專利名稱：利用發(fā)光二極管進(jìn)行硬化的方法和器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(“LED”)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于硬化可硬化合成物以及用于在曝光之后由可硬化合成物形成硬化部分的發(fā)自發(fā)光二極管的光的輸出的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
熱量會損壞敏感電子元件，降低其可靠性以及限制在更小的封裝中集中更高的能級的能力。許多應(yīng)用得益于可以將LED緊密地封裝到小巧的結(jié)構(gòu)中，但是所產(chǎn)生的熱級通常是一個限制性因素。隨著LED日益復(fù)雜，消除內(nèi)部產(chǎn)生的熱量也已經(jīng)變得日益困難。裝置功率變得越來越大，而找到去除所產(chǎn)生的熱量的解決方法通常會提出相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
授予Lieb等人的美國專利公開NO.2003/0036031公開了一種發(fā)光手柄，其用于硬化光可硬化的牙用樹脂以及類似材料。該裝置包括一個用于支承LED光源的頭部、一個用于容納賦能給LED光源的能量源的圓管狀柄部以及一個連接頭部和柄部的頸部。頭部和柄部由一種普通的導(dǎo)熱材料整體形成，并為LED提供散熱。一個光源自容納的堅固部分用于從LED散除足夠的熱能，從而允許LED可運(yùn)行達(dá)一段足夠影響樹脂硬化的時間間隔。
授予Harding的美國專利公開NO.2003/0021310中，公開了一種用于冷卻電子或光電裝置的方法和器械。該器械包括在一個罐中安裝到散熱組件上的裝置，其中該罐具有一個罐體和一個罐頭部，而罐頭部熱耦合到該散熱組件并封閉罐體，以及一個導(dǎo)熱體位于罐外部，其具有連接到罐頭部邊緣的至少一部分的第一部分，還具有連接到罐外部的散熱器的第二部分。
授予Herold等人的美國專利NO.6,159,005中，公開了一種小型輕質(zhì)的便攜式裝置，用于光照聚合合成材料。該裝置包括一個內(nèi)置電池、由LED構(gòu)成的光源，其中LED僅發(fā)射有用的小頻譜范圍的光，從而避免了任何的熱輻射。LED最好位于該裝置的頂部，從而可以直接對準(zhǔn)聚合物的位置。
在授予Lu等人的美國專利NO.6,523,959中，公開了一種冷卻裝置，用于冷卻液晶板以及液晶投影機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)的偏振器。該冷卻裝置包括一個散熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個設(shè)置在所述液晶板兩側(cè)的熱管。
這些美國專利文獻(xiàn)中沒有一個公開以散除內(nèi)部熱量的方式進(jìn)行LED冷卻，并將其封裝以實現(xiàn)最大的光輸出。因此，需要以一種方式冷卻LED并將其安裝到熱管上，以大大超越傳統(tǒng)冷卻技術(shù)的性能，并具有高密度和小型化的LED元件。進(jìn)一步，需要一種新型LED封裝技術(shù)，該技術(shù)通過現(xiàn)代技術(shù)的微型熱管將熱量導(dǎo)出，和傳統(tǒng)散熱技術(shù)相比，該技術(shù)要有效得多，并且占用的空間要小得多。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一實施例中，提供了一種用于硬化表面上的粘接劑的方法和裝置。該方法包括，提供至少一個LED，冷卻劑經(jīng)至少一個通道進(jìn)入LED以實施LED的冷卻，并利用LED照射表面上的粘接劑以硬化該粘接劑。該裝置包括電源，輻射源，該輻射源具有輻射輸出并包括至少一個LED，而LED連接到電源，并且至少一個通道連接到LED，其中冷卻劑經(jīng)該通道進(jìn)入LED，從而冷卻LED以傳遞高光輸出到粘接劑上。
在本發(fā)明的第二實施例中，提供一種用于冷卻LED的方法。該方法包括，提供至少一個LED，連接至少一個通道至LED以創(chuàng)建路徑，并經(jīng)通道注入冷卻劑以冷卻LED。
在本發(fā)明的第三實施例中，提供一種LED硬化裝置。該裝置包括具有兩個相對端的圓管狀體，LED體以及熱管，其中LED體包括位于一個相對端的高導(dǎo)通性表面，而熱管連接到LED體的該導(dǎo)通性表面。熱管用于從LED體傳輸熱量。
在本發(fā)明的第四實施例中，提供一種用于傳輸熱能的裝置。該裝置包括銅散熱器，LED陣列以及至少一個圓管狀的熱管。該銅散熱器具有至少一個蒸氣空腔。LED陣列連接到該散熱器，其中蒸氣空腔的長軸基本垂直于LED的p-n結(jié)。圓管狀的熱管通過蒸氣空腔插入到散熱器，其中熱能以與從LED光發(fā)射基本相反的方向傳輸離開LED陣列。
在本發(fā)明的第五實施例中，提供一種LED裝置包。該LED裝置包包括傳導(dǎo)性襯底，連接到傳導(dǎo)性襯底的熱管以及至少一個安裝到熱管末端的LED，其中熱量傳輸離開LED。
在本發(fā)明的第六實施例中，提供一種LED硬化裝置。該LED硬化裝置包括圓管狀體，LED體，熱管，能量源，風(fēng)扇以及散熱器/熱交換器。圓管狀體具有兩個相對端，一個寬端和一個尖端。LED體包括導(dǎo)通表面并位于圓管狀體的尖端。熱管延伸貫通圓管狀體并接合到LED體的導(dǎo)通表面。能量源用于提供能量給LED，其位于圓管狀體中間部分周圍。風(fēng)扇位于圓管狀體的寬端。最后，散熱器/熱交換器位于能量源和風(fēng)扇之間，用于接收從風(fēng)扇吹出的空氣。
在本發(fā)明的第七實施例中，提供一種用于傳輸熱量和/或熱能的器械。該器械包括至少一個熱管和LED裝置。每一個熱管均具有第一端和第二端。第一端作為蒸發(fā)端而第二端作為冷凝端。LED安裝在每一個熱管的第一端，其中熱量和/或熱能以離開每一個LED，也就是，從各個熱管的第一端離開至第二端的大致方向傳輸。
在本發(fā)明的第八實施例中，提供一種用于傳輸熱量的器械。該器械包括熱量傳輸裝置，LED以及傳輸工具。該熱量傳輸裝置具有第一端和第二端。LED安裝在熱量傳輸裝置的第一端。傳輸工具與熱量傳輸裝置相聯(lián)，將LED產(chǎn)生的熱量從第一端傳輸至第二端。
在本發(fā)明的第九實施例中，提供一種用于提供預(yù)定方向的光的裝置。該裝置包括熱管，LED，能量源，激活開關(guān)以及外殼。熱管具有第一端和第二端。LED安裝在熱管的第一端。能量源為LED提供能量。激活開關(guān)激活能量源。外殼包圍熱管的至少一部分。
在本發(fā)明的第十實施例中，提供一種發(fā)光器械。該器械包括導(dǎo)電熱管和安裝到該熱管尖部的LED，其中熱管為LED供電并傳輸來自LED的熱量。
在本發(fā)明的第十一實施例中，提供一種用于傳輸熱能的器械。該器械包括熱管陣列和LED。熱管陣列中的每一個熱管具有第一端，第二端以及從第一端延伸到第二端的空腔。LED安裝到每一個熱管的第一端。每一個LED具有p-n結(jié)，其中空腔的至少一部分基本垂直于LED的p-n結(jié)。
在本發(fā)明的第十二實施例中，提供一種LED裝置。該LED裝置包括襯底和至少一個LED。該襯底具有至少一個熱管。LED安裝到襯底上，其中LED產(chǎn)生的熱量以與從LED發(fā)射的光基本相反的方向傳輸。


圖1示出傳統(tǒng)的LED裝置。
圖2示出具有LED陣列的裝置的透視圖。
圖3示出在模制空腔中的具有LED陣列的裝置的透視圖。
圖4示出本發(fā)明的裝置，該裝置帶有電連接并具有LED陣列。
圖5示出對具有LED陣列的裝置進(jìn)行強(qiáng)制對流冷卻。
圖6a示出根據(jù)本發(fā)明的手持式LED硬化裝置的透視圖。
圖6b示出圖6a中裝置的尖端的放大圖。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的手持式LED硬化裝置的液冷模式的透視圖。
圖7a是圖7中裝置的前端的放大圖。
圖7b是圖7中裝置的尖端的放大圖。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例的一種LED硬化裝置，其中熱管提供冷卻劑和電連接。
圖8a示出具有多個LED的圖8的裝置的尖部的放大圖。
圖9是一種可選發(fā)光裝置的透視圖，該裝置由相變材料冷卻。
圖9a示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的粘接劑硬化裝置。
圖9b和9c示出根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例的具有可拆式翼片并包括復(fù)合LED陣列的裝置。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例的裝置，該裝置具有安裝到多個槽中的大面積UV或可視LED的陣列，并且該裝置由熱管陣列進(jìn)行冷卻。
圖11，11a，11b，11c，11d，11e和11f示出根據(jù)本發(fā)明的一種LED和熱管的新型封裝的多個實施例。
圖12，12a，12b，12c，12d和12e示出根據(jù)本發(fā)明的LED/熱管組件的多個實施例。
圖13示出在一個電路板上的LED/熱管裝置的透視圖。
圖14示出由圖13所示的一個以上裝置形成的陣列。
圖14a是圖14的排列的裝置的橫截面圖。
圖14b，14c和14d示出具有多個熱管的裝置，其中熱管具有不同的空間和幾何模式并包括多個LED。
圖14e示出位于電路板中的圖14b，14c和14d的裝置。
圖14f和14g示出具有單個熱管的裝置，其中熱管包括多個連接到電路板的LED。
圖15a和15b示出排列在電路板上的熱管上的多個LED的透視圖。
圖15c是電路板中的圖15b的兩個熱管的側(cè)視圖。
圖15d示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的強(qiáng)制空氣冷卻型手持式裝置。
圖15e示出設(shè)置在熱管端部的多個LED的透視圖。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例的裝置，其中垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)接合到熱管。
圖17和17a示出根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的接合到熱管的散熱器的分解圖。
圖18a，18b，18c，18d和18e示出安裝到熱管的不同部分上的LED的透視圖。
圖19a和19b示出電路板上的封裝LED裝置。
圖20示出第一電路的透視圖，其中該電路中心被切除以用于接合LED。
圖20a示出圖20的電路的底視圖。
圖20b示出了中心被切除的第二電路的透視圖。
圖20c示出圖20b的電路的底側(cè)。
圖20d示出接合在一起的圖20的第一電路和圖20b的第二電路。
圖20e示出圖20d的兩個接合的電路的底側(cè)。
圖21示出具有多個LED的圖20的第一電路的透視圖。
圖22和22a示出裝配到圖20的第一電路頂部的環(huán)。
圖22b示出具有TIR透鏡/反射器的圖22a的組件。
圖22c示出圖22b的組件的底側(cè)。
圖22d示出具有第一電路的圖22c的組件的透視圖。
圖22e示出具有加強(qiáng)環(huán)和熱管的圖22d的組件的透視圖。
圖22f示出圖22e的組件的底視圖，圖示了可選電連接。
圖22g示出整個組件，其具有固定到圖22f的組件的圖22d的組件。
圖22h示出根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的LED的透鏡的放大視圖，LED具有凹度。
圖23a和23b示出插入到電路板中的熱管陣列。
圖24示出圖22g的LED陣列組件，其插入到圖23a的電路板組件中。
圖25示出圖22b的組件和具有保護(hù)外套的圖22d的組件。
圖26a示出封裝和組裝到LED之前，電路板裝置的多個部分的透視圖。
圖26b示出封裝件被組裝和單個獨(dú)立之后，根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的陣列。
圖26c示出根據(jù)本發(fā)明的單個獨(dú)立后LED封裝的分解圖。
圖27示出圖26a，26b和26c的單個LED封裝的分解圖。
圖27a示出圖27的單個LED封裝的底視圖，其中該封裝具有底層，該底層包括一種高導(dǎo)熱性材料。
圖28a和28b示出圖27的單個LED封裝的側(cè)視圖。
圖29示出具有散熱器的圖27的單個LED封裝的底視圖。
圖30a示出具有LED的扁平熱管的透視圖。
圖30b示出具有LED的扁平熱管的透視圖。
圖30c示出繞散熱器彎曲的熱管的透視圖。
圖31a和31b示出根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例的LED陣列的透視圖，其中LED陣列接合到金剛石襯底上并具有熱管。
具體實施例方式
本發(fā)明提供高能LED和熱管技術(shù)，該技術(shù)可實現(xiàn)超高能量密度封裝。熱管的超高熱傳導(dǎo)性允許因數(shù)為4x的超速驅(qū)動LED，同時在額定限度內(nèi)良好的保持連接點溫度。其他的特性包括，低熱阻子固定件、亮度保持TIR反射器、小橫截面面積散熱器以及單個可尋址高密度芯片陣列。這些特性促成了實現(xiàn)高能量密度的能力，甚至不需要集成的熱管，該熱管對于那些不要求超高熱性能的應(yīng)用場合特別有用。
本發(fā)明中的將LED裝置接合到熱管部件的方法最小化了物理空間需求，而同時利用了熱管的獨(dú)特的快速散熱能力。這就使得緊湊得多的LED可以在更高的能量和亮度下運(yùn)行。該熱管的封裝LED部件的其他特性包括，快速熱響應(yīng)、可變熱通量、輕重量、高可靠性以及幾乎不需要維護(hù)。
在本發(fā)明的一個方面中，提供一種冷卻發(fā)光裝置的新型器械，該發(fā)光裝置最好是至少一個LED或有機(jī)LED(“OLED”)或柔性O(shè)LED(“FOLED”)或倒裝LED(Flip Chip LED)(“FCLED”)，或垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。為本發(fā)明，我們將考慮LED，應(yīng)當(dāng)理解，所提到的其他發(fā)光裝置或本領(lǐng)域熟知的發(fā)光裝置均可使用。參照圖1，示出了一個單個發(fā)射器LED10，其優(yōu)選的由Lumiled Inc.公司制造?？衫斫獾氖?，可以用其他制造商的LED來代替。這個特定的Lumiled發(fā)射器僅作為示例來參考。圖中，其上具有一個“低圓頂”透鏡，但也可以采用“高圓頂”(lambertian朗伯lense(透鏡))，無透鏡，GRIN透鏡。還有，該例子的波長是“品藍(lán)”，其大約為460納米?？墒褂?00納米至11000納米的其他波長。在本發(fā)明中，最優(yōu)選的波長范圍是250納米至5000納米。
