发光装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种发光装置，包括：电路板；至少一个光源，设置在电路板的一侧；以及散热器，设置在电路板的另一侧。所述发光装置还包括至少一个紧固件，所述紧固件将电路板和散热器固定在一起并且限定出从电路板至所述散热器的导热路径。在本发明的发光装置中，光源产生的热量从电路板经由紧固件传递至散热器，因此，本发明的发光装置具有低热阻，提高了散热效率。
【专利说明】发光装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种发光装置。
【背景技术】
[0002]近年来，LED作为一种新光源，由于其具有效率高、光色纯、能耗低、寿命长、可靠耐用、无污染、控制灵活等优点，因而得到了广泛应用。
[0003]在LED发光装置中，LED接收电能而发光，从而产生热量。为了保持LED发光装置的性能，需要为LED发光装置提供散热结构。通常，为了避免对LED的发光造成影响，将散热器设置在LED发光装置的电路板的下方，LED产生的热量经由电路板传递至散热器。
[0004]在现有的LED发光装置中，电路板的基底(诸如型号为FR4、CEM_3等)是电绝缘的，导热率很低，大约为0.4ff/m.Κ，因此造成很大的热阻，导致LED产生的热量不能很快地散发出去。
[0005]图1为现有技术中的LED发光装置的一部分的剖视图。由图1中可见，该LED发光装置包括电路板和安装在电路板上的LED 3。电路板包括基底I和设置于基底I上的导电层2。LED 3安装在导电层2上。LED 3产生的热量通过导电层2传递至基底I，进而通过基底I传递至散热器(未示出)。由于基底的导热率很低，所以这种现有的技术方案不能有效地散发LED产生的热量。
[0006]为此，需要一种能够提高散热效率的发光装置。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种能够高效地散发光源产生的热量的发光装置。
[0008]为此，本发明提出一种发光装置，包括:电路板；至少一个光源，设置在电路板的一侧；以及散热器，设置在电路板的另一侧。所述发光装置还包括至少一个紧固件，所述紧固件将电路板和散热器固定在一起，其中由至少一个光源产生的热量的至少50%通过所述至少一个紧固件传导至所述散热器。在传统的发光装置中，光源产生的热量经由电路板直接传递至散热器，与之相比，在本发明的发光装置中，光源产生的热量不再通过电路板直接传递至散热器，而是主要经由将电路板和散热器固定在一起的紧固件传递至散热器，因此本发明的发光装置具有低热阻，能够高效地散发光源产生的热量。
[0009]优选地，所述至少一个光源产生的热量的至少70%通过所述至少一个紧固件传导至散热器。优选地，所述至少一个光源产生的热量的至少90%通过所述至少一个紧固件传导至散热器。也即，在本发明中，光源产生的热量不再通过电路板直接传递至散热器，而是大部分经由紧固件传递至散热器，这能够高效地散发光源产生的热量，提高了散热效率。
[0010]进一步地，所述至少一个紧固件经电路板接收来自至少一个光源的热量并将所述热量传递至散热器。光源产生的热量通过电路板传递至紧固件，然后从紧固件传递至散热器，即限定了从光源经电路板和紧固件至散热器的导热路径，这种导热路径能够高效地散发光源产生的热量。
[0011]进一步地，电路板包括朝向散热器一侧的基底和朝向所述至少一个光源一侧的导电层，所述至少一个光源安装在导电层上，并且所述至少一个紧固件与导电层彼此电隔离地进行热传递。这种结构既能够保证从电路板经由紧固件至散热器的高效热传递，又能够防止紧固件与导电层的电短路。
[0012]进一步地，电路板具有至少一个贯穿孔，所述至少一个紧固件经所述至少一个贯穿孔连接至散热器。紧固件通过电路板中的贯穿孔将电路板连接并固定于散热器，既能实现电路板与散热器的连接，又能够实现高效的热传递。
[0013]本发明的发光装置进一步包括电绝缘的热界面层，所述热界面层在一侧与紧固件接触，并且在另一侧与导电层接触。通过设置在紧固件与导电层之间的电绝缘的热界面层确保了紧固件与导电层之间的电隔离。
[0014]优选地，紧固件为螺钉。所述螺钉具有头部和杆部，其中，头部经热界面层至少部分地搭接在所述导电层上，并且杆部穿过贯穿孔旋入散热器中。经设置在电路板的导电层上的热界面层实现螺钉的头部与导电层之间的电隔离，并将热量从导电层经由热界面层传递至螺钉的头部，进而传递至螺钉的杆部。
[0015]进一步地，贯穿孔包括导电层中开设的供所述杆部穿过的第一孔部段以及基底中开设的供所述杆部穿过的第二孔部段，其中，所述第一孔部段的直径大于所述第二孔部段的直径。由于导电层中的第一孔部段的直径大于基底中的第二孔部段的直径，有利于实现螺钉的头部与导电层之间的电隔离。
[0016]进一步地，所述第二孔部段中部分地填充有导热材料，所述导热材料的导热率高于基底的导热率。第二孔部段中的导热材料能够进一步提高热传递效率。
[0017]进一步地，热界面层的导热率高于基底的导热率，使得来自光源的热量不会从导电层经由基底直接传递至散热器，而是从导电层经由热界面层传递至螺钉。
