RU228977U1

RU228977U1 - LED module

Info

Publication number: RU228977U1
Application number: RU2024117293U
Authority: RU
Inventors: Алексей Леонидович Кривенков; Иван Александрович Смирнов
Original assignee: Акционерное общество "Краснознаменский завод полупроводниковых приборов "Арсенал"
Filing date: 2024-06-23
Publication date: 2024-09-18

Abstract

Полезная модель относится к светоизлучающим диодам, конкретно к модулям светосигнальных и осветительных систем. Технический результат – повышение эффективности теплоотвода от светодиодов и рассеивания отводимого тепла в окружающее пространство. Светодиодный модуль со светодиодами на теплоотводящей подложке, покрытыми полимерным слоем, с теплоотводящей подложкой преимущественно круглой формы из металла с низким термическим сопротивлением, включающей электроизолирующий, но теплопроводящий материал с низким термическим сопротивлением, способствующий рассеиванию тепла через теплоотводящую подложку с низким термическим сопротивлением, полимерный слой с люминофорами, в теплоотводящей подложке выполнено центральное отверстие, а светодиоды расположены ближе к внешней части теплоотводящей подложки, чем к центральному отверстию теплоотводящей подложки. The utility model relates to light-emitting diodes, specifically to modules of light-signaling and lighting systems. The technical result is an increase in the efficiency of heat removal from LEDs and dissipation of the removed heat into the surrounding space. A LED module with LEDs on a heat-dissipating substrate covered with a polymer layer, with a heat-dissipating substrate of predominantly round shape made of metal with low thermal resistance, including an electrically insulating but heat-conducting material with low thermal resistance, facilitating heat dissipation through the heat-dissipating substrate with low thermal resistance, a polymer layer with phosphors, a central hole is made in the heat-dissipating substrate, and the LEDs are located closer to the outer part of the heat-dissipating substrate than to the central hole of the heat-dissipating substrate.

Description

Полезная модель относится к светоизлучающим диодам, конкретно к модулям светосигнальных и осветительных систем.The utility model relates to light-emitting diodes, specifically to modules of light-signaling and lighting systems.

Уровень техникиState of the art

Аналогом заявленного светодиодного модуля является «Световой прибор на светодиодах» патент РФ на изобретение 2367842, по МПК F21S 8/00, оп. 20.09.2009 со светодиодами и пластинчатым теплоотводом.An analogue of the declared LED module is the “Lighting device on LEDs” Russian Federation patent for invention 2367842, according to IPC F21S 8/00, published 20.09.2009 with LEDs and a plate heat sink.

Недостатком такой конструкции является недостаточно высокая эффективность теплоотвода из-за соединения светодиодов расположенных на плате и пластины теплоотвода через основания корпусов светодиодов.The disadvantage of this design is the insufficiently high efficiency of heat dissipation due to the connection of the LEDs located on the board and the heat sink plate through the bases of the LED housings.

Наиболее близким аналогом заявленного светодиодного модуля является «Светоизлучающее устройство» по патенту США на изобретение 9000470, по МПК H01L 33/00, оп. 07.04.2015 со светодиодами на теплоотводящей подложке покрытых полимерным слоем, с теплоотводящей подложкой преимущественно круглой формы из металла с низким термическим сопротивлением включающей диэлектрический электроизолирующий, но теплопроводящий материал с низким термическим сопротивлением, а полимерный слой выполнен с люминофорами разных цветов.The closest analogue of the claimed LED module is the "Light-emitting device" according to US patent for invention 9000470, according to IPC H01L 33/00, published 04/07/2015 with LEDs on a heat-dissipating substrate covered with a polymer layer, with a heat-dissipating substrate of predominantly round shape made of metal with low thermal resistance including a dielectric electrically insulating, but heat-conducting material with low thermal resistance, and the polymer layer is made with phosphors of different colors.

