CN103851600A - 散热模块及发光装置 - Google Patents

Abstract

一种散热模块及发光装置。该散热模块包括一承载装置及多个热源。该承载装置具有一本体部及多个贯穿部，所述贯穿部贯穿该本体部。所述热源位于该本体部上，且所述热源的位置为相对于所述贯穿部之间，从而使空气经由所述贯穿部流经所述热源之间，以提升所述热源的散热效率。

Description

散热模块及发光装置

技术领域

本发明涉及一种散热模块及发光装置，详言之，涉及一种可提高散热效率的散热模块及发光装置。

背景技术

现有发光装置包含多个发光单元及一壳体（Housing），其中所述发光单元容纳在该壳体中。虽然该壳体罩住所述发光单元而可以保护所述发光单元，然而，如此却会阻碍空气对流，影响散热效率。由于所述发光单元在工作时通常会产生大量的热，若热能无法适时地排除，将会使所述发光单元的性能受损，导致其工作效率变差，如果所述发光单元为发光二极管时，还有颜色飘移的问题。再者，所述现有发光单元通常为整片式，或者是彼此以散热片互相连接，如此，容易会有热集中以及因热相互交换而彼此影响等缺点。

此外，当壳体的尺寸固定后，其可以容纳的发光单元的数目随即确定，因而无法再扩充以容纳更多的发光单元；如要容纳更多的发光单元，只能更换较大尺寸的壳体。如此，使得该现有发光装置的应用范围受到限制，而且在制造上其成本亦较高。

因此，有必要提供一种创新的散热模块及发光装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种散热模块，其包括一承载装置及多个热源。该承载装置具有一本体部及多个贯穿部，所述贯穿部贯穿该本体部。所述热源位于该本体部上，且所述热源的位置为相对于所述贯穿部之间，从而使空气经由所述贯穿部流经所述热源之间，以提升所述热源的散热效率。由此，可有效地降低所述热源的工作温度。

本发明还提供一种发光装置，其包括多个发光元件、一承载装置及多个散热装置。该承载装置具有一本体部、多个贯穿部及多个连接部，且所述贯穿部贯穿该本体部。每一所述发光元件附着至每一所述散热装置的一第一端，每一所述散热装置的第一端附着至该本体部上，所述散热装置位于所述连接部上，以使得所述发光元件对应于所述连接部，且所述散热装置的位置为相对于所述贯穿部之间，从而使空气经由所述贯穿部流经所述散热装置之间，以提升所述散热装置的散热效率。由此，可有效地降低所述发光元件的工作温度。