[0018]进一步地，紧固件由具有比基底的导热率高的材料制成。优选地，紧固件由金属制成。紧固件的高导热率，建立了将热量从导电层经由热界面层传递至螺钉，进而传递至散热器的导热路径，这种导热路径具有低热阻，提高了散热效率。
[0019]因此，通过本发明的发光装置，改变了从光源至散热器的导热路径，能够高效地散发光源产生的热量。
[0020]应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出:
[0022]图1是现有技术中的LED发光装置的一部分的剖视图；
[0023]图2是根据本发明实施方式的发光装置的分解透视图；以及
[0024]图3是图2中的发光装置的一部分的剖视图，其中示出了导热路径。【具体实施方式】
[0025]以下将参照示出本发明示例性实施例的附图对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以多种不同形式来实施，而不应该仅限于这里所阐述的示例性实施例来构造。当然，提供这些示例性实施例是为了使本公布更全面和完整，并能够向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
[0026]图2是根据本发明实施方式的发光装置100的分解透视图。发光装置100包括:电路板10 ;至少一个光源20，设置在电路板10的一侧；以及散热器30，设置在电路板10的另一侧。此外，根据本发明的发光装置100还包括至少一个紧固件40，所述紧固件40将电路板10和散热器30固定在一起并将由所述至少一个光源20产生的热量的至少50%通过所述至少一个紧固件40传导至散热器30。在传统的发光装置中，光源产生的热量通过电路板直接传递至散热器，由于构成电路板的基底导热率很低，所以不能有效地散发光源产生的热量。而在本发明的发光装置中，光源20产生的热量主要通过电路板10传递至紧固件40，然后从紧固件40传递至散热器30，即限定了从光源20经电路板10和紧固件40至散热器30的导热路径，本发明的发光装置具有低热阻，能够高效地散发光源产生的热量。
[0027]可通过实验来验证本发明的发光装置的散热效率。实验结果如下。光源20产生的热量的至少50%可通过所述至少一个紧固件40传递至散热器30。优选地，光源20产生的热量的至少70%通过所述至少一个紧固件40传递至散热器30。更优选地，光源20产生的热量的至少90%通过所述至少一个紧固件40传递至散热器30。也即，在本发明中，光源产生的热量不再通过电路板直接传递至散热器，而是大部分经由紧固件传递至散热器，这能够高效地散发光源产生的热量，提高了散热效率。
[0028]图3是图2中的发光装置的一部分的剖视图，其中未示出散热器。如图3所示，电路板10包括朝向散热器(未不出)一侧的基底11和朝向光源20 —侧的导电层12,光源20安装在导电层12上并通过焊脚焊接至导电层12。紧固件40可以是金属的，以实现高效地散发热量，这就要求必须在紧固件40与导电层12之间进行电隔离。这种电隔离可通过电绝缘的热界面层50实现，热界面层50设置在紧固件40与导电层12之间，热界面层50在一侧与紧固件40接触，并且在另一侧与导电层12接触，因此通过热界面层50能够实现在电隔离的同时进行高效地热传递。
[0029]此外，图3中用箭头示出了从光源20至散热器(未示出)的导热路径。如图3所示，光源20产生的热量通过导电层12经由热界面层50传递至紧固件40，然后从紧固件40传递至散热器。其中，热界面层50的导热率高于基底11的导热率，优选地，热界面层50的导热率在2W/m.K至6W/m.K之间，因此，光源20产生的热量通过导电层12不再主要传递至基底11，而是传递至热界面层50。并且，紧固件40由具有比基底11的导热率高的材料制成，优选地，紧固件40由金属制成，例如铝或不锈钢，其中，铝具有的导热率高达160W/m.K，这比基底11的导热率(0.4ff/m.K)高得多，因此传递至热界面层50的热量会进一步传递至紧固件40。通过提供导热率比基底11高的热界面层50和紧固件40，使得本发明的发光装置限定了从光源20经导电层12、热界面层50和紧固件40至散热器30的导热路径，这种导热路径能够高效地散发光源20产生的热量。
[0030]如图2和图3所示，电路板10具有至少一个贯穿孔，穿过所述贯穿孔的紧固件40将电路板10连接并固定于散热器30。紧固件40优选地为螺钉(见图3)，该螺钉具有头部42和杆部44，其中头部42经设置在导电层12上的热界面层50至少部分地搭接在导电层12上，并且杆部44穿过贯穿孔旋入散热器30中。来自光源20的热量经由热界面层50传递至螺钉的头部42，再经由螺钉的杆部44传递至散热器30，导热路径见图3中的箭头所示。由于热界面层50和紧固件40的导热率均高于基底11的导热率，所以本发明的发光装置的导热路径相对于传统的发光装置的导热路径，具有高效的热散发效果。