Недостатком таких конструкции является недостаточно высокая эффективность теплоотвода из-за высокой плотности светодиодов.The disadvantage of such designs is the insufficiently high efficiency of heat dissipation due to the high density of LEDs.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

Задача полезной модели - светодиодный модуль с повышенной эффективностью теплоотвода от светодиодов и рассеиванием отводимого тепла в окружающее пространство.The objective of the utility model is to create a LED module with increased efficiency of heat dissipation from LEDs and dissipation of the removed heat into the surrounding space.

Технический результат полезной модели - повышение эффективности теплоотвода от светодиодов и рассеивания отводимого тепла в окружающее пространство.The technical result of the utility model is an increase in the efficiency of heat removal from LEDs and the dissipation of the removed heat into the surrounding space.

Наиболее эффективным для решения поставленной задачи представляется изготовление в теплоотводящей подложке центрального отверстия и расположение светодиодов ближе к внешней части теплоотводящей подложки, чем к центральному отверстию теплоотводящей подложки. Такое расположение конструктивных элементов светодиодного модуля позволяет повысить площадь излучения теплоотводящей подложки вне зон передачи тепла от светодиодов и обеспечить квазистационарный режим теплоотвода от светодиодов и рассеивание отводимого тепла в окружающее пространство во всем диапазоне рабочих температур как отдельных светодиодов, так и светодиодного модуля в целом.The most effective way to solve the problem is to make a central hole in the heat-dissipating substrate and to arrange the LEDs closer to the outer part of the heat-dissipating substrate than to the central hole of the heat-dissipating substrate. This arrangement of the structural elements of the LED module allows increasing the radiation area of the heat-dissipating substrate outside the zones of heat transfer from the LEDs and ensuring a quasi-stationary mode of heat removal from the LEDs and dissipation of the removed heat into the surrounding space in the entire range of operating temperatures of both individual LEDs and the LED module as a whole.

Технический результат достигается тем, что светодиодный модуль со светодиодами на теплоотводящей подложке покрытых полимерным слоем, с теплоотводящей подложкой преимущественно круглой формы из металла с низким термическим сопротивлением включающей электроизолирующий, но теплопроводящий материал с низким термическим сопротивлением, способствующий рассеиванию тепла через теплоотводящую подложку с низким термическим сопротивлением, упомянутый полимерный слой с люминофорами, по меньшей мере одного цвета, в упомянутой теплоотводящей подложке выполнено центральное отверстие, а светодиоды расположены ближе к внешней части теплоотводящей подложки, чем к центральному отверстию теплоотводящей подложки.The technical result is achieved in that the LED module with LEDs on a heat-dissipating substrate coated with a polymer layer, with a heat-dissipating substrate of predominantly round shape made of metal with low thermal resistance including an electrically insulating but heat-conducting material with low thermal resistance, facilitating heat dissipation through the heat-dissipating substrate with low thermal resistance, the said polymer layer with phosphors of at least one color, in the said heat-dissipating substrate a central hole is made, and the LEDs are located closer to the outer part of the heat-dissipating substrate than to the central hole of the heat-dissipating substrate.

Технический результат может достигаться также тем, что полимерный слой может быть выполнен в виде оптической системы отдельного светодиода.The technical result can also be achieved by the fact that the polymer layer can be made in the form of an optical system of a separate LED.

Технический результат может достигаться также тем, что полимерный слой может быть выполнен в виде оптической системы всех светодиодов светодиодного модуля.The technical result can also be achieved by the fact that the polymer layer can be made in the form of an optical system of all LEDs of the LED module.

Технический результат может достигаться также тем, что центральное отверстие может быть выполнено с возможностью соединения с теплоотводящим устройством или теплопроводом.The technical result can also be achieved by the fact that the central hole can be made with the possibility of connection to a heat-dissipating device or heat pipe.

Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model

На фиг.1 изображена схема светодиодного модуля.Fig. 1 shows the diagram of the LED module.

На фиг.2 изображено распределение температуры по поверхности светодиодного модуля на экране тепловизора.Fig. 2 shows the temperature distribution over the surface of the LED module on the thermal imager screen.

