[發明專利]采用超導熱均溫板的大功率LED散熱結構

無效

• 申請號: 201110057986.2
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102683566A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 蘇光耀;柯俊偉;譚光明;李浩
• 申請（專利權）人: 浙江名芯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L25/075
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及LED的散熱結構設計，具體是一種采用超導熱均溫板的大功率LED散熱結構。????

背景技術

隨著地球資源日益耗竭，各國對于節能環保日趨重視；新型發光材料LED-早成為眾人耳目焦點，目前LED正在逐漸顯現出良好的發展前景。特別是大功率LED，各國都有投入大量的人力和物力進行研究實驗，其大功率LED封裝工藝技術和材料也在迅猛發展，應用的領域也在不斷的拓寬，已開始應用于一些景觀照明、礦燈、路燈、應急燈等領域。

目前大功率LED的光電轉換效率大概在15%-20%左右，而80%左右的電能則轉化為熱能散發出來；如不及時將熱量散發，則對大功率LED的壽命和光衰影響極大。所以，大功率LED在長期工作時必須先解決散熱問題。據目前業界包括國內大功率LED的散熱主要有兩種方式：

一）大部份使用大功率LED單管1W或3W組合在一個燈具中來滿足高亮度照明的要求，這種方式在一定程度上解決了單顆光源亮度不足的問題；但是，這種工藝存在以下問題：

1）燈具制作過程繁瑣，生產效率低、可靠性不高；

2）燈具的設計受單管LED排列數量和線路復雜的限制，生產的燈具在外形美觀和保證性能方面難以兼顧；

3）燈具的二次光學設計復雜，難以滿足各類不同照明設計的要求，而且會造成燈具光效降低；

4）在使用過程中容易出現因局部故障導致的盲點，產生暗斑，增加維護成本。

二）另一種則采用大功率LED芯片集成封裝在一個熱沉表面的反光杯內，此封裝方式雖然解決了燈具生產效率、滿足二次光學設計和線路復雜等問題。但是散熱問題還是一直困擾著大功率LED。

當大功率LED光源安裝在壓鑄鋁基或鋁型材散熱器上，并采用的導熱硅脂（或導熱硅膠墊）作為大功率LED熱沉和散熱器間的傳導材料時，（其導熱硅脂或導熱硅膠墊的主要成份結構為：硅酮＋純銀微粒子＋金屬氮化物），它的導熱系數在0.5W/?MK～5W/?MK左右，這樣的散熱結構且熱阻較高，導熱速度太慢，無法將大功率LED芯片在工作時產生的熱量及時導出，如長時間工作下對LED器件散熱與物理特性極為不利，最終導致LED芯片P/N結結溫過高使熒光粉老化的惡性過程。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種采用超導熱均溫板的大功率LED散熱結構，通過改進LED芯片與散熱器的連接方式，提高集成封裝LED結構的散熱性能。

為此，本發明采用以下技術方案：?

采用超導熱均溫板的大功率LED散熱結構，包括LED芯片和具有復數個散熱鰭片的散熱器，其特征在于它還包括：

均溫板，所述的LED芯片設于均溫板上，均溫板內開嵌有導熱均溫腔，該導熱均溫腔為一真空的密閉腔體，腔體內填充有導熱液，LED芯片工作時產生的熱量使導熱液氣化，所述的導熱均溫腔內壁上設有一層多孔毛細材料；

設于均溫板上的光學杯，圍繞于LED芯片周圍，其上安裝有對LED芯片發射光線進行光學處理的光學處理件；

設于均溫板上的電路連接構件，用于將LED芯片與外電路相連；

若干熱管，將均溫板與散熱器的散熱鰭片相連，用于將均溫板的熱量傳遞至散熱鰭片散發。

導熱均溫腔為真空密封的金屬殼體，在該殼體內設置有多孔毛細材料及導熱液，利用在真空中汽液變化過程中的熱吸放原理快速均勻地導熱。

熱管主要是利用工作流體在真空中的蒸發與冷凝來傳遞熱量，熱管工作流體涵蓋從低溫應用的氦、氮，到高溫應用的鈉、鉀等液態金屬；當熱管的一端受熱時（即兩端出現溫差時），毛細芯中的工作液體蒸發汽化，蒸汽在壓差之下流向另一端放出熱量并凝結成液體，液體再沿多孔材料依靠毛細管作用流回蒸發端，熱量得以沿熱管迅速傳遞，如此循環不已，因此熱管幾乎是在等溫下傳遞熱量。

作為對上述技術方案的完善和補充，本發明進一步采取如下技術措施或是這些措施的任意組合：

所述的均溫板上設有至少一個用于安裝熱管的熱管安裝半圓槽，所述散熱器的散熱鰭片也設有對應的熱管安裝槽。

所述的導熱均溫腔的一端設有除氧管。便于抽去空氣和注入導熱液，也便于維修。

所述的均溫板包括接合的均溫板上基座和均溫板下基座，它們的接合面上開有對應的導熱均溫腔容納凹槽，均溫板上基座和均溫板下基座接合后，所述的導熱均溫腔被夾在兩塊基板之間，除氧管從均溫板的一側外露，所述的熱管安裝半圓槽開設于均溫板下基座上。

所述的熱管為用直熱管、環形熱管、U形熱管或折彎熱管，熱管分別與均溫板和散熱器焊接，所述的散熱鰭片上設有多組對通孔。