧‧‧第二流道

220、220a‧‧‧導流件

221‧‧‧第一導流溝渠

222‧‧‧第二導流溝渠

223‧‧‧中央區

224‧‧‧入口區

225‧‧‧出口區

230‧‧‧流體

C‧‧‧腔室

I1~I3、O1~O3‧‧‧開口總面積

L‧‧‧中心軸

圖1是本發明一實施例的發光裝置的俯視示意圖。

圖2是圖1的發光模組的示意圖。

圖3是圖1的發光裝置沿I-I剖線的剖面示意圖。

圖4是本發明一實施例的發光裝置的俯視示意圖

圖1是本發明一實施例的發光裝置的俯視示意圖。圖2是圖1的發光模組的示意圖。圖3是圖1的發光裝置沿I-I剖線的剖面示意圖，其中為求便於說明與清楚表示，圖1的殼體210以虛線繪示，且入口區224、出口區225以及中央區223的局部超出導流件220以外，而圖2僅示意地繪示出其中兩個並接的發光模組100。請參考圖1至圖3，在本實施例中，發光裝置10其包括多個發光模組100以及散熱模組200，其中發光模組100可呈線性排列或陣列排列，本發明對此不加以限制。

發光模組100可包括承載器110、電路板120以及至少一發光元件130(圖2示意地繪示出多個)，其中承載器110具有相對的正面111與背面112，且電路板120設置於承載器110的正面111上。此外，發光元件130設置於電路板120上，其中電路板120位於承載器110與發光元件130之間。在此，雖然是以多個發光元件130設置於單一個電路板120舉例說明，但本發明不限於此。在其他實施例中，亦可設置多個電路板120於承載器110的正面111上，並使多個發光元件130分別設置於這些電路板120上。

通常而言，承載器110可以是由金屬、陶瓷或其他適當的散熱材料所構成的散熱基座，因此發光元件130運作時所產生的熱能可經由承載器110逸散至外界。電路板120可以是FR-4印刷電路板、FR-5印刷電路板、矽基板、陶瓷基板或金屬基板，其例如是藉由表面黏著技術(SMT)的方式而固定於承載器110。另一方面，發光元件130例如是以其電極(圖未示)透過覆晶接合的方式或導電膠而電性連接於電路板120的表面線路層(圖未示)，本發明對此不加以限制。

如圖2所示，發光模組100更包括散熱鰭片組140，位於承載器110的背面112。舉例來說，散熱鰭片組140可以是一體成型於承載器110，或者是透過黏著固定於承載器110，本發明對此不加以限制。一般來說，散熱鰭片組140可具有並列的多個散熱鰭片141，且例如是由金屬、陶瓷或其他適當的高散熱材料所構成。因此，發光元件130運作時所產生的熱能可依序經由承載器110與散熱鰭片組140逸散至外界，其中散熱鰭片組140有助於提高熱交換效率。

請參考圖1與圖3，散熱模組200設置於這些發光模組100的一側，其中散熱模組200包括殼體210以及導流件220，且殼體210以及導流件220例如是由金屬、陶瓷或其他適當的散熱材料所構成。具體來說，殼體210具有相對設置的流體入口211、流體出口212、第一流道213以及第二流道214，其中流體入口211與流體出口212設置於殼體210的相對兩端。第一流道213連通 流體入口211，且第二流214連通流體出口212。導流件220具有與第一流道213相連通的多個第一導流溝渠221以及與第二流道214相連通的多個第二導流溝渠222，其中這些第一導流溝渠221與這些第二導流溝渠222例如是成對地設置於導流件220的中心軸L的相對兩側。本實施例中，由於散熱模組200是對應發光模組100設置，因此每一個第一導流溝渠221與每一個第二導流溝渠222例如是成對地設置於導流件200對應的每一個發光模組100的兩側，且線性排列於流體入口211與流體出口212之間。此處，各個發光模組100的承載器110例如是卡固於導流件220，其中各個承載器110的背面112與導流件220之間會構成與第一導流溝渠221以及第二導流溝渠222相連接的腔室C，且散熱鰭片組140位於腔室C內。

具體來說，在散熱模組200所供應的流體230自流體入口211流入第一流道213後，流體230會依序通過各個第一導流溝渠221的上方，並分流至各個第一導流溝渠221內。接著，流體230會自第一導流溝渠221流入腔室C並與承載器110的背面112以及散熱鰭片組140相接觸，藉以帶走傳遞至承載器110的背面112以及散熱鰭片組140的熱能。之後，與承載器110的背面112以及散熱鰭片組140進行熱交換後的流體230會經由第二導流溝渠222流入第二流道214，並於第二流道214匯集後而自流體出口212流出。如此，不僅可使發光模組100能持續地運作且具有較佳發光效率，也不會因工作溫度過熱而故障或損毀，從而延長 其工作壽命。