[0031]如图3所示，电路板10的贯穿孔包括导电层12中开设的供杆部44穿过的第一孔部段16以及基底11中开设的供杆部44穿过的第二孔部段15，其中第一孔部段16的直径大于第二孔部段15的直径。将导电层12中的第一孔部段16的直径设置成大于基底11中的第二孔部段15的直径，可实现螺钉的头部42与导电层12之间的电隔离。为了更好地实现螺钉的头部42与导电层12之间的电隔离，还可进一步将热界面层50设置得比第一孔部段16更靠近螺钉的杆部44。这样，即便热界面层50发生压缩或弯曲变形，也可以有效地实现紧固件40与导电层12之间的电隔离。
[0032]针对1.5W的LED、FR4材料的基底、铜的导电层，对传统的发光装置与本发明的发光装置进行了对比模拟实验。在传统的发光装置中，LED的焊脚温度高达近130° C;在本发明的发光装置中，采用铝螺钉和U90的热界面层，LED的焊脚温度低于105° C。实验结果表明，本发明的发光装置比传统的发光装置能够有效地降低光源(LED)的焊脚温度，并将光源(LED)产生的热量高效地散发至散热器。
[0033]为了进一步提高导热效率，第二孔部段15中可部分地填充有导热材料，所述导热材料的导热率高于基底11的导热率，例如可大于0.5ff/m.K。
[0034]在传统的发光装置中，光源产生的热量通过电路板直接传递至散热器，由于构成电路板的基底导热率很低，所以不能有效地散发光源产生的热量。在本发明的发光装置中，紧固件和热界面层的导热率均高于基底的导热率，限定了光源产生的热量通过电路板的导电层经由热界面层传递至紧固件然后从紧固件传递至散热器的导热路径，因此，本发明的发光装置具有低热阻，这种导热路径能够高效地散发光源产生的热量。
[0035]以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发光装置(100)，包括: 电路板(10); 至少一个光源(20)，设置在所述电路板(10)的一侧；以及 散热器(30)，设置在所述电路板(10)的另一侧， 其中，所述发光装置(100)还包括至少一个紧固件(40)，所述紧固件(40)将所述电路板(10)和所述散热器(30)固定在一起，其中由所述至少一个光源(20)产生的热量的至少50%通过所述至少一个紧固件(40 )传导至所述散热器(30 )。
2.根据权利要求1所述的发光装置(100)，其中，所述至少一个光源(20)产生的热量的至少70%通过所述至少一个紧固件(40 )传导至所述散热器(30 )。
3.根据权利要求2所述的发光装置(100)，其中，所述至少一个光源(20)产生的热量的至少90%通过所述至少一个紧固件(40)传导至所述散热器(30)。
4.根据权利要求1所述的发光装置(100)，其中，所述至少一个紧固件(40)经所述电路板(10)接收来自所述至少一个光源(20)的热量并将所述热量传递至所述散热器(30)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置(100)，其中，所述电路板(10)包括朝向所述散热器(30)—侧的基底(11)和朝向所述至少一个光源(20)—侧的导电层(12)，所述至少一个光源(20)安装在所述导电层(12)上，并且所述至少一个紧固件(40)与所述导电层(12)彼此电隔离地进行热传递。
6.根据权利要求5所述的发光装置(100)，其中，所述电路板(10)具有至少一个贯穿孔，所述至少一个紧固件(40)分别经所述至少一个贯穿孔连接至所述散热器(30)。
7.根据权利要求6所述的发光装置(100)，进一步包括电绝缘的热界面层(50)，所述热界面层(50)在一侧与所述紧固件(40)接触，并且在另一侧与所述导电层(12)接触。
8.根据权利要求7所述的发光装置(100)，其中，所述紧固件(40)为螺钉。
9.根据权利要求8所述的发光装置(100)，其中，所述螺钉具有头部(42)和杆部(44)，所述头部(42)经所述热界面层(50)至少部分地搭接在所述导电层上，并且所述杆部(44)穿过所述贯穿孔旋入所述散热器(30)中。
10.根据权利要求9所述的发光装置(100)，其中，所述贯穿孔包括所述导电层(12)中开设的供所述杆部(44)穿过的第一孔部段(16)以及所述基底(11)中开设的供所述杆部(44)穿过的第二孔部段(15)，其中所述第一孔部段(16)的直径大于所述第二孔部段(15)的直径。
11.根据权利要求10所述的发光装置(100)，其中，所述第二孔部段(15)中部分地填充有导热材料，所述导热材料的导热率高于所述基底(11)的导热率。
12.根据权利要求7所述的发光装置(100)，其中，所述热界面层(50)的导热率高于所述基底(11)的导热率。
13.根据权利要求5所述的发光装置(100)，其中，所述紧固件(40)由具有比所述基底(11)的导热率高的材料制成。
14.根据权利要求13所述的发光装置(100)，其中，所述紧固件(40)由金属制成。
【文档编号】F21V29/00GK103851369SQ201210506208
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】杨江辉, 陈小棉, 李皓, 欧智君 申请人:欧司朗有限公司