圖1的LED10通常包括“被夾住的(clipped)”陽極11和陰極12引腳，以便于容易的連接到基本圓狀的柔性通電連接導(dǎo)線，其中該導(dǎo)線利用導(dǎo)熱和導(dǎo)電粘接劑粘接到該陽極和陰極。元件14是陽極11和陽極12之間的高導(dǎo)性子固定件/小金屬塊(slug)，其中陽極11和陽極12均是導(dǎo)熱和導(dǎo)電的。具有小螺紋狀突出的孔13鉆通到LED10的傳導(dǎo)性小金屬塊14。該螺紋通孔13一路貫通高導(dǎo)性子固定件/小金屬塊14，其最好由銅制成。塑料環(huán)15保持小金屬塊14和LED透鏡于正確位置?？?3的內(nèi)直徑圓周最好在芯片安裝表面的.010”以內(nèi)。
圖2描述了一種包括一排6個LED10的裝置，這些LED最好設(shè)置在罐狀聚合物20的半圓周，共享同一冷卻劑路徑。聚合物20最好是一種肖氏(shore)A硬度計UV熱硬化丙烯酸-氨基申酸乙酯或硅樹脂人造橡膠。該內(nèi)部半圓靠近或接觸到被硬化或處理的表面?？梢岳斫?，除了所描述的這個，還可以利用許多不同的透鏡概念。該聚合物的折射率最好是n＝1到n＝2的范圍，最優(yōu)的是1.5?？梢允褂镁哂胁煌凵渎?或相同折射率)的不同形狀的圓頂作為該聚合物。也可以使用無圓頂，GRIN等等。所描述的該6個發(fā)射器10僅僅用于示例。最好采用每行一個單個的發(fā)射器至100個發(fā)射器。以及，輻射模式也不一定要是基本朗伯式的(lambertian)?？梢圆捎枚喾N聚焦和/或散射處理。對于散射，可以采用聚合物上的織紋表面，以及聚合母體內(nèi)的泡或珠。發(fā)射器10可以這樣設(shè)置，以使得在希望區(qū)域上有利的采用光輻射模式。冷卻劑(氣體或液體)經(jīng)通道29進(jìn)入該裝置，并經(jīng)通道22和23引導(dǎo)進(jìn)入發(fā)射器10，其具有最好微攻螺紋的通孔13(未示出)以通過邊界層驅(qū)散來增強(qiáng)熱轉(zhuǎn)移。通道29還作為冷卻劑離開該裝置的出口通道。通道24，25，26和27連接一個LED10到另一個LED，用于從一個LED10傳遞冷卻劑到另一個LED。通道28a和28b均從各個LED10彎曲180度，并位于該串列的末端，將冷卻劑返回到通道21。所有這些通道均作為冷卻通道，冷卻劑經(jīng)這些通道進(jìn)入LED10的孔13，從而可以實現(xiàn)LED10的冷卻和高熱轉(zhuǎn)移率。
參照本發(fā)明的圖3，示出了在最好由鋁制成的模制腔30內(nèi)的六個LED10。低熔點金屬線密封在聚合物中，然后為LED或VCSEL的緊湊高能量密度排列而熔融。特別是，直徑大約為.030”的低熔點焊線引入貫通LED10的集成銅塊14(未示出)中的預(yù)打孔的(.033”直徑)和螺紋的(.9UNM)孔13(未示出)。兩個導(dǎo)線螺紋貫通LED中的孔，并且兩個末端形成為一個32，另外兩個末端也形成為一個33，如圖3所示。重要的是，形成32的最初兩個導(dǎo)線不接觸形成33的導(dǎo)線。利用OP30UV粘接劑，它們可被UV導(dǎo)入正確位置。然后進(jìn)行電連接，將結(jié)合圖4來描述?；氐綀D3(在圖4中的電連接完成之后)，一種柔性罐裝粘接劑/聚合物20被注入到模具30中，從而它覆蓋所有前述部分/導(dǎo)線。柔性罐裝粘接劑/聚合物20利用70攝氏度的光學(xué)熱硬化而被UV硬化。該硬化的聚合物組件從模具30中去除，并浸沒在大約70攝氏度的加熱液體中，該導(dǎo)線被熔融(最好利用脫模劑首先覆蓋該導(dǎo)線)。現(xiàn)在冷卻劑路徑在所有部分之間并貫通所有部分而形成，從而在裝置運(yùn)行當(dāng)中，冷卻劑可以從入口冷卻管34的孔34a中注入，流經(jīng)通道28，從而冷卻LED10，并且循環(huán)冷卻LED10的所有部件之后經(jīng)出口冷卻管35的孔35a流出?？梢岳斫?，該冷卻回路可以是串聯(lián)，也可以是并列的。LED的冷卻能力產(chǎn)生了大幅度增高的光輸出，從而僅需要使用更少的LED。
圖4示出去除了模具30之后的本發(fā)明的裝置，以清楚示出其結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步示出電連接。LED10是并列連接，然后，可以理解的是，LED也可以串聯(lián)連接。并且，許多(20個以上)單個的小面積發(fā)射器芯片可代替大面積功率LED。直徑大約為.039”、長度大約為2”至3”的標(biāo)準(zhǔn)柔性“通電”導(dǎo)線，被引入LED的陰極接頭和接線盒。該.039”直徑導(dǎo)線利用導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂接合到LED陰極接頭42a-42e，從而電連接LED10。對陰極接頭44a-44e進(jìn)行類似處理。最終，3’長的導(dǎo)線45接合到陰極導(dǎo)線46，3’長的導(dǎo)線47接合到陰極導(dǎo)線48。再一次地，在UV硬化聚合物20被注入并硬化之前，它被放入圖3中的模制空腔30中。
圖5描述了密封在聚合物拱形(半圓形)中的六個LED。還示出了電連接和冷卻劑連接。被硬化或處理的表面上的能量密度現(xiàn)在可被尋址了。它可以是從大約5毫瓦至500瓦每平方厘米，該密度可涉及該專利申請中的所有實施例。在優(yōu)選實施例中，該能量密度為大約100毫瓦至2瓦每平方厘米。在最優(yōu)選實施例中，該能量密度為大約400毫瓦至500毫瓦每平方厘米。在本發(fā)明中，切實可行的是，具有每個發(fā)光裝置超額輸出數(shù)瓦特CW的功率的優(yōu)越的冷卻特性。圖5示出入口冷卻管34和輸出冷卻管35。這些冷卻管34和35最好連接到泵50，并移動冷卻劑通過該裝置，然后到達(dá)貯存器或冷卻器或熱交換器或三者52。該過程被稱為強(qiáng)制對流冷卻，在該處理中，通過入口冷卻管34注入到該裝置的冷卻劑(例如，水)利用了泵的力量。電源線54和56最好能連接到電源或電池58。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于安裝和冷卻LED的方法和裝置，其可用于硬化粘接劑或合成物，并被其他光源使用。
參照圖6a，示出一種LED硬化裝置60。該裝置60最好是一種手持式LED硬化裝置。該裝置包括圓管狀桿體62，該桿體由塑料或金屬制成并具有兩個末端，寬端62a以及彎曲的尖端62b。請注意，桿體62的尖端62b并不一定要彎曲。LED10位于桿體62的末端62b。延伸貫通桿體62的熱管64接合到LED10的導(dǎo)體金屬塊14內(nèi)部的膠水或焊料，其中金屬塊14最好由銅制成，盡管在導(dǎo)體金屬塊14中不需要空腔或孔。如圖6a所示，熱管可在末端62b處收縮成“頸狀”。也可以使用平整的熱管，并且LED接合到該平整末端的頂部?？蛇x電池組61a和61b最好由墻插式變壓器驅(qū)動(未示出)，位于桿體62的中間部分周圍。一個大約30平方毫米的風(fēng)扇66位于桿體62的末端62a。最好為鋁或銅制成的散熱器68粘接到熱管64的“冷端”，位于風(fēng)扇66和電池組61a和61b之間。風(fēng)扇66用于將空氣吹過散熱器68，然后通過桿體62中的出口(未示出)排出，而大多數(shù)部件都安裝在桿體62上。開關(guān)63通過將電池組61a和61b連接到LED10的導(dǎo)線(未示出)來控制輸入到LED的電流。LED透鏡10a如圖所示由拋物面(pambolic)反射器10b和可選額外透鏡10c包圍。熱管64是一個封閉的容器，少量液體(工作流體，通常是水)在真空中被注入該容器中。熱管64的容器的內(nèi)壁沿毛細(xì)管作用材料(燈芯作用結(jié)構(gòu)(wickingstructure))排列。當(dāng)熱管64的一部分暴露于LED10產(chǎn)生的熱量時，加熱部分，例如熱管的熱端的流體吸收潛能(latent energy)而蒸發(fā)。蒸氣流到熱管的“冷端”，在冷端該蒸氣冷卻并凝結(jié)，從而釋放出潛能，冷凝流體通過毛細(xì)管作用返回到熱端。熱管64作為熱力發(fā)動機(jī)，將熱量從LED10帶走。
圖6b是圖6a中的裝置60的尖端62b的放大圖?！翱诖?5被示出，在該“口袋”中，熱管64被碾壓、鉆孔、模制等等到LED10的金屬塊14中，因此，它僅比熱管64的直徑大幾.001’s英寸。在插入熱管64之前，將高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂設(shè)置于口袋65底部。熱管64的運(yùn)行如上所述，這對熱轉(zhuǎn)移領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是熟知的，但在本發(fā)明之前，該熱管沒有被用在用于硬化的手持式LED裝置60中。在現(xiàn)有技術(shù)中，熱管64并不是像圖中所示的那樣插入到或插到LED10的金屬塊14或子固定件，也沒有用于在具有大約8.5毫米的小直徑的桿62的末端上安裝LED10。多數(shù)LED金屬塊粘接到或焊接到大規(guī)模PCB板或大而平的散熱器，這些PCB板或散熱器均和這里描述的LED裝置60不相容。可以理解的是，熱管64可以不需要“口袋”65就能焊接或粘接到LED“金屬塊”，或者單個的熱管可接合到LED。
在本發(fā)明圖6a和6b的所討論的實施例中，熱管64以不基本垂直于LED10的p-n結(jié)的方向傳輸熱量。包括LED10和反射器106的圖6a和6b的裝置的末端在離該裝置的末端大約7毫米處彎曲45度，其中LED10和反射器106安裝到熱管的尖端并由套管包圍。光以基本垂直的方向從p-n結(jié)平面?zhèn)鬏敚?如果它未被校準(zhǔn)，)但熱管的大部分長度以及熱量傳輸?shù)姆较蚨疾皇谴怪钡?，這歸因于熱管64的45度彎曲。如果沒有45度彎曲(例如，是直的)，熱量將以基本垂直于p-n結(jié)的方向流過。
圖7示出了LED手持式硬化裝置60的液冷模式。通過利用液冷，桿62(長而細(xì)的管)可以通過使用柔性載液管而具有柔性。最好使用從200納米到11000納米的波長，包括“白色”LED。LED主體10如圖所示具有一個附屬透鏡10a。LED10位于桿62的末端，而該桿具有大約8.5毫米的直徑并為柔性的、半剛性的或剛性的。冷卻劑管34(入口)和35(出口)接合到LED10的金屬塊這的螺紋通孔67。通過這樣，冷卻劑以大約2psi(磅/英寸2)至50psi的速度通過LED從而冷卻LED管芯(die)(未示出，但接合到導(dǎo)體金屬塊14的一個末端)。冷卻劑管34和35分別連接到提供冷卻劑(比如，液體)的泵50和接收熱量的翼片狀熱交換器52。風(fēng)扇66是用于泵50的驅(qū)動電子裝置。風(fēng)扇66吹動空氣流經(jīng)熱交換器52的內(nèi)翼片，熱量通過主體62的模制的塑料外殼至的出口(未示出)而釋放。為清楚起見，沒有示出電源線。示出了電池組61a和61b。該裝置可以完全依賴于電池而運(yùn)行，或者具有連接到墻裝式的變壓器的電纜。液冷的目的是，能夠去除由LED管芯10產(chǎn)生的小區(qū)域中的熱量，將該無用的熱量“泵”入更大的區(qū)域，即通過熱管64進(jìn)入熱交換器52。利用該技術(shù)，和將它們安裝到平的散熱器和/或PC板(PCB)相比，LED能夠以更大的運(yùn)行電流和輸出功率來驅(qū)動。此外，很難在大約8.5毫米直徑桿的末端外設(shè)置PCB的散熱器，在電子組件粘膠硬化應(yīng)用場合，該桿需要進(jìn)入“緊密的”空間或者進(jìn)入病人的口中，以用于硬化或漂白。同樣非常重要的是，如果液冷用于將熱量從桿的一端以高通量傳輸?shù)搅硪欢耍苋菀资沟谩皸U”具有柔性。
圖7a是圖7的放大圖，其中更加清楚的示出了入口和出口管34和35。這些管可以利用HV技術(shù)(北加利福利亞)獲得，在壁中具有用于抗縱向彎曲的薄的螺旋狀或盤狀的導(dǎo)線。90度彎折的管71和73粘接到導(dǎo)體金屬塊14中的通孔67中，以從入口管34傳遞冷卻劑到LED10中，并類似的將冷卻劑從LED10送出到出口管35中。根據(jù)需要，大約為8.5毫米直徑的管桿62可以是剛性的或柔性的。硬化工業(yè)/光學(xué)粘接劑可以通過使用柔性“單一繞線”型外部管來實現(xiàn)，其中該外部管可將冷卻劑管34和35以及電導(dǎo)線載入末端上的LED10?！皢我焕@線(mono-coil)”可作為用于硬化裝置的光導(dǎo)的一種替代。末端上的LED10液可以由邊緣激光發(fā)射二極管或VCSEL來替代。LED10以比僅具有一個散熱器的情況高的電流來驅(qū)動，并在小型的包含的區(qū)域以及柔性光源是有益的區(qū)域都特別有用，其中在該小型的包含的區(qū)域中很難冷卻高能量密度的裝置。
圖7b是用于本發(fā)明的另一個實施例的放大圖。這里，在導(dǎo)體/金屬塊14的中央，LED10具有冷卻劑入口孔75，并示出了進(jìn)給入口管34。入口孔75通過孔75的底部或末端附近的一個或多個出口孔75a和75b而等分。由于該入口孔75用于使冷卻劑“沖擊”到導(dǎo)體/金屬塊14區(qū)域上，因此該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了低熱阻冷卻，其中導(dǎo)體/金屬塊14位于孔75的底部，孔75正好位于LED“管芯”(為清楚起見，未示出)的下方。出口孔75a和75b(為清楚起見，未示出其他兩個出口孔)使得加熱的冷卻劑以最小的背壓離開，并通過泵50回到熱交換器52(或冷卻器)?？梢岳斫獾氖?，所有這些實施例均不一定要是手持式的。利用該技術(shù)，一個“5瓦”LED可以優(yōu)選的利用兩倍或六倍的電流進(jìn)行驅(qū)動。復(fù)合陣列或單個LED10(或激光二極管)單元可利用本發(fā)明中描述的相同的冷卻技術(shù)，以用于許多應(yīng)用場合的靜態(tài)的或靜止不動的壁或工作臺頂部(bench-top)單元，在這些場合中，需要在緊密的空間區(qū)域中的高密度的光源。
