專利名稱：Led半導體散熱支架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LED支架，具體涉及基于珀爾帖效應原理的LED半導體散熱支架。
背景技術：
由于固態(tài)光源(Solid State Lighting)技術的不斷進步,使近年來LED的發(fā)光效率提升，逐漸能取代傳統(tǒng)光源，目前發(fā)光效率已追過白熾燈及齒素燈而持續(xù)向上成長。而一些公司更已開發(fā)出效率突破1001m/W的LED元件，這也使得LED的照明應用越來越廣，不但已開始應用于室內及戶外照明、手機背光模組及汽車方向燈等，更看好在高瓦數(shù)的投射燈及路燈等強光照明、大尺寸背光模組以及汽車頭燈等的應用。由于擁有省電、環(huán)保及壽命長等優(yōu)點，更使未來以LED光源為主流的趨勢越趨明顯。為了讓LED發(fā)更亮的光而需要輸入更高的功率，然而目前高功率LED的光電轉換效率(Wal 1-Plug-Efficiency; WPE)值仍然有限，一般僅有約15-25%的輸入功率成為光，其余則會轉換成熱能。由于LED晶片面積很小(約Imm2)，因此使高功率LED單位面積的發(fā)熱量(發(fā)熱密度)非常高，甚至較一般的IC元件更為嚴重，也使得LED晶片的接面溫度(Junction Temperature)大為提升,容易造成過熱問題。過高的晶片接面溫度會使LED的發(fā)光亮度降低，其中以紅光的衰減最為明顯。也會造成LED的波長偏移而影響演色性，更會造成LED可靠度的大幅降低，因此散熱技術已成為目前LED技術發(fā)展的瓶頸。常用的散熱措施是，將LED芯片直接封裝于高導熱系數(shù)的基板，如純銅、高導熱陶瓷、純鋁或者鋁合金等等，通過對流、輻射，以及熱傳導(利用基板與導熱端子)強化散熱效果。如圖I所示，現(xiàn)有技術中的LED支架設有基柱14、設置在基柱14上方的放置LED芯片I的杯碗15、將LED芯片I的正負極通過導線13引出的正導電腳11和負導電腳12、以及包覆上述正導電腳11和負導電腳12的基座16。所述基座16包含基柱，基柱下方擴大起散熱作用，基柱是由純銅、純鋁或者鋁合金。而目前我們可選的良好的導熱材料有限，能夠運用于LED基板的良導熱材料更是少之又少。因此，如果只從基板材料的選擇上來解決LED的散熱，就受到了極大的制約，也就是說，如果材料沒有突破，沒有更高效率的導熱材料，那么LED的散熱問題就不可能得到徹底的解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，尋求另一種途徑來解決LED的散熱問題，利用珀爾帖效應(Peltier Effect)原理,將半導體散熱組件整合到COB (Chip On Board)支架中，保證LED芯片的低溫，進而實現(xiàn)散熱的目的，從而解決背景技術中的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是，一種LED半導體散熱支架， 該支架設有放置LED芯片的杯碗、將LED芯片的正負極通過導線引出的正負導電腳、以及包覆上述正負導電腳的PPA材質的基座。所述基座內設有半導體散熱回路和散熱片，所述半導體散熱回路設于散熱片上面。所述半導體散熱回路包括銅基板、第一導熱片、第一金屬導體、η型半導體、P型半導體、第二導熱片、第二金屬導體、第三金屬導體、第三導熱片、散熱回路正電極和散熱回路負電極，所述銅基板的上面設有放置LED芯片的杯碗，所述銅基板的下面粘接第一散熱片，所述第一導熱片的下面粘接第一金屬導體，所述第一金屬導體的下面的兩側分別設有η型半導體和P型半導體，所述η型半導體的下面粘接第二金屬導體，所述第二金屬導體的下面粘接第二導熱片，所述P型半導體的下面粘接第三金屬導體，所述第三金屬導體的下面粘接第三導熱片，所述散熱回路正電極和散熱回路負電極分別與第二金屬導體和第三金屬導體連接。當散熱回路正電極和散熱回路負電極分別連接直流電源的正負兩極時，電子從電源的負極出發(fā)，依次流過第三金屬導體、P型半導體、第一金屬導體、η型半導體和第二金屬導體，最后回到電源正極。所述第一導熱片和/或第二導熱片和/或第三導熱片是用絕緣導熱材料制成。