[發(fā)明專利]利用室溫液態(tài)金屬導(dǎo)熱的大功率LED光源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910101818.1
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101666433A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 符建
• 申請（專利權(quán)）人: 符建
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V7/00;F21V9/10;F21V29/00;H01L23/373;F21Y101/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及照明光源，尤其涉及一種利用室溫液態(tài)金屬導(dǎo)熱的大功率LED光源。

背景技術(shù)

LED光源是新一代綠色照明光源，其耗電量只有普通白熾燈的十分之一，而壽命卻長十倍以上。除此之外，LED光源還具有體積小、堅固耐用、色彩豐富等優(yōu)點。為了滿足更高光強的要求，LED光源通過提高單個芯片的輸出功率或者采用LED陣列的方式來實現(xiàn)。在理想的情況下，匹配的光學(xué)材料和適當?shù)姆庋b結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮LED高效的發(fā)光性能，將大部分的電能轉(zhuǎn)化為光。但是由于LED芯片面積非常小，因此大量的熱量無法及時散去，因此導(dǎo)致LED工作時溫度過高。溫度過高對大功率LED光源的輸出光強和色溫性能有著非常大的影響，特別是LED芯片的PN結(jié)長期工作在高溫狀態(tài)，其光學(xué)性能會很快衰減，嚴重影響LED的使用壽命。這是LED封裝中需要解決的關(guān)鍵問題。

從LED光源發(fā)熱特性分析可知，LED封裝基板與散熱器之間的接觸熱阻嚴重影響LED的散熱性能，特別當封裝基板與散熱器之間的表面不平整時，解決這一問題的方法在于利用導(dǎo)熱硅膠或其他導(dǎo)熱材料來填充在兩個表面之間。但是這些材料導(dǎo)熱系數(shù)非常小而且容易老化，影響器件的散熱和長期穩(wěn)定性。如何在低成本的前提下，采用更好的冷卻方式，使LED光源工作在更低的溫度上工作，獲得更高的發(fā)光效率，更長的壽命，更高的可靠性，是本發(fā)明要解決的關(guān)鍵問題。

液體金屬是一種在常溫下(如攝氏100度以下)呈現(xiàn)為液態(tài)的金屬，這種材料具有導(dǎo)熱系數(shù)大，常溫下具有流動性，能滲透到非常細微的空間中，能夠用來減小兩種不同材料間的接觸熱阻。200510108394.3公開了一種利用液態(tài)金屬冷卻集成芯片的方法，這種方法主要針對集成芯片散熱，通過在兩個熱界面間加入液態(tài)金屬減小熱阻。本發(fā)明要解決的LED芯片散熱問題與集成芯片散熱不同的是，LED芯片必須要安裝在特定結(jié)構(gòu)的封裝基板上，封裝基板上設(shè)置有LED芯片的引出導(dǎo)線、光學(xué)反射裝置以及熒光膠層的安裝裝置，封裝基板與散熱器之間的接觸熱阻是需要解決的主要問題。本發(fā)明充分利用LED封裝基板的特性，改變封裝基板和散熱器之間接觸面的形態(tài)，使兩個接觸面形成相互咬合的凹凸表面，大大增加了兩者之間的接觸面積，同時利用液態(tài)金屬的滲透性和流動性將兩個接觸面之間的空隙充滿液態(tài)金屬，利用液態(tài)金屬的高導(dǎo)熱性改善封裝基板和散熱器之間散熱，這種方法能夠從根本上解決封裝基板和散熱器之間接觸熱阻過大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用室溫液態(tài)金屬導(dǎo)熱的大功率LED光源。

一種利用室溫液態(tài)金屬導(dǎo)熱的大功率LED光源包括LED芯片、凹形封裝基板、室溫液態(tài)金屬層、密封層、散熱器、熒光膠層；LED芯片安裝在凹形封裝基板上，凹形封裝基板上設(shè)有光學(xué)反射面，LED芯片上覆蓋有熒光膠層，凹形封裝基板安裝在散熱器上，凹形封裝基板與散熱器之間具有空隙，并由密封層密封，空隙內(nèi)被室溫液態(tài)金屬層充滿。

一種利用室溫液態(tài)金屬導(dǎo)熱的大功率LED光源包括LED芯片、板形封裝基板、室溫液態(tài)金屬層、密封層、散熱器、熒光膠層；LED芯片安裝在板形封裝基板上，LED芯片上覆蓋有熒光膠層，板形封裝基板安裝在散熱器上，板形封裝基板與散熱器之間具有空隙，并由密封層密封，空隙內(nèi)被室溫液態(tài)金屬層充滿，板形封裝基板與散熱器之間設(shè)有凹凸結(jié)構(gòu)。

一種利用室溫液態(tài)金屬導(dǎo)熱的大功率LED光源包括LED芯片、碗形封裝基板、室溫液態(tài)金屬層、密封層、散熱器、熒光膠層；LED芯片安裝在碗形封裝基板上，碗形封裝基板上設(shè)有光學(xué)反射面，LED芯片上覆蓋有熒光膠層，碗形封裝基板安裝在散熱器上，碗形封裝基板與散熱器之間具有空隙，并由密封層密封，空隙內(nèi)被室溫液態(tài)金屬層充滿，碗形封裝基板與散熱器之間設(shè)有凹凸結(jié)構(gòu)。

所述的凹凸結(jié)構(gòu)是截面為方形、梯形、三角形、圓形的條狀或點狀凸起物或凹陷面。

所述的室溫液態(tài)金屬層是一種在攝氏100度以下就呈現(xiàn)為液態(tài)的金屬或合金，包括以下元素的至少一種：鎵、銦、鋅、錫、鎂、銅或金。

所述的散熱器是翅片形散熱器或者熱管散熱器。

所述的密封層是由硅膠或者環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成的薄層。