在本發(fā)明的一個可選實施例中，提供一種LED裝置，其中LED管芯安裝和/或接合到熱管的細(xì)部，在該細(xì)部，熱管除了散熱和熱傳輸功能之外還具有陽極或陰極的功能。比如在用于硬化粘接劑的UV燈和其他多種應(yīng)用中，該LED/熱管發(fā)明當(dāng)與UV或可見LED包和/或單個的芯片或其組合一起使用時，具有廣闊的適用性。
參照圖8，示出了熱管64，其具有最好在3至6毫米的平均直徑以及最好在25毫米至500毫米的平均長度。LED芯片(或管芯)10被示出接合到熱管64的尖部。熱管64可以是平的以容納平的管芯。可以理解的是，可以使用，例如，預(yù)焊接到散熱器或金屬塊的封裝的LED。如果導(dǎo)體金屬塊14被使用，該金屬塊中可以具有一個凹形輪廓以容納熱管64的末端。熱管64本身可以是充電陽極11，可以在LED管芯頂部進(jìn)行引線接合，如圖8所示，以實現(xiàn)陰極導(dǎo)線連接12。這些功能性也可以是逆轉(zhuǎn)的。在這種方式中，熱管64除了冷卻之外還提供到LED10的電連接。散熱器68可以連接到熱管64的冷凝端以及一個可選風(fēng)扇66，該風(fēng)扇吹動空氣以作為經(jīng)散熱器68的冷卻媒介。
在圖8a中，熱管/散熱器如圖所示具有LED管芯10。它們可以串聯(lián)或并聯(lián)電連接，或者單個尋址。管芯10可發(fā)射一種或多種中心波長。示出了一個成形的、模制的或封裝的聚合物或玻璃或陶瓷透鏡81，它可以密封LED管芯10，最好由UV退化阻性聚合物制成。箭頭82描述了從LED10發(fā)射出的光線。元件84表示一個蒸氣空腔，其沿?zé)峁?4的內(nèi)部中心向下延伸。它基本平行于熱管64的外直徑側(cè)。LED陽極和陰極表面(p-n結(jié)面)基本垂直于熱管64的熱管蒸氣空腔84的軸，該軸是基本成直線的、不彎曲的。熱管64對于許多照明應(yīng)用場合可以不同形狀彎曲。
圖9是一種手持式LED硬化裝置60，其具有塑料外殼，結(jié)合連接到熱管64的蒸發(fā)端的至少一個LED管芯10或至少一個預(yù)封裝LED裝置。陰極導(dǎo)線12連接到LED管芯(未示出)的陰極側(cè)。元件20是一種透明材料，最好是UV阻性封裝或模制聚合物，如圖2中所討論和示出的。同樣，元件63是電開/關(guān)。元件92是包括凝膠材料表面，最好包含過氧化氫，并最好是來自LED的光化性光激活的感光劑、光引發(fā)劑或載色體。元件94是一種相變材料，最好是一種石蠟材料，位于熱管64和熱管64外部的裝置余部。當(dāng)LED10開啟時，無用熱量將沿?zé)峁?4向下流動，并在預(yù)定估計時間之后熔化石蠟94。石蠟94將熔化，也就是，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)并膨脹，并且“斷開”電路，其中該電路在電池61a和61b(可以位于圖中其他不同位置，例如，顛倒)、導(dǎo)電活塞96和彈簧98、導(dǎo)電(最好時充水的銅)熱管64(其本質(zhì)上變成了陽極)、LED管芯10(或預(yù)封裝LED裝置)以及陰極導(dǎo)線12之間形成。該形變將有助于將熱管64的冷凝端的熱量帶走。在這種情況下，代替風(fēng)扇，石蠟94將從熱管64吸收熱量。進(jìn)一步，石蠟94吸收熱能，而不會在其熔化和冷卻時升高溫度。同樣，該過程在短負(fù)載循環(huán)的情況能最好的工作。本實施例的新穎性在于，能夠快速將熱量從LED10經(jīng)熱管64、通過電池61a和61b而傳輸，以及能夠進(jìn)行強(qiáng)制對流冷卻(在另一個實施例中，可以是非強(qiáng)制對流)。對于短負(fù)載循環(huán)的情況，熱管64(最好多孔的(porous))能夠由相變材料包圍，比如石蠟，從而吸收熱量，這將參照圖9在下面更加詳細(xì)的描述。
圖9a示出了本發(fā)明的粘接劑硬化裝置的實施例。如在其他實施例一樣，一個如圖19所示的CVD金剛石散熱器230可選的位于LED10和桿管62中的熱管64之間，其中桿管62是陽極化的。如果不使用陽極化桿管62，熱管64最好覆蓋一層～.002’厚的聚合物熱縮塑料包。這里，熱管64作為LED10的陽極。LED10最好焊接到CVD散熱器230，而散熱器230轉(zhuǎn)而傳導(dǎo)性粘接到熱管64的末端。陰極導(dǎo)線12接合到LED10和拋物面反射器10b。如在其他實施例一樣，相變材料94(通常是石蠟)最好能連接到熱管，以進(jìn)一步散除LED10產(chǎn)生并沿?zé)峁?4的長度方向傳輸?shù)臒崃?。這里，相變材料74還連接到銅棉(copper wool)95，由于銅棉的高熱導(dǎo)性，因此其可進(jìn)一步散發(fā)熱量遍布相變材料74。該實施例示出包括鋰電池96，但是在其他實施例中，可以使用某些類型的電源線來對本發(fā)明的裝置進(jìn)行供電。
圖9b和9c描述通常用于紫外線硬化裝置的LED陣列。該實施例包括許多設(shè)置在金屬塊14上并帶有盲孔的LED10，熱管64固定的和/或連接的插入到該盲孔中?？蛇x的包括翼片208，其在圖12a中更清楚的示出。翼片208最好利用焊料110或高導(dǎo)熱粘膠接合。翼片208進(jìn)一步將熱量從LED10散除到熱管64。LED10通過接合引線212經(jīng)接合墊214連接到金屬塊14，圖14b中將更清楚的示出，還可以被串聯(lián)、并聯(lián)或作為一個單個尋址整體而被供電。在該實施例的類型中使用的LED10的數(shù)量經(jīng)由金屬塊14的尺寸大小以及熱管64和其他散熱機(jī)械結(jié)構(gòu)(比如翼片208)的熱傳輸能力來限定。很容易預(yù)見這樣一個實施例，其中單個熱管64由多個獨(dú)立熱管代替，這些熱管具有相似或變化的尺寸，并且均通過單個金屬塊14連接到任何數(shù)量的LED10。應(yīng)當(dāng)注意，示出了兩個翼片208，但也可以使用兩個以上的翼片208。正極97和負(fù)極97’金鍵觸點包圍金屬塊14的邊緣。還要注意，LED10被示出是串聯(lián)，但也可以是并聯(lián)的。
在另一個實施例中，本發(fā)明的裝置最好被用作UV硬化裝置，其中熱管位于不同的位置，熱端具有LED而冷端在散熱器內(nèi)。這些實施例中的熱管與光管或光導(dǎo)的功能多少有些類似，除了它傳輸熱量而不是光，并且光源是位于熱管的輸出細(xì)部的。
在本發(fā)明的一個額外方面，提供一種用于硬化UV油墨、涂層以及粘接劑的裝置。該裝置包括一個大區(qū)域UV(或可見)LED的陣列，它們安裝在散熱器上，散熱器由熱管(圓形或平的)陣列冷卻，而熱管本身由下面將描述的一個或多個風(fēng)扇冷卻。
參照圖10，示出了一種具有LED10陣列的裝置100，其被焊接到一個或多個散熱器68，散熱器最好由銅制成。散熱器68通過卡普頓101或其他非導(dǎo)性材料的薄帶而彼此電隔離，其中這些薄帶在兩側(cè)102具有薄層的粘接劑，而一層銅箔103夾在兩側(cè)當(dāng)中。每一個LED10均具有引線接合104，其連接到散熱器68的銅箔103。所有銅箔層103均用來形成陽極共用電連接。對于每一個電極長度的大約11毫米，在每個電極109(僅僅90分之一被編號)中鉆出三個大約3毫米直徑的盲孔107。。一個大約200毫米長、3毫米直徑的熱管64利用導(dǎo)電性化合物插入到每一個孔107中。熱管冷凝(冷)端插入到頂部板108，并利用導(dǎo)電性化合物比如導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂而連接。該頂部板108作為共用電陽極連接。根據(jù)LED的設(shè)計，電連接的極性可倒轉(zhuǎn)或改變。所示的電路徑是，通過頂部板108，沿?zé)峁?4而下，經(jīng)過電極109，通過LED10，經(jīng)導(dǎo)線104，然后從銅箔103引出?？梢岳斫獾氖牵姌O109可以是單片電路集成的，帶有用于陽極連接的電路“電路線”，或者它們可以電隔離于熱管64，LED10直接接合到熱管細(xì)部(末端)，如果在電極109中有一個通孔(不是盲孔)，這是非常適用的。
出于指標(biāo)匹配的目的，可以經(jīng)離子束濺射將玻璃施加到LED10上。金可以電鍍到銅表面上，以便于導(dǎo)線接合和管芯接合。可以對接合的三電極109進(jìn)行單點、金剛石旋轉(zhuǎn)加工的、飛切(fly-cut)處理，以產(chǎn)生一個小而平的、管芯接合的表面。最后，一塊玻璃板(覆蓋滑動件)可設(shè)置到發(fā)光LED10上以保護(hù)LED。該玻璃可以是密封設(shè)置的，其上具有用于抗反射目的的亞波長結(jié)構(gòu)。以及，平板(比頂部板薄)可被安裝以增加表面面積。優(yōu)選的，在熱管陣列的每一側(cè)的一個或多個100毫米風(fēng)扇以推拉式模式對熱管進(jìn)行冷卻。該可選平板可平行于氣流方向(從風(fēng)扇到鼓風(fēng)機(jī))。在圖10中應(yīng)當(dāng)注意，LED10以六個一組沿裝置的長度向下重復(fù)，為清楚起見，僅僅示出了大約540LED中的18個LED。然而，可以優(yōu)選的使用不同數(shù)量和大小的LED10。
熱管最好豎直定位，從而毛細(xì)管作用通過引力得以增強(qiáng)。熱管(或熱管)可具有額外接合的熱交換器(或散熱器)，熱交換器(或散熱器)在周圍具有翼片(用于增加表面面積)，或者它可以是獨(dú)立的(沒有接合的散熱器或翼片)。當(dāng)熱管陣列被采用，每一個熱管變成了所謂的“銷狀翼片”陣列散熱器中的一個“銷”，以在一個大的面積上從LED散除熱能。熱管64在LED所在的末端帶走熱量，熱量在熱管的整個表面區(qū)域散布，其中熱管最好為2-8毫米直徑。在該優(yōu)選實施例中，熱管以基本垂直連接面的方向從二極管的p-n結(jié)處帶走熱量。必須要強(qiáng)調(diào)的是，因為熱管能被彎曲成很多形狀或形式，所以，必須理解的是，熱管可以以不基本垂直于連接面的方向傳輸熱量。熱管中的蒸氣空腔可以僅僅是幾乎垂直或幾乎平行p-n結(jié)處的一部分。以及，僅僅一部分幾乎垂直或幾乎平行于發(fā)自發(fā)光裝置的發(fā)射光。前述的“幾乎”可以用“基本”來代替。以及，術(shù)語“熱量”可以和“無用熱量”、“熱能”等等互換。冷卻一個或多個發(fā)光裝置(陣列)的一個或多個熱管(陣列)可以是小的(最好小于2”平方英寸)直徑，也可以是大的(最好大于2”平方英寸)直徑，從而可以用于多種醫(yī)用和工業(yè)目的，比如硬化粘接劑。為硬化粘接劑，類似于圖10的一種器械對于當(dāng)前所用的微波(無電極)燈的應(yīng)用場合是非常理想的。
沿?zé)峁艿拈L度方向的內(nèi)徑(“ID”)由中空的蒸氣空腔84組成，其在圖8中更清楚的被示出。來自LED的光在“p-n”連接處產(chǎn)生，該p-n結(jié)在最好為GaN晶片上分層外延生長，該晶片被切成芯片。該芯片可接合到電極“p”側(cè)。其他晶片類型是SiC和藍(lán)寶石。除了外延法，還可以采用其他的用于形成p-n結(jié)的方法。LED的其他不同的類型、尺寸以及制造法可以代替圖中所描述和闡述的。如上所述，熱管64的冷端可以由冷卻劑(液體或氣體)來冷卻。電極109也可以液冷，并具有內(nèi)部通道。
在本發(fā)明的一個額外方面，提供一種新型LED封裝方案和過程，用于制造出非常簡單的、廉價的、緊湊小巧的封裝。這有利的促成了將熱量從比如LED芯片的高能量密度熱源快速傳輸?shù)椒浅４竺娣e的散熱器，同時最小化熱源的尺寸以及所包圍的熱管的前部橫截面面積。這種快速熱傳輸有利的使得LED芯片可以以比標(biāo)準(zhǔn)封裝芯片高三番到五番(或更高)的能量來運(yùn)行，而同時良好的保持運(yùn)行(連接)溫度位于額定限度范圍內(nèi)。還有，由于亮度可定義為“光的每立體錐角的能量”，因此，當(dāng)增加芯片能量而同時維持相同錐角時，亮度將增加。本發(fā)明在新型的封裝方案和過程中，結(jié)合了高亮度LED芯片和高效熱管，其中該新型的封裝方案和過程使得可以以空前亮度以及單位瓦特空前花費(fèi)而運(yùn)行LED。實質(zhì)上，一個芯片輸出三個到五個芯片(或更多)的能量，這不是在三個到五個芯片的區(qū)域，而是在單個芯片的區(qū)域和錐角，并在芯片周圍設(shè)置最小的散熱區(qū)域。這個小的前面橫截面導(dǎo)致可以使用小巧的有效率的透鏡和發(fā)射器，它們可以最大效率的利用芯片的亮度，并有效的節(jié)省了空間。該應(yīng)用中描述的裝置可包含至少一個紅外(“IR”)芯片，該發(fā)射光可通過熱量而不是更普通的UV或可見光引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，來硬化粘接劑或涂層。LED可以單個使用，或者以陣列形式使用，其中一個或多個熱管或者在一個可手持式的、固定的單元，或者在兩者結(jié)合的單元。本發(fā)明在一個新型結(jié)構(gòu)中最優(yōu)選的結(jié)合了主流IC封裝技術(shù)、電路板技術(shù)以及功率LED技術(shù)，其中該結(jié)構(gòu)提供了光硬化設(shè)施和裝置的寬排列的解決方案。
這些設(shè)施和裝置有利的利用了該技術(shù)的主屬性，該技術(shù)是在一個非常小巧的、成本有效的封裝中產(chǎn)生高亮度和能量。
