一種led光源及其制造方法、一種led光源的導熱結構的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種LED光源及其制造方法及一種LED光源的導熱結構，涉及LED燈技術領域。具體的，所述LED光源包括LED晶片，所述LED晶片封裝于基板的正面，所述LED光源還包括熱界面材料層，所述熱界面材料層采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融而成，所述熱界面材料層為具有正反兩面呈薄片狀的物體，所述熱界面材料層的反面通過背膠貼合于基板的背面，所述熱界面材料層的正面貼有包覆于熱界面材料層的雙面粘性薄膜，在所述雙面粘性薄膜上還覆蓋有一層保護薄膜。本發明大大簡化了LED光源安裝工序，并降低了對工藝的要求，同時提高LED光源的散熱效率。
【專利說明】
一種LED光源及其制造方法、一種LED光源的導熱結構
技術領域
[0001]本發明涉及LED燈技術領域，具體的是指一種LED光源及其制造方法、一種LED光源的導熱結構。
【背景技術】
[0002]LED光源是將電能轉換為光能的元件，但由于LED自身的特性，在其工作發光的同時伴隨著大量的熱產生，大部分的電能(60%以上)以熱的形式被消耗。而LED又是一種對熱敏感的元件，熱量嚴重地影響其光電轉換效率，若超過其節溫的上限很容易發生破壞性失效。因此，對LED光源的散熱處理使之在一定的溫度范圍內正常下工作是LED光源設計和應用的一個關鍵環節。
[0003]單靠LED光源自身是無法對其產生的熱量進行散發而使溫度控制在有效的溫度范圍內，尤其是大功率高集成的LED光源。目前，行業內主要是采用外加散熱器的方式對LED光源進行散熱，散熱器與光源之間添加導熱界面材料以減小兩者之間的界面熱阻，使光源中的熱快速地傳導到散熱器上進行散發，避免熱量在光源中的過度聚集而影響其正常的工作。目前，光源與散熱器間的界面材料，主要是導熱硅脂或者是導熱墊片，為了使光源與散熱器之間緊密的結合，減小它們之間的界面熱阻和提高界面材料的熱導率，這些材料是以有機化合物作為分散劑，添加高導熱的陶瓷粉末或其其它導熱顆粒作為填料。但有機化合物本身的熱傳導能力極差(大部分在0.1 W/m.K以下)，極大的限制了界面材料熱導率(大部分在5 W/m.K以下)的提升。
[0004]除以上所述外，現有技術LED光源和熱界面材料是獨立的，使用時，需要先在LED光源基底或散熱器表面涂抹熱界面材料。為獲得好的使用效果，熱界面材料涂抹的量及均勻度均有很嚴格的要求，因此對工藝要求很高。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提出一種LED光源及其制造方法，該LED光源將熱界面材料層作為LED光源的一部分，大大簡化了 LED光源安裝工序，同時降低了對工藝的要求，方便用戶使用。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
本發明提出一種LED光源，包括LED晶片，所述LED晶片封裝于基板的正面，所述LED光源還包括熱界面材料層，所述熱界面材料層采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融而成，所述熱界面材料層為具有正反兩面呈薄片狀的物體，所述熱界面材料層的反面通過背膠貼合于基板的背面，所述熱界面材料層的正面貼有包覆于熱界面材料層的粘性薄膜，在所述粘性薄膜上還覆蓋有一層保護薄膜。
[0007]進一步的，所述基板的正面還設有熒光膠層，所述LED晶片設于熒光膠層的內部。
[0008]進一步的，所述熒光膠層的兩端還設有反光杯。
[0009]進一步的，所述LED晶片與基板之間設有粘結或者焊接材料，所述粘結或者焊接材料為環氧樹脂體系、硅膠體系、銀膠體系或焊錫體系中的一種。