附图说明

图1显示本发明散热模块的一实施例的立体示意图；

图2显示本发明散热模块的一实施例的仰视示意图；

图3显示本发明散热模块中的承载装置的仰视示意图；

图4显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图；

图5显示本发明散热模块中的散热装置的一实施例的剖面示意图；

图6显示本发明散热模块中的散热装置的另一实施例的剖面示意图；

图7显示本发明散热模块中的散热装置的另一实施例的剖面示意图；

图8显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图；

图9显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图；

图10显示本发明散热模块的另一实施例的仰视示意图；

图11显示图9的散热模块的立体分解示意图；

图12显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图；

图13显示本发明散热模块中承载单元的另一实施例的仰视示意图；

图14显示由图13的承载单元所构成的承载装置的仰视示意图；

图15显示本发明散热模块中承载单元的另一实施例的仰视示意图；

图16显示由图15的承载单元所构成的承载装置的仰视示意图；

图17显示本发明散热模块中承载单元的另一实施例的仰视示意图；及

图18显示由图17的承载单元所构成的承载装置的仰视示意图。

主要元件符号说明

1本发明散热模块的一实施例

1a本发明散热模块的另一实施例

1b本发明散热模块的另一实施例

1c本发明散热模块的另一实施例

1d本发明散热模块的另一实施例

2散热装置

2a本发明散热装置的另一实施例

2b本发明散热装置的另一实施例

10承载装置

10a承载装置

10b承载装置

10c承载装置

12热源

14主干部

16承载单元

18承载单元

18a承载单元的另一实施例

18b承载单元的另一实施例

18c承载单元的另一实施例

20中空管

21侧壁

22散热鳍片

24第一密封盖

26第二密封盖

28冷却液

32基板

34晶粒

36导线

38封胶材料

101本体部

101a本体部

101b本体部

101c本体部

102贯穿部

102a贯穿部

102b贯穿部

102c贯穿部

103连接部

181承载部

182延伸部

211中空腔体

212第一开口

213第二开口

261凹洞

262贯穿孔

321第一表面

322第二表面。

具体实施方式

请参考图1及图2，分别显示本发明散热模块的一实施例的立体及仰视示意图。该散热模块1包括一承载装置10、多个热源12及多个散热装置2。

请参考图3，显示本发明散热模块中的承载装置的仰视示意图。该承载装置10具有一本体部101、多个贯穿部102及多个连接部103。在本实施例中，所述连接部103为多个承载透孔，且所述连接部103（承载透孔）及所述贯穿部102贯穿该本体部101。在本实施例中，该承载装置10的本体部101为一平板，其材料为可导热的金属或是不可导热的塑料。所述贯穿部102为多个透孔，其与所述连接部103（承载透孔）皆贯穿该平板，且所述贯穿部102及所述连接部103（承载透孔）皆为阵列排列。较佳地，在每二个连接部103（承载透孔）之间具有一个贯穿部102，该连接部103（承载透孔）为圆形，且该贯穿部102为矩形。

请再参考图1及图2，所述热源12为光电半导体元件或发光元件，例如至少包含发光二极管、光敏二极管、光伏电池、太阳能电池、电致发光二极管、激光二极管、功率放大器或集成电路元件。在本实施例中，所述热源12为发光元件，例如发光二极管（LED）元件，因此该散热模块1为发光装置。

每一所述热源（发光元件）12附着至每一所述散热装置2的一第一端（下端），每一所述散热装置2的第一端（下端）附着至该本体部101上。亦即，所述热源（发光元件）12通过所述散热装置2而位于该本体部101上。每一所述散热装置2位于每一所述连接部103（承载透孔）上，以使得每一所述热源（发光元件）12对应（显露）于每一所述连接部103（承载透孔）而没有被该本体部101遮住。因此，在本实施例中，所述散热装置2为阵列排列。

所述散热装置2以及所述热源（发光元件）12的位置为相对于所述贯穿部102之间，从而使空气经由所述贯穿部102流经所述散热装置2之间或所述热源（发光元件）12之间，以提升所述散热装置2以及所述热源（发光元件）12的散热效率。换言之，所述贯穿部102为空气流通的通道，以增加热对流。

请参考图4，显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图。本实施例的散热模块1a与图1的散热模块1大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的散热模块1a与图1的散热模块1的不同处在于，在本实施例中，每一所述散热装置2的第二端（上端）直接附着至该承载装置10的本体部101上的连接部103，而形成一挂吊式结构。因此，本实施例的连接部103不是承载透孔。

请参考图5，显示本发明散热模块中的散热装置的一实施例的剖面示意图。该散热装置2为一热管，其包括一中空管20、一第一密封盖24、一第二密封盖26及一冷却液28。该中空管20具有一侧壁21及多个散热鳍片22。该侧壁21为一外壳体，其定义出一中空腔体211。该中空腔体211具有第一开口212及一第二开口213。所述散热鳍片22由该侧壁21外侧以放射状向外延伸，以增加散热效率。该侧壁21及所述散热鳍片22为一体且为铝挤压成型或铝压铸而成。然而，在其他实施例中，所述散热鳍片22为连接至该中空管20的侧壁21。该侧壁21及所述散热鳍片22的材料为铝或铜，较佳地，可掺杂铁合金、镁合金、其他金属或高热传导系数的材料。

