CN2706876Y - 带有强力散热机构的半导体发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型为带有强力散热机构的半导体发光二极管，为降低现有大电流工作的发光二极管的高热阻以及提高其发光效率及工作寿命而设计。其特征是将发光二极管芯片通过导热材料与热管蒸发端的端面连接，以其作为导热基座，在热管的冷凝端装置散热翅片。利用热管的蒸发及冷凝相变过程，将发光二极管芯片的热量通过热管及散热翅片迅速带走，对发光二极管芯片的散热效率提高数百倍，热阻大幅度降低，发光效率、光输出功率及工作寿命大幅度提高。

Description

带有强力散热机构的半导体发光二极管
(一)技术领域：本实用新型涉及半导体发光器件，具体为带有强力散热机构的半导体发光二极管。
(二)背景技术：半导体发光二极管(简称LED)在电子显示屏、交通信号灯等领域得到广泛的应用。发光二极管的芯片表面通常封装在透光的环氧树脂材料中。对于大电流工作状态的半导体发光二极管，这种封装方式具有很高的热阻，使得发光二极管的管芯片产生很高的温升，管芯片的发光效率、光输出功率及工作寿命严重下降。为改善散热，现有技术中通常采用的方法是将LED管芯片背面焊接安装在导热基板上，导热基板封装在外壳的导热金属底座上，导热底座连接金属散热器，通过热传导及热幅射方式将芯片的热量散发至空气中。这种散热结构，对改善大电流工作的发光二极管的散热及提高发光效率、工作寿命有明显改进。但是，由于管芯芯片的尺寸小，热源集中，这种金属传导散热结构的热阻仍然较大，管芯片的工作温度仍然很高。
(三)发明内容：本实用新型的目的在于设计一种具有更好散热效果的发光二极管，其带有强力散热机构，使发光二极管的发光效率、光输出功率及工作寿命得到大幅度提高。
本实用新型的技术方案如下：其有半导体发光二极管芯片，发光二极管芯片及与其连接的内引线用透明树脂封装，发光二极管芯片与导热基座热传导连接，其特征在于所述导热基座为热管，发光二极管芯片通过至少一层导热材料与热管蒸发端的端面成热传导连接；在所述热管蒸发端装置相互绝缘的引线电极，发光二极管芯片上的电极通过内引线与所述相互绝缘的引线电极焊接连接；在热管的冷凝端装置散热翅片。其进一步的特征在于发光二极管芯片通过敷设于芯片背面的金属层与热管蒸发端的端面成热传导连接。或者是发光二极管芯片背面通过金属材料衬片与热管蒸发端的端面成热传导连接。或者是发光二极管芯片通过导热绝缘材料衬片与热管蒸发端的端面成热传导连接。或者发光二极管芯片通过相连接的导热绝缘材料衬片以及金属材料衬片与热管的蒸发端的端面成热传导连接。在所述热管蒸发端端面连接反光罩，所述发光二极管管芯位于反光罩之中。
以上所述说热传导连接，是指高导热材料之间的连接，连接之后实现热传递功能。
本实用新型的发光二极管芯片通过导热材料，将热量传递给热管，利用热管的蒸发及冷凝相变过程，将管芯片的热量通过热管及安装其冷凝端的散热翅片迅速带走。散热效率原利用热传导及热幅射方式提高数百倍。因而使大电流工作下的发光二极管管芯片的热阻大幅度降低，发光效率、光输出功率及工作寿命大幅度提高。本实用新型将发光二极管芯片通过导热材料，将热量传递给热管蒸发端的端面，散热效果尤为显著。
(四)附图说明：
图1为本实用新型实施例1的结构视图；
图2为本实用新型实施例2的结构视图；
图3为本实用新型实施例3的结构视图；
图4为本实用新型实施例2至例4中，发光二极管芯片电极与衬片电极之间连接过程的示意图。
(五)具体实施方式：
实施例1：见图1，发光二极管芯片通过金属层直接粘接于热管蒸发端面，成热传导连接：图中5为发光二极管的芯片，用CA-85型银浆涂敷于芯片5背面，将芯片背面置于热管7的蒸发端面；或用银浆涂敷于热管7的蒸发端端面6，将芯片5的背面置于银浆涂敷处；经氮气保护状态下120℃温度一小时烘焙，使银浆还原，芯片5的背面通过银层与热管铜质蒸发端端面6烧结，成热传导连接。图1中3为装置于热管7蒸发端的相互绝缘的左右引线电极，其可以用930-4导电胶于常温下粘固于热管7的蒸发端。芯片5上的电极通过铝质电引线4与左右电极3用超声波焊接连接。图1中1为与电极3连接的导电外引线，2为反光罩，反光罩中有封装材料，如环氧树脂。发光二极管芯片及与其连接的内引线位于反光罩及封装材料之中。8为安装于热管冷凝端的散热翅片。
实施例1中，也可以将芯片5的背面先用银浆或导电胶6烧结或粘结于一金属衬片上，再将金属衬片按上述方法粘结于热管蒸发端端面，引线方法同实施例1所述。
实施例2：见图2，发光二极管芯片通过导热绝缘材料衬片与热管蒸发端的端面成热传导连接：图2中5为发光二极管的芯片，9为导热绝缘材料衬片，例如采用热导性能较好的氧化铍衬片。见图2、图4，通过印刷电路工艺在衬片9上制作引线电极13。见图4，将发光二极管芯片5上的电极11采用倒装连接技术，装置焊料球12，将芯片正面的电极11与衬片引线电极13焊接连接。见图2，衬片9与热管7的蒸发端面6的连接方法同实施例1中芯片5的银浆连接方法，引线电极3的制作方法以及内、外电引线4及1的引线方法也同实施例1。图2中2为反光罩，8为热管散热翅片。反光罩中的封装情况同实施例1。
实施例3：见图3，发光二极管芯片5通过相连接的导热绝缘材料衬片9以及金属材料衬片10与热管蒸发端的端面6成热传导连接。图中芯片5与衬片9的连接方法同实施例2倒装连接方法，衬片9与衬片10以及衬片10与热管蒸发端面5的连接方法都采用导电胶常温下粘结固化的方法，例如采用915-7导电胶常温固化12小时。其中金属材料衬片10可以用铝基板，绝缘的引线电极3直接印制在衬片10上，内外电引线4及1的连接方式如图3所示。图3中2为反光罩，8为散热翅片。反光罩中的封装情况同实施例1。
上述各实施例中，装置于热管蒸发端端面的发光二极管芯片可以是单个芯片或者多芯片。或者，含有多个或阵列发光二极管管芯的芯片与多个热管蒸发端的端面连接，都属于本实用新型实施范围。
上述各实施例中，热管7采用铜质管体，工作媒质采用去离子水，毛细管吸液芯采用铜纤维丝束或铜粉末烧结芯，采用已有技术制作热管。

