专利名称：利用发光二极管进行硬化的方法和器械的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管(“LED”)的技术领域，尤其涉及用于硬化可硬化合成物以及用于在曝光之后由可硬化合成物形成硬化部分的发自发光二极管的光的输出的改进。
背景技术：
热量会损坏敏感电子元件，降低其可靠性以及限制在更小的封装中集中更高的能级的能力。许多应用得益于可以将LED紧密地封装到小巧的结构中，但是所产生的热级通常是一个限制性因素。随着LED日益复杂，消除内部产生的热量也已经变得日益困难。装置功率变得越来越大，而找到去除所产生的热量的解决方法通常会提出相当大的挑战。
授予Lieb等人的美国专利公开NO.2003/0036031公开了一种发光手柄，其用于硬化光可硬化的牙用树脂以及类似材料。该装置包括一个用于支承LED光源的头部、一个用于容纳赋能给LED光源的能量源的圆管状柄部以及一个连接头部和柄部的颈部。头部和柄部由一种普通的导热材料整体形成，并为LED提供散热。一个光源自容纳的坚固部分用于从LED散除足够的热能，从而允许LED可运行达一段足够影响树脂硬化的时间间隔。
授予Harding的美国专利公开NO.2003/0021310中，公开了一种用于冷却电子或光电装置的方法和器械。该器械包括在一个罐中安装到散热组件上的装置，其中该罐具有一个罐体和一个罐头部，而罐头部热耦合到该散热组件并封闭罐体，以及一个导热体位于罐外部，其具有连接到罐头部边缘的至少一部分的第一部分，还具有连接到罐外部的散热器的第二部分。
授予Herold等人的美国专利NO.6,159,005中，公开了一种小型轻质的便携式装置，用于光照聚合合成材料。该装置包括一个内置电池、由LED构成的光源，其中LED仅发射有用的小频谱范围的光，从而避免了任何的热辐射。LED最好位于该装置的顶部，从而可以直接对准聚合物的位置。
在授予Lu等人的美国专利NO.6,523,959中，公开了一种冷却装置，用于冷却液晶板以及液晶投影机中的光学系统的偏振器。该冷却装置包括一个散热系统，该系统包括多个设置在所述液晶板两侧的热管。
这些美国专利文献中没有一个公开以散除内部热量的方式进行LED冷却，并将其封装以实现最大的光输出。因此，需要以一种方式冷却LED并将其安装到热管上，以大大超越传统冷却技术的性能，并具有高密度和小型化的LED元件。进一步，需要一种新型LED封装技术，该技术通过现代技术的微型热管将热量导出，和传统散热技术相比，该技术要有效得多，并且占用的空间要小得多。
发明内容
在本发明的第一实施例中，提供了一种用于硬化表面上的粘接剂的方法和装置。该方法包括，提供至少一个LED，冷却剂经至少一个通道进入LED以实施LED的冷却，并利用LED照射表面上的粘接剂以硬化该粘接剂。该装置包括电源，辐射源，该辐射源具有辐射输出并包括至少一个LED，而LED连接到电源，并且至少一个通道连接到LED，其中冷却剂经该通道进入LED，从而冷却LED以传递高光输出到粘接剂上。
在本发明的第二实施例中，提供一种用于冷却LED的方法。该方法包括，提供至少一个LED，连接至少一个通道至LED以创建路径，并经通道注入冷却剂以冷却LED。
在本发明的第三实施例中，提供一种LED硬化装置。该装置包括具有两个相对端的圆管状体，LED体以及热管，其中LED体包括位于一个相对端的高导通性表面，而热管连接到LED体的该导通性表面。热管用于从LED体传输热量。
在本发明的第四实施例中，提供一种用于传输热能的装置。该装置包括铜散热器，LED阵列以及至少一个圆管状的热管。该铜散热器具有至少一个蒸气空腔。LED阵列连接到该散热器，其中蒸气空腔的长轴基本垂直于LED的p-n结。圆管状的热管通过蒸气空腔插入到散热器，其中热能以与从LED光发射基本相反的方向传输离开LED阵列。
在本发明的第五实施例中，提供一种LED装置包。该LED装置包包括传导性衬底，连接到传导性衬底的热管以及至少一个安装到热管末端的LED，其中热量传输离开LED。
在本发明的第六实施例中，提供一种LED硬化装置。该LED硬化装置包括圆管状体，LED体，热管，能量源，风扇以及散热器/热交换器。圆管状体具有两个相对端，一个宽端和一个尖端。LED体包括导通表面并位于圆管状体的尖端。热管延伸贯通圆管状体并接合到LED体的导通表面。能量源用于提供能量给LED，其位于圆管状体中间部分周围。风扇位于圆管状体的宽端。最后，散热器/热交换器位于能量源和风扇之间，用于接收从风扇吹出的空气。
在本发明的第七实施例中，提供一种用于传输热量和/或热能的器械。该器械包括至少一个热管和LED装置。每一个热管均具有第一端和第二端。第一端作为蒸发端而第二端作为冷凝端。LED安装在每一个热管的第一端，其中热量和/或热能以离开每一个LED，也就是，从各个热管的第一端离开至第二端的大致方向传输。
在本发明的第八实施例中，提供一种用于传输热量的器械。该器械包括热量传输装置，LED以及传输工具。该热量传输装置具有第一端和第二端。LED安装在热量传输装置的第一端。传输工具与热量传输装置相联，将LED产生的热量从第一端传输至第二端。
在本发明的第九实施例中，提供一种用于提供预定方向的光的装置。该装置包括热管，LED，能量源，激活开关以及外壳。热管具有第一端和第二端。LED安装在热管的第一端。能量源为LED提供能量。激活开关激活能量源。外壳包围热管的至少一部分。
在本发明的第十实施例中，提供一种发光器械。该器械包括导电热管和安装到该热管尖部的LED，其中热管为LED供电并传输来自LED的热量。
在本发明的第十一实施例中，提供一种用于传输热能的器械。该器械包括热管阵列和LED。热管阵列中的每一个热管具有第一端，第二端以及从第一端延伸到第二端的空腔。LED安装到每一个热管的第一端。每一个LED具有p-n结，其中空腔的至少一部分基本垂直于LED的p-n结。
在本发明的第十二实施例中，提供一种LED装置。该LED装置包括衬底和至少一个LED。该衬底具有至少一个热管。LED安装到衬底上，其中LED产生的热量以与从LED发射的光基本相反的方向传输。
图1示出传统的LED装置。
图2示出具有LED阵列的装置的透视图。
图3示出在模制空腔中的具有LED阵列的装置的透视图。
图4示出本发明的装置，该装置带有电连接并具有LED阵列。
图5示出对具有LED阵列的装置进行强制对流冷却。
图6a示出根据本发明的手持式LED硬化装置的透视图。
图6b示出图6a中装置的尖端的放大图。
图7示出根据本发明的手持式LED硬化装置的液冷模式的透视图。
图7a是图7中装置的前端的放大图。
图7b是图7中装置的尖端的放大图。
图8示出根据本发明的一个可选实施例的一种LED硬化装置，其中热管提供冷却剂和电连接。
图8a示出具有多个LED的图8的装置的尖部的放大图。
图9是一种可选发光装置的透视图，该装置由相变材料冷却。
图9a示出根据本发明的一个实施例的粘接剂硬化装置。
图9b和9c示出根据本发明的一个可选实施例的具有可拆式翼片并包括复合LED阵列的装置。
图10示出根据本发明的一个可选实施例的装置，该装置具有安装到多个槽中的大面积UV或可视LED的阵列，并且该装置由热管阵列进行冷却。
图11，11a，11b，11c，11d，11e和11f示出根据本发明的一种LED和热管的新型封装的多个实施例。
图12，12a，12b，12c，12d和12e示出根据本发明的LED/热管组件的多个实施例。
图13示出在一个电路板上的LED/热管装置的透视图。
图14示出由图13所示的一个以上装置形成的阵列。
图14a是图14的排列的装置的横截面图。
图14b，14c和14d示出具有多个热管的装置，其中热管具有不同的空间和几何模式并包括多个LED。
图14e示出位于电路板中的图14b，14c和14d的装置。
图14f和14g示出具有单个热管的装置，其中热管包括多个连接到电路板的LED。
图15a和15b示出排列在电路板上的热管上的多个LED的透视图。
图15c是电路板中的图15b的两个热管的侧视图。
图15d示出根据本发明的一个实施例的强制空气冷却型手持式装置。
图15e示出设置在热管端部的多个LED的透视图。
图16示出根据本发明的一个可选实施例的装置，其中垂直腔面发射激光器(VCSEL)接合到热管。
图17和17a示出根据本发明的一个优选实施例的接合到热管的散热器的分解图。
图18a，18b，18c，18d和18e示出安装到热管的不同部分上的LED的透视图。
图19a和19b示出电路板上的封装LED装置。
图20示出第一电路的透视图，其中该电路中心被切除以用于接合LED。
图20a示出图20的电路的底视图。
图20b示出了中心被切除的第二电路的透视图。
图20c示出图20b的电路的底侧。
图20d示出接合在一起的图20的第一电路和图20b的第二电路。
图20e示出图20d的两个接合的电路的底侧。
图21示出具有多个LED的图20的第一电路的透视图。
图22和22a示出装配到图20的第一电路顶部的环。
图22b示出具有TIR透镜/反射器的图22a的组件。
图22c示出图22b的组件的底侧。
图22d示出具有第一电路的图22c的组件的透视图。
图22e示出具有加强环和热管的图22d的组件的透视图。
图22f示出图22e的组件的底视图，图示了可选电连接。
图22g示出整个组件，其具有固定到图22f的组件的图22d的组件。
图22h示出根据本发明的一个优选实施例的LED的透镜的放大视图，LED具有凹度。
图23a和23b示出插入到电路板中的热管阵列。
图24示出图22g的LED阵列组件，其插入到图23a的电路板组件中。
图25示出图22b的组件和具有保护外套的图22d的组件。
图26a示出封装和组装到LED之前，电路板装置的多个部分的透视图。
图26b示出封装件被组装和单个独立之后，根据本发明的LED封装件的阵列。
图26c示出根据本发明的单个独立后LED封装的分解图。
图27示出图26a，26b和26c的单个LED封装的分解图。
图27a示出图27的单个LED封装的底视图，其中该封装具有底层，该底层包括一种高导热性材料。
图28a和28b示出图27的单个LED封装的侧视图。
图29示出具有散热器的图27的单个LED封装的底视图。
图30a示出具有LED的扁平热管的透视图。
图30b示出具有LED的扁平热管的透视图。
图30c示出绕散热器弯曲的热管的透视图。
图31a和31b示出根据本发明的一个可选实施例的LED阵列的透视图，其中LED阵列接合到金刚石衬底上并具有热管。
具体实施例方式
本发明提供高能LED和热管技术，该技术可实现超高能量密度封装。热管的超高热传导性允许因数为4x的超速驱动LED，同时在额定限度内良好的保持连接点温度。其他的特性包括，低热阻子固定件、亮度保持TIR反射器、小横截面面积散热器以及单个可寻址高密度芯片阵列。这些特性促成了实现高能量密度的能力，甚至不需要集成的热管，该热管对于那些不要求超高热性能的应用场合特别有用。
本发明中的将LED装置接合到热管部件的方法最小化了物理空间需求，而同时利用了热管的独特的快速散热能力。这就使得紧凑得多的LED可以在更高的能量和亮度下运行。该热管的封装LED部件的其他特性包括，快速热响应、可变热通量、轻重量、高可靠性以及几乎不需要维护。
在本发明的一个方面中，提供一种冷却发光装置的新型器械，该发光装置最好是至少一个LED或有机LED(“OLED”)或柔性OLED(“FOLED”)或倒装LED(Flip Chip LED)(“FCLED”)，或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。为本发明，我们将考虑LED，应当理解，所提到的其他发光装置或本领域熟知的发光装置均可使用。参照图1，示出了一个单个发射器LED10，其优选的由Lumiled Inc.公司制造。可理解的是，可以用其他制造商的LED来代替。这个特定的Lumiled发射器仅作为示例来参考。图中，其上具有一个“低圆顶”透镜，但也可以采用“高圆顶”(lambertian朗伯lense(透镜))，无透镜，GRIN透镜。还有，该例子的波长是“品蓝”，其大约为460纳米。可使用200纳米至11000纳米的其他波长。在本发明中，最优选的波长范围是250纳米至5000纳米。