При изготовлении светодиодного модуля могут быть использованы различные технологии монтажа кристалла светодиода «кристалл на плате» (chip on board) непосредственно на плату модуля.When manufacturing an LED module, various technologies for mounting the LED crystal “chip on board” directly onto the module board can be used.

Светодиодный модуль 1 со светодиодами 2 на теплоотводящей подложке 3 с центральным отверстием 4 и расположением светодиодов 2 ближе к внешней части теплоотводящей подложки 3, чем к центральному отверстию 4.LED module 1 with LEDs 2 on a heat-dissipating substrate 3 with a central hole 4 and the arrangement of LEDs 2 closer to the outer part of the heat-dissipating substrate 3 than to the central hole 4.

Светодиодный модуль работает, как и все светодиодные приборы - излучая в твердотельном полупроводнике на определенной длине волны. Размещение светодиодов 2 на теплоотводящей подложке 3 с центральным отверстием 4 и расположением светодиодов 2 ближе к внешней части теплоотводящей подложки 3, чем к центральному отверстию 4 позволяет повысить эффективность теплоотвода от светодиодов и рассеивание отводимого тепла в окружающее пространство. Возможно также повысить эффективность теплоотвода соединив теплоотводящую подложку 3 через центральное отверстие 4 с теплоотводящим устройством или теплопроводом.The LED module operates like all LED devices - emitting in a solid-state semiconductor at a certain wavelength. Placing LEDs 2 on a heat-dissipating substrate 3 with a central hole 4 and arranging LEDs 2 closer to the outer part of the heat-dissipating substrate 3 than to the central hole 4 allows increasing the efficiency of heat removal from the LEDs and dissipation of the removed heat into the surrounding space. It is also possible to increase the efficiency of heat removal by connecting the heat-dissipating substrate 3 through the central hole 4 with a heat-dissipating device or heat conductor.

В примере реализации светодиодного модуля значения распределения температуры по поверхности светодиодного модуля на экране тепловизора (фиг.2) при основном диаметре подложки 46 мм, толщине подложки 1,5 мм, размерами 24 светодиодов в плане 1х1 мм, центральном отверстии диаметром 5,5 мм разница температур по диаметру светодиодов (96,2°С), наружному основному диаметру (94,5°С) и диаметру центрального отверстия (94,6°С) составляет около 2% при температуре окружающей среды 20°С, обеспечивая баланс выделяемого светодиодами тепла и отводимого теплоотводящей подложкой.In the example of the implementation of the LED module, the values of the temperature distribution over the surface of the LED module on the thermal imager screen (Fig. 2) with a main substrate diameter of 46 mm, a substrate thickness of 1.5 mm, dimensions of 24 LEDs in the plan of 1x1 mm, a central hole with a diameter of 5.5 mm, the temperature difference over the diameter of the LEDs (96.2°C), the outer main diameter (94.5°C) and the diameter of the central hole (94.6°C) is about 2% at an ambient temperature of 20°C, ensuring a balance of the heat emitted by the LEDs and the heat removed by the heat-dissipating substrate.

Claims

1. A light-emitting diode module with light-emitting diodes on a heat-dissipating substrate, covered with a polymer layer, with a round heat-dissipating substrate made of metal with low thermal resistance, including an electrically insulating but heat-conducting material with low thermal resistance, facilitating heat dissipation through the heat-dissipating substrate with low thermal resistance, said polymer layer with phosphors of at least one color, characterized in that a central hole is made in said heat-dissipating substrate, and the light-emitting diodes are located closer to the outer part of the heat-dissipating substrate than to the central hole of the heat-dissipating substrate.

2. A LED module according to item 1, characterized in that the polymer layer is made in the form of an optical system of a separate LED.

3. The LED module according to item 1, characterized in that the polymer layer is made in the form of an optical system of all LEDs of the LED module.

4. The LED module according to item 1, characterized in that the central opening is designed with the possibility of connection to a heat-dissipating device or heat pipe.