[0010]同時，針對上述LED光源，本發明還提出一種LED光源的制造方法，包括以下步驟:S100、將LED晶片通過相應的封裝制程工藝將其封裝在相應的支架或者基板之上形成
LED光源并可發出相應需求的光色；
S200、根據LED光源的工作環境溫度，選用鉍、銦或錫中的至少兩種金屬并匹配鉍、銦或錫中的至少兩種金屬的用量關系；
S300、將上述用量關系的鉍、銦或錫中的至少兩種金屬進行混合熔融，冷卻加工成相應尺寸的常溫固態薄片狀合金材料；
S400、采用具有一定粘性并且粘性可轉移的易剝離的薄膜貼附于常溫固態薄片狀合金材料的兩面；
S500、將液態金屬上其中一面的薄膜剝離開，然后將已附上粘性的常溫固態薄片狀合金材料與LED光源的背面進行貼合，從而形成帶常溫固態薄片狀合金材料的高導熱并且便宜使用的LED光源；
S600、高導熱LED光源安裝使用時，將常溫固態薄片狀合金材料表面的薄膜剝離開，然后貼合在散熱器相應的位置上，并使用相應的固定件進行固緊。
[0011]本發明的又一目的在于提出一種LED光源的導熱結構，包括LED光源、熱界面材料層及散熱器，所述熱界面材料層處于LED光源與散熱器之間，所述熱界面材料層采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融而成，所述熱界面材料層用于將LED光源發光時產生的熱量導入至散熱器，所述散熱器用于將熱量散發出去。
[0012]本發明的有益效果:
1.本發明采用液態金屬作為LED光源與散熱器之間的界面材料，由于液態金屬在液相狀態下具有高的熱導率、極低的揮發性(沸點高、蒸汽分壓低)和液相填充效應，可最大限度地減小LED光源與散熱器之間的熱阻，使得LED光源可長期穩定高效的工作運行，克服了現有技術中LED光源與散熱器之間傳統界面材料熱導率低、有機分散劑會揮發、界面熱阻大等方面的不足；
2.本發明將液態金屬熱界面材料作為LED光源的組成部分，通過背膠貼合，有效簡化了LED燈具的裝配工序，撕開LED光源底部的貼膜后，直接安裝到散熱器上即可使用，有效簡化現有LED光源安裝工序，并降低對工藝的要求，方便用戶使用。
【附圖說明】
[0013]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1為本發明一種LED光源的結構示意圖；
圖2為本發明一種LED光源的導熱結構的結構示意圖。
[0014]其中，1-LED晶片，2-基板，3_熱界面材料層，4_粘性薄膜，5_保護薄膜，6-熒光膠層，7-反光杯，8-粘結或者焊接材料，10-LED光源，200-熱界面材料層，300-散熱器。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0016]如圖1所示，根據本發明一實施例，在本實施例中，LED光源包括LED晶片I及基板2，上述晶片可以是水平結構、垂直結構、倒裝結構等結構類型的晶片，LED晶片I通過相應封裝制程工藝，將其封裝在相應的基板2之上。當然，除開基板之外，LED晶片I還可以封裝在相應的支架或者其它載體(塑料(SMC、EMC、BT等)、金屬01、&1等)、陶瓷(41203^故等)或者它們之間的組合等。
[0017]在本實施例中，LED光源還包括有熱界面材料層3，熱界面材料層3通過背膠貼合于LED光源的背部。具體的，熱界面材料層3為具有正反兩面呈薄片狀的物體，所述熱界面材料層3的反面通過背膠貼合于基板2的背面，所述熱界面材料層3的正面貼有包覆于熱界面材料層3的粘性薄膜4，在所述粘性薄膜4上還覆蓋有一層保護薄膜5。