图1的LED10通常包括“被夹住的(clipped)”阳极11和阴极12引脚，以便于容易的连接到基本圆状的柔性通电连接导线，其中该导线利用导热和导电粘接剂粘接到该阳极和阴极。元件14是阳极11和阳极12之间的高导性子固定件/小金属块(slug)，其中阳极11和阳极12均是导热和导电的。具有小螺纹状突出的孔13钻通到LED10的传导性小金属块14。该螺纹通孔13一路贯通高导性子固定件/小金属块14，其最好由铜制成。塑料环15保持小金属块14和LED透镜于正确位置。孔13的内直径圆周最好在芯片安装表面的.010”以内。
图2描述了一种包括一排6个LED10的装置，这些LED最好设置在罐状聚合物20的半圆周，共享同一冷却剂路径。聚合物20最好是一种肖氏(shore)A硬度计UV热硬化丙烯酸-氨基申酸乙酯或硅树脂人造橡胶。该内部半圆靠近或接触到被硬化或处理的表面。可以理解，除了所描述的这个，还可以利用许多不同的透镜概念。该聚合物的折射率最好是n＝1到n＝2的范围，最优的是1.5。可以使用具有不同折射率(或相同折射率)的不同形状的圆顶作为该聚合物。也可以使用无圆顶，GRIN等等。所描述的该6个发射器10仅仅用于示例。最好采用每行一个单个的发射器至100个发射器。以及，辐射模式也不一定要是基本朗伯式的(lambertian)。可以采用多种聚焦和/或散射处理。对于散射，可以采用聚合物上的织纹表面，以及聚合母体内的泡或珠。发射器10可以这样设置，以使得在希望区域上有利的采用光辐射模式。冷却剂(气体或液体)经通道29进入该装置，并经通道22和23引导进入发射器10，其具有最好微攻螺纹的通孔13(未示出)以通过边界层驱散来增强热转移。通道29还作为冷却剂离开该装置的出口通道。通道24，25，26和27连接一个LED10到另一个LED，用于从一个LED10传递冷却剂到另一个LED。通道28a和28b均从各个LED10弯曲180度，并位于该串列的末端，将冷却剂返回到通道21。所有这些通道均作为冷却通道，冷却剂经这些通道进入LED10的孔13，从而可以实现LED10的冷却和高热转移率。
参照本发明的图3，示出了在最好由铝制成的模制腔30内的六个LED10。低熔点金属线密封在聚合物中，然后为LED或VCSEL的紧凑高能量密度排列而熔融。特别是，直径大约为.030”的低熔点焊线引入贯通LED10的集成铜块14(未示出)中的预打孔的(.033”直径)和螺纹的(.9UNM)孔13(未示出)。两个导线螺纹贯通LED中的孔，并且两个末端形成为一个32，另外两个末端也形成为一个33，如图3所示。重要的是，形成32的最初两个导线不接触形成33的导线。利用OP30UV粘接剂，它们可被UV导入正确位置。然后进行电连接，将结合图4来描述。回到图3(在图4中的电连接完成之后)，一种柔性罐装粘接剂/聚合物20被注入到模具30中，从而它覆盖所有前述部分/导线。柔性罐装粘接剂/聚合物20利用70摄氏度的光学热硬化而被UV硬化。该硬化的聚合物组件从模具30中去除，并浸没在大约70摄氏度的加热液体中，该导线被熔融(最好利用脱模剂首先覆盖该导线)。现在冷却剂路径在所有部分之间并贯通所有部分而形成，从而在装置运行当中，冷却剂可以从入口冷却管34的孔34a中注入，流经通道28，从而冷却LED10，并且循环冷却LED10的所有部件之后经出口冷却管35的孔35a流出。可以理解，该冷却回路可以是串联，也可以是并列的。LED的冷却能力产生了大幅度增高的光输出，从而仅需要使用更少的LED。
图4示出去除了模具30之后的本发明的装置，以清楚示出其结构，并进一步示出电连接。LED10是并列连接，然后，可以理解的是，LED也可以串联连接。并且，许多(20个以上)单个的小面积发射器芯片可代替大面积功率LED。直径大约为.039”、长度大约为2”至3”的标准柔性“通电”导线，被引入LED的阴极接头和接线盒。该.039”直径导线利用导电性环氧树脂接合到LED阴极接头42a-42e，从而电连接LED10。对阴极接头44a-44e进行类似处理。最终，3’长的导线45接合到阴极导线46，3’长的导线47接合到阴极导线48。再一次地，在UV硬化聚合物20被注入并硬化之前，它被放入图3中的模制空腔30中。
图5描述了密封在聚合物拱形(半圆形)中的六个LED。还示出了电连接和冷却剂连接。被硬化或处理的表面上的能量密度现在可被寻址了。它可以是从大约5毫瓦至500瓦每平方厘米，该密度可涉及该专利申请中的所有实施例。在优选实施例中，该能量密度为大约100毫瓦至2瓦每平方厘米。在最优选实施例中，该能量密度为大约400毫瓦至500毫瓦每平方厘米。在本发明中，切实可行的是，具有每个发光装置超额输出数瓦特CW的功率的优越的冷却特性。图5示出入口冷却管34和输出冷却管35。这些冷却管34和35最好连接到泵50，并移动冷却剂通过该装置，然后到达贮存器或冷却器或热交换器或三者52。该过程被称为强制对流冷却，在该处理中，通过入口冷却管34注入到该装置的冷却剂(例如，水)利用了泵的力量。电源线54和56最好能连接到电源或电池58。
在本发明的另一个方面，提供一种用于安装和冷却LED的方法和装置，其可用于硬化粘接剂或合成物，并被其他光源使用。
参照图6a，示出一种LED硬化装置60。该装置60最好是一种手持式LED硬化装置。该装置包括圆管状杆体62，该杆体由塑料或金属制成并具有两个末端，宽端62a以及弯曲的尖端62b。请注意，杆体62的尖端62b并不一定要弯曲。LED10位于杆体62的末端62b。延伸贯通杆体62的热管64接合到LED10的导体金属块14内部的胶水或焊料，其中金属块14最好由铜制成，尽管在导体金属块14中不需要空腔或孔。如图6a所示，热管可在末端62b处收缩成“颈状”。也可以使用平整的热管，并且LED接合到该平整末端的顶部。可选电池组61a和61b最好由墙插式变压器驱动(未示出)，位于杆体62的中间部分周围。一个大约30平方毫米的风扇66位于杆体62的末端62a。最好为铝或铜制成的散热器68粘接到热管64的“冷端”，位于风扇66和电池组61a和61b之间。风扇66用于将空气吹过散热器68，然后通过杆体62中的出口(未示出)排出，而大多数部件都安装在杆体62上。开关63通过将电池组61a和61b连接到LED10的导线(未示出)来控制输入到LED的电流。LED透镜10a如图所示由抛物面(pambolic)反射器10b和可选额外透镜10c包围。热管64是一个封闭的容器，少量液体(工作流体，通常是水)在真空中被注入该容器中。热管64的容器的内壁沿毛细管作用材料(灯芯作用结构(wickingstructure))排列。当热管64的一部分暴露于LED10产生的热量时，加热部分，例如热管的热端的流体吸收潜能(latent energy)而蒸发。蒸气流到热管的“冷端”，在冷端该蒸气冷却并凝结，从而释放出潜能，冷凝流体通过毛细管作用返回到热端。热管64作为热力发动机，将热量从LED10带走。
图6b是图6a中的装置60的尖端62b的放大图。“口袋”65被示出，在该“口袋”中，热管64被碾压、钻孔、模制等等到LED10的金属块14中，因此，它仅比热管64的直径大几.001’s英寸。在插入热管64之前，将高导热环氧树脂设置于口袋65底部。热管64的运行如上所述，这对热转移领域的技术人员来说是熟知的，但在本发明之前，该热管没有被用在用于硬化的手持式LED装置60中。在现有技术中，热管64并不是像图中所示的那样插入到或插到LED10的金属块14或子固定件，也没有用于在具有大约8.5毫米的小直径的杆62的末端上安装LED10。多数LED金属块粘接到或焊接到大规模PCB板或大而平的散热器，这些PCB板或散热器均和这里描述的LED装置60不相容。可以理解的是，热管64可以不需要“口袋”65就能焊接或粘接到LED“金属块”，或者单个的热管可接合到LED。
在本发明图6a和6b的所讨论的实施例中，热管64以不基本垂直于LED10的p-n结的方向传输热量。包括LED10和反射器106的图6a和6b的装置的末端在离该装置的末端大约7毫米处弯曲45度，其中LED10和反射器106安装到热管的尖端并由套管包围。光以基本垂直的方向从p-n结平面传输，(如果它未被校准，)但热管的大部分长度以及热量传输的方向都不是垂直的，这归因于热管64的45度弯曲。如果没有45度弯曲(例如，是直的)，热量将以基本垂直于p-n结的方向流过。
图7示出了LED手持式硬化装置60的液冷模式。通过利用液冷，杆62(长而细的管)可以通过使用柔性载液管而具有柔性。最好使用从200纳米到11000纳米的波长，包括“白色”LED。LED主体10如图所示具有一个附属透镜10a。LED10位于杆62的末端，而该杆具有大约8.5毫米的直径并为柔性的、半刚性的或刚性的。冷却剂管34(入口)和35(出口)接合到LED10的金属块这的螺纹通孔67。通过这样，冷却剂以大约2psi(磅/英寸2)至50psi的速度通过LED从而冷却LED管芯(die)(未示出，但接合到导体金属块14的一个末端)。冷却剂管34和35分别连接到提供冷却剂(比如，液体)的泵50和接收热量的翼片状热交换器52。风扇66是用于泵50的驱动电子装置。风扇66吹动空气流经热交换器52的内翼片，热量通过主体62的模制的塑料外壳至的出口(未示出)而释放。为清楚起见，没有示出电源线。示出了电池组61a和61b。该装置可以完全依赖于电池而运行，或者具有连接到墙装式的变压器的电缆。液冷的目的是，能够去除由LED管芯10产生的小区域中的热量，将该无用的热量“泵”入更大的区域，即通过热管64进入热交换器52。利用该技术，和将它们安装到平的散热器和/或PC板(PCB)相比，LED能够以更大的运行电流和输出功率来驱动。此外，很难在大约8.5毫米直径杆的末端外设置PCB的散热器，在电子组件粘胶硬化应用场合，该杆需要进入“紧密的”空间或者进入病人的口中，以用于硬化或漂白。同样非常重要的是，如果液冷用于将热量从杆的一端以高通量传输到另一端，很容易使得“杆”具有柔性。
图7a是图7的放大图，其中更加清楚的示出了入口和出口管34和35。这些管可以利用HV技术(北加利福利亚)获得，在壁中具有用于抗纵向弯曲的薄的螺旋状或盘状的导线。90度弯折的管71和73粘接到导体金属块14中的通孔67中，以从入口管34传递冷却剂到LED10中，并类似的将冷却剂从LED10送出到出口管35中。根据需要，大约为8.5毫米直径的管杆62可以是刚性的或柔性的。硬化工业/光学粘接剂可以通过使用柔性“单一绕线”型外部管来实现，其中该外部管可将冷却剂管34和35以及电导线载入末端上的LED10。“单一绕线(mono-coil)”可作为用于硬化装置的光导的一种替代。末端上的LED10液可以由边缘激光发射二极管或VCSEL来替代。LED10以比仅具有一个散热器的情况高的电流来驱动，并在小型的包含的区域以及柔性光源是有益的区域都特别有用，其中在该小型的包含的区域中很难冷却高能量密度的装置。
图7b是用于本发明的另一个实施例的放大图。这里，在导体/金属块14的中央，LED10具有冷却剂入口孔75，并示出了进给入口管34。入口孔75通过孔75的底部或末端附近的一个或多个出口孔75a和75b而等分。由于该入口孔75用于使冷却剂“冲击”到导体/金属块14区域上，因此该结构实现了低热阻冷却，其中导体/金属块14位于孔75的底部，孔75正好位于LED“管芯”(为清楚起见，未示出)的下方。出口孔75a和75b(为清楚起见，未示出其他两个出口孔)使得加热的冷却剂以最小的背压离开，并通过泵50回到热交换器52(或冷却器)。可以理解的是，所有这些实施例均不一定要是手持式的。利用该技术，一个“5瓦”LED可以优选的利用两倍或六倍的电流进行驱动。复合阵列或单个LED10(或激光二极管)单元可利用本发明中描述的相同的冷却技术，以用于许多应用场合的静态的或静止不动的壁或工作台顶部(bench-top)单元，在这些场合中，需要在紧密的空间区域中的高密度的光源。
在本发明的一个可选实施例中，提供一种LED装置，其中LED管芯安装和/或接合到热管的细部，在该细部，热管除了散热和热传输功能之外还具有阳极或阴极的功能。比如在用于硬化粘接剂的UV灯和其他多种应用中，该LED/热管发明当与UV或可见LED包和/或单个的芯片或其组合一起使用时，具有广阔的适用性。