该第一密封盖24密封该第一开口212，且该第二密封盖26密封该第二开口213，使得该中空腔体211形成一完全封闭的空间，较佳地，该封闭的中空腔体211为一真空环境。该第一密封盖24及该第二密封盖26固接在该中空管20的侧壁21内侧，其接合方式可以是紧配、焊接（例如氩焊或激光点焊）、点胶或锁合等。在本实施例中，该第一密封盖24及该第二密封盖26的材料为铝或铜，较佳地，可掺杂铁合金、镁合金、其他金属或高热传导系数的材料。在本实施例中，该第二密封盖26还包括一凹洞261，用以放置该冷却液28。

该冷却液28位于该封闭的中空腔体211内。该冷却液28至少包含水、甲醇、乙醇、丙酮、氨水、石蜡、油、氟氯碳化合物（CFCs）或其他如

Flourinert或

Novec的冷却液体，其中任二者或更多的混合物。该冷却液28吸热后所形成的蒸发气体可以在该中空腔体211内流动，进而隔着该侧壁21及所述散热鳍片22与外界环境形成热交换，最终冷凝成液态冷却液28。该冷凝而成的液态冷却液28沿着该侧壁21流回该第二密封盖26。

在本实施例中，该散热装置2还包括一毛细结构。该毛细结构位于该侧壁21（外壳体）的内侧以定义出该中空腔体211，使得该蒸发气体可以在该中空腔体211内流动，进而隔着该侧壁21（外壳体）与外界环境形成热交换，最终冷凝成液态冷却液。该毛细结构为金属网、金属粉烧解或沟槽。在本实施例中，该毛细结构为多个沟槽，位于该中空管20的侧壁21内侧，且沿着该中空管20的轴向设置，用以供该冷却液28在其内流动。

在本实施例中，该散热模块（发光装置）1还包括多个基板32，其为金属基印刷电路板（Metal Core PCB,MCPCB），且具有一第一表面321及一第二表面322。该热源（发光二极管元件）12位于该基板32的第二表面322，其包括一晶粒34、多条导线36及一封胶材料38。该晶粒34粘附在该基板32的第二表面322，所述导线36电气连接该晶粒34及该基板32的第二表面322，且该封胶材料38包覆该晶粒34及所述导线36。

该基板32的第一表面321附着至该第二密封盖26，因此，该冷却液28可吸收该热源（发光二极管元件）12的晶粒34的热以形成一蒸发气体而在该中空腔体211内流动。换言之，该热源（发光二极管元件）12的晶粒34所产生的热可以被该散热装置2快速地排出。

该散热装置2的工作方式如下。该第二密封盖26下方接触该热源（发光二极管元件）12，当该热源（发光二极管元件）12产生热时，该中空管20的下方为较高温处，而该中空管20的上方为较低温处。此时该冷却液28吸收该热源（发光二极管元件）12的热而形成一蒸发气体。该蒸发气体会在该中空腔体211内流动至该中空管20的上方。由于该中空管20的上方是接触到较低温处，所以当该蒸发气体到此端时，便开始产生冷凝作用，此时热量就是由该蒸发气体通过该侧壁21及所述散热鳍片22而传到较低温的外部。同时，该蒸发气体会凝结成液体，而这些因冷凝后所产生的液态冷却液28经由该毛细结构的毛细现象（Capillary Pumping）的作用而流回该第二密封盖26。如此循环会持续进行从而提升散热效果。

请参考图6，显示本发明散热模块中的散热装置的另一实施例的剖面示意图。本实施例的散热装置2a与图5的散热装置2大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的散热装置2a与图5的散热装置2的不同处在于，在本实施例中，该第二密封盖26还具有一贯穿孔262，该贯穿孔262贯穿该第二密封盖26且连通该凹洞261。该基板32位于该贯穿孔262内，且密封该贯穿孔262，从而使该冷却液28得以直接接触该基板32的第一表面321。在本实施例中，一接合物质（图中未示）位于该基板32的第一表面321与侧面及该第二密封盖26之间，用以接合该基板32及该第二密封盖26，且该接合物质为填充细孔的冷焊剂、陶瓷冷焊剂、具有高导热系数的粘着剂或粘着胶。该接合物质除了接合的功能外，其兼具密封的功能，以防止该冷却液28渗出。此外，在其他实施例中，该基板32还具有一孔洞，连通至该第二密封盖26的贯穿孔262及该凹洞261，从而使该冷却液28得以进入该基板32的孔洞。较佳地，该孔洞为贯穿孔，其贯穿该基板32，且显露该热源（发光二极管元件）12，从而使该冷却液28得以直接接触该热源（发光二极管元件）12。