[0018]本實用新將熱界面材料層3作為LED光源的一部分，并在熱界面材料層3的正面貼有粘性薄膜4，再在粘性薄膜4上覆蓋一層保護膜5，當需要使用時，只需將保護膜5去掉直接將帶有熱界面材料層3的LED光源安裝到散熱器上即可，有效簡化現有LED光源安裝工序，并降低對工藝的要求，方便用戶使用。
[0019]在本實施例中，基板2的正面還設有熒光膠層6，LED晶片I設于熒光膠層6的內部。熒光膠層6的存在使得LED晶體I發出的光得到很好的優化。在熒光膠層6的兩端還分別設有一個反光杯7，反光杯7用于反光和限制熒光膠材，包括高反射率的陶瓷、有機材料或者金屬材料等。
[0020]為了將LED晶片I能夠穩固的固定在基板2之上，本發明在LED晶片I與基板2之間設有粘結或者焊接材料8，所述粘結或者焊接材料8為環氧樹脂體系、硅膠體系、銀膠體系或焊錫體系中的一種。
[0021]以此，本案將采用液態金屬作為LED光源與散熱器之間的界面材料。該液態金屬是一種熔點可調，通過對組分配比的調整(例如鉍銦B1-1n體系、鉍銦錫B1-1n-Sn體系等)，可在室溫以下、室溫和中溫(60°C以下)發生固液相轉變并具有流體特性的合金材料，其具有高的熱導率(多20)的特性，同時液相狀態下的金屬可以與金屬銅、金屬鋁、陶瓷等高導熱基底材料的表面進行很好的潤濕，但相互之間不發生化學作用。具有上述性能的液態金屬作為LED光源和散熱器之間的界面材料，根據需要通過對其組分的調整，通過吸收LED光源工作時產生的熱量在較低溫度下(60 °C以下)形成液相并填充光源與散熱器之間的空隙以及將光源中的熱量快速地傳導到散熱器上。由于液態金屬在液相狀態下具有高的熱導率、極低的揮發性(沸點高、蒸汽分壓低)和液相填充效應，可最大限度地減小LED光源與散熱器之間的熱阻，使得LED光源可長期穩定高效的工作運行。
[0022]針對上述LED光源本發明還提出了一種LED光源的制造方法，包括如下步驟:
S100、將LED晶片通過相應的封裝制程工藝將其封裝在相應的支架或者基板之上形成
LED光源并可發出相應需求的光色；
S200、根據LED光源的工作環境溫度，選用鉍、銦或錫中的至少兩種金屬并匹配鉍、銦或錫中的至少兩種金屬的用量關系；
S300、將上述用量關系的鉍、銦或錫中的至少兩種金屬進行混合熔融，冷卻加工成相應尺寸的常溫固態薄片狀合金材料；
S400、采用具有一定粘性并且粘性可轉移的易剝離的薄膜貼附于常溫固態薄片狀合金材料的兩面；
S500、將液態金屬上其中一面的薄膜剝離開，然后將已附上粘性的常溫固態薄片狀合金材料與LED光源的背面進行貼合，從而形成帶常溫固態薄片狀合金材料的高導熱并且便宜使用的LED光源；
S600、高導熱LED光源安裝使用時，將常溫固態薄片狀合金材料表面的薄膜剝離開，然后貼合在散熱器相應的位置上，并使用相應的固定件進行固緊。
[0023]如圖2所示，根據本發明的另一實施例，在本實施例中提出了一種LED光源的導熱結構，其包括LED光源100、熱界面材料層200及散熱器300，熱界面材料層200設置于LED光源100與散熱器之間300，所述熱界面材料層200采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融而成。LED光源一種將電能轉化為光能的元件，在本實施例中LED光源用于發光，在發光的過程中LED光源同時會產生大量的熱量，據統計，電能的60%以上會以熱的形式被消耗，因此需要通過熱界面材料層200將所產生的熱量傳導至散熱器300，再通過散熱器300將熱量散發出去。作為一種優選方案，上述熱界面材料層200外包一層具有一定強度、韌性以及一定粘性的保護膜，在使用過程中，先將熱界面材料層200放置于LED光源100以及散熱器300之間，再打開保護膜并將保護膜分別粘貼于LED光源100及散熱器300之上即可完成LED光源的安裝，繼而進行使用。
