专利名称：一种高效散热的大功率led的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED(Light-Emitting Diode,发光二极管),特别是涉及ー种具有高效的散热效果的大功率LED。
背景技术：
LED具有节能环保、寿命长、响应快、小而轻等特点，是新一代的照明技木，广泛应用于景观照明、汽车市场、交通灯市场、户外大屏幕显示和特殊工作照明等领域，正朝着高亮度、高色彩性、高耐气候性、高发光均匀性的方向发展。高亮度的实现主要依靠高功率OlDo随着LED的功率越来越大，芯片的热流密度越来越高，可利用的散热物理空间越来越小，大功率LED的热管理成为限制其大規模应用和制造成本的关键问题之一。国内外该领域的专家、学者做出了多方面的努力，并在理论和实际应用方面取得了可喜的进展。已开发并获得应用的散热技术包括散热翅片、热管、回路式热管、平板式热管、均温板、风扇、微通道热沉、半导体制冷等。这些 工作包括高导热材料的选择、开发以及散热结构的设计和优化。多种散热方式的巧妙搭配是LED散热领域最有希望获得突破的技术方向之一，目前虽有不少的工作报道，但电子元器件的散热设计考虑的因素众多，包括选材、热阻、重量、维护要求、可靠性、成本、エ艺实施可行性、冷却效率、抗环境能力(冲击、振动、腐蚀)、环保、物理空间、复杂程度、功耗、对设备电性能的要求等，因此，高效散热设计的复杂程度和难度不小，各散热组件的最优组合以及合理參数的拟定对于提高散热器的性能是很重要的。
实用新型内容基于上述原因，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种高效散热的大功率LED，采用热电冷却技术、均温板技术、多孔热沉和微型风扇组合的优化散热方式，以克服现有技术之不足。为了解决上述技术问题，本实用新型一种高效散热的大功率LED，其包括LED模组、以及设于LED模组下的散热器，所述散热器包括热电冷却器、均温板和热沉，。所述热电冷却器、均温板和热沉依次叠放。其中，热电冷却器包括冷端陶瓷板、冷端金属导体、热端金属导体、N型半导体、P型半导体和热端陶瓷板。所述冷端陶瓷板、冷端金属导体、热端金属导体和热端陶瓷板依次叠放，所述N型半导体和P型半导体分布于冷端金属导体和热端金属导体之间，并形成半导体层。冷端陶瓷板和热端陶瓷板优选电绝缘的高导热氮化物、碳化物或氧化物陶瓷材料；冷端金属导体和热端金属导体优选采用导热和导电能力好的铝、铜、银、金或其合金；半导体层采用碲化铋基、碲化铅基、硅锗基、钴锑基、铁硅基或其他热电材料制成。该热电冷却器可以是ー层或多层结构。均温板包括外壳和置于外壳内的工作介质。其外壳优选采用高导热的金属或陶瓷材料，其腔体内工作介质可以选用液体的工作介质，该液体工作介质的沸腾温度要控制在20 一 100°C之间，例如水、甲醇、甲醛、こ醇、こ醛、丙醛、丙酮或其混合物，或其他沸点在此范围的有机、无机液体材料也可作为工作介质。腔体内的工作介质也可以是固态物质，其熔点在20 — 100°C之间，可以是低熔点的金属或合金、无机非金属材料或有机材料。另外，该均温板可与热电冷却器的热端形成一体化结构。热沉优选使用多孔热沉或梯度多孔热沉。热沉的材料包括高导热的金属或合金、高导热的陶瓷材料或其组合。作为更进一歩的技术方案，所述散热器还包括微型风扇，该微型风扇设于热沉的底部。一般选用功耗低、噪音小的普通微型风扇即可。本实用新型，采用热电冷却技术、均温板技术、多孔热沉和微型风扇组合的优化散热方式，通过上述的主动式和被动式散热元件结合的散热方式，可以实现高的散热效能，另外其エ艺实施容易，成本相对低廉。
图1是本实用新型的实施例的示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进ー步说明。作为本实用新型的ー个具体实施例，如图1所示，一种高效散热的大功率LED，其包括LED模组1、以及设于LED模组下热电冷却器2、均温板3、热沉4和微型风扇。其中本例中的LED模组I为透镜封装，其包括LED晶粒11、上电极金线12、下电极13、蓝宝石基片14、模压硅胶穹顶15、荧光粉16、金属图形17和电路板18。
热电冷却器2包括冷端陶瓷板21、冷端金属导体22、热端金属导体23、N型半导体24、P型半导体25、热端陶瓷板26。冷端陶瓷板21、冷端金属导体22、热端金属导体23、热端陶瓷板26依次叠放，N型半导体24和P型半导体25分布于冷端金属导体22和热端金属导体23之间，形成半导体层。热电冷却器2的冷端通过粘结或焊接层20(高导热树脂或高导热焊膏焊接、或采用导热柱直接焊接或粘接)连接到电路板18的底部。热电冷却器2的热电冷却是基于PN结半导体器件中的电子和空穴在直流电压的作用下定向运动(电流从N极流向P极)造成PN结吸热(Peltier效应)从而使热源降温的一种技术，虽然还存在脉冲电源调制困难、与传统压缩机冷冻系统相比效率偏低的问题，但具有结构简单、体积小、重量轻、无噪音、无运动部件、调控方便、作用速度快、无污染、成本低、功耗小、无需维护、可控温度范围宽(-100-80°C)、可靠性好、寿命长的优点。