參照圖11，示出了接合到至少一個熱管64的少部的LED10。通過焊料或比如銦或錫、石墨/錫、金/錫的粘接劑110，LED10接合到熱管64，粘接劑最好電沉積到熱管64。該焊接過程可以使用焊劑或為“無焊劑的”。該方形(或其他幾何形狀)由電泳光致抗蝕劑的裸露和展開面積定義。該焊劑處理必須和光致抗蝕劑相符合。該光致抗蝕劑層111還作為一個介電(絕緣)層。熱管64粘接性的接合到由最好為鋁的傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的管112的內(nèi)徑。管114可被陽極化處理，并且當(dāng)導(dǎo)線113以電連續(xù)方式接合或機(jī)械固定到該管時，該管可作為裝置的陰極。該金剛石旋轉(zhuǎn)加工(diamond-turn)形成或模注形成的橢圓形或拋物面形總體內(nèi)部反射(“TIR”)反射器10b位于LED10之上。它具有～1.53的折射率。該TIR反射器可以是電介性完全內(nèi)部反射聚光器(DTIRC)、混合拋物面聚光器(CPC)、橢圓聚光器(EC)、混合橢圓聚光器(CEC)、或者混合雙曲面聚光器(CHC)。所以這些反射器均可具有平的或曲形出口孔。如果是彎曲形的，可以采用非球面。如果是平的，可以采用衍射表面。這些反射器還具有將可能從多種發(fā)光裝置發(fā)出的多種波長混合成一個均勻混合的光束的獨(dú)特能力。我們稱這個獨(dú)特的屬性為“彩色混合TIR”反射器。LED10的空間是整體模制的、內(nèi)凹形的、最好為半球形的表面114，其最好利用高折射率的硅樹脂聚合物或其他透明材料填充。該高折射率聚合物最好是～1.6或更高。反射器10b和表面114之間的折射率可以較好的增加光能和彎折光線到TIR的臨界角內(nèi)?？狗瓷?AR)涂層可以通過離子束濺射(或其他處理)到TIR反射器10b的平(或曲)發(fā)射表面上。熱管64的蒸氣空腔84被示出并且僅僅是近似的。在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，最好為銅的傳導(dǎo)性材料制成的熱管64可以作為陽極(雖然它可以是陰極或甚至是電中性的或三者的組合)。導(dǎo)通路徑可以按照這樣的電路線，從電池(未示出)開始，經(jīng)熱管64、焊料110、LED10、導(dǎo)線113，進(jìn)入絕緣套管112，然后在通過開關(guān)(未示出)之后，經(jīng)導(dǎo)電性散熱器(未示出)返回電池(未示出)。導(dǎo)線113利用導(dǎo)電性粘接劑115的一小點接合到絕緣套管112的內(nèi)徑。圖11描述了僅僅一個LED管芯10，但是也可以采用同一或多個或變化波長的多個LED10。介電層111將電激活熱管64電絕緣于電激活套管112。該套管可以是陽極化鋁，其具有粘接點115下面的未陽極化點，從而形成從導(dǎo)線113到管112的電流導(dǎo)通路徑。一個小的間隙116可以存在或不存在，它可以利用比如導(dǎo)熱或熱絕緣粘接劑的材料填充。如果管112和熱管64在細(xì)部附近彎曲大約30度到45度角，則這一點是有利的。圖11f所示的燈芯結(jié)構(gòu)(毛細(xì)管結(jié)構(gòu))127最好是小的、軸向擠壓成的槽，但是它也可以是屏蔽燈芯或燒結(jié)(粉末的)金屬燈芯?？梢栽诔隹诳?18采用AR涂層或亞波長結(jié)構(gòu)。LED發(fā)光由箭頭117描述，其經(jīng)歷反射器壁/空氣界面處的TIR而示出。從孔118b發(fā)射出的光由箭頭118a表示。光118a然后射到由方塊119和120表示的示例性應(yīng)用，其中方塊均具有光硬化粘接劑。該光線具有“硬化”粘接劑121的足夠的密度，兩個方塊119和120通過粘接劑121的聚合力粘接到一起。圖11a中的粘接劑硬化裝置可以用于硬化比如UV清潔覆蓋層、保形涂料等等的“表面涂層”。該裝置還可用于硬化比如立體光刻工藝中的“固體(solid body)”物，或澆鑄或模制的物體。這些“固體”物的例子是用于助聽的耳模和/或基座，以及數(shù)不清的需要在透明或開放式模具中進(jìn)行模制物的光化學(xué)硬化的應(yīng)用。
接合到或靠近至少一個熱管64的細(xì)部的LED10，最大化從LED芯片10帶走熱量的熱轉(zhuǎn)移率，同時最小化散熱器68或子固定件或熱交換器的前部橫截面面積。發(fā)射自LED連接點10的光最好沿和無用熱量沿?zé)峁?4的蒸氣空腔84軸向傳輸并離開連接點基本相反的方向傳播。發(fā)自該裝置的光可以發(fā)射到一個成形容積，該容積基本相對于熱散入或傳輸入的材料的成形容積。分離這兩個容積的平面可以是p-n結(jié)平面(半導(dǎo)體中的p型材料和n型材料的轉(zhuǎn)換邊界)和/或它可以是外延生長的p-n結(jié)接合到的平面。因為熱量最好不在長徑向距離分布，但是一個相當(dāng)大的軸向距離可空間靠近，該軸向距離封閉LED或LED組件(或組件陣列)以及它們的相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)(透鏡，反射器等等)的空間。這導(dǎo)致產(chǎn)生了高能量LED裝置和/或組件，和傳統(tǒng)裝置相比，它們更加小巧緊湊、輕重量以及廉價。
在之前的現(xiàn)有技術(shù)中，沒有出現(xiàn)將比如二極管(或其他高能量密度的半導(dǎo)體裝置)的熱源設(shè)置在熱管的細(xì)部，因為，這種設(shè)計曾被認(rèn)為是次最佳的。這樣的原因是，現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為，設(shè)置熱管到較大散熱器中并且熱源接合到該散熱器，從而散熱器繞/沿?zé)峁艿妮^大表面區(qū)域散熱，這樣的結(jié)構(gòu)已經(jīng)是最佳的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)了。這樣的問題在于，在熱源和熱管之間通常有更多的材料，并且熱量必須通過該過量材料以達(dá)到熱管，并繞熱管周圍傳輸。以及，熱量將散向冷端(熱交換器)和從冷端帶走，因為熱源不是在熱端的細(xì)部。所有這些造成了熱源和熱交換器之間大量的熱阻。以及，如果一個小型高能量密度裝置(比如二極管)位于熱管的壁附近，它能夠“吸干”，也就是，耗盡所處區(qū)域的流體的燈芯結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置該管芯，比如一個發(fā)光二極管10，于熱管的細(xì)管上，如圖11所示，在該管芯之下通常不會有功能性燈芯結(jié)構(gòu)，從而吸干不再是一個問題。最重要的，熱管64周圍滿360度的熱散布以一種徑向和周向均勻的方式容易的實現(xiàn)，從而降低了熱能沿?zé)粜窘Y(jié)構(gòu)移動時吸干的可能性。LED10(熱源)位于熱管64的熱(蒸發(fā))端，其是熱管離熱管的冷(熱交換器)端最遠(yuǎn)的點。冷端還被認(rèn)為是“冷凝”端。此外，如果熱管64處于一個角度，以使得細(xì)部的熱源比冷(熱交換器)端更接近地面，然后熱源具有注入冷卻劑(例如，水)的優(yōu)點，其中冷卻劑如上所述可以借助引力的作用。由于蒸發(fā)，該冷卻劑可以蓄成或形成一個蓄劑池，其為應(yīng)用燈芯結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備源，其中蒸發(fā)消耗了來自燈芯結(jié)構(gòu)的液體。該過程降低了吸干現(xiàn)象的可能性。最后，通過直接接合該熱源到熱管64而不需要熱散布器或散熱器，從而具有一條到達(dá)熱管64之前熱能所通過的更低熱阻的接合線。
圖11a類似于圖11所示的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括導(dǎo)電墊圈122，其鍥入導(dǎo)線113并內(nèi)頂套管112的內(nèi)徑。順便提到，套管112可以是塑料的，具有鄰近墊圈122的金屬導(dǎo)通帶，或者它可以是導(dǎo)電金屬，具有在環(huán)境中保護(hù)它的電泳層。該電泳層可以具有一個裸露點，在該點墊圈122接觸套管112。類似于圖11，來自出口孔的光用箭頭118表示。在該示例應(yīng)用中，光118被示出照射到表面安裝裝置123及其具有焊接塊124的導(dǎo)板上，如圖11a所示。該光可具有IR波長(還可以具有UV，可見，或其他波長)。在該應(yīng)用中，焊接塊124由于光118的熱量而回流。該焊接塊124可以用光硬化粘接塊或熱硬化粘接塊代替，可以或可以不在其中具有焊接或熔化成分。LED光(如在所有實施例一樣)還可從激光二極管發(fā)射出。如果光從激光二極管發(fā)射，它可有利的聚集到一個非常小的點。光(可能來自LED)的可見成分將被優(yōu)選，如果該光化學(xué)光是不可見(例如，UV或IR)的。光的該靠近點源可用于其他應(yīng)用場合，比如用于加熱、表面變性(例如，燒蝕等等)或光化學(xué)反映等等。
圖11b描述了本發(fā)明的另一個實施例，其用于在熱管64的中心安裝LED10?？ㄆ疹D或其他非導(dǎo)性材料環(huán)125最好利用銅在環(huán)125的頂表面126進(jìn)行涂層。環(huán)125最好為中心切除的方形，當(dāng)比熱管64略大的外部套管繞其設(shè)置時，可實現(xiàn)恰當(dāng)?shù)墓苄径ㄎ?。可進(jìn)行焊料回流操作，當(dāng)焊料110(其可已經(jīng)涂層在管芯10的底部)回流時，環(huán)125將保持它在熱管64的中心。接合到管芯10的中心的導(dǎo)線113還接合到環(huán)125的頂部126。環(huán)125上的傳導(dǎo)性銅(或其他傳導(dǎo)性材料)具有穿孔125a，當(dāng)使圖11c所示的傳導(dǎo)性套管112與它接觸，穿孔可以使環(huán)125彎曲成極多的“指狀物(fingers)”，從而形成導(dǎo)電路徑，該路徑從熱管64開始，向上通過焊料110和管芯10，經(jīng)導(dǎo)線113進(jìn)入LED10的銅表面，然后進(jìn)入圖11的套管112。比如粘膠115的粘接劑可位于環(huán)125之下或其上。
圖11c類似于圖11b，除了示出了傳導(dǎo)性套管112，其接觸到傳導(dǎo)性環(huán)125。套管112可以是陽極化鋁，除了一小部分區(qū)域在陽極化操作過程中被屏蔽，從而產(chǎn)生一個裸露的導(dǎo)電區(qū)域，其接觸環(huán)125。除了陽極化，還可以采用電泳涂層。
圖11d進(jìn)一步描述了熱管64，其在熱管64的頂部和中心具有焊料110和LED管芯10。導(dǎo)線113接合到管芯10的中心，還接合到銅帶的頂部或卡普頓環(huán)125，其中卡普頓環(huán)具有該環(huán)和熱管64之間的粘接劑部分115。管芯40和套管112之間的電流連接在銅帶/卡普頓環(huán)125接觸到套管112時進(jìn)行，其中套管在電流導(dǎo)通路徑中連接到電池或電源(未示出)。管芯10通過一個手操或計算機(jī)驅(qū)動的管芯接合器、或者一個拾放機(jī)器而中心對齊，具有或不具有機(jī)器視覺。這一點對于本發(fā)明所描述的所有管芯均適用。
圖11e示出作為一個單個散熱器68的套管112。LED10如圖所示具有連接導(dǎo)線113，該導(dǎo)線安裝在熱管64的細(xì)部。套管112、散熱器68以及熱管64可優(yōu)選的彼此電隔離，并可以是任何極性、或中性、或極性的組合。它們還可以載有電電路線，其可單個尋址并尋跡到單個管芯。
圖11f進(jìn)一步示出具有燒結(jié)的燈芯結(jié)構(gòu)127的熱管主體64。在該應(yīng)用中，燈芯結(jié)構(gòu)127被示出具有完全覆蓋的工作燈芯結(jié)構(gòu)，不僅僅沿內(nèi)徑周邊壁，還完全覆蓋末端體表面，該表面在圖中示出位于管芯10下方，并位于熱管64的熱端。焊料110或傳導(dǎo)性環(huán)氧樹脂以及導(dǎo)線113被示出，其中導(dǎo)線接合到管芯10。如果使用具有高導(dǎo)熱性的熱硬化粘接劑，比如美國專利NO.6265471所公開的粘接劑，優(yōu)選的是，首先沉積銀(Ag)到管芯10和襯底的表面(或任何兩個接觸表面)，它被這樣接合可以大大增加接觸熱阻(界面熱阻)，這是因為粘接劑的這種形成方式使得在銀-銀連接中可以進(jìn)行大量的熱轉(zhuǎn)移，而采用其他材料之間的接觸，則性能會比這樣差。
圖12示出當(dāng)LED/熱管組件組裝到帶有電池組61a/61b的一個或多個散熱器68時，LED/熱管組件的分解圖。散熱器實際上是兩個電絕緣的散熱器68a和68b，當(dāng)通過開關(guān)63“短路”后，形成一個電路，即，從接觸細(xì)部的正極電池導(dǎo)線開始，其中該細(xì)部相對于銅熱管64的LED10，經(jīng)LED10、焊料以及導(dǎo)線路徑201、通過套管112進(jìn)入散熱器68的錐形部分、經(jīng)閉合開關(guān)63進(jìn)入散熱器68的底部、通過電池組61a和61b進(jìn)入電池202的陰極端。兩個散熱器68可優(yōu)選的為陽極化鋁或以下其他傳導(dǎo)性材料，其可以利用非導(dǎo)性聚合物進(jìn)行電泳涂層。兩個散熱器68可利用非導(dǎo)性粘接劑(未示出)接合到一起，通過孔203的熱管64可利用電絕緣但導(dǎo)熱的合成物填充。熱管/套管組件可通過一個簡單設(shè)置的螺釘204固定到熱管中的恰當(dāng)位置?？?03是一個簡單長孔，通過容納熱管64的每一個散熱器68a和68b，它可以或可以不具有介電層。圖12b示出的散熱器68上的翼片218可以是徑向的和/或相對于熱管成一個角度，和/或它們可以軸向設(shè)置。
來自LED10的光發(fā)射通過透明介電聚光器205。光發(fā)射方向由箭頭206所示。該最優(yōu)選的實施例包括熱管末端上的一個高能LED10。然而，可以在一個或多個居中波長上使用多個LED10。以及，LED可優(yōu)選的安裝在小型散熱器或熱散布器上，散熱器或熱散布器轉(zhuǎn)而安裝到熱管附近或熱管末端上。還可以采用多個熱管。還可以采用單個的或陣列的透鏡。如果透鏡是反射器，它可以具有小平面或可以具有平滑壁。它可以總體內(nèi)部反射，或可以是金屬性或介電性涂層壁或拋光壁的反射器。
圖12a示出通過反射器/透鏡10a/10b的發(fā)光二極管10。套管112(未示出)電連接到散熱器68a。開關(guān)63完成導(dǎo)電散熱器68a和散熱器68b之間的電路。電池組61a/61b也是電激活(載流)的，除了包含電池之外，該電池組的作用是連接散熱器68b中的電池202的陽極端。還有，示出了○環(huán)207，其連接到散熱器68b和電池202的連接處，從而實現(xiàn)隔水密封，并在螺紋旋轉(zhuǎn)作用期間提供平滑的觸覺。圖12a中示出的發(fā)光裝置10最好通過電線而供電。該裝置可通過圖12b將示出的許多翼片208而被對流冷卻。該裝置可具有圖12c將示出的手動工具中的一個引力或傾斜型切斷開關(guān)，以防止該裝置在基本無引力協(xié)助的毛細(xì)管操作中運(yùn)行。進(jìn)一步，該裝置還具有熱管68和套管112，它們在某個角度一起彎曲。
