JP2008300158A - Light source substrate, light source device, and light source cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)等の半導体光源を冷却する機能を備えた光源基板と、該基板を用いた光源装置と、該装置に好適な光源冷却システムとに関する。 The present invention relates to a light source substrate having a function of cooling a semiconductor light source such as an LED (light emitting diode), a light source device using the substrate, and a light source cooling system suitable for the device.
近年、各種表示装置において、小電力で長寿命のLEDが多用されている。多数のLEDに比較的大きな電流を流す用途では、LEDが発熱により発光効率を低下させたり、表示装置の動作信頼性に悪影響を及ぼしたりする。このため、従来、LEDの光源基板に冷却機能部を設けた技術が提案されている。 In recent years, LEDs with low power and long life have been frequently used in various display devices. In an application in which a relatively large current is passed through a large number of LEDs, the LEDs reduce the light emission efficiency due to heat generation, or adversely affect the operational reliability of the display device. For this reason, conventionally, a technique in which a cooling function unit is provided on a light source substrate of an LED has been proposed.
例えば、図5に示すように、特許文献1に記載された光源基板51は、アルミニウム製の冷却ベース52の表面に絶縁層53を介して金属板54を貼り付け、金属板54にマウントされたLED55の発熱を金属板54と絶縁層53を介して冷却ベース52に回収するように構成されている。
For example, as shown in FIG. 5, the
図6に示すように、特許文献2に記載された光源基板61は、金属製ジャケット62のキャビティ63に冷却液64を密閉し、モータ65により回転羽根66を駆動し、金属板67上にマウントされたLED68の発熱を冷却液64に蓄え、冷却液64の蓄熱をジャケット62下部の空冷フィン69から放散させるように構成されている。
As shown in FIG. 6, the
ところが、特許文献1の光源基板51によると、LED55を冷却する能力が冷却ベース52の熱容量に依存しているため、多数のLED55に大きな電流を流す場合に、厚手の冷却ベース52を使用する必要があり、光源基板51の質量および嵩が増加するという問題点があった。
However, according to the
特許文献2の光源基板61によると、冷却液64がジャケット62に密閉されているので、冷却液64を撹拌するための回転羽根66やモータ65を装備する必要があるうえ、冷却液64の放熱を促すための空冷フィン69が不可欠になり、光源基板61の構成が複雑かつ大型化するという問題点があった。
According to the
本発明の目的は、上記課題を解決し、LED等の半導体光源を小型かつ簡単な構成で効率よく冷却できる光源基板と、該基板を用いた光源装置と、該装置を冷却するシステムとを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a light source substrate capable of efficiently cooling a semiconductor light source such as an LED with a small and simple configuration, a light source device using the substrate, and a system for cooling the device. There is to do.
上記の課題を解決するために、本発明の光源基板は、半導体光源がマウントされる導体層と、導体層を電気絶縁する絶縁層と、絶縁層を介して半導体光源の発熱を奪う冷却ジャケットとを備え、冷却ジャケットが複数枚の金属薄板を接合して構成され、該金属薄板の接合面に冷却液を通過させる貫通路が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a light source substrate of the present invention includes a conductor layer on which a semiconductor light source is mounted, an insulating layer that electrically insulates the conductor layer, and a cooling jacket that takes away heat from the semiconductor light source through the insulating layer. And a cooling jacket is formed by joining a plurality of thin metal plates, and a through passage through which a cooling liquid passes is formed on a joining surface of the thin metal plates.
ここで、半導体光源はLEDに限定されず、レーザーダイオードやEL(エレクトロルミネッセンス)等を導体層にマウントすることができる。導体層には、銅またはアルミニウム等の導電性材料を使用できる。絶縁層には、エポキシ、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等の樹脂材料を使用できる。 Here, the semiconductor light source is not limited to the LED, and a laser diode, EL (electroluminescence) or the like can be mounted on the conductor layer. A conductive material such as copper or aluminum can be used for the conductor layer. Resin materials such as epoxy, polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, and liquid crystal polymer can be used for the insulating layer.
