一種led散熱方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED散熱方法，該方法具體包括：（1）采用特殊的襯底材料；（2）利用基板散熱；（3）采用直接印刷電路的方式；（4）采用柔性印制板；（5）采用熱管技術(shù)；（6）設(shè)置鰭片散熱器。本發(fā)明技術(shù)中，通過針對襯底材料、基板、粘結(jié)體、散熱器進(jìn)行改進(jìn)，采用特殊材料以增強(qiáng)器導(dǎo)熱性，從而提高其散熱性，并采用熱管技術(shù)和直接印刷電路的方式，改善LED散熱結(jié)構(gòu)，從而能夠有效地提高和改善LED的散熱效果，延長LED的使用壽命。
【專利說明】一種LED散熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED散熱方法，屬于LED【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]LED的散熱現(xiàn)在越來越為人們所重視，這是因?yàn)長ED的光衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān)，散熱不好結(jié)溫就高，壽命就短，依照阿雷紐斯法則溫度每降低10°c壽命會延長2倍。目前LED的發(fā)光效率還是比較低，從而引起結(jié)溫升高，壽命降低。為了降低結(jié)溫以提高壽命就必須十分重視散熱的問題。LED的散熱設(shè)計(jì)必須從芯片開始一直到整個(gè)散熱器，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要給予充分的注意。任何一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不當(dāng)都會引起嚴(yán)重的散熱問題。過去的LED路燈在長期工作中的大量失效，一半以上是散熱設(shè)計(jì)欠缺所引起，另一半是電源失效所引起。所以對散熱的設(shè)計(jì)必須給以充分的重視。
[0003]LED發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿]有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能。LED的光效目前只有1001m/W，其電光轉(zhuǎn)換效率大約只有20-30%左右。也就是說大約70%的電能都變成了熱能。
[0004]具體來說，LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個(gè)因素所引起的:(1)內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復(fù)合時(shí)，并不能100%都產(chǎn)生光子，通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復(fù)合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分，因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90%。(2)內(nèi)部產(chǎn)生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的，因?yàn)槟壳斑@種稱為外部量子效率只有30%左右，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種LE`D散熱方法，以便能夠更好地方便針對LED進(jìn)行散熱，以提高LED的使用壽命和效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0007]一種LED散熱方法，具體包括以下方面:
(I)襯底材料:采用電子級鍺硅合金材料作為襯底材料，襯底材料上沉積有一層氮化硅與氮化鋁的混合物作為緩沖層。
[0008](2)基板散熱:采用摻有陶瓷填充物的改性環(huán)氧樹脂或環(huán)氧玻璃布粘結(jié)片，通過熱壓的方式將銅鋁箔絕緣體和上述襯底材料粘結(jié)起來。
[0009](3)直接印刷電路的方式:在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制電路，具體步驟為:先在襯底材料的表面用微弧氧化生長一層70~120 μ m厚的氧化鋁薄膜，再用濺射或絲網(wǎng)印刷的方式制作電路層。該方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合力強(qiáng)，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.lW/m.K，而且氧化層的熱膨脹系數(shù)和基板材料差不多，其剝離強(qiáng)度高達(dá)5N/_以上。
[0010](4)采用柔性印制板:采用柔性印制板貼到鋁散熱器上，具體方法為:在鋁散熱器上噴鍍銅，然后在柔性印制板上打洞，使得LED的銅底板直接暴露在散熱器面上，然后采用低溫焊錫進(jìn)行焊接。這種方法可以免除掉基板的熱阻和導(dǎo)熱硅膠或硅片的熱阻，從而大大提高了散熱效率。
[0011](5)采用熱管技術(shù):熱管也稱為相變導(dǎo)熱器，因?yàn)樵谄渲械囊后w從液相變?yōu)闅庀喽鴮?dǎo)熱。它的熱阻非常小，大約只有0.065° C/W。該熱管內(nèi)壁采用銅粉燒結(jié)，以利于變回液相的載熱體吸附其上而回流。該熱管與前端的鋁基板以及后端的鋁散熱器的結(jié)合部緊密地接觸，在其結(jié)合部采用高質(zhì)量的導(dǎo)熱硅膠涂敷。