圖12b描述了一種固態(tài)照明應(yīng)用，其中至少一個LED管芯10接合到至少一個熱管64，熱管64接著進(jìn)一步接合到至少一個或多個散熱器68。在本實施例中，熱管64基本向下或豎直定位，其中LED10位于靠近地面的最低點。通過這樣，熱管64通過引力協(xié)助。LED/熱管組件和圖11a中描述的一樣，除了熱管64示出接合到或多或少成球形的散熱器68中，該散熱器具有翼片208，該翼片可通過機(jī)器定位到正確位置，最好是模制到正確位置。如果它被模制，則它可以被觸壓成形、壓鑄、永久性模制或采用類似處理。這些處理便于獲得高容量而低成本，這對于固態(tài)發(fā)光產(chǎn)品而言是必要的。在該應(yīng)用中的所有散熱器68或熱交換器76可被模制，并可由鎂合金制成?？梢岳斫獾氖牵鄠€居中波長的多個LED管芯10以及熱管64(可被接合到一個或多個散熱器)可被使用。LED10可被單個電尋址，并單個調(diào)制，或者它們可以是串聯(lián)的、并聯(lián)的、或其他電連接方式。熱管64頂部的螺紋209可以是電“激活”部分，它們有助于陽極或陰極或接地連接。如果散熱器68被介電涂層而這些螺紋未被涂層，則它們可以是整體形成的或至少是電連續(xù)設(shè)計的。螺紋209之上的電觸點210是陽極、陰極或接地極，其中螺紋優(yōu)選的是熱管64的冷端細(xì)部，但是該電觸點最好是螺紋209的相反極并和螺紋電隔離。電路可優(yōu)選的位于電觸點210和電源之間，比如位于螺紋區(qū)域209內(nèi)，其可以逐步增加或逐步降低電流或電壓。該電路可出現(xiàn)在該專利申請的任何實施例中。該圖中描述的該裝置可螺紋擰入散熱器68中，散熱器可為電激活的并可吸收熱量，并提供電力。
圖12c描述了本發(fā)明的光源實施例的前部(發(fā)光端)。該光源可為便攜式的，并適于手上使用。再一次，類似于本專利申請的多數(shù)實施例，熱管64用于快速從LED10中帶走熱量至散熱器上的更大面積的翼片。反射器10b被示出，該反射器可被制成是可調(diào)節(jié)的，從而光211的錐角可通過操作器或在光源產(chǎn)生過程中調(diào)節(jié)。導(dǎo)線接合212被示出從管芯10延伸到散熱器68。散熱器68可為陽極化鋁，從而覆蓋該操作器，形成反電勢電鎖定，這是因為陽極(鋁)是一個非常好的電絕緣器。導(dǎo)線接合212很明顯的接觸散熱器68上的點，其未被陽極化(制造期間掩蔽)。光源211可最好具有一個旋轉(zhuǎn)電池組，其可在大約四分之一圓周上旋轉(zhuǎn)時斷開或閉合電路。
圖12d示出整個光源，而圖12c僅示出被稱為“鼻”部的前部。LED光由箭頭211表示為出自鼻部的發(fā)射光。散熱器68最好通過開關(guān)63電連接。電池組61a/61b最好通過機(jī)械螺紋(未示出)以電連續(xù)方式固定到散熱器68。
圖12e描述了以某角度彎曲的熱管64及外圍的套管112，其對這里描述的許多實施例都時有用的。
圖13示出本發(fā)明的一個實施例，其中多個LED10接合到至少一個熱管64并位于電路板216上。LED10為可單個尋址的，并且至少一個導(dǎo)線213接合到每一個LED10，該每一個導(dǎo)線213的另一端然后接合到電接合基座214。這些接合基座214彼此電隔離。在該圖中，LED10被示出具有一個電激活熱管64，雖然在該實施例中以及本專利申請的其他實施例中可使用電中性熱管。熱管64可為共用陽極11，每一個LED10可通過改變位于管芯/導(dǎo)線接合和電源陰極之間的電阻的阻值而被控制。如果熱管為共用陰極12，則導(dǎo)入每一個管芯10的電流可被直接調(diào)制(例如，脈寬調(diào)制和/或直接電流調(diào)制)。該圖描述了總共九個LED管芯。從一到一百的任何數(shù)量的管芯均可被采用。還可采用從一到一百以上的任何數(shù)量的中心波長。最優(yōu)選的，使用從UV到IR的波長，以400納米到700納米為最佳。該波長范圍可在本申請的其他實施例中使用。還示出了TIR反射器10b。它通過透鏡保持器215而處于正確位置。該電路板和/或電路板保持器216被示出，而透鏡保持器215位于其上。示出反射器10b中的半球形凹表面。它最好具有比TIR反射器10b中使用的材料更高的折射率，從而允許更多的光由于芯片中的TIR離開芯片。以及，由于改變折射率而引起的折射，光線可有利的在半球形凹表面上彎曲。非球面的、拋物面的、雙曲線的或折射表面可代替該半球形表面。熱管64的外徑通過圖中的左邊的圓的實線表示。圖中描述的九個LED10可分為紅色、藍(lán)色以及綠色的發(fā)射LED?？梢岳斫獾氖牵婷恳环N顏色三個LED，可總共僅使用三個LED(也就是，一個綠色，一個藍(lán)色，一個紅色)。圖中，三種基本顏色的每一種的矩形(或其他形狀)帶會占據(jù)LED10中示出的九個方塊的三個的空間。換言之，三種基本顏色的每一種會占據(jù)可用(所描述的)管芯空間的三分之一。這樣某種程度上會在每一種顏色的給定管芯區(qū)域包含相同的阻抗，盡管這并不是在所有情況下都是正確的。任何有機(jī)的和/或聚合物的LED可在本發(fā)明的任何實施例中采用。最好采用紅色有機(jī)LED，它的面積比藍(lán)色或綠色LED更小。以及，基于在檢測不同顏色時人眼區(qū)分視在亮度(敏感度)的能力，可優(yōu)選的采用比綠色更多的紅色，以及比綠色更多的藍(lán)色LED區(qū)域。
圖14描述圖13所示的裝置，其成由多于一個圖13所示的裝置構(gòu)成的排列形式。實際上，圖14中僅示出三個裝置構(gòu)成的排列，是為清楚起見。在每一個熱管64之間，示出電路板216。該電路板可以是傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂疊層和/或它可以由比如鋁或銅的固態(tài)傳導(dǎo)性材料制成，具有或不具有非傳導(dǎo)性聚合物或陶瓷層(疊層)。它還可以是完全或部分陶瓷的，比如氧化鈹，氧化鋁，AlN，或其他。比如薄銅或金或電鍍金的電路線可連接從LED管芯(或小方塊)引出的導(dǎo)線接合213。透鏡10a可彼此接觸，并在接觸最終發(fā)射表面為圓形，或者它們可在最終發(fā)射表面被模制為方形，因此，在它們之間不具有“間距”。以及，為進(jìn)一步使光束成形或環(huán)境保護(hù)的目的，在最終發(fā)射表面之后優(yōu)選的采用最終透鏡元件。此外，在透鏡10a周圍可采用圓形保持器。
圖14a類似于圖14的排列的裝置的橫截面圖，除了所示的保持器98在單個的透鏡或反射器10a/b的周圍。這種保持器可為足夠支撐單個透鏡10a或反射器10b的任何形狀和尺寸大小。
圖14b、14c和14d描述不同的“像素(pixel)”間距和幾何圖形。這種情況的“像素”是其上具有九個(或其他數(shù)量)所示LED10的熱管64。每一個熱管本身，以及每一個熱管上的每一個單個的LED管芯或以下其他組合，可單個尋址。示出的每一個熱管周圍的環(huán)125可“嵌套”在圖14e所示的電路板中。為清楚起見示出熱管64。導(dǎo)線213接合到電絕緣接合基座214。當(dāng)環(huán)215嵌套在電路板中時，必須采用連接電路板電路線到環(huán)125上的每一個接合基座214的方法。該方法可通過由電路線和電鍍通孔連接的觸點來實現(xiàn)。然后LED10可由電壓和電流來控制，其中電壓和電流是通過這樣的路徑施加到LED上的，即，從電路板(連接到電源)上的電路線開始，經(jīng)導(dǎo)線213，然后到達(dá)LED本身。導(dǎo)線213可通過楔塊、球或其他接合連接到(如所有實施例中一樣)管芯10。楔塊接合是優(yōu)選的，是因為導(dǎo)線將更平行于板表面。球接合是有利的，是因為導(dǎo)線從芯片垂直伸出，并以預(yù)濕潤芯片的方式趨于吸引管芯封裝聚合物，并大大的減少了由于透鏡或反射器微低于管芯而產(chǎn)生的氣泡的形成。
圖14e示出電路板中的盲凹形凹進(jìn)，其容納圖14b、14c和14d所示的裝置的環(huán)125。示出了觸點、通孔以及電路線。示出了電路板216中的優(yōu)選的盲凹形凹進(jìn)217。還有優(yōu)選的由虛線表示的電路板中的盲凹形凹進(jìn)217’，其容納熱管64。在兩個盲孔或凹進(jìn)217和217’之間具有一個優(yōu)選板材的薄部分，該板材具有高導(dǎo)熱性。在本優(yōu)選實施例中，217和217’是基本同軸的；然后不一定非要是這樣?？蓛?yōu)選的存在一個板疊層218，其優(yōu)選的接合到板216。在圖14e中示出的本發(fā)明的實施例中，凹進(jìn)217實際上為通孔。圖14b中所排列的接合基座214被示出具有板216上的電路線。重要的是提到，圖14b中的接合基座214以下的貫通導(dǎo)線在圖中并未示出但必須存在，以連接到接合基座214。圖14b中的環(huán)125可為方形(和其他幾何形狀)，并可由一個類似形狀的凹進(jìn)217’容納。
圖14f示出或多或少和圖14b的裝置相似的裝置。其示出，熱管64和通過板216的孔同軸。板216可為類似于圖14b中的環(huán)125的“環(huán)”。板216被示出具有包圍多個管芯10的薄壁。在該圖中，管芯10被示出為“p”側(cè)向上的例子。激活外延層被描述在管芯10的頂部邊緣。在所有實施例中，可采用許多不同的LED和激光二極管結(jié)構(gòu)和設(shè)計。特別是，可以使用具有光學(xué)共振結(jié)構(gòu)的LED，以及利用“量子點(quantum dots)”的LED和LD?？?19被示出位于板216中，導(dǎo)線213被示出從單個的管芯10導(dǎo)出至它們的各個接合基座214，然后導(dǎo)出至各個電路線220。熱管64可以是或可以不是電激活的。如果它是電激活的，它可為共用陰極，并電連接到板216中的導(dǎo)線213。導(dǎo)線213可以是傳導(dǎo)性粘接劑，連接熱管64到電路線220。示出了反射器10b。通過向上的箭頭示出光的發(fā)射。利用硬件或一些被動鎖定器械，板216可固定到更大的板，其中單個的LED/熱管組件可由于損壞或技術(shù)允許而被改變?yōu)楸粍渔i定器械。如該圖和該實施例中以及本專利申請中的其他實施例中所描述的，具有多個中心波長的多個LED的組件，是理想的自動分級光組件，其中中心波長在可見頻譜范圍內(nèi)或靠近可見頻譜范圍，這時因為其小巧、輕重量以及高光能的特性，并且其最好由計算機(jī)控制來改變顏色、密度、色調(diào)等等。
圖14g示出插入到板216的通孔219的熱管64。反射器10b示出具有LED塊10。一個具有兩層的疊層板，在兩層之間具有電路線，兩層為頂層216a和底層216b。板216中的導(dǎo)線213被示為夾在層216a和216b之間的電路線220和216頂部的電路線220之間的電連接導(dǎo)線。應(yīng)當(dāng)注意，包括電路板216的層216a和216b是可選的，這是因為沒有電路板216光也能作用，在多種應(yīng)用中，可以采用從電源到接合基座214的另一種連接方法。再一次，翼片可優(yōu)選的連接到熱管64，以采用對流或強(qiáng)制空氣冷卻。
圖15a示出四個“像素”(熱管裝置上的LED)，它們排列在一塊電路板上。僅示出四個裝置(每一個稱為一個“像素”)，是為了清楚起見。實際上，可以采用48×64、48×32，或24×16的像素陣列作為例子。像素空間排列的例子最好為中心到中心之間的距離為12毫米、18毫米、35毫米或50毫米?？梢蕴峁┚鶆蚨?、暗度、亮度、色調(diào)、顏色的空間調(diào)換，以及圖象灰度校正。示出電路板216的一部分。示出了在熱管64細(xì)部的九個單個尋址的LED10。每一個LED10具有連接到電路板216上的接合基座214的導(dǎo)線。請注意，在該實施例中，沒有圖14b，14c和14d中所示的單個的環(huán)125。該實施例中的導(dǎo)線213從熱管上的獨(dú)立LED引出，以分離永久固定在電路板216上的接合基座214。在整個圖中僅示出一條導(dǎo)線213，以及僅示出一條簡化的電路線220，這都是為清楚起見的。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，從單個LED連接單條導(dǎo)線到單個接合基座，然后這些接合基座連接到恰當(dāng)?shù)碾娐肪€以點亮LED，這些都是顯而易見的。注意多個熱管64形成一個“銷狀翼片”型散熱器。熱管的所有圓周表面區(qū)域都用于導(dǎo)熱給周圍的空氣，空氣通過銷(也叫作，熱管)之間的自然或強(qiáng)制空氣對流而流動，熱管可具有以任何方形連接的翼片以進(jìn)一步增加表面面積。熱管之間的間隙使得空氣(或其他介質(zhì))可以循環(huán)和冷卻熱管。在蜂巢式設(shè)計中，翼片實際上可以整體形成，其中蜂巢式設(shè)計中，裸露的熱管滑入完全整體形成的蜂巢式散熱器中的孔中。散熱器可以由任何類型的導(dǎo)熱材料制成，它可以是或可以不是強(qiáng)制空氣冷卻。如果翼片不是整體形成的，但它們連接到熱管，則它們可以相對于熱管方向成45度角(大約)，以及相對于水平面成45度角(大約)，從而便于空氣的自然對流，這是因為熱量將通過翼片向上傳播，同時拉動后面的冷空氣。還有，空氣將比翼片垂直(豎直)水平面安裝的情況更直接的接觸翼片。如本專利申請中的所有實施例一樣，熱管可具有除水之外的其他一些工作流體，或者具有一些加入到水的其他物質(zhì)成分。在一個可選實施例中，例如，酒精(乙二醇，甲醇等等)可加人到水中，以防止結(jié)凍。還有，可以采用其他材料，比如鋁，來代替或結(jié)合到銅，以作為主體(壁)或熱管。還示出了透鏡10a。這些可以是TIR類型的，或折射性的、衍射性的、反射性的或組合。當(dāng)一個熱管64上的LED10在一些組合中導(dǎo)通，該像素被認(rèn)為是“開”或“激活”。通常，每一個熱管的LED可以是可單個尋址的紅色、藍(lán)色和/或綠色LED的一些組合。如本申請中的所有實施例一樣，可采用“白色”LED。
圖15b是熱管64的一個排列，它們插入并接合到板216中的盲孔。盲孔221在圖15c中更加清楚的示出。板216可以是印制電路板，或是一塊帶有導(dǎo)向LED10的電路線220的簡單的金屬板(或其他傳導(dǎo)性或非傳導(dǎo)性材料)。在本圖中為清楚起見示出了一組三個LED。一個或多個居中波長的一個或多個LED可被使用。該圖還示出僅三個LED“組”(第四個組被隱藏)，四個透鏡10a以及四個熱管64中的三個?？衫斫獾氖?，僅示出這些少量部件是為了清楚起見，它們代表的是，在單塊板216或多塊板上的可能數(shù)以百計的陣列，其中多塊板自身將邊對邊的排列。盲孔中的熱管64最好利用高導(dǎo)熱粘接劑接合到正確位置。盲孔足夠深，以致于僅僅一個板材的薄層存在于孔的底部(熱管細(xì)部所處的位置)和板216的頂部之間，其中LED10將在孔的底部之上直接接合到板216的頂部。通過這樣，從LED倒裝晶片連接處、經(jīng)薄板材和粘接劑、到熱管64之間，將具有最小的熱阻。電路線220可以這樣設(shè)計，使得單個電路線導(dǎo)入LED芯片陽極接合基座，其中“p”側(cè)沿倒裝晶片LED10焊接到該基座，而其他電路線導(dǎo)入陰極導(dǎo)線接合基座，其中從芯片的陰極側(cè)的導(dǎo)線接合到該陰極基座。電路板216最好由鋁制成，因為其輕質(zhì)和導(dǎo)熱。它最好被陽極化，以提供與芯片接合基座、導(dǎo)線接合基座、以及到達(dá)這些基座和從這些基座開始的電路線的電隔離?？刹捎闷渌谋∧ぬ幚韥沓练e電隔離層。板216可由鋁(或鎂)環(huán)氧疊層或銅環(huán)氧疊層制成。LED10還可(但不是必須的)單獨(dú)尋址，以優(yōu)選的使得終端用戶可更多的控制不同時間循環(huán)周期的強(qiáng)度。