[0024]以上實施例均對傳統使用的熱界面材料200進行改進，本發明使用的熱界面材料層200采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融而成，由于金屬鉍、銦或錫的固有特性，當LED光源100發熱產生一定溫度時，該熱界面材料層200可以轉化為液態金屬，在液相狀態下熱界面材料具有高的熱導率、極低的揮發性(沸點高、蒸汽分壓低)和液相填充效應，此時液態填充于雙面粘性薄膜以及保護膜之間，可最大限度地減小LED光源與散熱器之間的熱阻，使得LED光源可長期穩定高效的工作運行。
[0025]需要說明是，以上實施例中由于鉍、銦及錫金屬性能的不同，它們有著不同的熔點，因此，針對LED光源使用場合的不同，通過調整鉍、銦及錫熔融時的配比，可以使得它們形成的熱界面材料層可以具備不同的熔點，適應于各種不同溫度環境條件下的使用。
[0026]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種LED光源，包括LED晶片(I)，所述LED晶片(I)封裝于基板(2)的正面，其特征在于，所述LED光源還包括熱界面材料層(3)，所述熱界面材料層(3)采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融凝固而成，所述熱界面材料層(3)為具有正反兩面呈薄片狀的物體，所述熱界面材料層(3)的反面通過背膠貼合于基板(2)的背面，所述熱界面材料層(3)的正面貼有包覆于熱界面材料層(3)的粘性薄膜(4)，在所述粘性薄膜(4)上還覆蓋有一層保護薄膜(5)。2.根據權利要求1所述的一種LED光源，其特征在于，所述基板(2)的正面還設有熒光膠層(6)，所述LED晶片(I)設于熒光膠層(6)的內部。3.根據權利要求2所述的一種LED光源，其特征在于，所述熒光膠層(6)的兩端還設有反光杯(7)。4.根據權利要求1所述的一種LED光源，其特征在于，所述LED晶片(I)與基板(2)之間設有粘結或者焊接材料(8)，所述粘結或者焊接材料為環氧樹脂體系、硅膠體系、銀膠體系或焊錫體系中的一種。5.一種LED光源的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: S100、將LED晶片通過相應的封裝制程工藝將其封裝在相應的支架或者基板之上形成LED光源并可發出相應需求的光色； S200、根據LED光源的工作環境溫度，選用鉍、銦或錫中的至少兩種金屬并匹配鉍、銦或錫中的至少兩種金屬的用量關系； S300、將上述用量關系的鉍、銦或錫中的至少兩種金屬進行混合熔融，冷卻加工成相應尺寸的常溫固態薄片狀合金材料； S400、采用具有一定粘性并且粘性可轉移的易剝離的薄膜貼附于常溫固態薄片狀合金材料的兩面； S500、將液態金屬上其中一面的薄膜剝離開，然后將已附上粘性的常溫固態薄片狀合金材料與LED光源的背面進行貼合，從而形成帶常溫固態薄片狀合金材料的高導熱并且便宜使用的LED光源； S600、高導熱LED光源安裝使用時，將常溫固態薄片狀合金材料表面的薄膜剝離開，然后貼合在散熱器相應的位置上，并使用相應的固定件進行固緊。6.—種LED光源的導熱結構，包括LED光源(100)、熱界面材料層(200)及散熱器(300)，所述熱界面材料層(200)處于LED光源(100)與散熱器(300)之間，其特征在于，所述熱界面材料層(200)采用鉍、銦或錫中的至少兩種混合熔融而成，所述熱界面材料層(200)用于將LED光源(100)發光時產生的熱量導入至散熱器(300)，所述散熱器(300)用于將熱量散發出去。
【文檔編號】F21V29/89GK105972449SQ201610354142
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】施玉成
【申請人】深圳灃宬照明科技有限公司