如圖1所示，在本實施例中，繪示有六個第一導流溝渠221與六個第二導流溝渠222，其中導流件可劃分為入口區224、出口區225以及位於入口區224與出口區225之間的中央區223。位於入口區224內的第一導流溝渠221與第二導流溝渠222(亦即為相對靠近流道入口211數來的前一、二個第一導流溝渠221與第二導流溝渠222)的開口總面積分別為I1、O1，位於出口區225內的第一導流溝渠221與第二導流溝渠222(亦即為靠近流道入口211數來的第五、六個第一導流溝渠221與第二導流溝渠222)的開口總面積分別為I2、O2，其中開口面積I1、O1的總和例如是等於開口面積I2、O2的總和。又，位於中央區223內的第一導流溝渠221與第二導流溝渠222(亦即，位於導流件220的相對遠離流體入口211與流體出口212的第一導流溝渠221與第二導流溝渠222)的開口總面積分別為I3、O3，其中I3分別大於I1與I2。較佳的，其中開口總面積I3、O3的總和分別大於開口總面積I1、O1的總和與開口總面積I2、O2的總和，且更佳的，開口面積I3、O3的總和分別約略大於開口面積I1、O1的總和與開口面積I2、O2的總和1.05至1.1倍。特別的是，若固定每一個第一導流溝渠221的開口面積，則O3分別大於O1與O2。

特別說明的是，第一導流溝渠221與第二導流溝渠222的個數並不以本實施例為限，只要使位於中央區223內的第一導流溝渠221開口總面積分別大於他處的第一導流溝渠221開口總 面積即可。其中，第一、二導流溝渠221、222個數至少為三個。

更具體而言，導流件220例如是被平均劃分為三個區塊，亦即，入口區224、出口區225以及中央區223，其中入口區224、出口區225與中央區223在導流件220上的佔據面積彼此相等。亦即，入口區224、出口區225與中央區223具有同樣的大小。相對靠近流體入口211的部分第一導流溝渠221與部分第二導流溝渠222位於入口區224內，相對靠近流體出口212的部分第一導流溝渠221與部分第二導流溝渠222位於出口區225內，相對遠離流體入口211與流體出口212的部分第一導流溝渠221與部分第二導流溝渠222位於中央區223內。由於中央區223位於入口區224與出口區225之間，因此中央區223實質上位於導流件220的中央。換個角度來說，只要使位於中央區223內的第一、二導流溝渠221、222開口總面積總和分別大於他處等分區域內的部分的第一、二導流溝渠221開口總面積總和即可。

透過調變第一導流溝渠221與第二導流溝渠222的開口總面積總和，可使得通過位於導流件220的中央區223的第一導流溝渠221與第二導流溝渠222的流體230的流率或流量大於通過位於導流件220的他處的部分第一導流溝渠221與部分第二導流溝渠222的流體230的流率或流量，藉以避免熱能積累於導流件220的中央區域223而導致發光模組100的整體溫降不均勻不均勻，並使得流體230與發光模組100之間具有良好的熱交換效率。一般而言，流體230可以是比熱為0.5Cal/g-℃(卡/公克-度) 至1Cal/g-℃(卡/公克-度)的物質，例如可以是水、酒精或冷媒。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖4是本發明另一實施例的發光裝置的俯視示意圖，其中為求便於說明與清楚表示，圖4的殼體210是以虛線繪示，且入口區224、出口區225以及中央區223的局部超出導流件220以外。請參考圖4，發光裝置10A大致上發光裝置10相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例中，位於入口區222內的第一導流溝渠221的開口總面積I1大於出口區225的第一導流溝渠221的開口總面積I2。較佳的，其中開口總面積之間的關係為I3>I1>I2，且I3約略為I1的1.05至1.1倍，且I1約略為I2的1.05至1.1倍。更佳地，其中開口總面積I1、O1的總和例如是大於開口總面積I2、O2的總和，其中開口總面積I3、O3的總和>開口總面積I1、O1的總和>開口總面積I2、O3的總和，且開口面積I3、O3的總和約略為開口面積I2、O2的總和的1.05至1.1倍，且開口面積I1、O1的總和約略為開口面積12、O2的總和的1.05至1.1倍。

需說明的是，在未繪示的實施例中，舉凡位於導流件的中央區域的部分第一導流溝渠與部分第二導流溝渠的開口面積總 和大於位於導流件的他處的部分第一導流溝渠與部分第二導流溝渠的開口面積總和的實施態樣，皆不脫離本發明的範疇。舉例來說，導流件中位於中央區以外的第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口面積例如是以越遠離中央區越小，亦即呈現對稱漸縮的趨勢。亦可為，以越遠離中央區越小，但靠近入口流道的開口總面積總和又會大於靠近出口流道的開口總面積總和，亦即呈現非對稱漸縮的趨勢。