冷却ジャケットの金属薄板には、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、銅、チタン、銀、またはこれらの合金材料を使用できる。一枚の金属薄板の厚さは0.1mm〜2.0mm、薄板の枚数は2〜10枚程度であり、どちらも光源の数や用途または冷却ジャケットの厚さに応じて適宜に選択できる。 For the metal thin plate of the cooling jacket, a metal material excellent in thermal conductivity, for example, aluminum, copper, titanium, silver, or an alloy material thereof can be used. The thickness of one metal thin plate is 0.1 mm to 2.0 mm, and the number of thin plates is about 2 to 10, both of which can be appropriately selected according to the number of light sources, the application, or the thickness of the cooling jacket.
冷却ジャケットの貫通路は、例えば、金属薄板の接合面に溝を加工することによって形成される。溝加工にあたっては、レーザエッチング、ウエットエッチング、切削等の手段を採用できる。相接合する二枚の金属薄板のうち、一方の薄板の接合面に溝を加工し、これを他方の薄板で塞いで貫通路を形成できる。あるいは、両方の薄板の接合面にそれぞれ溝を加工し、接合により断面積の大きな貫通路を形成することも可能である。 The through path of the cooling jacket is formed, for example, by machining a groove in the joining surface of the thin metal plate. In the groove processing, laser etching, wet etching, cutting, or the like can be employed. Of the two metal thin plates to be phase-joined, a groove can be formed on the joint surface of one thin plate, and this can be closed with the other thin plate to form a through path. Or it is also possible to process a groove | channel on the joining surface of both the thin plates, respectively, and to form a penetration path with a big cross-sectional area by joining.
金属薄板の接合には、ホットプレス法を好ましく採用できる。例えば、複数枚の銅薄板を表面処理した後にホットプレスにより直接接合してもよく、接合材(ろう材)を介して接合してもよい。接合材としては、AuSn、AgSn、SnCu、SnAgCu、AuSi、SnAgBi、SnAgBiCu等の共晶材料を好ましく使用できる。なお、貫通路に通過させる冷却液としては、水、エチレングリコール等の水溶液、シリコン系オイルなど、高流動性の液冷媒を使用できる。 A hot press method can be preferably used for joining the thin metal plates. For example, after surface-treating a plurality of copper thin plates, they may be directly joined by hot pressing, or may be joined via a joining material (brazing material). As the bonding material, eutectic materials such as AuSn, AgSn, SnCu, SnAgCu, AuSi, SnAgBi, and SnAgBiCu can be preferably used. In addition, as the coolant that passes through the through passage, a highly fluid liquid refrigerant such as water, an aqueous solution of ethylene glycol, or silicon oil can be used.
本発明の光源装置は、半導体光源がマウントされる導体層と、導体層を電気絶縁する絶縁層と、絶縁層を介して半導体光源の発熱を奪う冷却ジャケットとからなる光源基板を備え、冷却ジャケットが複数枚の金属薄板を接合して構成され、該金属薄板の接合面に冷却液を通過させる貫通路が形成され、導体層に所要パターンの配線回路が形成され、該配線回路に半導体光源の電極を接続したことを特徴とする。 A light source device of the present invention includes a light source substrate including a conductive layer on which a semiconductor light source is mounted, an insulating layer that electrically insulates the conductive layer, and a cooling jacket that removes heat from the semiconductor light source via the insulating layer. Is formed by joining a plurality of thin metal plates, a through passage is formed on the joining surface of the thin metal plates to allow a coolant to pass through, a wiring circuit having a required pattern is formed in the conductor layer, and a semiconductor light source is formed in the wiring circuit. The electrode is connected.
本発明の光源冷却システムは、上記光源装置を冷却するシステムであって、冷却液を光源基板の冷却ジャケットに循環させる配管を備え、該配管上に、冷却液を冷却ジャケットの貫通路に供給するポンプと、貫通路から吐出された冷却液を冷却するラジエータと、余剰の冷却液を貯留するリザーバーとを設けたことを特徴とする。 The light source cooling system of the present invention is a system for cooling the light source device, and includes a pipe for circulating the cooling liquid to the cooling jacket of the light source substrate, and supplies the cooling liquid to the through path of the cooling jacket on the pipe. A pump, a radiator that cools the coolant discharged from the through passage, and a reservoir that stores excess coolant are provided.