圖15c是圖15b的(許多個)熱管64中的僅兩個的側(cè)視圖，清楚的示出了電路板216中的盲孔221。僅示出兩個透鏡10a，以及一些導(dǎo)線接合212和一些LED10，是為清楚和定位起見。
圖15d示出本發(fā)明的典型的強(qiáng)制空氣冷卻手持式實施例?？梢岳斫猓部梢怨潭ɑ虬惭b(不是手持式的)，它還可以自然對流冷卻，也就是，沒有強(qiáng)制空氣。示出風(fēng)扇66，熱管64以及透鏡/反射器10a/10b，用向下的箭頭表示LED或VCSEL發(fā)射光。所有這些部分以及靠近熱管64細(xì)部的LED10或VCSEL均封閉在外殼222內(nèi)。從電源或電池，或電源和電池之一，或可充電電池，經(jīng)外部引線，提供電力電源。最好采用引力開關(guān)，其中該開關(guān)僅當(dāng)LED10基本指向地面時連續(xù)電導(dǎo)通。這會使得引力協(xié)助性的引入熱管64。
圖15e描述本發(fā)明的一個實施例，其中三個獨(dú)立的LED10設(shè)置在熱管64的末端。
可以理解，在本專利申請中用于顯示或其他申請中討論的排列可以具有或可以不具有位于LED10正下方的熱管64。例如，熱管64可僅用于傳輸熱量，可隨機(jī)的設(shè)置于LED10下方。熱管64以和反射光基本相反的方向從電路板216中伸出。以這種方式，它們作為熱傳輸銷，傳輸熱量至其他更寬面積散熱器68或熱管64的外徑，散熱器68或熱管64的外徑作為熱發(fā)散(或熱交換)表面面積，而沒有額外的接合翼片。再次的，在任何實施例中可以采用自然或強(qiáng)制對流。在所有實施例中也可采用相變材料(比如石蠟)，它們可包圍熱管。該石蠟可在其中具有導(dǎo)熱增強(qiáng)材料，比如銅絨或?qū)犷w粒。LED10固定到的電路板216可固定到另一塊導(dǎo)熱(或不導(dǎo)熱)板，這些板轉(zhuǎn)而具有嵌入其中的熱管。
圖16示出本發(fā)明垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的實施例。該圖示出一個接合到熱管64頂部(細(xì)部)的VCSEL224?？梢岳斫?，非僅一個VCSEL的VCSEL224的陣列可接合到一個或多個熱管的末端。可進(jìn)一步理解，VCSEL224(或采用邊緣激光發(fā)射二極管)可代替本專利申請中的所有附圖中或所有實施例中描述的LED10。熱管64示出位于套管112內(nèi)。熱管64和套管112可電隔離。以及該套管112和/或熱管64可自身彎曲(0度到90度或更多)。在本專利申請的任何實施例中示出的任何其他的熱管/套管組合也會是這種情況。陽極11導(dǎo)線和陰極12示出從子固定件14到低阻抗“帶線”型電流/電壓承載裝置進(jìn)行走線。該“帶線”具有兩個薄銅箔型帶狀陽極11’和陰極12’，其沿?zé)峁艿拈L度而下，從VCSEL到電源或脈沖發(fā)生器。該銅箔帶11’和12’彼此絕緣，最好通過卡普頓型帶225，熱管64和套管112(或其他環(huán)境)也彼此絕緣。VCSEL224可為高能型(超過1瓦)CW或更高峰值功率(超過1千瓦)。它可以利用短(比如ps脈沖)或長(比如ms脈沖)脈沖而脈動。波長范圍可從UV到IR。利用向上箭頭指示的激光發(fā)射自部分反射輸出耦合鏡226。該激活區(qū)域和后鏡示出安裝到傳導(dǎo)性金屬塊/子固定件14。示出一個透明隔離器組件227。最好采用透鏡10a。
圖17和17a描述接合到熱管64的末端的單獨(dú)的散熱器68?？梢岳斫猓崞?8可電解電子形成到熱管64末端上。該電子形成的散熱器68可由銅制成。在該優(yōu)選實施例中，散熱器68利用高導(dǎo)熱粘膠接合到熱管64的末端。示出LED10。發(fā)自LED10的光利用向上指的箭頭表示。該實施例還對邊緣激光發(fā)射二極管有用。虛線表示盲孔221，它位于散熱器68內(nèi)，容納熱管64。
圖18a和18b示出一個實施例，該實施例中，LED10安裝到以前的圓柱形熱管64的平側(cè)64c或點。熱管為以前的圓柱形并不是必須的；它還可制成“平的”。用向上指的箭頭表示光發(fā)射。LED10的陣列(多于一個)以任何方向接合到散熱器68的平整部分。利用鉛/錫或其他焊料10，LED10可直接焊接到銅熱管64。當(dāng)需要相對于熱管長度軸向進(jìn)行直接的90度側(cè)的光發(fā)射，則該實施例是優(yōu)選的。對于那些需要緊密接觸的硬化應(yīng)用裝置，這一點尤其有用。
圖18c和18d描述一個激光二極管228，其直接安裝到圓形熱管64的平整部分64c。該負(fù)陽極導(dǎo)線12利用標(biāo)記(-)示出。圖中的陰極為熱管64。它利用標(biāo)記(+)標(biāo)出。利用箭頭指向示出光發(fā)射。還示出焊料110。可以采用邊緣發(fā)射寬面積激光二極管。還可優(yōu)選的采用可選透鏡。在任何實施例中可使用比如衍射光學(xué)部件(DOE)的透鏡，從而破壞LD的一致性。從管理(FDA)角度，這使得能更安全和容易的銷售。圖18c是該裝置的前視圖。圖18d是該裝置的側(cè)視圖?？蓛?yōu)選的使用LD、VCSEL或LED的陣列，單個芯片陣列或所有三種的組合陣列(在任何組合中)。
圖18e示出圓形熱管64，其在一端被整平，LED10設(shè)置在熱管64的平整部分上。中心線229等分了通過熱管64的中心的平整部分。應(yīng)當(dāng)注意，由于該圖描述了僅在一端整平的熱管64，而本發(fā)明還可包括在長度上的任何部分整平的任何圓形熱管64，從而可容納接收一個或多個LED10。此外，熱管不一定非要是圓形的，它也可以造成平的形狀。這對于本專利申請的所有實施例均適用。
注意到，本申請的所有實施例可采用微芯片或薄盤激光技術(shù)。例如，微芯片激光的激活區(qū)和/或厚盤激光的獲取媒介可安裝到熱管的細(xì)部。
此外，在本發(fā)明的另一個實施例中，提供一種封裝LED(或激光二極管)裝置，其提供優(yōu)良的熱轉(zhuǎn)移性能，從而可以以比廠商規(guī)格高得多的電流以及在比當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平小的封裝中運(yùn)行LED。封裝LED(或激光二極管)裝置優(yōu)選的包括至少一個LED，一個子固定件，一個柔性(或剛性)電路，以及一個可選TIR反射器。該封裝裝置可固定到熱管。該裝置可用作專用裝置，或帶有用于硬化粘接劑或其他多種用途的類似裝置的陣列。
圖19a描述一種高導(dǎo)熱材料，最好是CVD金剛石，用作熱散步器/子固定件230。該圖中的金剛石結(jié)構(gòu)，最好是100微米厚，并具有50微米直徑的激光鉆孔的通孔219。這些孔219便于熱轉(zhuǎn)移以及電轉(zhuǎn)移，以及從襯底的頂部到底部和/或底部到頂部的傳導(dǎo)性粘接劑轉(zhuǎn)移?？?19具有有意制成為傾斜的(不平行的)壁，從而在一側(cè)具有比另一側(cè)更大的開口，以便于傳導(dǎo)性粘接劑的填充?？梢圆捎帽热鏏lN或甚至銅的其他熱散布器/襯底。熱散布器還可以利用用于一個或多個半導(dǎo)體管芯的型板而被金屬化。該金屬化處理可以或可以不通過可能存在于襯底內(nèi)的通孔。它們可以在一側(cè)或兩側(cè)被金屬化。
圖19b描述在熱散布器/子固定件230上的肩并肩排列的九個LED管芯10。這些管芯在頂部(導(dǎo)線接合表面)大約為300微米×300微米，在底部“n”接觸表面大約為200微米×200微米。這些尺寸使得圖19a所示的孔219不完全位于所有管芯表面之下。換言之，管芯底部的“街道”包圍孔219。傳導(dǎo)性環(huán)氧物用于接合管芯10至熱散布器/襯底230。固定的另一種方法可以是焊接，如果襯底首先被整平和金屬化的話?？?19使得電流在熱散布器/襯底230的頂部和底部表面流動。熱散布器230最好是非導(dǎo)性的，但是如果采用比如銅或鋁的金屬時，它可以是傳導(dǎo)性的。可以理解，可以僅使用一個管芯10，也可以使用多個管芯10。它們可以是串聯(lián)的，并聯(lián)的或組合連接式的，而且它們可以或可以不單獨(dú)尋址?？梢圆捎靡粋€或多個中心波長，特別是當(dāng)使用一個以上管芯時，雖然多個波長可存在于一個管芯上。通常，這些波長跨越了可見范圍，從UV/可見邊緣到可見/IR邊緣附近以外。如果使用多種波長，它們可有利的被采用，以選擇性指定粘接劑或涂層的光引發(fā)劑，并還可以用于穿透材料到不同深度。這些裝置能夠遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)光束角度、能量、強(qiáng)度、色調(diào)、顏色等等。通常，對于采用多種波長的多數(shù)應(yīng)用，即，具有不同中心波長的管芯，單獨(dú)尋址性能是優(yōu)選的。本申請中的這些裝置具有內(nèi)化的單獨(dú)尋址特性。熱散布器230可優(yōu)選的具有僅一個管芯10。通過它的孔219不直接位于管芯10下方，而是在圓周上從它下方向外。在一個可選實施例中，孔219可用接合基座來代替。電路線220導(dǎo)入圖19c中的金屬化的接合基座214。應(yīng)當(dāng)理解，孔219通過熱散布器230并不是必需的。電路線220可簡單的導(dǎo)入導(dǎo)線接合基座214，導(dǎo)線可接合到圖20所示的另一個接合基座上的基座和接線端，從而便于完成整個電路。接合基座214例如可代替圖20中的通孔219’。
圖20示出層230”，其為柔性或剛性電路材料，在中心穿通有一個切除口231，該切除口允許LED管芯10從層230”穿通。它具有接合基座214和電路線220，其向外延伸到優(yōu)選鍍層的通孔219。每一個接合基座214可接收來自LED的一條導(dǎo)線。一個電路線不具有接合基座，而是具有一個較大的鍍層通孔219’。該通孔219’任意的允許熱散布器230下方的相同導(dǎo)電粘膠穿通并接觸連接到其上的電路線220。這實質(zhì)上使得位于熱散布器230下方的粘接劑的電極性為同一極性，其中上述粘接劑向上穿通熱散布器230中的孔219，并接觸管芯10下方的粘接劑。在該優(yōu)選實施例中，該極性為“負(fù)極”(雖然它可以為“正極”)，并允許多個管芯共用一個相同的接地板。該接地板然后可具有一條向上通過通孔219’到電路線220的電連續(xù)路徑。注意到，可選通孔219’可優(yōu)選的作為電連續(xù)路徑，該路徑在頂部并和管芯處于同一平面。圖中優(yōu)選的柔性電路230’最好為卡普頓或類似的基本非導(dǎo)性材料，該非導(dǎo)性材料具有鍍金的銅電路線，該電路線被圖案化、蝕刻并具有金之外的其他鍍層。該電路230”可通過廠商的用戶定制設(shè)計獲得。中心的切除口231的大小可為剛好覆蓋管芯10，或更大。它還便于傳導(dǎo)性粘接劑的鏤花涂裝。通過使用B級粘接劑層，它可接合到最好為柔性(或剛性)的電路材料230’，其將在圖20b中示出。再次，可以理解的是，可以用一個接合基座214來代替鍍層通孔219’。導(dǎo)線213接著被接合到該接合基座214和熱散布器230上的接合基座，后者例如導(dǎo)入接地板。
圖20a描述圖20的“底視圖”。孔219和孔219’最好被電鍍貫通(例如，孔的壁，除了管芯中心的切除口，為導(dǎo)電性的)。這通常是通過在柔性(或剛性)電路制造過程中利用鈀露出涂層實現(xiàn)的。
圖20b示出更厚的電路材料230’，并示出頂側(cè)。注意，切除口231’最好通過激光器械由卡普頓或剛性FR4Flex材料形成，使得圖19的熱散布器230可以適合在該切除口內(nèi)。電路材料230’最好和熱散布器230的厚度一樣，也就是，大約75到150微米。在該側(cè)示出的電路材料231’接合到圖20的層230”的底部。
圖20c示出圖20b的材料230’的底側(cè)。注意，圓形通孔219最好為電鍍貫通形成。
圖20d示出圖20和20a的電路材料230”，其接合到圖20b和20c的材料230’。
圖20e示出圖20d中描述的兩個接合的材料的底側(cè)。注意切除口231’是如何由“膜”狀頂部電路材料230”所終止的。該切除口接收散熱器68的尺寸。實際上，通過在該切除口231’的四個角上滴入粘膠，散熱器68就被粘接固定到正確位置，然后熱散布器材料230小心的置于切除口231’的邊界內(nèi)。注意，你能清楚看到隨意設(shè)置的通孔219和219’。
圖21示出之前描述的電路材料230”，其中九個LED管芯10利用導(dǎo)電和導(dǎo)熱方法接合到其上。該九個管芯僅用于示例?？梢允褂靡粋€或一個以上的管芯。在該實施例中，它們標(biāo)注成“p”側(cè)在上方，盡管可以具有采用單獨(dú)尋址接合墊片214的“p”側(cè)下方。每一個管芯10(或封裝管芯)可由管芯陽極導(dǎo)線12和電源之間的計算機(jī)控制有阻元件控制，該元件當(dāng)LED10安裝在散熱器68上使“p”側(cè)在下方時非常有用，其中散熱器68可具有導(dǎo)電共用陽極。如果“p”側(cè)不是在共用陽極上(每一個LED“p”側(cè)和其他“p”側(cè)均電隔離)，對流可在電源和“p”觸點之間直接調(diào)制?？蓛?yōu)選的采用脈寬調(diào)制。如果芯片安裝成“p”側(cè)在上方，它們可共享同一個陽極，并可通過“p”觸點和電源之間計算機(jī)控制電流調(diào)制器單獨(dú)調(diào)制。圖21中到接合基座214的電路線可被蝕刻和/或利用硅樹脂或其他半導(dǎo)體層掩埋，該半導(dǎo)體層可在比如金剛石的高導(dǎo)熱半導(dǎo)體材料的頂部，或者電路線220可為在柔性或剛性電路230”頂部的銅。導(dǎo)線213被示出從LED頂部到接合基座214。利用具有機(jī)器視覺能力的自動化拾放裝置，LED10可優(yōu)選的設(shè)置于恰當(dāng)位置。
圖22示出環(huán)232，其位于圖20的電路材料230”的頂部。它首先是一個增強(qiáng)部件，但是，如果它具有一些導(dǎo)電性，它還可用作所有電路線220之間的電流補(bǔ)償部件。它還可作為銷導(dǎo)部件。該導(dǎo)電性是源于其為金屬或涂有金屬。進(jìn)一步，它和電路線220和/或電鍍通孔219之間的導(dǎo)電性可通過使用導(dǎo)電性粘接劑或焊料而建立。環(huán)232的通孔233排列在電路材料230”的通孔219之上，粘接劑可注入到它們中，和/或它們可包含銷，該銷向上通過電鍍孔219，以便于電連接，這將在后面詳細(xì)說明。環(huán)232還可為非導(dǎo)性的。