参照图8，示出了热管64，其具有最好在3至6毫米的平均直径以及最好在25毫米至500毫米的平均长度。LED芯片(或管芯)10被示出接合到热管64的尖部。热管64可以是平的以容纳平的管芯。可以理解的是，可以使用，例如，预焊接到散热器或金属块的封装的LED。如果导体金属块14被使用，该金属块中可以具有一个凹形轮廓以容纳热管64的末端。热管64本身可以是充电阳极11，可以在LED管芯顶部进行引线接合，如图8所示，以实现阴极导线连接12。这些功能性也可以是逆转的。在这种方式中，热管64除了冷却之外还提供到LED10的电连接。散热器68可以连接到热管64的冷凝端以及一个可选风扇66，该风扇吹动空气以作为经散热器68的冷却媒介。
在图8a中，热管/散热器如图所示具有LED管芯10。它们可以串联或并联电连接，或者单个寻址。管芯10可发射一种或多种中心波长。示出了一个成形的、模制的或封装的聚合物或玻璃或陶瓷透镜81，它可以密封LED管芯10，最好由UV退化阻性聚合物制成。箭头82描述了从LED10发射出的光线。元件84表示一个蒸气空腔，其沿热管64的内部中心向下延伸。它基本平行于热管64的外直径侧。LED阳极和阴极表面(p-n结面)基本垂直于热管64的热管蒸气空腔84的轴，该轴是基本成直线的、不弯曲的。热管64对于许多照明应用场合可以不同形状弯曲。
图9是一种手持式LED硬化装置60，其具有塑料外壳，结合连接到热管64的蒸发端的至少一个LED管芯10或至少一个预封装LED装置。阴极导线12连接到LED管芯(未示出)的阴极侧。元件20是一种透明材料，最好是UV阻性封装或模制聚合物，如图2中所讨论和示出的。同样，元件63是电开/关。元件92是包括凝胶材料表面，最好包含过氧化氢，并最好是来自LED的光化性光激活的感光剂、光引发剂或载色体。元件94是一种相变材料，最好是一种石蜡材料，位于热管64和热管64外部的装置余部。当LED10开启时，无用热量将沿热管64向下流动，并在预定估计时间之后熔化石蜡94。石蜡94将熔化，也就是，从固态变为液态并膨胀，并且“断开”电路，其中该电路在电池61a和61b(可以位于图中其他不同位置，例如，颠倒)、导电活塞96和弹簧98、导电(最好时充水的铜)热管64(其本质上变成了阳极)、LED管芯10(或预封装LED装置)以及阴极导线12之间形成。该形变将有助于将热管64的冷凝端的热量带走。在这种情况下，代替风扇，石蜡94将从热管64吸收热量。进一步，石蜡94吸收热能，而不会在其熔化和冷却时升高温度。同样，该过程在短负载循环的情况能最好的工作。本实施例的新颖性在于，能够快速将热量从LED10经热管64、通过电池61a和61b而传输，以及能够进行强制对流冷却(在另一个实施例中，可以是非强制对流)。对于短负载循环的情况，热管64(最好多孔的(porous))能够由相变材料包围，比如石蜡，从而吸收热量，这将参照图9在下面更加详细的描述。
图9a示出了本发明的粘接剂硬化装置的实施例。如在其他实施例一样，一个如图19所示的CVD金刚石散热器230可选的位于LED10和杆管62中的热管64之间，其中杆管62是阳极化的。如果不使用阳极化杆管62，热管64最好覆盖一层～.002’厚的聚合物热缩塑料包。这里，热管64作为LED10的阳极。LED10最好焊接到CVD散热器230，而散热器230转而传导性粘接到热管64的末端。阴极导线12接合到LED10和抛物面反射器10b。如在其他实施例一样，相变材料94(通常是石蜡)最好能连接到热管，以进一步散除LED10产生并沿热管64的长度方向传输的热量。这里，相变材料74还连接到铜棉(copper wool)95，由于铜棉的高热导性，因此其可进一步散发热量遍布相变材料74。该实施例示出包括锂电池96，但是在其他实施例中，可以使用某些类型的电源线来对本发明的装置进行供电。
图9b和9c描述通常用于紫外线硬化装置的LED阵列。该实施例包括许多设置在金属块14上并带有盲孔的LED10，热管64固定的和/或连接的插入到该盲孔中。可选的包括翼片208，其在图12a中更清楚的示出。翼片208最好利用焊料110或高导热粘胶接合。翼片208进一步将热量从LED10散除到热管64。LED10通过接合引线212经接合垫214连接到金属块14，图14b中将更清楚的示出，还可以被串联、并联或作为一个单个寻址整体而被供电。在该实施例的类型中使用的LED10的数量经由金属块14的尺寸大小以及热管64和其他散热机械结构(比如翼片208)的热传输能力来限定。很容易预见这样一个实施例，其中单个热管64由多个独立热管代替，这些热管具有相似或变化的尺寸，并且均通过单个金属块14连接到任何数量的LED10。应当注意，示出了两个翼片208，但也可以使用两个以上的翼片208。正极97和负极97’金键触点包围金属块14的边缘。还要注意，LED10被示出是串联，但也可以是并联的。
在另一个实施例中，本发明的装置最好被用作UV硬化装置，其中热管位于不同的位置，热端具有LED而冷端在散热器内。这些实施例中的热管与光管或光导的功能多少有些类似，除了它传输热量而不是光，并且光源是位于热管的输出细部的。
在本发明的一个额外方面，提供一种用于硬化UV油墨、涂层以及粘接剂的装置。该装置包括一个大区域UV(或可见)LED的阵列，它们安装在散热器上，散热器由热管(圆形或平的)阵列冷却，而热管本身由下面将描述的一个或多个风扇冷却。
参照图10，示出了一种具有LED10阵列的装置100，其被焊接到一个或多个散热器68，散热器最好由铜制成。散热器68通过卡普顿101或其他非导性材料的薄带而彼此电隔离，其中这些薄带在两侧102具有薄层的粘接剂，而一层铜箔103夹在两侧当中。每一个LED10均具有引线接合104，其连接到散热器68的铜箔103。所有铜箔层103均用来形成阳极共用电连接。对于每一个电极长度的大约11毫米，在每个电极109(仅仅90分之一被编号)中钻出三个大约3毫米直径的盲孔107。。一个大约200毫米长、3毫米直径的热管64利用导电性化合物插入到每一个孔107中。热管冷凝(冷)端插入到顶部板108，并利用导电性化合物比如导电性环氧树脂而连接。该顶部板108作为共用电阳极连接。根据LED的设计，电连接的极性可倒转或改变。所示的电路径是，通过顶部板108，沿热管64而下，经过电极109，通过LED10，经导线104，然后从铜箔103引出。可以理解的是，电极109可以是单片电路集成的，带有用于阳极连接的电路“电路线”，或者它们可以电隔离于热管64，LED10直接接合到热管细部(末端)，如果在电极109中有一个通孔(不是盲孔)，这是非常适用的。
出于指标匹配的目的，可以经离子束溅射将玻璃施加到LED10上。金可以电镀到铜表面上，以便于导线接合和管芯接合。可以对接合的三电极109进行单点、金刚石旋转加工的、飞切(fly-cut)处理，以产生一个小而平的、管芯接合的表面。最后，一块玻璃板(覆盖滑动件)可设置到发光LED10上以保护LED。该玻璃可以是密封设置的，其上具有用于抗反射目的的亚波长结构。以及，平板(比顶部板薄)可被安装以增加表面面积。优选的，在热管阵列的每一侧的一个或多个100毫米风扇以推拉式模式对热管进行冷却。该可选平板可平行于气流方向(从风扇到鼓风机)。在图10中应当注意，LED10以六个一组沿装置的长度向下重复，为清楚起见，仅仅示出了大约540LED中的18个LED。然而，可以优选的使用不同数量和大小的LED10。
热管最好竖直定位，从而毛细管作用通过引力得以增强。热管(或热管)可具有额外接合的热交换器(或散热器)，热交换器(或散热器)在周围具有翼片(用于增加表面面积)，或者它可以是独立的(没有接合的散热器或翼片)。当热管阵列被采用，每一个热管变成了所谓的“销状翼片”阵列散热器中的一个“销”，以在一个大的面积上从LED散除热能。热管64在LED所在的末端带走热量，热量在热管的整个表面区域散布，其中热管最好为2-8毫米直径。在该优选实施例中，热管以基本垂直连接面的方向从二极管的p-n结处带走热量。必须要强调的是，因为热管能被弯曲成很多形状或形式，所以，必须理解的是，热管可以以不基本垂直于连接面的方向传输热量。热管中的蒸气空腔可以仅仅是几乎垂直或几乎平行p-n结处的一部分。以及，仅仅一部分几乎垂直或几乎平行于发自发光装置的发射光。前述的“几乎”可以用“基本”来代替。以及，术语“热量”可以和“无用热量”、“热能”等等互换。冷却一个或多个发光装置(阵列)的一个或多个热管(阵列)可以是小的(最好小于2”平方英寸)直径，也可以是大的(最好大于2”平方英寸)直径，从而可以用于多种医用和工业目的，比如硬化粘接剂。为硬化粘接剂，类似于图10的一种器械对于当前所用的微波(无电极)灯的应用场合是非常理想的。
沿热管的长度方向的内径(“ID”)由中空的蒸气空腔84组成，其在图8中更清楚的被示出。来自LED的光在“p-n”连接处产生，该p-n结在最好为GaN晶片上分层外延生长，该晶片被切成芯片。该芯片可接合到电极“p”侧。其他晶片类型是SiC和蓝宝石。除了外延法，还可以采用其他的用于形成p-n结的方法。LED的其他不同的类型、尺寸以及制造法可以代替图中所描述和阐述的。如上所述，热管64的冷端可以由冷却剂(液体或气体)来冷却。电极109也可以液冷，并具有内部通道。
在本发明的一个额外方面，提供一种新型LED封装方案和过程，用于制造出非常简单的、廉价的、紧凑小巧的封装。这有利的促成了将热量从比如LED芯片的高能量密度热源快速传输到非常大面积的散热器，同时最小化热源的尺寸以及所包围的热管的前部横截面面积。这种快速热传输有利的使得LED芯片可以以比标准封装芯片高三番到五番(或更高)的能量来运行，而同时良好的保持运行(连接)温度位于额定限度范围内。还有，由于亮度可定义为“光的每立体锥角的能量”，因此，当增加芯片能量而同时维持相同锥角时，亮度将增加。本发明在新型的封装方案和过程中，结合了高亮度LED芯片和高效热管，其中该新型的封装方案和过程使得可以以空前亮度以及单位瓦特空前花费而运行LED。实质上，一个芯片输出三个到五个芯片(或更多)的能量，这不是在三个到五个芯片的区域，而是在单个芯片的区域和锥角，并在芯片周围设置最小的散热区域。这个小的前面横截面导致可以使用小巧的有效率的透镜和发射器，它们可以最大效率的利用芯片的亮度，并有效的节省了空间。该应用中描述的装置可包含至少一个红外(“IR”)芯片，该发射光可通过热量而不是更普通的UV或可见光引发化学反应，来硬化粘接剂或涂层。LED可以单个使用，或者以阵列形式使用，其中一个或多个热管或者在一个可手持式的、固定的单元，或者在两者结合的单元。本发明在一个新型结构中最优选的结合了主流IC封装技术、电路板技术以及功率LED技术，其中该结构提供了光硬化设施和装置的宽排列的解决方案。
这些设施和装置有利的利用了该技术的主属性，该技术是在一个非常小巧的、成本有效的封装中产生高亮度和能量。