綜上所述，本發明的散熱模組適用於發光裝置，其導流件設置於多個發光模組的一側，其中導流件具有多個第一導流溝渠以及多個第二導流溝渠，且第一導流溝渠與第二導流溝渠成對地設置於發光模組的相對兩側。藉由中央區的第一導流溝渠的開口總面積大於設置他處的第一導流溝渠的開口總面積，可有效提升流體流經發光模組時的流率或流量，以使流體與發光模組之間具有良好的熱交換效率，相較於習知每一個第一導流溝渠與第二導流溝渠的開口總面積都相等，進而導致發光模組的整體溫降不均勻的散熱模組而言，更能平均地降低各個發光模組的溫度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧發光裝置

100‧‧‧發光模組

200‧‧‧散熱模組

210‧‧‧殼體

211‧‧‧流體入口

212‧‧‧流體出口

213‧‧‧第一流道

214‧‧‧第二流道

220‧‧‧導流件

221‧‧‧第一導流溝渠

222‧‧‧第二導流溝渠

223‧‧‧中央區

224‧‧‧入口區

225‧‧‧出口區

230‧‧‧流體

I1~I3、O1~O3‧‧‧開口總面積

L‧‧‧中心軸

Claims (12)

1. 一種散熱模組，適於對多個發光模組進行散熱，該散熱模組包括：一殼體，具有一流體入口、一流體出口、一第一流道以及一第二流道，其中該流體入口與該流體出口分別設置於該殼體的相對兩端，該第一流道連通該流體入口，且該第二流道連通該流體出口；以及一導流件，具有與該第一流道相連通的多個第一導流溝渠以及與該第二流道相連通的多個第二導流溝渠，其中該導流件劃分為一入口區、一出口區以及位於該入口區與該出口區之間的一中央區，位於該入口區內的該第一導流溝渠與該第二導流溝渠的開口總面積分別為I1、O1，位於該出口區內的該第一導流溝渠與該第二導流溝渠的開口總面積分別為I2、O2，位於該中央區內的該第一導流溝渠與該第二導流溝渠的開口總面積分別為I3、O3，其中該I3分別大於該I1與該I2。
2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該I1大於該I2。
3. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該I3和O3的總和大於該I1和O1的總和。
4. 如申請專利範圍第3項所述的散熱模組，其中該I1和O1的總和大於該I2和O2的總和。
5. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該I1等於該 O1，該I2等於該O2，該I3等於該O3。
6. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，其中該入口區、該出口區以及該中央區在該導流件上的佔據面積彼此相等。
7. 如申請專利範圍第1項所述的散熱模組，更包括：一流體，自該流體入口流入該第一流道，並分流至各該第一導流溝渠以與該些發光模組進行熱交換，且由各該第二導流溝渠匯流於該第二流道以自該流體出口流出。
8. 如申請專利範圍第7項所述的散熱模組，其中該流體的比熱為0.5Cal/g-℃至1Cal/g-℃。
9. 一種發光裝置，包括：多個發光模組；以及一散熱模組，設置於該些發光模組的一側，其中該散熱模組包括：一殼體，具有一流體入口、一流體出口、一第一流道以及一第二流道，其中該流體入口與流體出口分別設置於該殼體的相對兩端，該第一流道連通該流體入口，且該第二流道連通該流體出口；以及一導流件，位於該殼體與該些發光模組之間，該導流件具有與該第一流道相連通的多個第一導流溝渠以及與該第二流道相連通的多個第二導流溝渠且對應該發光模組配置，其中該導流件劃分為一入口區、一出口區以及位於該入口區與該出口區之間的一中央區，位於該入口區內的該第一導流溝 渠與該第二導流溝渠的開口總面積分別為I1、O1，位於該出口區內的該第一導流溝渠與該第二導流溝渠的開口面積分別為I2、O2，位於該中央區內的該第一導流溝渠與該第二導流溝渠的開口總面積分別為I3、O3，其中該I3分別大於該I1與該I2。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置，其中各該發光模組包括：一承載器，具有相對的一正面與一背面，該承載器設置於該導流件上，並以該背面與該流體接觸；一電路板，設置於該承載器的該正面上；以及至少一發光元件，設置於該電路板上，其中該電路板位於該承載器與該至少一發光元件之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述的發光裝置，其中各該發光模組更包括一散熱鰭片組，位於該承載器的該背面。
12. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置，其中各該些第一導流溝渠與各該些第二導流溝渠成對地設置於對應的各該些發光模組的相對兩側。