圖22a示出固定到電路230頂部的圖22的環(huán)232。電路線220和導(dǎo)線接合基座212被示出?？梢岳斫獾氖?，如果所有LED10(或單個LED)一起并列電驅(qū)動以及不可單獨(dú)尋址，則電路線220和基座212可以是圍繞電路230”的外圓周的單片集成電路環(huán)形環(huán)。環(huán)232可通過傳導(dǎo)性粘接劑連接到外部套管，以便于電連接。該粘接劑可通過套管中的孔施加到兩個部分。
圖22b描述帶有LED10之上的TIR透鏡/反射器10a/b的圖22a的組件。它在底部(未示出)具有半球形空腔，該空腔最好用熱可硬化的指標(biāo)匹配的合成物填充。該合成物(或凝膠體)由于其指標(biāo)匹配特性，可使得更多的光從LED管芯射出。它可位于半球體，并可部分硬化。該部分硬化增加了它的粘度。LED可在一個壓力低于周圍環(huán)境的腔室內(nèi)低入凝膠體。它還可在該亞環(huán)境壓力下被完全或部分硬化。該過程可降低氣泡形成的危險。重要的是，TIR透鏡/反射器10a/b可以大約1微米/秒或更低的速率下降到LED以下。再次，半球形空腔不是必須為球形的。透鏡/反射器10a/b可具有金屬化的壁。它還可在最小圓周點上具有一個環(huán)形“臺階”，以用作指標(biāo)匹配合成物貯藏處。
圖22c示出圖22b的組件的底視圖，僅為了示出具有連接的LED10的熱散布器230從該組件去除后的視圖。這里示出了電路層230”，還示出反射器10a/b以定位。
圖22d示出圖22c的組件，其中示出熱散布器230。未硬化的傳導(dǎo)性粘接劑234被示出涂抹在熱散布器230的底部。它是以這樣的方式施加的，即，保證粘接劑向上到達(dá)通孔219’，然后到達(dá)LED管芯10(未示出)，如果希望或適用的的話，還可到達(dá)通孔219’然后高出該孔。再次，這是人們想要在和LED相同的平面上，簡化從組件或熱散布器230(或散熱器68，或金屬塊14)的底部到熱散布器230的頂部表面的電連續(xù)路徑的情況。注意，可在圖22d的組件固定到熱管64之前，將粘接劑234散步到熱管64的頂部?？衫斫獾氖牵瑘D22c的組件不需要安裝到熱管64上(未示出)。完全可以接受的是，在電路板上安裝該組件，并利用熱散布器230進(jìn)行散熱并降低熱阻。如果未安裝在熱管64上，該組件可變?yōu)镾MT(表面安裝技術(shù))裝置。當(dāng)安裝到電路板時，板上的電路線可導(dǎo)入電鍍通孔219’(其被固態(tài)電鍍導(dǎo)通)，并可用于陽極或陰極觸點。在該描述中，熱散布器230可在其中具有孔，以提供極性接觸。優(yōu)選的是，在該特定實施例中用作粘接劑的焊料110，會偏移和短路該裝置。在這種情況下，粘接斑點234將不存在。焊料110可施加到組件上的恰當(dāng)位置，或施加到電路板216(未示出)上的恰當(dāng)基座214。
圖22e描述圖22d的組件，示出該組件具有增強(qiáng)環(huán)236和熱管64。熱管64示出為平整的(雖然它可為圓形的)，這僅僅是為了示例，并且該熱管具有2毫米×3.7毫米×200毫米長度的橢圓形尺寸。該增強(qiáng)環(huán)236還可為導(dǎo)熱性的，從而從LED10散布部分熱至熱管64的側(cè)壁。因熱量在熱管64的一個較大表面上散布時，這樣可以減小“燒干(dryout)”的幾率。圖22d的組件固定到熱管64的頂部(尖部或末端)定義的平面以及包圍它的環(huán)236。導(dǎo)熱和導(dǎo)電粘膠可用于固定。該形成的組件可設(shè)置在電路板中的凹形插孔內(nèi)，其中傳導(dǎo)性“凸起”或銷可接觸到電鍍通孔219。這些“凸起”可連接到電路板216中或上的電路線220，然后其將導(dǎo)通或斷開到所希望的電鍍通孔的電流，從而導(dǎo)致選定的LED在選定的電平(或其間的一些電平)、間隔以及強(qiáng)度上導(dǎo)通或斷開。這些“凸起”可位于孔219上或位于電路板230上(未示出)，或位于兩者上，其將在下面的圖24和25中更加詳細(xì)的示出和描述。
圖22f描述設(shè)計為圖22e所示的一種可選電連接的底視圖。該設(shè)計采用傳導(dǎo)性銷237，其類似于毫微連接器，以完成導(dǎo)通路徑，即，從LED，經(jīng)導(dǎo)線、電路線、電鍍通孔，進(jìn)入傳導(dǎo)性銷237，并且銷237位于匹配凹形套管或電鍍通孔中，其中該通孔位于電路板中，電路板具有到凹形套管或控制器以及電源的恰當(dāng)?shù)碾娐肪€。圖中的組件具有和圖22e的增強(qiáng)環(huán)236’不同類型的增強(qiáng)環(huán)236’。和所有示圖一樣，熱管64僅被示出其長度的一部分，是為清楚起見。銷237可位于電路板中，以及位于凹形插孔或環(huán)236’中的電鍍通孔和/或圖20的孔219中。
注意銷237是如何從環(huán)236的頂部和底部伸出的。銷的頂部可進(jìn)入圖22的環(huán)232中的孔中，底部滑入電路板中的合適凹形插孔中，這將在圖23中更加詳細(xì)的描述。電路板可具有一個完全LED組件的排列，該組件的LED可單獨(dú)尋址。這些排列可用于比如硬化粘膠、墨水或涂層等應(yīng)用中。該用于硬化或光引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的排列，將使得多個波長在戰(zhàn)略性波長和強(qiáng)度并在合適的時間戰(zhàn)略性的導(dǎo)通。該排列可利用wi-fi或藍(lán)牙或其他無線器械和協(xié)議來激活和遠(yuǎn)程控制。這將大大降低在大型的以及密堆的電路板上對所有裝置進(jìn)行路由跡尋的要求。
圖22g示出一個完全的組件，其中圖22d的組件固定到圖22f的組件。銷237可粘接到環(huán)232(未示出)的孔中以及最好電鍍的通孔219(未示出)中。一個，或可能多個銷可用作接地(陰極)。如果銷被使用，它們可利用導(dǎo)電性粘接劑234或焊料110粘接到孔219中，該孔具有導(dǎo)入孔219’的電路線，如圖20所示。這會有助于組件的負(fù)極(陰極)連接。最好具有用于便于接地連接的許多不同的實施例。該接地連接可發(fā)生在和LED底面相同的平面上，以及熱散布器的底面，或兩者的結(jié)合，或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的一些其他可能位置。
圖22h描述本發(fā)明的一個方面，一個總體內(nèi)部反射(TIR)透鏡10a，包括透鏡10a末端上的一個凹處99，LED10設(shè)置在該凹處內(nèi)。注意，凹處99可利用指標(biāo)匹配的凝膠體填充，以包圍和密封設(shè)置在透鏡10a的凹處內(nèi)的LED。該圖中描述的TIR反射器10a可利用例如Zeonex E48R進(jìn)行模制，它可由微米間隙內(nèi)可注模機(jī)器生產(chǎn)。包圍和密封LED10的指標(biāo)匹配的凝膠體具有LED襯底和/或外延層的折射率以及空氣折射率之間的折射率，并最好具有高于1.59的折射率。
圖23a示出插入到電路板218中的熱管64的排列。優(yōu)選的，熱管64的長度為200毫米，板218的尺寸為25毫米×100毫米。這些尺寸可允許兩個100毫米×100毫米堆疊的風(fēng)扇66以尺寸上小巧緊湊、儲備空間的方式吹動空氣通過熱管64的陣列。注意，通過使用這種橢圓形(平整的)熱管，熱管之間的空氣流是彎曲的，這將導(dǎo)致湍流，從而增加熱轉(zhuǎn)移。還要注意，電路板218中的橢圓形形狀會“鎖上”熱管的入口，從而使得圖22g的組件將通過在該圖中和小孔238的陣列匹配的銷237的摩擦力而固定到該板。這些小孔238包含凹形插孔(或插座)，它們自身連接到電路線，通過該電路線最終控制LED。應(yīng)當(dāng)注意，除了銷和插座，“凸起”可代替銷，或插座，或兩者。
圖23b描述圖23a的熱管64的橢圓形的一個可選實施例。它甚至更加彎曲，在優(yōu)選為橢圓的熱管之間產(chǎn)生了更多的湍流?？梢允褂脠A形或其他形狀的熱管64。注意，銷237的插座239，以及到插座的電路線。
圖24示出圖22g的LED(或激光二極管，或VCSEL陣列)組件，其被插入到圖23a的電路板組件216中。注意，“鎖上”和/或接收橢圓形熱管64的橢圓形孔238。電路板216的頂部的可選盲圓孔221接收圖22g的組件的增強(qiáng)環(huán)。以及，注意，電路板216上的電路線220(僅示出一部分作為清楚示例)，位于包含盲圓孔221的頂板層下方。以及孔238包含銷237的凹形插孔。238的插孔連接到電路線，電路線引到控制器和/或電源。圖24的每一個熱管64的每一個LED10組件被認(rèn)為是一個“像素”，其可以單獨(dú)尋址。每一個“像素”還可具有九個(僅作為示例)可單獨(dú)尋址的LED。來自LED10的無用熱能通過熱管64直接載回，并通過熱管64的圓周表面區(qū)域散布，該表面區(qū)域某種程度的類似于“銷狀翼片”散熱器中的“銷”。在該最優(yōu)選實施例中，紅色、綠色以及藍(lán)色LED10安裝到或位于正好在熱管64的細(xì)部附近的區(qū)域，每一個LED都可單獨(dú)電尋址?？梢岳斫猓鄠€紅色、綠色或藍(lán)色LED可一起安裝和/或以任意組合安裝，并具有不同的中心波長。在圖23b中還示出電路線220，還描述了凹形孔238，凹形孔238還在圖23a以及23b以及圖24中被描述。可選的，板216頂部的第二增強(qiáng)環(huán)240可具有圓形或非橢圓形孔。這些圓形孔容納該圓形的增強(qiáng)環(huán)232。
圖25示出在外部套管112內(nèi)的圖22b和圖22d的組件。套管112具有貫穿的通孔，傳導(dǎo)性粘接劑234或焊料110可注入到該孔。該粘接劑然后能作為圖22的傳導(dǎo)性環(huán)232和傳導(dǎo)性套管112之間的電導(dǎo)通路徑。該套管可由鋁制成，它可被陽極化處理或被電泳涂層，該涂層作為一個電隔離涂層。然而，通孔112不被涂層，從而粘接劑可接觸電導(dǎo)通表面。該套管112和熱管64通過圖25所示的方法而彼此電隔離。出于畫圖定位的目的，利用表示從LED或LD裝置發(fā)射出的光的箭頭，來示出反射器/透鏡10a/10b。在該圖中，熱管作為“陽極”，電流通過LED、導(dǎo)線213、然后進(jìn)入傳導(dǎo)性環(huán)232、傳導(dǎo)性粘接劑234，最好進(jìn)入傳導(dǎo)性套管112。該熱管64連接到“正極”電池或電源端，套管112連接到“負(fù)極”電池或電源端，該極性可根據(jù)LED管芯/塊的極性而逆。
在一個附加實施例中，示出根據(jù)本發(fā)明的LED封裝，其利用這里所描述的印制電路板(PCB)技術(shù)而生產(chǎn)和組裝。參照圖26a，示出最好由聚酰亞胺制成的第一層260，該層具有大約.001”到.002”的優(yōu)選厚度。該層260光成像和蝕刻金屬電路線220，該金屬最好為銅。如果不是所有隨后的層具有相同的大致尺寸，該第一層260可以大致尺寸為12”到18”的薄片形式存在。第一層260接合到第二層261，第二層也最好為聚酰亞胺并大致為.004”的厚度。該層261可具有一個激光切除的方形孔，以容納熱散布器230的可能插入。熱散布器230最好由高導(dǎo)熱材料制成，例如，前面提到的CVD金剛石。LED或LD10可接合到熱散布器230，并具有導(dǎo)入電路線220的導(dǎo)線接合。加強(qiáng)件262和262’可接合到這些層。這些加強(qiáng)件也最好由聚酰亞胺制成，可獲得大約.040”的厚度。這些加強(qiáng)件還可注入模制塑料，并可單獨(dú)組裝，而不是以板的形成。如果層260和261通過實-實(real to real)或卷-卷(roll to roll)的彎曲(flex)電路制造工藝而制造，則這些加強(qiáng)件可單獨(dú)組裝。透鏡和/或反射器10a/10b可接合到LED或LD10上或上方，而所有層260，261，262，以及262’均以“面板”形式存在，例如，組分不再分離于“面板”或“板”。所有層在被接合時均彼此套合(對準(zhǔn))。反射器或透鏡可以盤式安裝，以匹配面板(板)上的LED10或LD裝置的中心-中心間距設(shè)置。反射器/透鏡10a/10b的盤可低入LED/LD裝置的面板。通過這樣的方式，反射器/透鏡10a/10b可以陣列形式安裝到LED/LD裝置上方或上面，以影響高產(chǎn)量制造。銷237也可在面板形式時添加。焊接塊、柱塊等等也可在面板形式時實現(xiàn)。在所有層和元件均接合和/或安裝后，各個LED或LD裝置可通過激光從面板上獨(dú)立化。一種UV激光系統(tǒng)可用于該任務(wù)。LED或LD裝置(或“封裝”)通過激光切通所有層從而分離這些裝置于疊層面板而被隔離。聚酰亞胺是優(yōu)選的層的材料，因為它可非常清潔的和有效的激光切除?？稍诮M裝的所有過程中，采用自動化拾放裝置，以及粘接劑分配裝置。透鏡/反射器10a/10b可被排列在托盤上，在UV帶上，以及電靜態(tài)或真空卡盤，或以陣列/面板形式組裝或利用自動化拾放裝置而單獨(dú)組裝。
圖26b示出根據(jù)本發(fā)明，在封裝被組裝然后通過激光切除而隔離之后，制造出的LED封裝的陣列。
圖26c是根據(jù)本發(fā)明制造的一個柱隔離LED封裝的分解圖。
圖27示出類似于圖26a、26b以及26c的裝置的單個裝置，不同之處在于，最好為聚酰亞胺的電路層260不是接合到另一個聚酰亞胺層261(其中具有一個用于熱散布器230的切口，如圖26a和26c所示)，而是接合到一個整體形成的、高導(dǎo)熱性的熱散布器，而沒有任何外圍的聚酰亞胺層261。層263可為預(yù)激光切除的金剛石，并利用拾放裝置組裝，而LED裝置仍然以面板形式存在，也就是，加強(qiáng)層262’和聚酰亞胺電路層260還未被激光分離于該面板，或者層263可為一塊大薄片，(最好為1英尺，)并且該薄片可接合到聚酰亞胺電路層260’，該電路層也接合到加強(qiáng)層262’。兩個層260和262’還可優(yōu)選的為1英尺，類似于1英尺的金剛石層263。兩個一英尺金剛石層263可優(yōu)選的接合到聚酰亞胺層260或262’，而如果電路線220直接沉積到263上，則層260為可選的。
圖27a示出圖27的LED封裝的底側(cè)圖，其中未切除的底層263為高導(dǎo)熱材料，比如金剛石。在第一傳導(dǎo)性金屬“晶?！睂邮紫韧ㄟ^蒸氣或液態(tài)方法沉積后，通過層263的孔可被激光鉆孔和電鍍貫通。