参照图11，示出了接合到至少一个热管64的少部的LED10。通过焊料或比如铟或锡、石墨/锡、金/锡的粘接剂110，LED10接合到热管64，粘接剂最好电沉积到热管64。该焊接过程可以使用焊剂或为“无焊剂的”。该方形(或其他几何形状)由电泳光致抗蚀剂的裸露和展开面积定义。该焊剂处理必须和光致抗蚀剂相符合。该光致抗蚀剂层111还作为一个介电(绝缘)层。热管64粘接性的接合到由最好为铝的传导性材料构成的管112的内径。管114可被阳极化处理，并且当导线113以电连续方式接合或机械固定到该管时，该管可作为装置的阴极。该金刚石旋转加工(diamond-turn)形成或模注形成的椭圆形或抛物面形总体内部反射(“TIR”)反射器10b位于LED10之上。它具有～1.53的折射率。该TIR反射器可以是电介性完全内部反射聚光器(DTIRC)、混合抛物面聚光器(CPC)、椭圆聚光器(EC)、混合椭圆聚光器(CEC)、或者混合双曲面聚光器(CHC)。所以这些反射器均可具有平的或曲形出口孔。如果是弯曲形的，可以采用非球面。如果是平的，可以采用衍射表面。这些反射器还具有将可能从多种发光装置发出的多种波长混合成一个均匀混合的光束的独特能力。我们称这个独特的属性为“彩色混合TIR”反射器。LED10的空间是整体模制的、内凹形的、最好为半球形的表面114，其最好利用高折射率的硅树脂聚合物或其他透明材料填充。该高折射率聚合物最好是～1.6或更高。反射器10b和表面114之间的折射率可以较好的增加光能和弯折光线到TIR的临界角内。抗反射(AR)涂层可以通过离子束溅射(或其他处理)到TIR反射器10b的平(或曲)发射表面上。热管64的蒸气空腔84被示出并且仅仅是近似的。在本发明的该优选实施例中，最好为铜的传导性材料制成的热管64可以作为阳极(虽然它可以是阴极或甚至是电中性的或三者的组合)。导通路径可以按照这样的电路线，从电池(未示出)开始，经热管64、焊料110、LED10、导线113，进入绝缘套管112，然后在通过开关(未示出)之后，经导电性散热器(未示出)返回电池(未示出)。导线113利用导电性粘接剂115的一小点接合到绝缘套管112的内径。图11描述了仅仅一个LED管芯10，但是也可以采用同一或多个或变化波长的多个LED10。介电层111将电激活热管64电绝缘于电激活套管112。该套管可以是阳极化铝，其具有粘接点115下面的未阳极化点，从而形成从导线113到管112的电流导通路径。一个小的间隙116可以存在或不存在，它可以利用比如导热或热绝缘粘接剂的材料填充。如果管112和热管64在细部附近弯曲大约30度到45度角，则这一点是有利的。图11f所示的灯芯结构(毛细管结构)127最好是小的、轴向挤压成的槽，但是它也可以是屏蔽灯芯或烧结(粉末的)金属灯芯。可以在出口孔118采用AR涂层或亚波长结构。LED发光由箭头117描述，其经历反射器壁/空气界面处的TIR而示出。从孔118b发射出的光由箭头118a表示。光118a然后射到由方块119和120表示的示例性应用，其中方块均具有光硬化粘接剂。该光线具有“硬化”粘接剂121的足够的密度，两个方块119和120通过粘接剂121的聚合力粘接到一起。图11a中的粘接剂硬化装置可以用于硬化比如UV清洁覆盖层、保形涂料等等的“表面涂层”。该装置还可用于硬化比如立体光刻工艺中的“固体(solid body)”物，或浇铸或模制的物体。这些“固体”物的例子是用于助听的耳模和/或基座，以及数不清的需要在透明或开放式模具中进行模制物的光化学硬化的应用。
接合到或靠近至少一个热管64的细部的LED10，最大化从LED芯片10带走热量的热转移率，同时最小化散热器68或子固定件或热交换器的前部横截面面积。发射自LED连接点10的光最好沿和无用热量沿热管64的蒸气空腔84轴向传输并离开连接点基本相反的方向传播。发自该装置的光可以发射到一个成形容积，该容积基本相对于热散入或传输入的材料的成形容积。分离这两个容积的平面可以是p-n结平面(半导体中的p型材料和n型材料的转换边界)和/或它可以是外延生长的p-n结接合到的平面。因为热量最好不在长径向距离分布，但是一个相当大的轴向距离可空间靠近，该轴向距离封闭LED或LED组件(或组件阵列)以及它们的相关光学系统(透镜，反射器等等)的空间。这导致产生了高能量LED装置和/或组件，和传统装置相比，它们更加小巧紧凑、轻重量以及廉价。
在之前的现有技术中，没有出现将比如二极管(或其他高能量密度的半导体装置)的热源设置在热管的细部，因为，这种设计曾被认为是次最佳的。这样的原因是，现有技术认为，设置热管到较大散热器中并且热源接合到该散热器，从而散热器绕/沿热管的较大表面区域散热，这样的结构已经是最佳的实现结构了。这样的问题在于，在热源和热管之间通常有更多的材料，并且热量必须通过该过量材料以达到热管，并绕热管周围传输。以及，热量将散向冷端(热交换器)和从冷端带走，因为热源不是在热端的细部。所有这些造成了热源和热交换器之间大量的热阻。以及，如果一个小型高能量密度装置(比如二极管)位于热管的壁附近，它能够“吸干”，也就是，耗尽所处区域的流体的灯芯结构。通过设置该管芯，比如一个发光二极管10，于热管的细管上，如图11所示，在该管芯之下通常不会有功能性灯芯结构，从而吸干不再是一个问题。最重要的，热管64周围满360度的热散布以一种径向和周向均匀的方式容易的实现，从而降低了热能沿灯芯结构移动时吸干的可能性。LED10(热源)位于热管64的热(蒸发)端，其是热管离热管的冷(热交换器)端最远的点。冷端还被认为是“冷凝”端。此外，如果热管64处于一个角度，以使得细部的热源比冷(热交换器)端更接近地面，然后热源具有注入冷却剂(例如，水)的优点，其中冷却剂如上所述可以借助引力的作用。由于蒸发，该冷却剂可以蓄成或形成一个蓄剂池，其为应用灯芯结构的准备源，其中蒸发消耗了来自灯芯结构的液体。该过程降低了吸干现象的可能性。最后，通过直接接合该热源到热管64而不需要热散布器或散热器，从而具有一条到达热管64之前热能所通过的更低热阻的接合线。
图11a类似于图11所示的结构，进一步包括导电垫圈122，其锲入导线113并内顶套管112的内径。顺便提到，套管112可以是塑料的，具有邻近垫圈122的金属导通带，或者它可以是导电金属，具有在环境中保护它的电泳层。该电泳层可以具有一个裸露点，在该点垫圈122接触套管112。类似于图11，来自出口孔的光用箭头118表示。在该示例应用中，光118被示出照射到表面安装装置123及其具有焊接块124的导板上，如图11a所示。该光可具有IR波长(还可以具有UV，可见，或其他波长)。在该应用中，焊接块124由于光118的热量而回流。该焊接块124可以用光硬化粘接块或热硬化粘接块代替，可以或可以不在其中具有焊接或熔化成分。LED光(如在所有实施例一样)还可从激光二极管发射出。如果光从激光二极管发射，它可有利的聚集到一个非常小的点。光(可能来自LED)的可见成分将被优选，如果该光化学光是不可见(例如，UV或IR)的。光的该靠近点源可用于其他应用场合，比如用于加热、表面变性(例如，烧蚀等等)或光化学反映等等。
图11b描述了本发明的另一个实施例，其用于在热管64的中心安装LED10。卡普顿或其他非导性材料环125最好利用铜在环125的顶表面126进行涂层。环125最好为中心切除的方形，当比热管64略大的外部套管绕其设置时，可实现恰当的管芯定位。可进行焊料回流操作，当焊料110(其可已经涂层在管芯10的底部)回流时，环125将保持它在热管64的中心。接合到管芯10的中心的导线113还接合到环125的顶部126。环125上的传导性铜(或其他传导性材料)具有穿孔125a，当使图11c所示的传导性套管112与它接触，穿孔可以使环125弯曲成极多的“指状物(fingers)”，从而形成导电路径，该路径从热管64开始，向上通过焊料110和管芯10，经导线113进入LED10的铜表面，然后进入图11的套管112。比如粘胶115的粘接剂可位于环125之下或其上。
图11c类似于图11b，除了示出了传导性套管112，其接触到传导性环125。套管112可以是阳极化铝，除了一小部分区域在阳极化操作过程中被屏蔽，从而产生一个裸露的导电区域，其接触环125。除了阳极化，还可以采用电泳涂层。
图11d进一步描述了热管64，其在热管64的顶部和中心具有焊料110和LED管芯10。导线113接合到管芯10的中心，还接合到铜带的顶部或卡普顿环125，其中卡普顿环具有该环和热管64之间的粘接剂部分115。管芯40和套管112之间的电流连接在铜带/卡普顿环125接触到套管112时进行，其中套管在电流导通路径中连接到电池或电源(未示出)。管芯10通过一个手操或计算机驱动的管芯接合器、或者一个拾放机器而中心对齐，具有或不具有机器视觉。这一点对于本发明所描述的所有管芯均适用。
图11e示出作为一个单个散热器68的套管112。LED10如图所示具有连接导线113，该导线安装在热管64的细部。套管112、散热器68以及热管64可优选的彼此电隔离，并可以是任何极性、或中性、或极性的组合。它们还可以载有电电路线，其可单个寻址并寻迹到单个管芯。
图11f进一步示出具有烧结的灯芯结构127的热管主体64。在该应用中，灯芯结构127被示出具有完全覆盖的工作灯芯结构，不仅仅沿内径周边壁，还完全覆盖末端体表面，该表面在图中示出位于管芯10下方，并位于热管64的热端。焊料110或传导性环氧树脂以及导线113被示出，其中导线接合到管芯10。如果使用具有高导热性的热硬化粘接剂，比如美国专利NO.6265471所公开的粘接剂，优选的是，首先沉积银(Ag)到管芯10和衬底的表面(或任何两个接触表面)，它被这样接合可以大大增加接触热阻(界面热阻)，这是因为粘接剂的这种形成方式使得在银-银连接中可以进行大量的热转移，而采用其他材料之间的接触，则性能会比这样差。
图12示出当LED/热管组件组装到带有电池组61a/61b的一个或多个散热器68时，LED/热管组件的分解图。散热器实际上是两个电绝缘的散热器68a和68b，当通过开关63“短路”后，形成一个电路，即，从接触细部的正极电池导线开始，其中该细部相对于铜热管64的LED10，经LED10、焊料以及导线路径201、通过套管112进入散热器68的锥形部分、经闭合开关63进入散热器68的底部、通过电池组61a和61b进入电池202的阴极端。两个散热器68可优选的为阳极化铝或以下其他传导性材料，其可以利用非导性聚合物进行电泳涂层。两个散热器68可利用非导性粘接剂(未示出)接合到一起，通过孔203的热管64可利用电绝缘但导热的合成物填充。热管/套管组件可通过一个简单设置的螺钉204固定到热管中的恰当位置。孔203是一个简单长孔，通过容纳热管64的每一个散热器68a和68b，它可以或可以不具有介电层。图12b示出的散热器68上的翼片218可以是径向的和/或相对于热管成一个角度，和/或它们可以轴向设置。
来自LED10的光发射通过透明介电聚光器205。光发射方向由箭头206所示。该最优选的实施例包括热管末端上的一个高能LED10。然而，可以在一个或多个居中波长上使用多个LED10。以及，LED可优选的安装在小型散热器或热散布器上，散热器或热散布器转而安装到热管附近或热管末端上。还可以采用多个热管。还可以采用单个的或阵列的透镜。如果透镜是反射器，它可以具有小平面或可以具有平滑壁。它可以总体内部反射，或可以是金属性或介电性涂层壁或抛光壁的反射器。
图12a示出通过反射器/透镜10a/10b的发光二极管10。套管112(未示出)电连接到散热器68a。开关63完成导电散热器68a和散热器68b之间的电路。电池组61a/61b也是电激活(载流)的，除了包含电池之外，该电池组的作用是连接散热器68b中的电池202的阳极端。还有，示出了○环207，其连接到散热器68b和电池202的连接处，从而实现隔水密封，并在螺纹旋转作用期间提供平滑的触觉。图12a中示出的发光装置10最好通过电线而供电。该装置可通过图12b将示出的许多翼片208而被对流冷却。该装置可具有图12c将示出的手动工具中的一个引力或倾斜型切断开关，以防止该装置在基本无引力协助的毛细管操作中运行。进一步，该装置还具有热管68和套管112，它们在某个角度一起弯曲。
图12b描述了一种固态照明应用，其中至少一个LED管芯10接合到至少一个热管64，热管64接着进一步接合到至少一个或多个散热器68。在本实施例中，热管64基本向下或竖直定位，其中LED10位于靠近地面的最低点。通过这样，热管64通过引力协助。LED/热管组件和图11a中描述的一样，除了热管64示出接合到或多或少成球形的散热器68中，该散热器具有翼片208，该翼片可通过机器定位到正确位置，最好是模制到正确位置。如果它被模制，则它可以被触压成形、压铸、永久性模制或采用类似处理。这些处理便于获得高容量而低成本，这对于固态发光产品而言是必要的。在该应用中的所有散热器68或热交换器76可被模制，并可由镁合金制成。可以理解的是，多个居中波长的多个LED管芯10以及热管64(可被接合到一个或多个散热器)可被使用。LED10可被单个电寻址，并单个调制，或者它们可以是串联的、并联的、或其他电连接方式。热管64顶部的螺纹209可以是电“激活”部分，它们有助于阳极或阴极或接地连接。如果散热器68被介电涂层而这些螺纹未被涂层，则它们可以是整体形成的或至少是电连续设计的。螺纹209之上的电触点210是阳极、阴极或接地极，其中螺纹优选的是热管64的冷端细部，但是该电触点最好是螺纹209的相反极并和螺纹电隔离。电路可优选的位于电触点210和电源之间，比如位于螺纹区域209内，其可以逐步增加或逐步降低电流或电压。该电路可出现在该专利申请的任何实施例中。该图中描述的该装置可螺纹拧入散热器68中，散热器可为电激活的并可吸收热量，并提供电力。