優(yōu)選的，所述第一導熱片和/或第二導熱片和/或第三導熱片是高導熱絕緣陶瓷片。進一步的，所述基座內的半導體散熱回路具有多級，多級的半導體散熱回路之間串聯(lián)。當發(fā)熱量大時，即可使用多級的半導體散熱回路串聯(lián)散熱。進一步的，所述第一金屬導體和/或第二金屬導體和/或第三金屬導體是銅片或者招片。進一步的，所述η型半導體是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成,所述P型半導體是由Bi2Te3-Sb2Te3MW制成。本發(fā)明的半導體散熱回路是采用珀爾帖效應的原理，當電流流過兩種不同導體的界面時，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量。本發(fā)明中半導體散熱回路由直流電流過η型半導體和P型半導體，進而在η型半導體和P型半導體的朝向銅基板的一面從外界吸收熱量，在其朝向散熱片的一面向外界放出熱量，從而對連接于該半導體散熱回路之上的LED芯片進行降溫。本發(fā)明的方法熱慣性小、制冷時間短，且使用本發(fā)明的方法的封裝結構不再需要整塊的純銅做基板，其重量輕、可靠性高，且容易實現(xiàn)，具有很好的發(fā)展前景。


圖I是現(xiàn)有技術中的LED支架；
圖2是本發(fā)明實施例的LED半導體散熱支架；
圖3是本發(fā)明的半導體散熱回路原理 圖4是本發(fā)明實施例的具有多個半導體散熱回路時的LED半導體散熱支架。
具體實施例方式現(xiàn)結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。本發(fā)明利用珀爾帖效應(Peltier Effect)原理，將半導體散熱組件整合到COB(Chip On Board)支架中，保證LED芯片的低溫,進而實現(xiàn)散熱的目的。對帕爾帖效應的物理解釋是電荷載體在導體中運動形成電流。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級，當它從高能級向低能級運動時，便釋放出多余的能量；相反，從低能級向高能級運動時，從外界吸收能量。能量在兩材料的交界面處以熱的形式吸收或放出。、
如圖2所示，本發(fā)明的一種LED半導體散熱支架，該支架設有放置LED芯片I的杯碗15、將LED芯片I的正負極通過導線13引出的正導電腳11和負導電腳12、以及包覆上述正導電腳11和負導電腳12的PPA材質的基座16。所述基座16內設有半導體散熱回路和散熱片200，所述半導體散熱回路設于散熱片200上面。
所述半導體散熱回路包括銅基板201、第一導熱片202、第一金屬導體203、η型半導體204、ρ型半導體205、第二導熱片206、第二金屬導體207、第三金屬導體208、第三導熱片209、散熱回路正電極210和散熱回路負電極211，所述銅基板201的上面設有放置LED芯片I的杯碗15，所述銅基板201的下面粘接第一導熱片202，所述第一導熱片202的下面粘接第一金屬導體203，所述第一金屬導體203的下面的兩側分別設有η型半導體204和ρ型半導體205，所述η型半導體204的下面粘接第二金屬導體207，所述第二金屬導體207的下面粘接第二導熱片206，所述ρ型半導體205的下面粘接第三金屬導體208，所述第三金屬導體208的下面粘接第三導熱片209，所述散熱回路正電極210和散熱回路負電極211分別與第二金屬導體207和第三金屬導體208連接。如圖3所示，當散熱回路正電極210和散熱回路負電極211分別連接直流電源的正負兩極時，電子從電源的負極出發(fā)，依次流過第三金屬導體208、ρ型半導體205、第一金屬導體203、η型半導體204和第二金屬導體207，最后回到電源正極。所述第一導熱片202和/或第二導熱片206和/或第三導熱片209是用絕緣導熱材料制成。所述η型半導體204是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述P型半導體205是由Bi2Te3-Sb2Te3MW制成。所述基座16內的半導體散熱回路可以具有多級，多級的半導體散熱回路之間串聯(lián)，如圖4所示。