请参考图7，显示本发明散热模块中的散热装置的另一实施例的剖面示意图。本实施例的散热装置2b并非是热管，其包括一中空管20。该中空管20具有一侧壁21及多个散热鳍片22。该侧壁21为一外壳体，其定义出一中空腔体211。该中空腔体211具有第一开口212及一第二开口213，且用以容纳电子元件或结构元件，其并未容纳冷却液。所述散热鳍片22由该侧壁21外侧以放射状向外延伸，以增加散热效率。该侧壁21及所述散热鳍片22为一体且为铝挤压成型或铝压铸而成。该侧壁21及所述散热鳍片22的材料为铝或铜，较佳地，可掺杂铁合金、镁合金、其他金属或高热传导系数的材料。该基板32的第一表面321附着至该中空管20。因此，该热源（发光二极管元件）12的晶粒34所产生的热可以被该散热装置2快速地排出。

请参考图8，显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图。本实施例的散热模块1b与图1的散热模块1大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的散热模块1b与图1的散热模块1的不同处在于，在本实施例中，该承载装置10a包括一主干部14及多个承载单元16。每一所述承载单元16承载每一所述散热装置2及每一所述热源（发光二极管元件）12，且具有一连接部103（承载透孔）以显露该热源（发光二极管元件）12。所述承载单元16可拆卸地连接至该主干部14而形成树枝状的模块，且所述承载单元16彼此间隔一间隙。所述承载单元16及该主干部14形成该承载装置10a的本体部101a，且所述承载单元16间的间隙形成所述贯穿部102a。

请参考图9及图10，分别显示本发明散热模块的另一实施例的立体及仰视示意图。本实施例的散热模块1c与图1的散热模块1大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的散热模块1c与图1的散热模块1的不同处如下所述。在本实施例中，该承载装置10b具有一本体部101b、多个贯穿部102b及多个连接部103（承载透孔），所述连接部103（承载透孔）及所述贯穿部102b贯穿该本体部101b。在本实施例中，该本体部101b为一平板，所述贯穿部102b为多个透孔，其与所述连接部103（承载透孔）皆贯穿该平板。所述贯穿部102b、所述连接部103（承载透孔）及所述散热装置2皆非阵列排列。每四个相邻的连接部103（承载透孔）排列成平行四边形，且该四个连接部103（承载透孔）之间具有一个贯穿部102b。该连接部103（承载透孔）为圆形，且该贯穿部102b为平行四边形。

请参考图11，显示图9的散热模块的立体分解示意图。该热源（发光元件）12附着至该散热装置2的第一端（下端，即该第二密封盖26），且该散热装置2的第一端（下端）附着至该本体部101b上。同时，该热源（发光元件）12位于该连接部103（承载透孔）内。因此，该基板32与该连接部103（承载透孔）同样为圆形，且该基板32的外径略小于该连接部103（承载透孔）的孔径。

请参考图12，显示本发明散热模块的另一实施例的立体示意图。本实施例的散热模块1d与图9及图10的散热模块1c大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的散热模块1d与图9及图10的散热模块1c的不同处在于，在本实施例中，该承载装置10c包括多个承载单元18。每一所述承载单元18具有一承载部181及多个延伸部182，该承载部181承载该热源（发光二极管元件）12。所述延伸部182连接至该承载部181且由该承载部181向外放射状延伸。所述承载单元18利用所述延伸部182彼此可拆卸地连接以形成该承载装置10c的本体部101c，且所述延伸部182围出所述贯穿部102c。所述延伸部182之间为机构连接及电气连接。该机构连接的方式包括但不限于卡合、锁合、扣件配合及滑槽接合等。此外，在本实施例中，所述承载单元18的外型不完全相同。