图12c描述了本发明的光源实施例的前部(发光端)。该光源可为便携式的，并适于手上使用。再一次，类似于本专利申请的多数实施例，热管64用于快速从LED10中带走热量至散热器上的更大面积的翼片。反射器10b被示出，该反射器可被制成是可调节的，从而光211的锥角可通过操作器或在光源产生过程中调节。导线接合212被示出从管芯10延伸到散热器68。散热器68可为阳极化铝，从而覆盖该操作器，形成反电势电锁定，这是因为阳极(铝)是一个非常好的电绝缘器。导线接合212很明显的接触散热器68上的点，其未被阳极化(制造期间掩蔽)。光源211可最好具有一个旋转电池组，其可在大约四分之一圆周上旋转时断开或闭合电路。
图12d示出整个光源，而图12c仅示出被称为“鼻”部的前部。LED光由箭头211表示为出自鼻部的发射光。散热器68最好通过开关63电连接。电池组61a/61b最好通过机械螺纹(未示出)以电连续方式固定到散热器68。
图12e描述了以某角度弯曲的热管64及外围的套管112，其对这里描述的许多实施例都时有用的。
图13示出本发明的一个实施例，其中多个LED10接合到至少一个热管64并位于电路板216上。LED10为可单个寻址的，并且至少一个导线213接合到每一个LED10，该每一个导线213的另一端然后接合到电接合基座214。这些接合基座214彼此电隔离。在该图中，LED10被示出具有一个电激活热管64，虽然在该实施例中以及本专利申请的其他实施例中可使用电中性热管。热管64可为共用阳极11，每一个LED10可通过改变位于管芯/导线接合和电源阴极之间的电阻的阻值而被控制。如果热管为共用阴极12，则导入每一个管芯10的电流可被直接调制(例如，脉宽调制和/或直接电流调制)。该图描述了总共九个LED管芯。从一到一百的任何数量的管芯均可被采用。还可采用从一到一百以上的任何数量的中心波长。最优选的，使用从UV到IR的波长，以400纳米到700纳米为最佳。该波长范围可在本申请的其他实施例中使用。还示出了TIR反射器10b。它通过透镜保持器215而处于正确位置。该电路板和/或电路板保持器216被示出，而透镜保持器215位于其上。示出反射器10b中的半球形凹表面。它最好具有比TIR反射器10b中使用的材料更高的折射率，从而允许更多的光由于芯片中的TIR离开芯片。以及，由于改变折射率而引起的折射，光线可有利的在半球形凹表面上弯曲。非球面的、抛物面的、双曲线的或折射表面可代替该半球形表面。热管64的外径通过图中的左边的圆的实线表示。图中描述的九个LED10可分为红色、蓝色以及绿色的发射LED。可以理解的是，代替每一种颜色三个LED，可总共仅使用三个LED(也就是，一个绿色，一个蓝色，一个红色)。图中，三种基本颜色的每一种的矩形(或其他形状)带会占据LED10中示出的九个方块的三个的空间。换言之，三种基本颜色的每一种会占据可用(所描述的)管芯空间的三分之一。这样某种程度上会在每一种颜色的给定管芯区域包含相同的阻抗，尽管这并不是在所有情况下都是正确的。任何有机的和/或聚合物的LED可在本发明的任何实施例中采用。最好采用红色有机LED，它的面积比蓝色或绿色LED更小。以及，基于在检测不同颜色时人眼区分视在亮度(敏感度)的能力，可优选的采用比绿色更多的红色，以及比绿色更多的蓝色LED区域。
图14描述图13所示的装置，其成由多于一个图13所示的装置构成的排列形式。实际上，图14中仅示出三个装置构成的排列，是为清楚起见。在每一个热管64之间，示出电路板216。该电路板可以是传统的环氧树脂叠层和/或它可以由比如铝或铜的固态传导性材料制成，具有或不具有非传导性聚合物或陶瓷层(叠层)。它还可以是完全或部分陶瓷的，比如氧化铍，氧化铝，AlN，或其他。比如薄铜或金或电镀金的电路线可连接从LED管芯(或小方块)引出的导线接合213。透镜10a可彼此接触，并在接触最终发射表面为圆形，或者它们可在最终发射表面被模制为方形，因此，在它们之间不具有“间距”。以及，为进一步使光束成形或环境保护的目的，在最终发射表面之后优选的采用最终透镜元件。此外，在透镜10a周围可采用圆形保持器。
图14a类似于图14的排列的装置的横截面图，除了所示的保持器98在单个的透镜或反射器10a/b的周围。这种保持器可为足够支撑单个透镜10a或反射器10b的任何形状和尺寸大小。
图14b、14c和14d描述不同的“像素(pixel)”间距和几何图形。这种情况的“像素”是其上具有九个(或其他数量)所示LED10的热管64。每一个热管本身，以及每一个热管上的每一个单个的LED管芯或以下其他组合，可单个寻址。示出的每一个热管周围的环125可“嵌套”在图14e所示的电路板中。为清楚起见示出热管64。导线213接合到电绝缘接合基座214。当环215嵌套在电路板中时，必须采用连接电路板电路线到环125上的每一个接合基座214的方法。该方法可通过由电路线和电镀通孔连接的触点来实现。然后LED10可由电压和电流来控制，其中电压和电流是通过这样的路径施加到LED上的，即，从电路板(连接到电源)上的电路线开始，经导线213，然后到达LED本身。导线213可通过楔块、球或其他接合连接到(如所有实施例中一样)管芯10。楔块接合是优选的，是因为导线将更平行于板表面。球接合是有利的，是因为导线从芯片垂直伸出，并以预湿润芯片的方式趋于吸引管芯封装聚合物，并大大的减少了由于透镜或反射器微低于管芯而产生的气泡的形成。
图14e示出电路板中的盲凹形凹进，其容纳图14b、14c和14d所示的装置的环125。示出了触点、通孔以及电路线。示出了电路板216中的优选的盲凹形凹进217。还有优选的由虚线表示的电路板中的盲凹形凹进217’，其容纳热管64。在两个盲孔或凹进217和217’之间具有一个优选板材的薄部分，该板材具有高导热性。在本优选实施例中，217和217’是基本同轴的；然后不一定非要是这样。可优选的存在一个板叠层218，其优选的接合到板216。在图14e中示出的本发明的实施例中，凹进217实际上为通孔。图14b中所排列的接合基座214被示出具有板216上的电路线。重要的是提到，图14b中的接合基座214以下的贯通导线在图中并未示出但必须存在，以连接到接合基座214。图14b中的环125可为方形(和其他几何形状)，并可由一个类似形状的凹进217’容纳。
图14f示出或多或少和图14b的装置相似的装置。其示出，热管64和通过板216的孔同轴。板216可为类似于图14b中的环125的“环”。板216被示出具有包围多个管芯10的薄壁。在该图中，管芯10被示出为“p”侧向上的例子。激活外延层被描述在管芯10的顶部边缘。在所有实施例中，可采用许多不同的LED和激光二极管结构和设计。特别是，可以使用具有光学共振结构的LED，以及利用“量子点(quantum dots)”的LED和LD。孔219被示出位于板216中，导线213被示出从单个的管芯10导出至它们的各个接合基座214，然后导出至各个电路线220。热管64可以是或可以不是电激活的。如果它是电激活的，它可为共用阴极，并电连接到板216中的导线213。导线213可以是传导性粘接剂，连接热管64到电路线220。示出了反射器10b。通过向上的箭头示出光的发射。利用硬件或一些被动锁定器械，板216可固定到更大的板，其中单个的LED/热管组件可由于损坏或技术允许而被改变为被动锁定器械。如该图和该实施例中以及本专利申请中的其他实施例中所描述的，具有多个中心波长的多个LED的组件，是理想的自动分级光组件，其中中心波长在可见频谱范围内或靠近可见频谱范围，这时因为其小巧、轻重量以及高光能的特性，并且其最好由计算机控制来改变颜色、密度、色调等等。
图14g示出插入到板216的通孔219的热管64。反射器10b示出具有LED块10。一个具有两层的叠层板，在两层之间具有电路线，两层为顶层216a和底层216b。板216中的导线213被示为夹在层216a和216b之间的电路线220和216顶部的电路线220之间的电连接导线。应当注意，包括电路板216的层216a和216b是可选的，这是因为没有电路板216光也能作用，在多种应用中，可以采用从电源到接合基座214的另一种连接方法。再一次，翼片可优选的连接到热管64，以采用对流或强制空气冷却。
图15a示出四个“像素”(热管装置上的LED)，它们排列在一块电路板上。仅示出四个装置(每一个称为一个“像素”)，是为了清楚起见。实际上，可以采用48×64、48×32，或24×16的像素阵列作为例子。像素空间排列的例子最好为中心到中心之间的距离为12毫米、18毫米、35毫米或50毫米。可以提供均匀度、暗度、亮度、色调、颜色的空间调换，以及图象灰度校正。示出电路板216的一部分。示出了在热管64细部的九个单个寻址的LED10。每一个LED10具有连接到电路板216上的接合基座214的导线。请注意，在该实施例中，没有图14b，14c和14d中所示的单个的环125。该实施例中的导线213从热管上的独立LED引出，以分离永久固定在电路板216上的接合基座214。在整个图中仅示出一条导线213，以及仅示出一条简化的电路线220，这都是为清楚起见的。对本领域技术人员而言，从单个LED连接单条导线到单个接合基座，然后这些接合基座连接到恰当的电路线以点亮LED，这些都是显而易见的。注意多个热管64形成一个“销状翼片”型散热器。热管的所有圆周表面区域都用于导热给周围的空气，空气通过销(也叫作，热管)之间的自然或强制空气对流而流动，热管可具有以任何方形连接的翼片以进一步增加表面面积。热管之间的间隙使得空气(或其他介质)可以循环和冷却热管。在蜂巢式设计中，翼片实际上可以整体形成，其中蜂巢式设计中，裸露的热管滑入完全整体形成的蜂巢式散热器中的孔中。散热器可以由任何类型的导热材料制成，它可以是或可以不是强制空气冷却。如果翼片不是整体形成的，但它们连接到热管，则它们可以相对于热管方向成45度角(大约)，以及相对于水平面成45度角(大约)，从而便于空气的自然对流，这是因为热量将通过翼片向上传播，同时拉动后面的冷空气。还有，空气将比翼片垂直(竖直)水平面安装的情况更直接的接触翼片。如本专利申请中的所有实施例一样，热管可具有除水之外的其他一些工作流体，或者具有一些加入到水的其他物质成分。在一个可选实施例中，例如，酒精(乙二醇，甲醇等等)可加人到水中，以防止结冻。还有，可以采用其他材料，比如铝，来代替或结合到铜，以作为主体(壁)或热管。还示出了透镜10a。这些可以是TIR类型的，或折射性的、衍射性的、反射性的或组合。当一个热管64上的LED10在一些组合中导通，该像素被认为是“开”或“激活”。通常，每一个热管的LED可以是可单个寻址的红色、蓝色和/或绿色LED的一些组合。如本申请中的所有实施例一样，可采用“白色”LED。
图15b是热管64的一个排列，它们插入并接合到板216中的盲孔。盲孔221在图15c中更加清楚的示出。板216可以是印制电路板，或是一块带有导向LED10的电路线220的简单的金属板(或其他传导性或非传导性材料)。在本图中为清楚起见示出了一组三个LED。一个或多个居中波长的一个或多个LED可被使用。该图还示出仅三个LED“组”(第四个组被隐藏)，四个透镜10a以及四个热管64中的三个。可理解的是，仅示出这些少量部件是为了清楚起见，它们代表的是，在单块板216或多块板上的可能数以百计的阵列，其中多块板自身将边对边的排列。盲孔中的热管64最好利用高导热粘接剂接合到正确位置。盲孔足够深，以致于仅仅一个板材的薄层存在于孔的底部(热管细部所处的位置)和板216的顶部之间，其中LED10将在孔的底部之上直接接合到板216的顶部。通过这样，从LED倒装晶片连接处、经薄板材和粘接剂、到热管64之间，将具有最小的热阻。电路线220可以这样设计，使得单个电路线导入LED芯片阳极接合基座，其中“p”侧沿倒装晶片LED10焊接到该基座，而其他电路线导入阴极导线接合基座，其中从芯片的阴极侧的导线接合到该阴极基座。电路板216最好由铝制成，因为其轻质和导热。它最好被阳极化，以提供与芯片接合基座、导线接合基座、以及到达这些基座和从这些基座开始的电路线的电隔离。可采用其他的薄膜处理来沉积电隔离层。板216可由铝(或镁)环氧叠层或铜环氧叠层制成。LED10还可(但不是必须的)单独寻址，以优选的使得终端用户可更多的控制不同时间循环周期的强度。
图15c是图15b的(许多个)热管64中的仅两个的侧视图，清楚的示出了电路板216中的盲孔221。仅示出两个透镜10a，以及一些导线接合212和一些LED10，是为清楚和定位起见。