また、本発明の光源冷却システムは、冷却液の漏れや枯渇、ポンプやラジエータの故障等に備え、冷却ジャケットに放熱フィンを取り付けたことを特徴とする。 Further, the light source cooling system of the present invention is characterized in that a radiating fin is attached to the cooling jacket in preparation for leakage or depletion of the coolant, failure of the pump or radiator, and the like.
本発明によれば、半導体光源の発熱を冷却ジャケットに伝え、貫通路を通過する冷却液に回収し、冷却液を基板外部へ速やかに排出することで、半導体光源を効率よく冷却できる。冷却ジャケットを複数枚の金属薄板で構成したので、光源基板を薄くし、光源装置を小型化できる。特に、貫通路を金属薄板の接合面に形成したので、冷却ジャケットをエッチング等の手段で簡単かつ安価に製作できる。 According to the present invention, the semiconductor light source can be efficiently cooled by transmitting the heat generated by the semiconductor light source to the cooling jacket, collecting it in the coolant passing through the through passage, and quickly discharging the coolant to the outside of the substrate. Since the cooling jacket is composed of a plurality of thin metal plates, the light source substrate can be made thinner and the light source device can be downsized. In particular, since the through path is formed on the joining surface of the thin metal plate, the cooling jacket can be easily and inexpensively manufactured by means such as etching.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は光源冷却システム1の全体的な構成を示す。図2は該システム1に組み込まれた光源装置2を図1のA−A線で破断して示す。図3は該光源装置2の基板11を図1のB−B線で破断して示す。図4は光源基板11の変更例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of the light
図1に示す光源冷却システム1は、光源装置2に冷却液3を循環させる配管4を備えている。配管4上には、冷却液3を光源装置2の入口側コネクタ5に供給するポンプ6と、光源装置2の出口側コネクタ7から吐出された冷却液3を冷却するラジエータ8と、余剰の冷却液3を貯留するリザーバー9とが設けられている。
A light
図2に示すように、光源装置2は厚さ1mm程度の平板形の光源基板11を備えている。光源基板11は、半導体光源としての多数のLED12がマウントされる導体層13と、導体層13を電気的に絶縁する絶縁層14と、絶縁層14を介してLED12の発熱を奪う冷却ジャケット15とから構成されている。
As shown in FIG. 2, the light source device 2 includes a flat
冷却ジャケット15には、冷却水3を通過させる貫通路16がジャケット15の全長にわたって延びるように形成されている。貫通路16の一端には冷却水3の入口17が設けられ、入口17にコネクタ5が接続されている。貫通路16の他端には冷却水3の出口18が設けられ、出口18にコネクタ7が接続されている。
A through
図3に示すように、光源基板11の導体層13には、所要パターンの配線回路20が形成され、配線回路20にLED12の電極21が接続されている。LED12の発光チップ22は導体層13にマウントされ、発光チップ22の発熱が導体層13と絶縁層14を介して冷却ジャケット15に伝わるようになっている。
As shown in FIG. 3, a
冷却ジャケット15は、厚さ0.5mm程度の二枚の銅薄板23を接合材24を介してホットプレスにより接合して構成されている。両方の銅薄板23の接合面には、同じ部位に複数本の溝25がハーフエッチングにより加工されている。そして、二枚の銅薄板23を接合することにより、冷却ジャケット15に貫通路16が形成されている。
The
上記構成の光源基板11においては、LED12の発熱が冷却ジャケット15に伝わり、貫通路16を流れる冷却液3に回収される。温度上昇した冷却液3はポンプ6により冷却ジャケット15から光源基板11の外部へ速やかに排出され、ラジエータ8で冷却された後に、ジャケット15に還流する。従って、冷却液を密閉する従来の光源基板(図6参照)と比較し、LED12を簡単かつ薄型の冷却ジャケット15で効率よく冷却することができる。
In the
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状や構成を適宜に変更して実施することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately changing the shape and configuration of each part without departing from the spirit of the invention, as exemplified below.
