一种大功率LED热沉制造技术

本实用新型专利技术涉及LED。本实用新型专利技术的一种大功率LED热沉，其设有若干相互贯通或封闭的孔洞，所述若干孔洞构成网络结构。孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。其中，所述若干孔洞构成的网络结构是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，其形状类似于蜂房的六边形结构。所述若干孔洞构成的网络结构也可以是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构。本实用新型专利技术应用于大功率LED的散热。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及LED(Light-Emitting Diode,发光二极管),特别是涉及ー种用于大功率LED散热的热沉。技术背景 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。在照明领域，白光LED被认为是继白炽灯、荧光灯、钠灯之后的新一代照明光源，发达国家正在着手普及，预计在5-10年后将取代传统照明光源。在世界范围内，LED技术还存在成本、效率和可靠性的问题。特别是在室外应用方面，可靠性问题更为突出。撇开上游的外延、芯片产业，以及中游的封装产业，LED散热不良引起可靠性降低的问题成为应用的瓶颈。LED的电光转换效率目前在15-25%之间，其余的能量几乎都转化成热量。对于大功率(>1W)LED而言，功率5W的LED的热流密度达到500W/cm2。如果散热不良，芯片在高温下工作，导致发光效率降低、发光强度减小、顔色改变、加速老化而缩短使用寿命。据报道，大功率LED的结点温度从40°C提高到50°C时，使用寿命从4. 2万小时减小到1. 8万小吋。作为冷光源和以采用恒流工作模式为主的LED在工作过程中的热量来源于结电阻、体电阻、阻抗、光的吸收和反射、非辐射跃迁。解决LED散热问题的路径主要有两条一是提高电光转换效率和光提取率，另ー是通过散热设计(包括高导热散热材料的选择与开发以及结构优化等措施)。LED散热设计的内容包括芯片封装散热设计、驱动散热设计、外壳散热设计和光源腔内散热位置的确定。从另一角度上讲，LED散热设计的内容包括芯片层级(Chip Level),封装层级(Package Level)、散热基板层级(Board Level)和系统层级(System Level)。这些设计的核心内容是把芯片和驱动电路工作过程中产生的热量尽量快尽量多的排出灯外的环境中，同时考虑散热的均匀性。对于透镜式封装LED，散热路径主要有四条a)金线导热；b)透镜表面向空气中散热；c)通孔至系统电路板导热；d)由陶瓷基板直接向系统电路板导热。其中路径d的散热量最大。散热设计的原则是层数少、各层的厚度小、面积大、特定面积采用矩形或环形形状、材料的导热系数高。通常把LED芯片-热沉的热流途径称为一次散热，热沉-周围空气的散热途径称为二次散热。二次散热设计考虑的因素包括散热器的有效散热面积、空气流动形式、表面辐射率、辐射角系数、温度以及制造エ艺、成本、使用特性。目前已开发应用于LED散热设计的专用软件。为了解决大功率LED的散热问题，国内外该领域的研究开发人员做出了多方面的努力，并取得引人注目的成果，光我国已公开的关于LED散热设计的专利数以万计。对于大功率LED系统端的散热策略，包括散热鳍片(授权公告号为CN201327000Y的技术专利)、压铸到散热基板的散热柱(授权公告号为CN201237194Y的技术专利)、相变(申请公布号为CN102230583A、CN102226241A、CN102155729A的技术专利)、热管技术(申请公布号为CN102109155A的技术专利、授权公告号为CN201688375U的技术专利)、风扇强制对流(申请公布号为CN102147104A的技术专利、授权公告号为CN201844255U的技术专利)、串联热敏电阻(申请公布号为CN102142508A的技术专利)、泡沫金属散热器(授权公告号为CN201155735Y的技术专利)、多孔金属散热鳍片(授权公告号为CN201327001Y的技术专利)、多孔陶瓷散热鳍片(授权公告号为CN201382734Y的技术专利)、陶瓷辐射散热(授权公告号为CN202048434U、CN201854534U的技术专利)、梯度复合结构的多孔金属热管(申请公布号为CN102184902A的技术专利)、散热鳍片和热管结合(申请公布号为CN102102867A的技术专利)、陶瓷基板/多孔铜/纳米涂料(授权公告号为CN202176948U的技术专利)等措施，这些设计在一定程度上改善了 LED的散热效果。