图15d示出本发明的典型的强制空气冷却手持式实施例。可以理解，它也可以固定或安装(不是手持式的)，它还可以自然对流冷却，也就是，没有强制空气。示出风扇66，热管64以及透镜/反射器10a/10b，用向下的箭头表示LED或VCSEL发射光。所有这些部分以及靠近热管64细部的LED10或VCSEL均封闭在外壳222内。从电源或电池，或电源和电池之一，或可充电电池，经外部引线，提供电力电源。最好采用引力开关，其中该开关仅当LED10基本指向地面时连续电导通。这会使得引力协助性的引入热管64。
图15e描述本发明的一个实施例，其中三个独立的LED10设置在热管64的末端。
可以理解，在本专利申请中用于显示或其他申请中讨论的排列可以具有或可以不具有位于LED10正下方的热管64。例如，热管64可仅用于传输热量，可随机的设置于LED10下方。热管64以和反射光基本相反的方向从电路板216中伸出。以这种方式，它们作为热传输销，传输热量至其他更宽面积散热器68或热管64的外径，散热器68或热管64的外径作为热发散(或热交换)表面面积，而没有额外的接合翼片。再次的，在任何实施例中可以采用自然或强制对流。在所有实施例中也可采用相变材料(比如石蜡)，它们可包围热管。该石蜡可在其中具有导热增强材料，比如铜绒或导热颗粒。LED10固定到的电路板216可固定到另一块导热(或不导热)板，这些板转而具有嵌入其中的热管。
图16示出本发明垂直腔面发射激光器(VCSEL)的实施例。该图示出一个接合到热管64顶部(细部)的VCSEL224。可以理解，非仅一个VCSEL的VCSEL224的阵列可接合到一个或多个热管的末端。可进一步理解，VCSEL224(或采用边缘激光发射二极管)可代替本专利申请中的所有附图中或所有实施例中描述的LED10。热管64示出位于套管112内。热管64和套管112可电隔离。以及该套管112和/或热管64可自身弯曲(0度到90度或更多)。在本专利申请的任何实施例中示出的任何其他的热管/套管组合也会是这种情况。阳极11导线和阴极12示出从子固定件14到低阻抗“带线”型电流/电压承载装置进行走线。该“带线”具有两个薄铜箔型带状阳极11’和阴极12’，其沿热管的长度而下，从VCSEL到电源或脉冲发生器。该铜箔带11’和12’彼此绝缘，最好通过卡普顿型带225，热管64和套管112(或其他环境)也彼此绝缘。VCSEL224可为高能型(超过1瓦)CW或更高峰值功率(超过1千瓦)。它可以利用短(比如ps脉冲)或长(比如ms脉冲)脉冲而脉动。波长范围可从UV到IR。利用向上箭头指示的激光发射自部分反射输出耦合镜226。该激活区域和后镜示出安装到传导性金属块/子固定件14。示出一个透明隔离器组件227。最好采用透镜10a。
图17和17a描述接合到热管64的末端的单独的散热器68。可以理解，散热器68可电解电子形成到热管64末端上。该电子形成的散热器68可由铜制成。在该优选实施例中，散热器68利用高导热粘胶接合到热管64的末端。示出LED10。发自LED10的光利用向上指的箭头表示。该实施例还对边缘激光发射二极管有用。虚线表示盲孔221，它位于散热器68内，容纳热管64。
图18a和18b示出一个实施例，该实施例中，LED10安装到以前的圆柱形热管64的平侧64c或点。热管为以前的圆柱形并不是必须的；它还可制成“平的”。用向上指的箭头表示光发射。LED10的阵列(多于一个)以任何方向接合到散热器68的平整部分。利用铅/锡或其他焊料10，LED10可直接焊接到铜热管64。当需要相对于热管长度轴向进行直接的90度侧的光发射，则该实施例是优选的。对于那些需要紧密接触的硬化应用装置，这一点尤其有用。
图18c和18d描述一个激光二极管228，其直接安装到圆形热管64的平整部分64c。该负阳极导线12利用标记(-)示出。图中的阴极为热管64。它利用标记(+)标出。利用箭头指向示出光发射。还示出焊料110。可以采用边缘发射宽面积激光二极管。还可优选的采用可选透镜。在任何实施例中可使用比如衍射光学部件(DOE)的透镜，从而破坏LD的一致性。从管理(FDA)角度，这使得能更安全和容易的销售。图18c是该装置的前视图。图18d是该装置的侧视图。可优选的使用LD、VCSEL或LED的阵列，单个芯片阵列或所有三种的组合阵列(在任何组合中)。
图18e示出圆形热管64，其在一端被整平，LED10设置在热管64的平整部分上。中心线229等分了通过热管64的中心的平整部分。应当注意，由于该图描述了仅在一端整平的热管64，而本发明还可包括在长度上的任何部分整平的任何圆形热管64，从而可容纳接收一个或多个LED10。此外，热管不一定非要是圆形的，它也可以造成平的形状。这对于本专利申请的所有实施例均适用。
注意到，本申请的所有实施例可采用微芯片或薄盘激光技术。例如，微芯片激光的激活区和/或厚盘激光的获取媒介可安装到热管的细部。
此外，在本发明的另一个实施例中，提供一种封装LED(或激光二极管)装置，其提供优良的热转移性能，从而可以以比厂商规格高得多的电流以及在比当前技术发展水平小的封装中运行LED。封装LED(或激光二极管)装置优选的包括至少一个LED，一个子固定件，一个柔性(或刚性)电路，以及一个可选TIR反射器。该封装装置可固定到热管。该装置可用作专用装置，或带有用于硬化粘接剂或其他多种用途的类似装置的阵列。
图19a描述一种高导热材料，最好是CVD金刚石，用作热散步器/子固定件230。该图中的金刚石结构，最好是100微米厚，并具有50微米直径的激光钻孔的通孔219。这些孔219便于热转移以及电转移，以及从衬底的顶部到底部和/或底部到顶部的传导性粘接剂转移。孔219具有有意制成为倾斜的(不平行的)壁，从而在一侧具有比另一侧更大的开口，以便于传导性粘接剂的填充。可以采用比如AlN或甚至铜的其他热散布器/衬底。热散布器还可以利用用于一个或多个半导体管芯的型板而被金属化。该金属化处理可以或可以不通过可能存在于衬底内的通孔。它们可以在一侧或两侧被金属化。
图19b描述在热散布器/子固定件230上的肩并肩排列的九个LED管芯10。这些管芯在顶部(导线接合表面)大约为300微米×300微米，在底部“n”接触表面大约为200微米×200微米。这些尺寸使得图19a所示的孔219不完全位于所有管芯表面之下。换言之，管芯底部的“街道”包围孔219。传导性环氧物用于接合管芯10至热散布器/衬底230。固定的另一种方法可以是焊接，如果衬底首先被整平和金属化的话。孔219使得电流在热散布器/衬底230的顶部和底部表面流动。热散布器230最好是非导性的，但是如果采用比如铜或铝的金属时，它可以是传导性的。可以理解，可以仅使用一个管芯10，也可以使用多个管芯10。它们可以是串联的，并联的或组合连接式的，而且它们可以或可以不单独寻址。可以采用一个或多个中心波长，特别是当使用一个以上管芯时，虽然多个波长可存在于一个管芯上。通常，这些波长跨越了可见范围，从UV/可见边缘到可见/IR边缘附近以外。如果使用多种波长，它们可有利的被采用，以选择性指定粘接剂或涂层的光引发剂，并还可以用于穿透材料到不同深度。这些装置能够远程调节光束角度、能量、强度、色调、颜色等等。通常，对于采用多种波长的多数应用，即，具有不同中心波长的管芯，单独寻址性能是优选的。本申请中的这些装置具有内化的单独寻址特性。热散布器230可优选的具有仅一个管芯10。通过它的孔219不直接位于管芯10下方，而是在圆周上从它下方向外。在一个可选实施例中，孔219可用接合基座来代替。电路线220导入图19c中的金属化的接合基座214。应当理解，孔219通过热散布器230并不是必需的。电路线220可简单的导入导线接合基座214，导线可接合到图20所示的另一个接合基座上的基座和接线端，从而便于完成整个电路。接合基座214例如可代替图20中的通孔219’。
图20示出层230”，其为柔性或刚性电路材料，在中心穿通有一个切除口231，该切除口允许LED管芯10从层230”穿通。它具有接合基座214和电路线220，其向外延伸到优选镀层的通孔219。每一个接合基座214可接收来自LED的一条导线。一个电路线不具有接合基座，而是具有一个较大的镀层通孔219’。该通孔219’任意的允许热散布器230下方的相同导电粘胶穿通并接触连接到其上的电路线220。这实质上使得位于热散布器230下方的粘接剂的电极性为同一极性，其中上述粘接剂向上穿通热散布器230中的孔219，并接触管芯10下方的粘接剂。在该优选实施例中，该极性为“负极”(虽然它可以为“正极”)，并允许多个管芯共用一个相同的接地板。该接地板然后可具有一条向上通过通孔219’到电路线220的电连续路径。注意到，可选通孔219’可优选的作为电连续路径，该路径在顶部并和管芯处于同一平面。图中优选的柔性电路230’最好为卡普顿或类似的基本非导性材料，该非导性材料具有镀金的铜电路线，该电路线被图案化、蚀刻并具有金之外的其他镀层。该电路230”可通过厂商的用户定制设计获得。中心的切除口231的大小可为刚好覆盖管芯10，或更大。它还便于传导性粘接剂的镂花涂装。通过使用B级粘接剂层，它可接合到最好为柔性(或刚性)的电路材料230’，其将在图20b中示出。再次，可以理解的是，可以用一个接合基座214来代替镀层通孔219’。导线213接着被接合到该接合基座214和热散布器230上的接合基座，后者例如导入接地板。
图20a描述图20的“底视图”。孔219和孔219’最好被电镀贯通(例如，孔的壁，除了管芯中心的切除口，为导电性的)。这通常是通过在柔性(或刚性)电路制造过程中利用钯露出涂层实现的。
图20b示出更厚的电路材料230’，并示出顶侧。注意，切除口231’最好通过激光器械由卡普顿或刚性FR4Flex材料形成，使得图19的热散布器230可以适合在该切除口内。电路材料230’最好和热散布器230的厚度一样，也就是，大约75到150微米。在该侧示出的电路材料231’接合到图20的层230”的底部。
图20c示出图20b的材料230’的底侧。注意，圆形通孔219最好为电镀贯通形成。
图20d示出图20和20a的电路材料230”，其接合到图20b和20c的材料230’。
图20e示出图20d中描述的两个接合的材料的底侧。注意切除口231’是如何由“膜”状顶部电路材料230”所终止的。该切除口接收散热器68的尺寸。实际上，通过在该切除口231’的四个角上滴入粘胶，散热器68就被粘接固定到正确位置，然后热散布器材料230小心的置于切除口231’的边界内。注意，你能清楚看到随意设置的通孔219和219’。
图21示出之前描述的电路材料230”，其中九个LED管芯10利用导电和导热方法接合到其上。该九个管芯仅用于示例。可以使用一个或一个以上的管芯。在该实施例中，它们标注成“p”侧在上方，尽管可以具有采用单独寻址接合垫片214的“p”侧下方。每一个管芯10(或封装管芯)可由管芯阳极导线12和电源之间的计算机控制有阻元件控制，该元件当LED10安装在散热器68上使“p”侧在下方时非常有用，其中散热器68可具有导电共用阳极。如果“p”侧不是在共用阳极上(每一个LED“p”侧和其他“p”侧均电隔离)，对流可在电源和“p”触点之间直接调制。可优选的采用脉宽调制。如果芯片安装成“p”侧在上方，它们可共享同一个阳极，并可通过“p”触点和电源之间计算机控制电流调制器单独调制。图21中到接合基座214的电路线可被蚀刻和/或利用硅树脂或其他半导体层掩埋，该半导体层可在比如金刚石的高导热半导体材料的顶部，或者电路线220可为在柔性或刚性电路230”顶部的铜。导线213被示出从LED顶部到接合基座214。利用具有机器视觉能力的自动化拾放装置，LED10可优选的设置于恰当位置。
图22示出环232，其位于图20的电路材料230”的顶部。它首先是一个增强部件，但是，如果它具有一些导电性，它还可用作所有电路线220之间的电流补偿部件。它还可作为销导部件。该导电性是源于其为金属或涂有金属。进一步，它和电路线220和/或电镀通孔219之间的导电性可通过使用导电性粘接剂或焊料而建立。环232的通孔233排列在电路材料230”的通孔219之上，粘接剂可注入到它们中，和/或它们可包含销，该销向上通过电镀孔219，以便于电连接，这将在后面详细说明。环232还可为非导性的。
图22a示出固定到电路230顶部的图22的环232。电路线220和导线接合基座212被示出。可以理解的是，如果所有LED10(或单个LED)一起并列电驱动以及不可单独寻址，则电路线220和基座212可以是围绕电路230”的外圆周的单片集成电路环形环。环232可通过传导性粘接剂连接到外部套管，以便于电连接。该粘接剂可通过套管中的孔施加到两个部分。