请参考图13，显示本发明散热模块中承载单元的另一实施例的仰视示意图。本实施例的承载单元18a与图12的承载单元18大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的承载单元18a与图12的承载单元18的不同处在于，在本实施例中，该承载单元18a具有一承载部181及四个延伸部182，所述延伸部182是由该承载部181向外放射状延伸，且所述延伸部182彼此间的夹角皆相等（为90度）。

请参考图14，显示由图13的承载单元所构成的承载装置的仰视示意图。本实施例的承载装置10c与图12的承载装置10c大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的承载装置10c与图12的承载装置10c的不同处在于，在本实施例中，该承载装置10c包括多个相同的承载单元18a，其中四个连接的承载单元18a围出一贯穿部102c，且该贯穿部102c大致上为四边形。如图所示，所述承载单元18a可再连接其他承载单元，而扩充形成一模块化结构，并且增加该热源（发光二极管元件）12的数目，以提高光源输出流明。此外，在扩充时，所述散热装置2不会因热连接而彼此影响。

请参考图15，显示本发明散热模块中承载单元的另一实施例的仰视示意图。本实施例的承载单元18b与图13的承载单元18a大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的承载单元18b与图13的承载单元18a的不同处在于，在本实施例中，该承载单元18b具有一承载部181及三个延伸部182，所述延伸部182是由该承载部181向外放射状延伸，且所述延伸部182彼此间的夹角皆相等（为120度）。

请参考图16，显示由图15的承载单元所构成的承载装置的仰视示意图。本实施例的承载装置10c与图14的承载装置10c大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的承载装置10c与图14的承载装置10c的不同处在于，在本实施例中，六个连接的承载单元18b围出一贯穿部102c，且该贯穿部102c大致上为六边形。如图所示，所述承载单元18b可再连接其他承载单元，而形成一模块化结构。

请参考图17，显示本发明散热模块中承载单元的另一实施例的仰视示意图。本实施例的承载单元18c与图13的承载单元18a大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的承载单元18c与图13的承载单元18a的不同处在于，在本实施例中，该承载单元18c具有一承载部181及六个延伸部182，所述延伸部182是由该承载部181向外放射状延伸，且所述延伸部182彼此间的夹角皆相等（为60度）。

请参考图18，显示由图17的承载单元所构成的承载装置的仰视示意图。本实施例的承载装置10c与图14的承载装置10c大致相同，其中相同的元件赋予相同的编号。本实施例的承载装置10c与图14的承载装置10c的不同处在于，在本实施例中，三个连接的承载单元18c围出一贯穿部102c，且该贯穿部102c大致上为三边形。如图所示，所述承载单元18c可再连接其他承载单元，而形成一模块化结构。

但是上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，本领域的技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱离本发明的精神。本发明的权利范围应如本申请的权利要求所列。

Claims (21)

1.一种散热模块，包括：

一承载装置，具有一本体部及多个贯穿部，所述贯穿部贯穿该本体部；及

多个热源，位于该本体部上，且所述热源的位置为相对于所述贯穿部之间，从而使空气经由所述贯穿部流经所述热源之间，以提升所述热源的散热效率。

2.根据权利要求1所述的散热模块，其中所述热源为多个光电半导体元件，其为发光二极管、光敏二极管、光伏电池、太阳能电池、电致发光二极管、激光二极管、功率放大器或集成电路元件。

3.根据权利要求1所述的散热模块，还包括：

多个散热装置，每一所述热源附着至每一所述散热装置的一第一端，每一所述散热装置的第一端附着至该本体部上，每一所述散热装置具有一中空腔体，其中所述散热装置为一散热鳍片。

4.根据权利要求3所述的散热模块，其中所述散热装置进一步包含一冷却液，位于该中空腔体内，用以吸收该热源的热以形成一蒸发气体而在该散热装置内流动。

5.根据权利要求4所述的散热模块，还包括多个散热鳍片，连接至每一所述散热装置。

6.根据权利要求4所述的散热模块，其中每一所述散热装置为一热管，其包括一外壳体及一毛细结构，该毛细结构位于该外壳体的内侧壁以定义出该中空腔体，使得所述蒸发气体可以在该中空腔体内流动，进而隔着该外壳体与外界环境形成热交换，最终冷凝成液态冷却液。