Claims (6)

1、带有强力散热机构的半导体发光二极管，其有半导体发光二极管芯片，发光二极管芯片及与其连接的内引线用透明树脂封装，发光二极管芯片与导热基座热传导连接，其特征在于：所述导热基座为热管，发光二极管芯片通过至少一层导热材料与热管蒸发端的端面成热传导连接；在所述热管蒸发端装置相互绝缘的引线电极，发光二极管芯片上的电极通过内引线与所述相互绝缘的引线电极焊接连接；在热管的冷凝端装置散热翅片。
2、按权利要求1所述带有强力散热机构的半导体发光二极管，其特征在于发光二极管芯片通过敷设于芯片背面的金属层与热管蒸发端的端面成热传导连接。
3、按权利要求1所述带有强力散热机构的半导体发光二极管，其特征在于发光二极管芯片背面通过金属材料衬片与热管蒸发端的端面成热传导连接。
4、按权利要求1所述带有强力散热机构的半导体发光二极管，其特征在于发光二极管芯片通过导热绝缘材料衬片与热管蒸发端的端面成热传导连接。
5、按权利要求1所述带有强力散热机构的半导体发光二极管，其特征在于发光二极管芯片通过相连接的导热绝缘材料衬片以及金属材料衬片与热管的蒸发端的端面成热传导连接。
6、按权利要求1所述带有强力散热机构的半导体发光二极管，其特征在于在所述热管蒸发端端面连接反光罩，所述发光二极管管芯位于反光罩之中。
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CN108613029A (zh) * 2014-03-13 2018-10-02 飞利浦照明控股有限公司 用于照明装置的灯丝

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