(1)図4示すように、冷却ジャケット15の下側の銅薄板23に放熱フィン27を接着剤28で取り付けること。こうすれば、冷却ジャケット15の蓄熱の一部を放熱フィン27で放散させ、光源冷却システム1の冷却能力をさらに高めることができる。また、システム1の異常時に、放熱フィン27を主動的に機能させ、LED12の寿命低下や破壊を未然に防止することが可能となる。
(1) As shown in FIG. 4,
(2)図3に示す光源基板11において、銅薄板23の接合枚数を増やし、冷却ジャケット15の貫通路16を二段、三段またはそれ以上の多段に形成すること。
(3)図2に示す光源装置2において、LED12にかえ、レーザーダイオードを導体層13にマウントすること。
(2) In the
(3) In the light source device 2 shown in FIG. 2, a laser diode is mounted on the
1 光源冷却システム
2 光源装置
3 冷却液
4 配管
6 ポンプ
8 ラジエータ
9 リザーバー
11 光源基板
12 LED
13 導体層
14 絶縁層
15 冷却ジャケット
16 貫通路
20 配線回路
21 電極
23 銅薄板
27 放熱フィン
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010272438A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Led lighting device used in dangerous area |
JP2010272463A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Led lighting device |
JP2010272440A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Cooling type led lighting device |
JP2010272472A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Led lighting device |
CN102162632A (en) * | 2010-01-18 | 2011-08-24 | 东芝照明技术株式会社 | Lighting apparatus |
JP2012023012A (en) * | 2010-06-17 | 2012-02-02 | Nakakyu:Kk | Led illumination device |
WO2012042337A1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | パナソニック電工Sunx株式会社 | Led unit |
JP2012138356A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-19 | Tai-Her Yang | Photothermal source of fluid pumping device driven by self photovoltaic power |
JP2012155904A (en) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Syoken Co Ltd | Led lighting system |
KR101272801B1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-06-10 | 원철희 | Vacuum Chamber V-LED Curing Machine |
CN103374737A (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 库特勒自动化***(苏州)有限公司 | Solar cell electroplating device |
JP2013229519A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | Light radiation module and printing device |
CN107742614A (en) * | 2017-10-30 | 2018-02-27 | 镇江佳鑫精工设备有限公司 | A kind of semiconductor equipment circuit board |
JP2021069586A (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | スタンレー電気株式会社 | Fluid sterilizing device |
WO2022211113A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Hoya株式会社 | Light irradiation device |
CN116564857A (en) * | 2023-05-25 | 2023-08-08 | 深圳市伟方成科技有限公司 | LED lamp bead packaging structure |
-
2007
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Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010272438A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Led lighting device used in dangerous area |
JP2010272463A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Led lighting device |
JP2010272440A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Cooling type led lighting device |
JP2010272472A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Led lighting device |
CN102162632A (en) * | 2010-01-18 | 2011-08-24 | 东芝照明技术株式会社 | Lighting apparatus |
JP2012023012A (en) * | 2010-06-17 | 2012-02-02 | Nakakyu:Kk | Led illumination device |
WO2012042337A1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-05 | パナソニック電工Sunx株式会社 | Led unit |
JP2012074422A (en) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Panasonic Electric Works Sunx Co Ltd | Led unit |
JP2012138356A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-19 | Tai-Her Yang | Photothermal source of fluid pumping device driven by self photovoltaic power |
JP2012155904A (en) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Syoken Co Ltd | Led lighting system |
KR101272801B1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-06-10 | 원철희 | Vacuum Chamber V-LED Curing Machine |
JP2013229519A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | Light radiation module and printing device |
CN103374737A (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 库特勒自动化***(苏州)有限公司 | Solar cell electroplating device |
CN107742614A (en) * | 2017-10-30 | 2018-02-27 | 镇江佳鑫精工设备有限公司 | A kind of semiconductor equipment circuit board |
JP2021069586A (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | スタンレー電気株式会社 | Fluid sterilizing device |
JP7393917B2 (en) | 2019-10-30 | 2023-12-07 | スタンレー電気株式会社 | Fluid sterilizer |
WO2022211113A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Hoya株式会社 | Light irradiation device |
JP7488960B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-05-22 | Hoya株式会社 | Light irradiation device |
CN116564857A (en) * | 2023-05-25 | 2023-08-08 | 深圳市伟方成科技有限公司 | LED lamp bead packaging structure |
CN116564857B (en) * | 2023-05-25 | 2024-02-02 | 深圳市伟方成科技有限公司 | LED lamp bead packaging structure |
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