由于负热阻的特性，热电冷却器2可以达到_50°C的冷却效果，低温冷却可以达到-240°C至-150°C，一般认为它比较适用于设备级或芯片级的冷却，目前主要采用恒电压、变电流的工作模式。均温板3的外壳31是高导热的金属或陶瓷，腔体内的工作介质32是沸点在20 —60°C之间高比容、高汽化热的液体，或熔化温度在20 — 60°C之间高比容、高熔化热的金属、合金、无机或有机单质或化合物固体。均温板3通过粘结或焊接层30连接到热电冷却器2的底部。均温板3的散热采用蒸汽腔室的散热方式，具有垂直方向传热的特征，在ニ维方向有很好的散热均匀性。对于较厚的足够力学支撑的热电冷却器2电极板，可以省去冷端陶瓷板21和/或热端陶瓷板26，热电冷却器2的冷端电极板(冷端金属导体22)和热端电极板(热端金属导体23)分别直接与LED模组I的电路板18以及均温板3连接。本例中热沉4优选使用梯度多孔热沉41。热沉4的材料包括高导热的金属或合金、高导热的陶瓷材料或其组合。热沉4通过粘结或焊接层40连接到均温板3的底部。多孔热沉结合热传导和对流散热、热辐射的方式，是目前应用较多的电子元器件热沉。另外，热沉4底部还设有功耗低、噪音小的微型风扇，更增强了散热效果。微型风扇強化系统端的对流散热，是目前普遍使用的低成本、高效率的空气强制对流散热方式，但对于密闭腔体内热空气的情形，冷却效果受到限制。本实用新型提出的ー种应用于大功率LED散热的组合式散热装置是上述四种散热技术(热电冷却技术、均温板技术、多孔热沉和微型风扇)的组合体系，适合于室内和室外应用的各种大功率LED灯组的散热部件，具体实现过程是，热电冷却器2的冷端陶瓷板21通过焊接或采用高导热硅酯连接到LED模组I的电路板18上，热端陶瓷板26通过焊接或高导热硅酯连接到均温板3的一面，均温板3的另一面通过焊接或高导热硅酯连接热沉4。或者热电冷却器2直接与热沉4或微型风扇组合使用。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权 利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种高效散热的大功率LED，其特征在于包括LED模组、以及设于LED模组下的散热器，所述散热器至少包括热电冷却器、均温板和热沉，所述热电冷却器、均温板和热沉依次叠放。
2.根据权利要求1所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述热电冷却器包括冷端陶瓷板、冷端金属导体、热端金属导体、N型半导体、P型半导体和热端陶瓷板；所述冷端陶瓷板、冷端金属导体、热端金属导体和热端陶瓷板依次叠放，所述N型半导体和P型半导体分布于冷端金属导体和热端金属导体之间，并形成半导体层。
3.根据权利要求1所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述均温板包括外壳和置于外壳内的工作介质。
4.根据权利要求3所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述均温板的外壳是金属或陶瓷外壳。
5.根据权利要求3所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述均温板的工作介质是液体的工作介质，其沸腾温度范围在20 - 100°C之间。
6.根据权利要求3所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述均温板的工作介质是固态的工作物质，其熔点范围在20 - 100°C之间。
7.根据权利要求1所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述热沉是多孔热沉或梯度多孔热沉。
8.根据权利要求1所述的一种高效散热的大功率LED，其特征在于所述散热器还包括微型风扇，该微型风扇设于热沉的底部。
专利摘要本实用新型涉及LED(Light-EmittingDiode，发光二极管)，特别是涉及一种具有高效的散热效果的大功率LED。本实用新型一种高效散热的大功率LED，其包括LED模组、以及设于LED模组下的散热器，所述散热器包括热电冷却器、均温板和热沉，所述热电冷却器、均温板和热沉依次叠放。其中，热电冷却器包括冷端陶瓷板、冷端金属导体、热端金属导体、Ｎ型半导体、Ｐ型半导体和热端陶瓷板。所述冷端陶瓷板、冷端金属导体、热端金属导体和热端陶瓷板依次叠放，所述Ｎ型半导体和Ｐ型半导体分布于冷端金属导体和热端金属导体之间，并形成半导体层。本实用新型应用于大功率LED的散热结构的改进。
文档编号H01L33/48GK202888236SQ20122054039
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者李建国, 林明通 申请人:厦门乾球光电科技有限公司