[实用新型]一种照明用的LED灯芯和LED芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于LED照明技术领域，特别涉及到LED灯芯和LED芯片内的热传导技术。

技术背景

LED散热问题是当前LED照明普及推广的一大关键技术问题。由于LED芯片需要散热，使得LED照明灯要象现白炽灯和日光灯等一样，灯芯(灯泡)是标准化的部件，并且方便安装，增加了一层困难。现LED照明灯、灯具和灯芯，还没有实现相对独立、并便于装配的标准化部件，因而使得其成本更高。

从单纯的传热学来分析，LED散热只是一常温传热过程，并不复杂。但由于传热学和成熟的传热技术知识，以及与传热关联的其他基础知识没有充分地被LED行业内人员认知，因而当前LED散热技术及产品被复杂化，处于初级阶段。

从LED结点到空气对流换热面(也就是散热片)的传热过程是导热过程，由于LED晶片面积小，热流密度非常高，该导热过程在整个LED散热中非常重要。减小导热过程的热阻，最有效又简单的办法就是采用高导热材料，比如铜和铝，导热系数高，材料成本低，易加工成型。但铜和铝为金属导体，作为电器的LED照明器具，必须满足用电安全要求，LED结点与散热片(金属外露部件)之间必须达到一定高的绝缘要求，一般耐电压要达到上千伏的绝缘要求。绝缘和导热是相互矛盾的，现产品常常将LED晶片设置在一陶瓷绝缘衬片上，利用陶瓷耐电压高，导热系数也不低，来解决此问题。虽然陶瓷，比如Al₂O₃陶瓷导热系数可达20W/m·K，但比铝小十倍，比铜小近二十倍，LED晶片上的热流密度高达10⁶W/m²；采用0.2mm厚的Al₂O₃绝缘衬，仅在该绝缘衬上的导热温差就要达到10℃，另外0.2mm厚的Al₂O₃陶瓷片的加工成本也不低。现通常都采用导热性不高的固晶胶(一般为银胶)，固定晶片，这又导致晶片与绝缘衬两界面间非常高的导热温差。

发明内容

本实用新型的目的就是针对LED散热过程中的导热过程。一、解决现实灯芯标准化中的热传导问题；二、LED芯片内的导热和绝缘之间的矛盾，提出结构简单、成本低的技术方案。

本实用新型的技术方案：LED灯芯主要包括有晶片、热扩散片以及导热芯构成，晶片产生的热量通过热扩散片传到导热芯，再由热芯传到散热片。本实用新型的特征是：导热芯采了用铝或铜；导热芯与散热片的(即导热芯向外传热的)接触传热面采用了圆锥柱结构、或螺纹柱结构或锥形螺柱结构；晶片是焊接贴在热扩散片上；热扩散片的面积大于五倍的晶片面积，厚度不小于0.5mm，并且采用铜或铝、或铜铝复合材料；热扩散片与导热芯之间设置有高压绝缘层，高压绝缘层的厚度大于0.1mm。

导热芯采用圆锥柱结构，散热片上也有相配的圆锥孔，只要很小的推挤力，就可得到被放大数倍的导热芯圆锥柱面与散热片的圆锥孔面之间的接触压力，因而接触热阻减小，圆锥孔和圆锥柱容易加工成型，配合精度容易保证，造价低，安装也方便。由于螺纹柱面的表面积被放大，接触传热面积就被放大，导热芯与散热片之间的接触热阻就减小，比如采用普通的60°三角牙螺纹，其表面积为圆柱面的两倍，采用旋转方式将LED灯芯装入散热片(灯具)中，可以不需要工具，操作方便。锥形螺柱结构则综合了圆锥柱结构和螺纹柱结构的优点：接触压力大、接触面积大，便于安装。采用本实用新型的导热芯，解决了LED灯芯与散热片之间的热传导问题，并且便于LED灯芯的装配，也就解决了现实LED灯芯标准化首要问题。