JP3138765U - 発光ダイオードと導熱装置との結合構造 - Google Patents

発光ダイオードと導熱装置との結合構造 Download PDF

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Abstract

【課題】 ＬＥＤに放熱効果を達成し、要求する電源の規格を下げることができるＬＥＤと導熱装置との結合構造を提供する。
【解決手段】ＬＥＤとフィン状ヒートシンクとの結合構造１０は、導熱装置１１、絶縁導熱層２１、複数の導電導熱層３１、複数のＬＥＤユニット４１、パッケージング５１から構成される。ＬＥＤユニット４１はＬＥＤチップ４２とリード線４４を有し、ＬＥＤチップ４２は正極と負極を有し、負極は導電導熱層３１に電気的に接続するように導電導熱層３１の上に植え込まれる。またＬＥＤユニット４１の間はリード線４４を介して一端とＬＥＤチップ４２の負極に接続する導電導熱層３１とを接続させ、他端とＬＥＤチップ４２の正極とを接続させることにより直列配列の状態を形成する。これにより、ＬＥＤチップ４２は直列配列の方法により接続されるため、必要な電流を上げることなく、直列組全体の両端の必要電圧を上げることができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）の放熱技術に関するもので、詳細には、ＬＥＤと導熱装置との結合構造に関する。
高輝度ＬＥＤは稼動の際に高熱を生じる。放熱問題を解決するために、中華民国特許公告第Ｍ313759号はフィン状ヒートシンクにＬＥＤチップを植え込むことによりＬＥＤチップに生じた熱をフィン状ヒートシンクに伝導させ、放熱の目的を迅速に達成できる技術を掲示した。
しかし、上述した公告第M313759号は、ＬＥＤチップの負極が直接フィン状ヒートシンクに植え込まれ、負極を互いに接続させる効果を有するため、正極と回路とを接続させると並列状態を呈する。
すべてのＬＥＤチップが並列に配列されると、全体の電気抵抗は大幅に降下するため、低電圧と大電流が要求される。ＬＥＤチップの数が多ければ多いほど必要な電流が大きくなるが、電圧はそのまま変わらない。従って駆動電源の制御は極めて困難になり、低電圧と大電流の需要を満足させることも難しい。また余計に生じた熱エネルギーは一部分の放熱資源を占めてしまう。
本考案の目的は、ＬＥＤに放熱効果を達成し、要求する電源の規格を下げることができるＬＥＤと導熱装置との結合構造を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本考案によるＬＥＤと導熱装置との結合構造は導熱装置、絶縁導熱層、複数の導電導熱層、複数のＬＥＤユニットと少なくとも一つのパッケージングから構成される。絶縁導熱層は少なくとも一部分が導電装置の表面に配置される。導電導熱層は絶縁導熱層に配置され、かつ導電導熱層の間は電気的に接続されることなく独立した状態を呈する。ＬＥＤユニットはＬＥＤチップと少なくとも一つのリード線とを有し、ＬＥＤチップは導電導熱層に植え込まれ、リード線は一端がＬＥＤチップに接続され、他端が別のＬＥＤチップに接続されるため、ＬＥＤチップは直列配列の状態を呈する。パッケージングはＬＥＤユニットを被覆する。上述した通り、ＬＥＤユニットを導熱装置に配置し、ＬＥＤチップの間を直列に繋ぐ。これにより放熱効果を達成し、要求する電源の規格を下げることができる。
（本考案の効果）
本考案の効果は、導熱性を有し、必要な電源の規格を下げられることである。すなわち、ＬＥＤチップの間を直列に繋ぐことにより、周知の技術のように完全に並列方法を使用することが原因で低電圧と大電流が要求される問題を解決し、必要な電源の規格を下げることができる。またＬＥＤチップを導電導熱層に直接植え込むことにより、導電導熱層と絶縁導熱層を介して熱エネルギーを導熱装置に伝導させ、迅速な放熱効果を達成することができる。
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
（第一実施例）
図１から図４に示すように、本考案の第一実施例によるＬＥＤと導熱装置との結合構造１０は導熱装置１１、絶縁導熱層２１、複数の導電導熱層３１、複数のＬＥＤユニット４１と少なくとも一つのパッケージング５１から構成される。
導熱装置１１は液相・気相放熱装置、フィン状ヒートシンク、または金属導熱柱などの材質から構成することができる。本実施例において、ヒートパイプなどの液相・気相放熱装置は例として挙げられ、導熱装置１１は一端に放熱効果を有する複数のフィン状ヒートシンク１２を有する。
絶縁導熱層２１は本実施例において導電装置１１の表面に配置されるエポキシ樹脂である。
導電導熱層３１は本実施例において縁導熱層２１上に配置される銅片である。かつ、導電導熱層３１の間は電気的に接続されることなく独立した状態を呈する。
ＬＥＤユニット４１はＬＥＤチップ４２とリード線４４を有し、ＬＥＤチップ４２は正極４２１と負極４２２を有し、負極４２２は導電導熱層３１に電気的に接続するように導電導熱層３１の上に植え込まれる。またＬＥＤユニット４１の間はリード線４４を介して一端とＬＥＤチップ４２の負極４２２に接続する導電導熱層３１とを接続させ、他端とＬＥＤチップ４２の正極４２１とを接続させることにより直列配列の状態を形成する。
パッケージング５１は本実施例においてＬＥＤユニット４１を被覆する透明な樹脂モールドである。
また、本実施例の図面において、パッケージング５１から被覆されるＬＥＤユニット４１は破線で表示するのが一般的であるが、破線で表示すると分りにくいため、破線の代わりに実線を使用した。
本考案の第一実施例では、ＬＥＤチップ４２は直列配列の方法により接続されるため、必要な電流を上げることなく、直列組全体の両端の必要電圧を上げることができる。従って、ＬＥＤチップ４２を駆動する駆動電源を容易に制御することが可能となり、かつ、大電流を流出させるような問題が発生しない。また、直列に配列されるＬＥＤチップ４２を流れる電流は比較的小さいため、通電に伴い生じる熱エネルギーが周知のものより少ない。従って、熱資源の全体を占めることなく、放熱効率をより高めることができる。
また、ＬＥＤチップ４２は導電導熱層３１上に直接植え込まれ、下方の絶縁導熱層２１は導熱効果を有するため、導電導熱層３１と絶縁導熱層２１とを介してＬＥＤチップ４２に生じた熱エネルギーを導熱装置１１に伝導させ、導熱装置１１の導熱効果を介して熱エネルギーをフィン状ヒートシンク１２に伝導させ、外部へ排出することが可能である。
（第二実施例）
本考案の第二実施例では、図５と図６に示すように、二組の直列組５３は並列して接続させることにより直列配列と並列配列の状態を形成している。本実施例はパッケージング５１で直列に繋いだ四つのＬＥＤユニット４１を被覆することにより直列組５３を構成する。図に示す二つの直列単位５３は並列に配列される。
（第三実施例）
第三実施例は、図７に示すように、導熱装置１１’は、第１実施例とは別の形態のフィン状ヒートシンクである。
（第四実施例）
図８に示すように、本考案の第二実施例によるＬＥＤと導熱装置との結合構造６０は、基本的な構成について第一実施例と実質的に同じである。第一実施例との違いは次の通りである。
ＬＥＤユニット７１は導熱装置６１の一端に配置される。
ＬＥＤユニット７１は複数の直列組７３を構成し、直列組７３は複数（本実施例では四つ）のＬＥＤユニット７１を直列に繋ぐことにより構成され、ＬＥＤユニット７１から構成される直列組７３の間は導電導熱層８１を介して接続され、並列配列の状態を呈する。
以上説明した本考案の第四実施例は直列配列と並列配列の二種の状態を有する。直列配列の状態は複数のＬＥＤユニット７１を直列に繋ぐことにより形成され、並列配列の状態は複数の直列組７３を並列に繋ぐことにより形成される。直列配列と並列配列の共存により全体の電気抵抗、必要な電流と必要な電圧をより良好に制御し、駆動電源をより容易に配置することができる。
第四実施例のほかの構造と使用方法は第一実施例と同じであるため、詳細な説明を省略する。
また上述の実施例における導熱装置はフィン状ヒートシンクを用いた例を示したが、本考案は、導熱装置にヒートパイプを用いた例に適用することができる。
本考案の第一実施例の斜視図である。 本考案の第一実施例の平面図である。 本考案の第一実施例の側面図である。 本考案の第一実施例の断面を示す模式図である。 本考案の第二実施例においてＬＥＤユニットを同時に直列と並列方法で接続させる状態を示す斜視図である。 本考案の第二実施例においてＬＥＤユニットを同時に直列と並列方法で接続させる状態を示す平面図である。 本考案の第三実施例において導熱装置がヒートシンクである状態を示す斜視図である。 本考案の第四実施例の斜視図である。
符号の説明
１０：ＬＥＤと導熱装置との結合構造、１１、１１’：導熱装置、１２：フィン状ヒートシンク、２１：絶縁導熱層、３１：導電導熱層、４１：ＬＥＤユニット、４２：ＬＥＤチップ、４２１：正極、４２２：負極、４４：リード線、５１：パッケージング、５３：直列組、６０：ＬＥＤと導熱装置との結合構造、６１：導熱装置、７１：ＬＥＤユニット、７３：直列組、８１：導電導熱層