圖28a示出圖27的LED封裝的側(cè)視圖。TIR反射器10a/b具有它的橢圓形或拋物線形側(cè)壁部分，該部分相對于圖16a柱的反射器10a/b的對應(yīng)部分在整個長度上大大減短。相比于較長的側(cè)壁反射器，長度的減短組件了光的輸出散度。以及，該圖描述了一種在環(huán)境隔離污染物方面更加“密封”的封裝。這是通過反射器10a/b’的頂部表面來實現(xiàn)的，該反射器具有一個較大的平板狀的內(nèi)部“帽”264。該“帽”264位于加固環(huán)中的沉孔中。注意，LED10用于制圖定位。環(huán)氧的或焊接的或其他粘接劑用于密封“帽”264到加固環(huán)265。部件266也是一個聚酰亞胺電路層。熱散布器由230表示。
圖28b描述一種類似于圖28a中的LED封裝，不同之處在于，聚酰亞胺或其他非導(dǎo)性材料266的厚度更大，反射器10a/b’的凹形半球形部分的曲度更小。該電路層266和LED10的厚度一樣。這樣作的原因是，相比于“倒裝晶片”結(jié)構(gòu)，示出的LED10在其頂部具有外延層267，其中“倒裝晶片”結(jié)構(gòu)中該外延層位于芯片底部，它在底部接合到子固定件或熱散布器230。由于LED結(jié)構(gòu)位于頂部，電路層266可更厚，而不會吸收來自芯片側(cè)面的發(fā)射光。主要優(yōu)點在于，包圍芯片的過量的指標(biāo)匹配凝膠體268不太可能流到TIR反射器10a/b’的側(cè)面并損壞TIR特性，也就是，接合通過該側(cè)面的光，因為凝膠體268具有一個流入的空腔，該空腔沒有和反射壁那么接近。該空腔由方形空腔的厚(高)側(cè)壁定義，該方形空腔是被激光切出的，并打入電路層266。熱散布器230可比層261厚。這樣它可能回“伸出”一點，并可以給出用于焊接塊的間隙，該焊接塊用作該裝置的外部尺寸“圓周”附近的連接裝置。該間隙有助于緩和焊接塊中的一些應(yīng)力，如果該封裝不是那么牢固的下拉到電路板上的話。該層267可基本和層262具有相同厚度。最后，層267可比層262薄，這樣就可以產(chǎn)生用于接合層267到熱管64或電路板216上的額外的空間。該額外的空間可緩和接合層中的應(yīng)力。
圖29示出圖27的LED封裝裝置的底側(cè)視圖，其中熱散布器230的斜邊幾乎和附帶的聚合體層269的接線長度一樣長。熱散布器230的該更大的表面面積使得可以在一個小型封裝中以更大的面積進(jìn)行導(dǎo)熱，該封裝實際上具有一個更小的聚合體層/環(huán)269。如果采用九個可單獨(dú)尋址的LED，本質(zhì)上需要九個導(dǎo)體加一個接地。這九個導(dǎo)體可以是貫通熱散布器230的電鍍通孔219。重要的是，三個這樣的導(dǎo)體對稱的分布在熱散布器230的四側(cè)的每一側(cè)?？?19連接到熱散布器230頂部上的電路線。這些電路線接著導(dǎo)線接合到LED或LD10。這些孔219連接到電路板，通過裝置和/或板上的焊接塊、裝置和/或板上的(各向異性的或各向同性的)粘接劑塊、裝置和/或板上的柱塊、在裝置和/或板上優(yōu)選的適應(yīng)的銷、裝置和/或板上的焊接糊、裝置和/或板上的焊接基座或預(yù)制坯、或各向異性的傳導(dǎo)性薄膜，電路板控制該封裝裝置。傳導(dǎo)性粘接劑或焊接糊可注入到孔219中。這些例舉并不是想要達(dá)到詳盡完全或涵蓋所有。
圖30a描述一個具有接合到其上的LED或LD10的平整的柔性熱管。該熱管的厚度可小于1毫米或高于1毫米。一個或多個LED或LD10首先單獨(dú)的或集體地安裝到一個子固定件，也就是，單塊子固定件。該熱管64可導(dǎo)電，可作為陽極或陰極。發(fā)自LED10的箭頭描述光發(fā)射。LED10可串聯(lián)、或并聯(lián)或可單獨(dú)尋址。該柔性裝置可在一個透明聚合體中密封。它可作為一個帶狀裝置，纏繞在人體或動物體上用于光療。該相同目的源于使用了圖30b中的裝置。
圖30b描述了圖30a的熱管。熱管64具有接合到其上的一個或多個有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)10’。這就產(chǎn)生了一種非常薄的結(jié)構(gòu)，并且該熱管64最好長于OLED10’，并且從OLED10’傳輸無用熱至散熱器68，或散布該熱能到周圍的空氣。
圖30c示出繞有翼片的散熱器68彎曲的熱管64。該散熱器可由一個或多個延壓的、模制的或經(jīng)機(jī)械加工的散熱器68構(gòu)成。該有翼片的散熱器68擁有散除來自LED裝置10的熱量的更大表面面積，可通過自然或強(qiáng)制空氣對流來散熱。圖中的該裝置可用于需要具有或不具有對應(yīng)的高的或高于10W輸出功率的大面積發(fā)射區(qū)域的應(yīng)用場合。高輸出功率可用于利用LED10處理的多種這樣的應(yīng)用場合。OLED10’可用作所示的LED10。
參照圖31a，示出在金剛石子固定件301上的LED10的陣列，其中該固定件接合到熱管64。金剛石子固定件301為非傳導(dǎo)性的，雖然它可摻有硼以使得其可導(dǎo)電。金剛石301的頂表面301a被金屬化。該金屬化的層作為“p”觸點303的金屬化，并是所有LED(1-N個)10的共用“p”觸點?！皀”導(dǎo)線302和“p”導(dǎo)線303僅示出一個，是為了能清楚圖示。該實施例中的LED10最好為“金屬背墊”的LED，但可以使用多種其他的LED。對于最好沒有透鏡的多種應(yīng)用場合，該描述是理想的。透明平(共面的)窗是優(yōu)選的。
圖31b描述四個(雖然可以使用1-N個)LED10的陣列。在該實施例中，“n”302和“p”303觸點位于芯片的同一側(cè)，并且芯片串聯(lián)電連接。該陣列可設(shè)置于熱管64上，類似于圖31a。
本專利申請中的所有裝置均可使用藍(lán)色(.465毫米)光來激活在硬化粘接劑或合成物或其他物質(zhì)中的光引發(fā)劑或其他載色體或感光劑，以及用于可以或可以不包含感光劑、載色體或光引發(fā)劑的裝置中。本發(fā)明的這些裝置可與多種不同的合成物結(jié)合使用，其中這些合成物利用電磁輻射可硬化，如這里所描述的一樣。例如，硬化或交聯(lián)以形成涂層、密封劑、粘接劑或生產(chǎn)顆粒的合成物，可經(jīng)受發(fā)射自該創(chuàng)造性裝置的輻射，以影響硬化或聚合?？墒褂脧V泛的多種材料和合成物。例如，合成物包括聚烯烴、丙烯酸脂、環(huán)氧樹脂、氨基申酸乙酯、聚酯、丙烯酸、氰基丙烯酸鹽粘合劑、硅樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、乙烯聚合物的化合物、膠乳化合物、以及其他，這些合成物均可利用發(fā)射自該創(chuàng)造性裝置的輻射而硬化。這些化合物利用不同的化學(xué)機(jī)理而硬化或聚合。通常，利用光輻射聚合的能力，包括利用化合物或絡(luò)合物，它們引發(fā)或引起或反之加速聚合過程。通常，通常背稱為光引發(fā)劑、感光劑或載色體的一種或多種額外的化合物，被添加到可聚合材料，以增加硬化的速度和/或完全性。
有用的輻射可硬化合成物的例子尤其包括厭氧合成物，比如美國專利申請NO.4415604；4424252；4451523；4533446；4668713以及6150479中所描述的那些合成物，它們都是授予Loctite集團(tuán)的，它們的主題在此整個作為參考。
關(guān)于厭氧合成物的其他信息在1986年P(guān)lenum Press，N.Y.出版社出版的、由S.R.Hartshorn編輯的“Structral Adhensives，Chemistryand Technology(結(jié)構(gòu)粘接劑、化學(xué)性質(zhì)和技術(shù))”的第五章被提供，其主題在此整個作為參考。
特別有用的光引發(fā)劑包括紫外線光引發(fā)劑，其能夠硬化單個的和聚合的單體。它們包括苯甲酮和代替的苯甲酮，苯乙酮和代替的苯乙酮，二苯乙醇酮和它的烴基酯以及氧雜蒽酮以及代替的氧雜蒽酮，或者其他。具體的光引發(fā)劑包括二乙基苯乙酮，二苯乙醇酮甲基醚，二苯乙醇酮乙基醚，二苯乙醇酮異丙基醚，二乙基氧雜蒽酮，氯-硫醇-氧雜蒽酮，氮-硅酸丁腈，N-甲基鹽酸乙醇-胺-苯甲酮以及它們的混合物。
引發(fā)劑的其他例子包括可見光引發(fā)劑，比如樟腦苯醌引發(fā)劑以及9-芴羧酸過硫酸酯。
這里所描述的優(yōu)選實施例僅用于示例，而不是用于限制范圍。本發(fā)明的真正范圍由這里附屬的權(quán)利要求而提出。
權(quán)利要求
1.一種用于硬化表面上的粘接劑的方法，包括提供至少一個發(fā)光二極管；經(jīng)至少一個通道將冷卻劑傳輸?shù)剿霭l(fā)光二極管中，以實施對所述發(fā)光二極管的冷卻；以及利用所述發(fā)光二極管照射所述表面上的所述粘接劑以硬化所述粘接劑。
2.一種用于硬化表面上的粘接劑的裝置，包括電源；以及輻射源，該輻射源耦合到所述電源上，所述輻射源具有輻射輸出并包括至少一個發(fā)射二極管；以及至少一個通道，其耦合到所述二極管上；其中冷卻劑經(jīng)所述通道被輸入所述二極管中，從而冷卻所述二極管以將高光輸出傳遞到所述粘接劑上。
3.一種用于冷卻發(fā)光二極管的方法，包括提供至少一個發(fā)光二極管；將至少一個通道連接至所述發(fā)光二極管以創(chuàng)建路徑；以及經(jīng)所述通道注入冷卻劑以冷卻所述發(fā)光二極管。
4.一種發(fā)光二極管硬化裝置，包括具有兩個相對端的圓管狀體，發(fā)光二極管體，其位于一個所述相對端處；所述發(fā)光二極管體包括高導(dǎo)性表面；以及熱管，其連接到所述發(fā)光二極管體的高導(dǎo)性表面上，其中所述熱管用于將熱量從發(fā)光二極管體傳輸走。
5.一種用于傳輸熱能的裝置，包括銅散熱器，其具有至少一個蒸氣空腔；發(fā)光二極管陣列，所述發(fā)光二極管連接到所述散熱器上，其中蒸氣空腔的長軸基本垂直于發(fā)光二極管的p-n結(jié)；以及至少一個圓管狀的熱管，其通過所述蒸氣空腔插入到所述散熱器中，其中熱能以與從發(fā)光二極管發(fā)射的光基本相反的方向被傳輸離開所述發(fā)光二極管的陣列。
6.一種發(fā)光二極管裝置封裝，包括傳導(dǎo)性襯底；連接到所述傳導(dǎo)性襯底上的熱管；以及至少一個安裝到所述熱管的尖端的發(fā)光二極管，其中熱量被傳輸離開所述發(fā)光二極管。
7.一種發(fā)光二極管硬化裝置，包括圓管狀體，其具有兩個相對端，一個寬端和一個尖端；發(fā)光二極管體，其位于所述尖端處；所述發(fā)光二極管體包括傳導(dǎo)性表面；熱管，其延伸貫通圓管狀體，并接合到發(fā)光二極管體的傳導(dǎo)性表面上；能量源，其定位成圍繞圓管狀體中間部分，用于提供能量給該發(fā)光裝置；風(fēng)扇，位于圓管狀體的所述寬端；以及散熱器/熱交換器，位于所述能量源和所述風(fēng)扇之間，用于接收從所述風(fēng)扇吹出的空氣。
8.權(quán)利要求7的裝置，其中所述發(fā)光二極管包括應(yīng)用容納所述熱管的孔。
9.權(quán)利要求7的裝置，進(jìn)一步包括至少一個冷卻劑管，其一端接合到發(fā)光二極管上，另一端連接到散熱器上，其中所述冷卻劑管用于傳輸冷卻劑通過所述發(fā)光二極管，從而帶走發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量。
10.一種用于傳輸熱量的器械，該器械包括至少一個熱管，其中每一個熱管均具有第一端和第二端；以及發(fā)光二極管裝置，安裝在每一個熱管的第一端處，其中發(fā)光二極管裝置產(chǎn)生的熱量以從每一個發(fā)光二極管裝置離開至各個熱管的第二端的大致方向傳輸。
11.權(quán)利要求10的器械，進(jìn)一步包括熱管陣列，每一個熱管有安裝在一端的發(fā)光裝置。
12.一種用于傳輸熱量的器械。該器械包括具有第一端和第二端的熱量傳輸裝置；發(fā)光裝置，其安裝在熱量傳輸裝置的第一端；以及傳輸工具，其與熱量傳輸裝置相聯(lián)，用于將發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量從第一端傳輸至第二端。
13.權(quán)利要求12的器械，其中傳輸工具包括形成在熱量傳輸裝置中的空腔，該空腔從第一端延伸至第二端。
14.權(quán)利要求12的器械，其中傳輸工具包括在極接近于該發(fā)光裝置處循環(huán)的冷卻劑。
15.權(quán)利要求12的器械，還包括多個發(fā)光裝置，其以基本半圓形形狀布置，其中所述發(fā)光裝置連接到至少一個熱量傳輸裝置。
16.一種用于提供預(yù)定方向的光的裝置，該裝置包括熱管，其具有第一端和第二端；發(fā)光二極管，其安裝在熱管的第一端；能量源，其用于為發(fā)光二極管提供能量；激活開關(guān)，其用于激活能量源；以及外殼，其包圍熱管的至少一部分。
17.一種用于硬化的發(fā)光器械，該器械包括熱管，具有蒸發(fā)端和冷凝端；以及安裝到該熱管的蒸發(fā)端的發(fā)光裝置，其中來自發(fā)光裝置的熱能從蒸發(fā)端傳輸至冷凝端。
18.一種發(fā)光器械，包括導(dǎo)電熱管；以及安裝在該熱管的尖部的發(fā)光裝置，其中該熱管為發(fā)光裝置提供電力，并傳輸來自發(fā)光裝置的熱量。
19.一種用于傳輸熱能的器械，該器械包括熱管陣列，每一個熱管具有第一端和第二端以及從第一端延伸到第二端的空腔；以及發(fā)光裝置，其安裝到每一個熱管的第一端上，每一個發(fā)光裝置具有p-n結(jié)，其中空腔的至少一部分基本垂直于發(fā)光裝置的p-n結(jié)。
20.一種發(fā)光裝置，該裝置包括具有至少一個熱管的襯底；以及至少一個安裝到該襯底上的發(fā)光裝置，其中發(fā)光裝置產(chǎn)生的熱量以與從發(fā)光裝置發(fā)射的光基本相反的方向傳輸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用發(fā)光二極管在多種應(yīng)用中進(jìn)行硬化的方法和器械。該方法包括一種用于冷卻發(fā)光二極管和以某種方式安裝發(fā)光二極管到熱管上的新型方法，該方式為在UV、可見和IR區(qū)域傳輸超高能量。進(jìn)一步，本發(fā)明的利用熱管的獨(dú)特的LED封裝技術(shù)，可在小巧得多的空間上有效得多的實現(xiàn)。這就可以使得空間緊密得多的LED可在更高的能量和亮度下運(yùn)行。
文檔編號A61C3/00GK1678252SQ03820467
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者喬納森·S·達(dá)姆 申請人:喬納森·S·達(dá)姆