图22b描述带有LED10之上的TIR透镜/反射器10a/b的图22a的组件。它在底部(未示出)具有半球形空腔，该空腔最好用热可硬化的指标匹配的合成物填充。该合成物(或凝胶体)由于其指标匹配特性，可使得更多的光从LED管芯射出。它可位于半球体，并可部分硬化。该部分硬化增加了它的粘度。LED可在一个压力低于周围环境的腔室内低入凝胶体。它还可在该亚环境压力下被完全或部分硬化。该过程可降低气泡形成的危险。重要的是，TIR透镜/反射器10a/b可以大约1微米/秒或更低的速率下降到LED以下。再次，半球形空腔不是必须为球形的。透镜/反射器10a/b可具有金属化的壁。它还可在最小圆周点上具有一个环形“台阶”，以用作指标匹配合成物贮藏处。
图22c示出图22b的组件的底视图，仅为了示出具有连接的LED10的热散布器230从该组件去除后的视图。这里示出了电路层230”，还示出反射器10a/b以定位。
图22d示出图22c的组件，其中示出热散布器230。未硬化的传导性粘接剂234被示出涂抹在热散布器230的底部。它是以这样的方式施加的，即，保证粘接剂向上到达通孔219’，然后到达LED管芯10(未示出)，如果希望或适用的的话，还可到达通孔219’然后高出该孔。再次，这是人们想要在和LED相同的平面上，简化从组件或热散布器230(或散热器68，或金属块14)的底部到热散布器230的顶部表面的电连续路径的情况。注意，可在图22d的组件固定到热管64之前，将粘接剂234散步到热管64的顶部。可理解的是，图22c的组件不需要安装到热管64上(未示出)。完全可以接受的是，在电路板上安装该组件，并利用热散布器230进行散热并降低热阻。如果未安装在热管64上，该组件可变为SMT(表面安装技术)装置。当安装到电路板时，板上的电路线可导入电镀通孔219’(其被固态电镀导通)，并可用于阳极或阴极触点。在该描述中，热散布器230可在其中具有孔，以提供极性接触。优选的是，在该特定实施例中用作粘接剂的焊料110，会偏移和短路该装置。在这种情况下，粘接斑点234将不存在。焊料110可施加到组件上的恰当位置，或施加到电路板216(未示出)上的恰当基座214。
图22e描述图22d的组件，示出该组件具有增强环236和热管64。热管64示出为平整的(虽然它可为圆形的)，这仅仅是为了示例，并且该热管具有2毫米×3.7毫米×200毫米长度的椭圆形尺寸。该增强环236还可为导热性的，从而从LED10散布部分热至热管64的侧壁。因热量在热管64的一个较大表面上散布时，这样可以减小“烧干(dryout)”的几率。图22d的组件固定到热管64的顶部(尖部或末端)定义的平面以及包围它的环236。导热和导电粘胶可用于固定。该形成的组件可设置在电路板中的凹形插孔内，其中传导性“凸起”或销可接触到电镀通孔219。这些“凸起”可连接到电路板216中或上的电路线220，然后其将导通或断开到所希望的电镀通孔的电流，从而导致选定的LED在选定的电平(或其间的一些电平)、间隔以及强度上导通或断开。这些“凸起”可位于孔219上或位于电路板230上(未示出)，或位于两者上，其将在下面的图24和25中更加详细的示出和描述。
图22f描述设计为图22e所示的一种可选电连接的底视图。该设计采用传导性销237，其类似于毫微连接器，以完成导通路径，即，从LED，经导线、电路线、电镀通孔，进入传导性销237，并且销237位于匹配凹形套管或电镀通孔中，其中该通孔位于电路板中，电路板具有到凹形套管或控制器以及电源的恰当的电路线。图中的组件具有和图22e的增强环236’不同类型的增强环236’。和所有示图一样，热管64仅被示出其长度的一部分，是为清楚起见。销237可位于电路板中，以及位于凹形插孔或环236’中的电镀通孔和/或图20的孔219中。
注意销237是如何从环236的顶部和底部伸出的。销的顶部可进入图22的环232中的孔中，底部滑入电路板中的合适凹形插孔中，这将在图23中更加详细的描述。电路板可具有一个完全LED组件的排列，该组件的LED可单独寻址。这些排列可用于比如硬化粘胶、墨水或涂层等应用中。该用于硬化或光引发化学反应的排列，将使得多个波长在战略性波长和强度并在合适的时间战略性的导通。该排列可利用wi-fi或蓝牙或其他无线器械和协议来激活和远程控制。这将大大降低在大型的以及密堆的电路板上对所有装置进行路由迹寻的要求。
图22g示出一个完全的组件，其中图22d的组件固定到图22f的组件。销237可粘接到环232(未示出)的孔中以及最好电镀的通孔219(未示出)中。一个，或可能多个销可用作接地(阴极)。如果销被使用，它们可利用导电性粘接剂234或焊料110粘接到孔219中，该孔具有导入孔219’的电路线，如图20所示。这会有助于组件的负极(阴极)连接。最好具有用于便于接地连接的许多不同的实施例。该接地连接可发生在和LED底面相同的平面上，以及热散布器的底面，或两者的结合，或本领域技术人员熟知的一些其他可能位置。
图22h描述本发明的一个方面，一个总体内部反射(TIR)透镜10a，包括透镜10a末端上的一个凹处99，LED10设置在该凹处内。注意，凹处99可利用指标匹配的凝胶体填充，以包围和密封设置在透镜10a的凹处内的LED。该图中描述的TIR反射器10a可利用例如Zeonex E48R进行模制，它可由微米间隙内可注模机器生产。包围和密封LED10的指标匹配的凝胶体具有LED衬底和/或外延层的折射率以及空气折射率之间的折射率，并最好具有高于1.59的折射率。
图23a示出插入到电路板218中的热管64的排列。优选的，热管64的长度为200毫米，板218的尺寸为25毫米×100毫米。这些尺寸可允许两个100毫米×100毫米堆叠的风扇66以尺寸上小巧紧凑、储备空间的方式吹动空气通过热管64的阵列。注意，通过使用这种椭圆形(平整的)热管，热管之间的空气流是弯曲的，这将导致湍流，从而增加热转移。还要注意，电路板218中的椭圆形形状会“锁上”热管的入口，从而使得图22g的组件将通过在该图中和小孔238的阵列匹配的销237的摩擦力而固定到该板。这些小孔238包含凹形插孔(或插座)，它们自身连接到电路线，通过该电路线最终控制LED。应当注意，除了销和插座，“凸起”可代替销，或插座，或两者。
图23b描述图23a的热管64的椭圆形的一个可选实施例。它甚至更加弯曲，在优选为椭圆的热管之间产生了更多的湍流。可以使用圆形或其他形状的热管64。注意，销237的插座239，以及到插座的电路线。
图24示出图22g的LED(或激光二极管，或VCSEL阵列)组件，其被插入到图23a的电路板组件216中。注意，“锁上”和/或接收椭圆形热管64的椭圆形孔238。电路板216的顶部的可选盲圆孔221接收图22g的组件的增强环。以及，注意，电路板216上的电路线220(仅示出一部分作为清楚示例)，位于包含盲圆孔221的顶板层下方。以及孔238包含销237的凹形插孔。238的插孔连接到电路线，电路线引到控制器和/或电源。图24的每一个热管64的每一个LED10组件被认为是一个“像素”，其可以单独寻址。每一个“像素”还可具有九个(仅作为示例)可单独寻址的LED。来自LED10的无用热能通过热管64直接载回，并通过热管64的圆周表面区域散布，该表面区域某种程度的类似于“销状翼片”散热器中的“销”。在该最优选实施例中，红色、绿色以及蓝色LED10安装到或位于正好在热管64的细部附近的区域，每一个LED都可单独电寻址。可以理解，多个红色、绿色或蓝色LED可一起安装和/或以任意组合安装，并具有不同的中心波长。在图23b中还示出电路线220，还描述了凹形孔238，凹形孔238还在图23a以及23b以及图24中被描述。可选的，板216顶部的第二增强环240可具有圆形或非椭圆形孔。这些圆形孔容纳该圆形的增强环232。
图25示出在外部套管112内的图22b和图22d的组件。套管112具有贯穿的通孔，传导性粘接剂234或焊料110可注入到该孔。该粘接剂然后能作为图22的传导性环232和传导性套管112之间的电导通路径。该套管可由铝制成，它可被阳极化处理或被电泳涂层，该涂层作为一个电隔离涂层。然而，通孔112不被涂层，从而粘接剂可接触电导通表面。该套管112和热管64通过图25所示的方法而彼此电隔离。出于画图定位的目的，利用表示从LED或LD装置发射出的光的箭头，来示出反射器/透镜10a/10b。在该图中，热管作为“阳极”，电流通过LED、导线213、然后进入传导性环232、传导性粘接剂234，最好进入传导性套管112。该热管64连接到“正极”电池或电源端，套管112连接到“负极”电池或电源端，该极性可根据LED管芯/块的极性而逆。
在一个附加实施例中，示出根据本发明的LED封装，其利用这里所描述的印制电路板(PCB)技术而生产和组装。参照图26a，示出最好由聚酰亚胺制成的第一层260，该层具有大约.001”到.002”的优选厚度。该层260光成像和蚀刻金属电路线220，该金属最好为铜。如果不是所有随后的层具有相同的大致尺寸，该第一层260可以大致尺寸为12”到18”的薄片形式存在。第一层260接合到第二层261，第二层也最好为聚酰亚胺并大致为.004”的厚度。该层261可具有一个激光切除的方形孔，以容纳热散布器230的可能插入。热散布器230最好由高导热材料制成，例如，前面提到的CVD金刚石。LED或LD10可接合到热散布器230，并具有导入电路线220的导线接合。加强件262和262’可接合到这些层。这些加强件也最好由聚酰亚胺制成，可获得大约.040”的厚度。这些加强件还可注入模制塑料，并可单独组装，而不是以板的形成。如果层260和261通过实-实(real to real)或卷-卷(roll to roll)的弯曲(flex)电路制造工艺而制造，则这些加强件可单独组装。透镜和/或反射器10a/10b可接合到LED或LD10上或上方，而所有层260，261，262，以及262’均以“面板”形式存在，例如，组分不再分离于“面板”或“板”。所有层在被接合时均彼此套合(对准)。反射器或透镜可以盘式安装，以匹配面板(板)上的LED10或LD装置的中心-中心间距设置。反射器/透镜10a/10b的盘可低入LED/LD装置的面板。通过这样的方式，反射器/透镜10a/10b可以阵列形式安装到LED/LD装置上方或上面，以影响高产量制造。销237也可在面板形式时添加。焊接块、柱块等等也可在面板形式时实现。在所有层和元件均接合和/或安装后，各个LED或LD装置可通过激光从面板上独立化。一种UV激光系统可用于该任务。LED或LD装置(或“封装”)通过激光切通所有层从而分离这些装置于叠层面板而被隔离。聚酰亚胺是优选的层的材料，因为它可非常清洁的和有效的激光切除。可在组装的所有过程中，采用自动化拾放装置，以及粘接剂分配装置。透镜/反射器10a/10b可被排列在托盘上，在UV带上，以及电静态或真空卡盘，或以阵列/面板形式组装或利用自动化拾放装置而单独组装。
图26b示出根据本发明，在封装被组装然后通过激光切除而隔离之后，制造出的LED封装的阵列。
图26c是根据本发明制造的一个柱隔离LED封装的分解图。
图27示出类似于图26a、26b以及26c的装置的单个装置，不同之处在于，最好为聚酰亚胺的电路层260不是接合到另一个聚酰亚胺层261(其中具有一个用于热散布器230的切口，如图26a和26c所示)，而是接合到一个整体形成的、高导热性的热散布器，而没有任何外围的聚酰亚胺层261。层263可为预激光切除的金刚石，并利用拾放装置组装，而LED装置仍然以面板形式存在，也就是，加强层262’和聚酰亚胺电路层260还未被激光分离于该面板，或者层263可为一块大薄片，(最好为1英尺，)并且该薄片可接合到聚酰亚胺电路层260’，该电路层也接合到加强层262’。两个层260和262’还可优选的为1英尺，类似于1英尺的金刚石层263。两个一英尺金刚石层263可优选的接合到聚酰亚胺层260或262’，而如果电路线220直接沉积到263上，则层260为可选的。
图27a示出图27的LED封装的底侧图，其中未切除的底层263为高导热材料，比如金刚石。在第一传导性金属“晶粒”层首先通过蒸气或液态方法沉积后，通过层263的孔可被激光钻孔和电镀贯通。