7.根据权利要求6所述的散热模块，其中该外壳体的材料为金属，且该毛细结构为金属网、金属粉烧解或沟槽。

8.根据权利要求1所述的散热模块，其中该承载装置的本体部为一平板，所述贯穿部为多个透孔，所述透孔贯穿该平板。

9.根据权利要求1所述的散热模块，其中该承载装置包括一主干部及多个承载单元，每一所述承载单元承载每一所述热源，所述承载单元连接至该主干部，且所述承载单元彼此间隔一间隙，所述承载单元及该主干部形成该承载装置的本体部，且所述承载单元间的间隙形成所述贯穿部。

10.根据权利要求1所述的散热模块，其中该承载装置包括多个承载单元，每一所述承载单元具有一承载部及多个延伸部，所述承载部承载该热源，所述延伸部连接至该承载部且由该承载部向外放射状延伸，所述承载单元利用所述延伸部彼此连接以形成该承载装置的本体部，且所述延伸部围出所述贯穿部。

11.根据权利要求10所述的散热模块，其中所述贯穿部为三边形、四边形或其他多边形。

12.一种发光装置，包括：

多个发光元件；

一承载装置，具有一本体部、多个贯穿部及多个连接部，且所述贯穿部贯穿该本体部；及

多个散热装置，每一所述发光元件附着至每一所述散热装置的一第一端，每一所述散热装置的第一端附着至该本体部上，所述散热装置位于所述连接部上，以使得所述发光元件对应于所述连接部，且所述散热装置的位置为相对于所述贯穿部之间，从而使空气经由所述贯穿部流经所述散热装置之间，以提升所述散热装置的散热效率。

13.根据权利要求12所述的发光装置，还包括一冷却液，每一所述散热装置具有一中空腔体，该冷却液位于该中空腔体内，用以吸收该发光元件的热以形成一蒸发气体而在该散热装置内流动。

14.根据权利要求13所述的发光装置，其中每一所述散热装置为一热管，其包括一外壳体及一毛细结构，该毛细结构位于所述外壳体的内侧壁以定义出该中空腔体，使得该蒸发气体可以在该中空腔体内流动，进而隔着该外壳体与外界环境形成热交换，最终冷凝成液态冷却液。

15.根据权利要求12所述的发光装置，其中所述连接部为多个承载透孔，其贯穿该本体部，且所述发光元件显露在所述承载透孔。

16.根据权利要求13所述的发光装置，还包括多个基板，每一所述基板具有一第一表面及一第二表面，该发光元件位于该基板的第二表面，且该基板的第一表面附着至该散热装置的第一端。

17.根据权利要求16所述的发光装置，其中该散热装置的第一端具有一贯穿孔，且该基板密封该贯穿孔，从而使该冷却液得以接触该基板。

18.根据权利要求17所述的发光装置，其中该基板还具有一孔洞，连通至该贯穿孔，从而使该冷却液得以进入该基板的孔洞。

19.根据权利要求12所述的发光装置，其中该承载装置的本体部为一平板，所述贯穿部为多个透孔，其贯穿该平板。

20.根据权利要求12所述的发光装置，其中该承载装置包括一主干部及多个承载单元，每一所述承载单元承载每一所述热源且具有每一所述连接部，所述承载单元连接至该主干部，且所述承载单元彼此间隔一间隙，所述承载单元及该主干部形成该承载装置的本体部，且所述承载单元间的间隙形成所述贯穿部。

21.根据权利要求12所述的发光装置，其中该承载装置包括多个承载单元，每一所述承载单元具有一承载部及多个延伸部，该承载部承载该热源且具有该连接部，所述延伸部连接至该承载部且由该承载部向外放射状延伸，所述承载单元利用所述延伸部彼此连接以形成该承载装置的本体部，且所述延伸部围出所述贯穿部。

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