由于LED的体积很小，因此靠自然对流的冷却效果并不佳，因为散热片的体积受到限制。同样的道理，热沉采用相变材料的冷却效果也不理想，特别是长时间工作的大功率LED热量不断累积的过程。微型热管技术复杂、成本昂贵，目前并未在LED的散热方面获得广泛应用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种新颖、高效、低成本的大功率LED热沉，使大功率LED的散热效果得到很好的提升，从而解决现有技术之问题。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是，ー种大功率LED热沉，其设有若干相互贯通或封闭的孔洞，所述若干孔洞构成网络结构。孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。其中，所述若干孔洞构成的网络结构是由大量多边形孔在平面上聚集形成的ニ维结构，其形状类似于蜂房的六边形结构。所述若干孔洞构成的网络结构也可以是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构。作为ー个进ー步的技术方案，所述若干孔洞的孔隙率或孔径沿厚度方向成梯度分布。作为ー个进ー步的技术方案，所述大功率LED热沉的孔隙率或孔径较小的一面朝LED芯片安装。一般LED封装结构包括LED芯片、金线、硅胶层、荧光粉层、基板、金属板、反射杯及热沉，LED芯片设于反射杯内，LED芯片依次上覆盖有荧光粉层、硅胶层，金线将LED芯片的正负极引出；反射杯下依次设有基板、金属板和热沉。所述大功率LED热沉通过高导热硅酯连接至基板，或通过导热柱直接焊接到基板上。越接近LED芯片，该大功率LED热沉的若干孔洞的孔隙率或孔径越小。其中，该大功率LED热沉可通过采用的梯度多孔材料来制成。该梯度多孔材料可以是高导热金属材料、高导热碳类材料或者高导热陶瓷。该大功率LED热沉还可通过采用梯度多孔的金属铝、铜、金、银、其合金或其组合来实现。该大功率LED热沉的若干孔洞可通过机械加工成孔。对于机械加工成孔，正面孔的形式包括等直径孔、喇叭孔、螺旋孔或阶梯孔，侧面开有通孔，而且侧面孔的轴线和正面孔的轴线垂直相交。孔的形状可以是圆形、方形、六角形或其他形状。当然，该大功率LED热沉的若干孔洞也可通过其他成孔方法和机械加工结合的形式制造，例如采用机械加工、挤压成型、热压铸成型、注射成型、模压成型获得的蜂窝状梯度多孔热沉，孔隙大小、形状均一，在三维方向互相连通，从而保证了散热的均匀性，有效的消除了局部热点。特别需要指出的是，采用挤压成型、热压铸成型、注射成型或模压成型，可以多次成型不同孔径的蜂窝体，然后通过拼接或焊接形成梯度多孔结构，拼接或焊接时保持梯度孔的轴线在一条直线上。本技术采用上述方案，使用梯度多孔大功率LED热沉，由于孔隙率或孔径沿厚度方向成梯度分布(逐渐増大)，则孔隙表面的散热面积沿厚度方向成梯度分布(逐渐增大)，热沉外部的孔隙对靠里的孔隙的热量传递形成了拽引力，如同排气烟囱一祥，从而强化了自然对流散热，提高了热沉的散热能力。该大功率LED热沉的结构新颖、高效、且成本低，使大功率LED的散热效果得到很好的提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率LED热沉，其特征在于：其设有若干相互贯通或封闭的孔洞，所述若干孔洞构成网络结构。

【技术特征摘要】
1.一种大功率LED热沉，其特征在于其设有若干相互贯通或封闭的孔洞，所述若干孔洞构成网络结构。2.根据权利要求1所述的一种大功率LED热沉，其特征在于所述若干孔洞构成的网络结构是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构。3.根据权利要求1所述的一种大功率LED热沉，其特征在于所述若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建国，林明通，
申请(专利权)人：厦门乾球光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：