图28a示出图27的LED封装的侧视图。TIR反射器10a/b具有它的椭圆形或抛物线形侧壁部分，该部分相对于图16a柱的反射器10a/b的对应部分在整个长度上大大减短。相比于较长的侧壁反射器，长度的减短组件了光的输出散度。以及，该图描述了一种在环境隔离污染物方面更加“密封”的封装。这是通过反射器10a/b’的顶部表面来实现的，该反射器具有一个较大的平板状的内部“帽”264。该“帽”264位于加固环中的沉孔中。注意，LED10用于制图定位。环氧的或焊接的或其他粘接剂用于密封“帽”264到加固环265。部件266也是一个聚酰亚胺电路层。热散布器由230表示。
图28b描述一种类似于图28a中的LED封装，不同之处在于，聚酰亚胺或其他非导性材料266的厚度更大，反射器10a/b’的凹形半球形部分的曲度更小。该电路层266和LED10的厚度一样。这样作的原因是，相比于“倒装晶片”结构，示出的LED10在其顶部具有外延层267，其中“倒装晶片”结构中该外延层位于芯片底部，它在底部接合到子固定件或热散布器230。由于LED结构位于顶部，电路层266可更厚，而不会吸收来自芯片侧面的发射光。主要优点在于，包围芯片的过量的指标匹配凝胶体268不太可能流到TIR反射器10a/b’的侧面并损坏TIR特性，也就是，接合通过该侧面的光，因为凝胶体268具有一个流入的空腔，该空腔没有和反射壁那么接近。该空腔由方形空腔的厚(高)侧壁定义，该方形空腔是被激光切出的，并打入电路层266。热散布器230可比层261厚。这样它可能回“伸出”一点，并可以给出用于焊接块的间隙，该焊接块用作该装置的外部尺寸“圆周”附近的连接装置。该间隙有助于缓和焊接块中的一些应力，如果该封装不是那么牢固的下拉到电路板上的话。该层267可基本和层262具有相同厚度。最后，层267可比层262薄，这样就可以产生用于接合层267到热管64或电路板216上的额外的空间。该额外的空间可缓和接合层中的应力。
图29示出图27的LED封装装置的底侧视图，其中热散布器230的斜边几乎和附带的聚合体层269的接线长度一样长。热散布器230的该更大的表面面积使得可以在一个小型封装中以更大的面积进行导热，该封装实际上具有一个更小的聚合体层/环269。如果采用九个可单独寻址的LED，本质上需要九个导体加一个接地。这九个导体可以是贯通热散布器230的电镀通孔219。重要的是，三个这样的导体对称的分布在热散布器230的四侧的每一侧。孔219连接到热散布器230顶部上的电路线。这些电路线接着导线接合到LED或LD10。这些孔219连接到电路板，通过装置和/或板上的焊接块、装置和/或板上的(各向异性的或各向同性的)粘接剂块、装置和/或板上的柱块、在装置和/或板上优选的适应的销、装置和/或板上的焊接糊、装置和/或板上的焊接基座或预制坯、或各向异性的传导性薄膜，电路板控制该封装装置。传导性粘接剂或焊接糊可注入到孔219中。这些例举并不是想要达到详尽完全或涵盖所有。
图30a描述一个具有接合到其上的LED或LD10的平整的柔性热管。该热管的厚度可小于1毫米或高于1毫米。一个或多个LED或LD10首先单独的或集体地安装到一个子固定件，也就是，单块子固定件。该热管64可导电，可作为阳极或阴极。发自LED10的箭头描述光发射。LED10可串联、或并联或可单独寻址。该柔性装置可在一个透明聚合体中密封。它可作为一个带状装置，缠绕在人体或动物体上用于光疗。该相同目的源于使用了图30b中的装置。
图30b描述了图30a的热管。热管64具有接合到其上的一个或多个有机发光二极管(OLED)10’。这就产生了一种非常薄的结构，并且该热管64最好长于OLED10’，并且从OLED10’传输无用热至散热器68，或散布该热能到周围的空气。
图30c示出绕有翼片的散热器68弯曲的热管64。该散热器可由一个或多个延压的、模制的或经机械加工的散热器68构成。该有翼片的散热器68拥有散除来自LED装置10的热量的更大表面面积，可通过自然或强制空气对流来散热。图中的该装置可用于需要具有或不具有对应的高的或高于10W输出功率的大面积发射区域的应用场合。高输出功率可用于利用LED10处理的多种这样的应用场合。OLED10’可用作所示的LED10。
参照图31a，示出在金刚石子固定件301上的LED10的阵列，其中该固定件接合到热管64。金刚石子固定件301为非传导性的，虽然它可掺有硼以使得其可导电。金刚石301的顶表面301a被金属化。该金属化的层作为“p”触点303的金属化，并是所有LED(1-N个)10的共用“p”触点。“n”导线302和“p”导线303仅示出一个，是为了能清楚图示。该实施例中的LED10最好为“金属背垫”的LED，但可以使用多种其他的LED。对于最好没有透镜的多种应用场合，该描述是理想的。透明平(共面的)窗是优选的。
图31b描述四个(虽然可以使用1-N个)LED10的阵列。在该实施例中，“n”302和“p”303触点位于芯片的同一侧，并且芯片串联电连接。该阵列可设置于热管64上，类似于图31a。
本专利申请中的所有装置均可使用蓝色(.465毫米)光来激活在硬化粘接剂或合成物或其他物质中的光引发剂或其他载色体或感光剂，以及用于可以或可以不包含感光剂、载色体或光引发剂的装置中。本发明的这些装置可与多种不同的合成物结合使用，其中这些合成物利用电磁辐射可硬化，如这里所描述的一样。例如，硬化或交联以形成涂层、密封剂、粘接剂或生产颗粒的合成物，可经受发射自该创造性装置的辐射，以影响硬化或聚合。可使用广泛的多种材料和合成物。例如，合成物包括聚烯烃、丙烯酸脂、环氧树脂、氨基申酸乙酯、聚酯、丙烯酸、氰基丙烯酸盐粘合剂、硅树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、乙烯聚合物的化合物、胶乳化合物、以及其他，这些合成物均可利用发射自该创造性装置的辐射而硬化。这些化合物利用不同的化学机理而硬化或聚合。通常，利用光辐射聚合的能力，包括利用化合物或络合物，它们引发或引起或反之加速聚合过程。通常，通常背称为光引发剂、感光剂或载色体的一种或多种额外的化合物，被添加到可聚合材料，以增加硬化的速度和/或完全性。
有用的辐射可硬化合成物的例子尤其包括厌氧合成物，比如美国专利申请NO.4415604；4424252；4451523；4533446；4668713以及6150479中所描述的那些合成物，它们都是授予Loctite集团的，它们的主题在此整个作为参考。
关于厌氧合成物的其他信息在1986年Plenum Press，N.Y.出版社出版的、由S.R.Hartshorn编辑的“Structral Adhensives，Chemistryand Technology(结构粘接剂、化学性质和技术)”的第五章被提供，其主题在此整个作为参考。
特别有用的光引发剂包括紫外线光引发剂，其能够硬化单个的和聚合的单体。它们包括苯甲酮和代替的苯甲酮，苯乙酮和代替的苯乙酮，二苯乙醇酮和它的烃基酯以及氧杂蒽酮以及代替的氧杂蒽酮，或者其他。具体的光引发剂包括二乙基苯乙酮，二苯乙醇酮甲基醚，二苯乙醇酮乙基醚，二苯乙醇酮异丙基醚，二乙基氧杂蒽酮，氯-硫醇-氧杂蒽酮，氮-硅酸丁腈，N-甲基盐酸乙醇-胺-苯甲酮以及它们的混合物。
引发剂的其他例子包括可见光引发剂，比如樟脑苯醌引发剂以及9-芴羧酸过硫酸酯。
这里所描述的优选实施例仅用于示例，而不是用于限制范围。本发明的真正范围由这里附属的权利要求而提出。
权利要求
1.一种用于硬化表面上的粘接剂的方法，包括提供至少一个发光二极管；经至少一个通道将冷却剂传输到所述发光二极管中，以实施对所述发光二极管的冷却；以及利用所述发光二极管照射所述表面上的所述粘接剂以硬化所述粘接剂。
2.一种用于硬化表面上的粘接剂的装置，包括电源；以及辐射源，该辐射源耦合到所述电源上，所述辐射源具有辐射输出并包括至少一个发射二极管；以及至少一个通道，其耦合到所述二极管上；其中冷却剂经所述通道被输入所述二极管中，从而冷却所述二极管以将高光输出传递到所述粘接剂上。
3.一种用于冷却发光二极管的方法，包括提供至少一个发光二极管；将至少一个通道连接至所述发光二极管以创建路径；以及经所述通道注入冷却剂以冷却所述发光二极管。
4.一种发光二极管硬化装置，包括具有两个相对端的圆管状体，发光二极管体，其位于一个所述相对端处；所述发光二极管体包括高导性表面；以及热管，其连接到所述发光二极管体的高导性表面上，其中所述热管用于将热量从发光二极管体传输走。
5.一种用于传输热能的装置，包括铜散热器，其具有至少一个蒸气空腔；发光二极管阵列，所述发光二极管连接到所述散热器上，其中蒸气空腔的长轴基本垂直于发光二极管的p-n结；以及至少一个圆管状的热管，其通过所述蒸气空腔插入到所述散热器中，其中热能以与从发光二极管发射的光基本相反的方向被传输离开所述发光二极管的阵列。
6.一种发光二极管装置封装，包括传导性衬底；连接到所述传导性衬底上的热管；以及至少一个安装到所述热管的尖端的发光二极管，其中热量被传输离开所述发光二极管。
7.一种发光二极管硬化装置，包括圆管状体，其具有两个相对端，一个宽端和一个尖端；发光二极管体，其位于所述尖端处；所述发光二极管体包括传导性表面；热管，其延伸贯通圆管状体，并接合到发光二极管体的传导性表面上；能量源，其定位成围绕圆管状体中间部分，用于提供能量给该发光装置；风扇，位于圆管状体的所述宽端；以及散热器/热交换器，位于所述能量源和所述风扇之间，用于接收从所述风扇吹出的空气。
8.权利要求7的装置，其中所述发光二极管包括应用容纳所述热管的孔。
9.权利要求7的装置，进一步包括至少一个冷却剂管，其一端接合到发光二极管上，另一端连接到散热器上，其中所述冷却剂管用于传输冷却剂通过所述发光二极管，从而带走发光二极管产生的热量。
10.一种用于传输热量的器械，该器械包括至少一个热管，其中每一个热管均具有第一端和第二端；以及发光二极管装置，安装在每一个热管的第一端处，其中发光二极管装置产生的热量以从每一个发光二极管装置离开至各个热管的第二端的大致方向传输。
11.权利要求10的器械，进一步包括热管阵列，每一个热管有安装在一端的发光装置。
12.一种用于传输热量的器械。该器械包括具有第一端和第二端的热量传输装置；发光装置，其安装在热量传输装置的第一端；以及传输工具，其与热量传输装置相联，用于将发光装置产生的热量从第一端传输至第二端。
13.权利要求12的器械，其中传输工具包括形成在热量传输装置中的空腔，该空腔从第一端延伸至第二端。
14.权利要求12的器械，其中传输工具包括在极接近于该发光装置处循环的冷却剂。
15.权利要求12的器械，还包括多个发光装置，其以基本半圆形形状布置，其中所述发光装置连接到至少一个热量传输装置。
16.一种用于提供预定方向的光的装置，该装置包括热管，其具有第一端和第二端；发光二极管，其安装在热管的第一端；能量源，其用于为发光二极管提供能量；激活开关，其用于激活能量源；以及外壳，其包围热管的至少一部分。
17.一种用于硬化的发光器械，该器械包括热管，具有蒸发端和冷凝端；以及安装到该热管的蒸发端的发光装置，其中来自发光装置的热能从蒸发端传输至冷凝端。
18.一种发光器械，包括导电热管；以及安装在该热管的尖部的发光装置，其中该热管为发光装置提供电力，并传输来自发光装置的热量。
19.一种用于传输热能的器械，该器械包括热管阵列，每一个热管具有第一端和第二端以及从第一端延伸到第二端的空腔；以及发光装置，其安装到每一个热管的第一端上，每一个发光装置具有p-n结，其中空腔的至少一部分基本垂直于发光装置的p-n结。
20.一种发光装置，该装置包括具有至少一个热管的衬底；以及至少一个安装到该衬底上的发光装置，其中发光装置产生的热量以与从发光装置发射的光基本相反的方向传输。
全文摘要
本发明提供一种使用发光二极管在多种应用中进行硬化的方法和器械。该方法包括一种用于冷却发光二极管和以某种方式安装发光二极管到热管上的新型方法，该方式为在UV、可见和IR区域传输超高能量。进一步，本发明的利用热管的独特的LED封装技术，可在小巧得多的空间上有效得多的实现。这就可以使得空间紧密得多的LED可在更高的能量和亮度下运行。
文档编号A61C3/00GK1678252SQ03820467
公开日2005年10月5日 申请日期2003年7月25日 优先权日2002年7月25日
发明者乔纳森·S·达姆 申请人:乔纳森·S·达姆