Claims (9)

  1. 導熱装置と、
    少なくとも一部分が導電装置の表面に配置される絶縁導熱層と、
    絶縁導熱層に配置され、かつ互いに電気的に接続されることなく独立した状態を呈する複数の導電導熱層と、
    ＬＥＤチップと少なくとも一つのリード線とを有し、ＬＥＤチップは導電導熱層に植え込まれ、リード線は一端がＬＥＤチップに接続され、他端が別のＬＥＤチップに接続され、ＬＥＤチップは直列に配列された状態を呈する複数のＬＥＤユニットと、
    ＬＥＤユニットを被覆する少なくとも一つのパッケージングと、を備えることを特徴とするＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  2. ＬＥＤチップは正極と負極を有し、ＬＥＤユニットはリード線により一端がＬＥＤチップの負極に接続され、他端が別のＬＥＤチップの正極に接続され、直列配列の状態を呈することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  3. ＬＥＤチップは負極が導電導熱層に植え込まれるため導電導熱層に電気的に導通し、リード線は一端が導電導熱層に接続され、他端が別のＬＥＤチップの正極に接続されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  4. 複数のＬＥＤチップは複数の直列組を構成し、直列組は複数のＬＥＤチップを直列に繋ぐことにより構成され、直列組の間は複数のリード線を介して並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  5. 導熱装置は液相・気相放熱装置であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  6. 導熱装置はヒートパイプであることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  7. 導熱装置はフィン状ヒートシンクであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  8. パッケージングは透明な樹脂モールドであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
  9. 導熱装置は一端に放熱効果を有するフィンを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤと導熱装置との結合構造。
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