[0012](6)設(shè)置鰭片散熱器:散熱器采用鰭片的形狀是為了加大散熱面積，以利于輻射散熱和對流散熱。散熱器材料采用鋁銅合金。
[0013]該發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明技術(shù)中，通過針對襯底材料、基板、粘結(jié)體、散熱器進(jìn)行改進(jìn)，采用特殊材料以增強(qiáng)器導(dǎo)熱性，從而提高其散熱性，并采用熱管技術(shù)和直接印刷電路的方式，改善LED散熱結(jié)構(gòu)，從而能夠有效地提高和改善LED的散熱效果，延長LED的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。實(shí)施例
[0015]本實(shí)施例的LED散熱方法，具體包括以下方面的改進(jìn):
(I)襯底材料:采用電子級鍺硅合金材料作為襯底材料，襯底材料上沉積有一層氮化硅與氮化鋁的混合物作為緩沖層。
[0016](2)基板散熱:采用摻有陶瓷填充物的改性環(huán)氧樹脂或環(huán)氧玻璃布粘結(jié)片，通過熱壓的方式將銅鋁箔絕緣體和上述襯底材料粘結(jié)起來。
[0017](3)直接印刷電路的方式:在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制電路，具體步驟為:先在襯底材料的表面用微弧氧化生長一層70?120 μ m厚的氧化鋁薄膜，再用濺射或絲網(wǎng)印刷的方式制作電路層。該方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合力強(qiáng)，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.lW/m.K，而且氧化層的熱膨脹系數(shù)和基板材料差不多，其剝離強(qiáng)度高達(dá)5N/_以上。
[0018](4)采用柔性印制板:采用柔性印制板貼到鋁散熱器上，具體方法為:在鋁散熱器上噴鍍銅，然后在柔性印制板上打洞，使得LED的銅底板直接暴露在散熱器面上，然后采用低溫焊錫進(jìn)行焊接。這種方法可以免除掉基板的熱阻和導(dǎo)熱硅膠或硅片的熱阻，從而大大提高了散熱效率。
[0019](5)采用熱管技術(shù):熱管也稱為相變導(dǎo)熱器，因?yàn)樵谄渲械囊后w從液相變?yōu)闅庀喽鴮?dǎo)熱。它的熱阻非常小，大約只有0.065° C/W。該熱管內(nèi)壁采用銅粉燒結(jié)，以利于變回液相的載熱體吸附其上而回流。該熱管與前端的鋁基板以及后端的鋁散熱器的結(jié)合部緊密地接觸，在其結(jié)合部采用高質(zhì)量的導(dǎo)熱硅膠涂敷。
[0020](6)設(shè)置鰭片散熱器:散熱器采用鰭片的形狀是為了加大散熱面積，以利于輻射散熱和對流散熱，散熱器材料采用鋁銅合金。
[0021]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED散熱方法,其特征在于:具體包括以下方面: (1)襯底材料:采用電子級鍺硅合金材料作為襯底材料，襯底材料上沉積有一層氮化硅與氮化鋁的混合物作為緩沖層； (2)基板散熱:采用摻有陶瓷填充物的改性環(huán)氧樹脂或環(huán)氧玻璃布粘結(jié)片，通過熱壓的方式將銅鋁箔絕緣體和上述襯底材料粘結(jié)； (3)直接印刷電路的方式:在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制電路； (4)采用柔性印制板:采用柔性印制板貼到鋁散熱器上； (5)采用熱管技術(shù):熱管也稱為相變導(dǎo)熱器，因?yàn)樵谄渲械囊后w從液相變?yōu)闅庀喽鴮?dǎo)熱；它的熱阻非常小，大約只有0.065° C/W ;該熱管內(nèi)壁采用銅粉燒結(jié)，以利于變回液相的載熱體吸附其上而回流；該熱管與前端的鋁基板以及后端的鋁散熱器的結(jié)合部緊密地接觸，在其結(jié)合部采用高質(zhì)量的導(dǎo)熱硅膠涂敷； (6)設(shè)置鰭片散熱器:散熱器采用鰭片的形狀是為了加大散熱面積，以利于輻射散熱和對流散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED散熱方法，其特征在于:步驟(3沖的直接印刷電路的具體步驟為:先在襯底材料的表面用微弧氧化生長一層70?120 μ m厚的氧化鋁薄膜，再用濺射或絲網(wǎng)印刷的方式制作電路層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED散熱方法，其特征在于:步驟(4)中采用柔性印制板貼到鋁散熱器上的具體方法為:在鋁散熱器上噴鍍銅，然后在柔性印制板上打洞，使得LED的銅底板直接暴露在散熱器面上，然后采用低溫焊錫進(jìn)行焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED散熱方法，其特征在于:步驟(6)中的散熱器材料采用鋁銅合金。
【文檔編號】F21V29/00GK103759235SQ201410044277
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月31日
【發(fā)明者】蔣宏青, 王德如, 劉瑞 申請人:蕪湖市神龍新能源科技有限公司