當發(fā)熱量大時，即可使用多級的半導體散熱回路串聯(lián)散熱。本發(fā)明的半導體散熱回路是采用珀爾帖效應的原理，當電流流過兩種不同導體的界面時，將從外界吸收熱量，或向外界放出熱量。本發(fā)明中半導體散熱回路由直流電流過η型半導體204和ρ型半導體205，進而在η型半導體204和ρ型半導體205的朝向銅基板201的一面從外界吸收熱量，在其朝向散熱片200的一面向外界放出熱量，從而對連接于該半導體散熱回路之上的LED芯片進行降溫。盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內，在形式上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種LED半導體散熱支架，該支架設有放置LED芯片的杯碗、將LED芯片的正負極通過導線引出的正負導電腳、以及包覆上述正負導電腳的PPA材質的基座，其特征在于 所述基座內設有半導體散熱回路和散熱片，所述半導體散熱回路設于散熱片上面； 所述半導體散熱回路包括銅基板、第一導熱片、第一金屬導體、η型半導體、P型半導體、第二導熱片、第二金屬導體、第三金屬導體、第三導熱片、散熱回路正電極和散熱回路負電極，所述銅基板的上面設有放置LED芯片的杯碗，所述銅基板的下面粘接第一導熱片，所述第一導熱片的下面粘接第一金屬導體，所述第一金屬導體的下面的兩側分別設有η型半導體和P型半導體，所述η型半導體的下面粘接第二金屬導體，所述第二金屬導體的下面粘接第二導熱片，所述P型半導體的下面粘接第三金屬導體，所述第三金屬導體的下面粘接第三導熱片，所述散熱回路正電極和散熱回路負電極分別與第二金屬導體和第三金屬導體連接； 當散熱回路正電極和散熱回路負電極分別連接直流電源的正負兩極時，電子從電源的負極出發(fā)，依次流過第三金屬導體、P型半導體、第一金屬導體、η型半導體和第二金屬導體，最后回到電源正極； 所述第一導熱片和/或第二導熱片和/或第三導熱片是用絕緣導熱材料制成。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種LED半導體散熱支架，其特征在于所述基座內的半導體散熱回路具有多級，多級的半導體散熱回路之間串聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種LED半導體散熱支架，其特征在于所述第一金屬導體和/或第二金屬導體和/或第三金屬導體是銅片或者鋁片。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種LED半導體散熱支架，其特征在于所述第一導熱片和/或第二導熱片和/或第三導熱片是高導熱絕緣陶瓷片。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種LED半導體散熱支架，其特征在于所述η型半導體是由Bi2Te3-Bi2Se3材料制成，所述P型半導體是由Bi2Te3-Sb2Te3材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED支架。一種LED半導體散熱支架，該支架設有放置LED芯片的杯碗、將LED芯片的正負極通過導線引出的正負導電腳、以及包覆上述正負導電腳的PPA材質的基座，所述基座內設有半導體散熱回路和散熱片，所述半導體散熱回路設于散熱片上面。所述半導體散熱回路包括銅基板、第一導熱片、第一金屬導體、n型半導體、p型半導體、第二導熱片、第二金屬導體、第三金屬導體、第三導熱片、散熱回路正電極和散熱回路負電極。當散熱回路正電極和散熱回路負電極分別連接直流電源的正負兩極時，電子從電源的負極出發(fā)，依次流過第三金屬導體、p型半導體、第一金屬導體、n型半導體和第二金屬導體，最后回到電源正極。本發(fā)明應用于LED半導體的散熱。
文檔編號H01L33/48GK102637816SQ20121014955
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權日2012年5月15日
發(fā)明者郭盛輝 申請人:廈門多彩光電子科技有限公司