CN101696790A - 一种大功率led散热封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大功率LED封装结构,其特征在于:所述铝质热沉(6)呈倒T形结构,沿其下方延伸有与该铝质热沉(6)一体结构的鳞状散热板(10),铝质热沉(6)的延伸臂上连接有印刷电路板(9),铝质热沉(6)的中心设有半圆球面凹腔,芯片(3)贴装于铝质热沉(6)中心半圆球面凹腔内底面的凸台上,柔性硅胶(5)封装在包括该芯片(3)的铝质热沉(6)半圆球面凹腔中,在柔性硅胶(5)的顶面涂覆有荧光粉层(2);沿呈倒T形铝质热沉(6)下方延伸有与该铝质热沉(6)一体结构的鳞状散热板(10)。使LED的热量能够迅速散发,提高了大功率LED发光性能的稳定性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率LED封装结构,尤其涉及一种出光均匀且有利于大功率LED散热的封装结构。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)是半导体发光器件,因具有高光效、节能、绿色环保安全性高、寿命长、快速响应、运行成本低等优点有望成为下一代照明光源而备受瞩目。在资源日趋匮乏环境日趋恶化的背景下,节能环保的LED产品有着巨大的市场前景。
目前,LED被广泛应用于景观照明、信号灯、汽车工业、背光模组、日常照明等领域,其优势正在逐步显现。但伴随着LED的广泛应用,在替代其它光源的过程中,市场对其性能提出了更高的要求,最基本的就是对其发光强度及出光均匀性的要求不断提高。传统的荧光粉涂敷方式使得LED发光性能的一致性差且发光存在较难解决的黄/蓝斑现象,如何有效解决这一问题是关系到大功率LED用于室内照明的关键。
LED发光亮度是限制LED用于室内照明的另一因素,在努力增加其内外出光效率的同时增大其输入电流无疑是最有效的提高亮度的方法,但伴随着电流的增加会产生大量的热能LED芯片节温升高其发光效率会随之下降,为解决亮度增加和节温升高的矛盾,实现LED的高亮度、高稳定性,大功率LED散热问题的解决成为当务之急。
发明内容
基于当前LED存在的技术问题,本发明目的在于提供一种有利于提高大功率LED出光均匀性,有利于散热增强其光学稳定性的封装结构。采用荧光粉远离芯片的封装结构可以有效避免芯片热量对荧光粉的热猝灭及减弱芯片紫外光对荧光粉的损伤。通过芯片与热沉直接键合快速有效的将芯片产生的热量从工作区导出,鳍形散热片使得热量能够迅速散发从而降低LED工作区的温度。
本发明解决技术问题所采取的具体技术方案是:大功率LED散热封装结构,包括铝质热沉及设置在铝质热沉凹腔中的LED芯片,LED芯片正极通过金线与内接线柱连接,内接线柱通过印刷电路板与外接线柱连接,透镜灌封在包括该LED芯片的铝质热沉上;其特征在于:所述铝质热沉呈倒T形结构,沿其下方延伸有与该铝质热沉一体结构的鳞状散热板,铝质热沉的延伸臂上连接有印刷电路板,铝质热沉的中心设有半圆球面凹腔,LED芯片贴装于铝质热沉中心半圆球面凹腔底面的凸台上,柔性硅胶封装在包括该LED芯片的铝质热沉半圆球面凹腔中,在柔性硅胶的顶面涂覆有荧光粉层。
作为本发明的第一种结构,该铝质热沉为单臂结构,一端延伸臂上连接有印刷电路板,内接线柱及外接线柱依次连接在该印刷电路板上。
所述单臂结构铝质热沉中段下方延伸有与该铝质热沉一体结构的鳞状散热板,铝质热沉的一个臂架设在底部有支架通气孔的塑料支架上,铝质热沉的另一端连接印刷线路板架设在塑料支架上,其中段下方的鳞状散热板两侧与塑料支架内壁贴合。
该结构的塑料支架上端面左右两端设置有用于限定铝质热沉延伸臂及印刷线路板的限位台。
本发明的另一种结构是铝质热沉为双臂结构,与铝质热沉一体结构的鳞状散热板垂直分布在该双臂结构的铝质热沉下方,双臂上端面连接有印刷电路板,内接线柱及外接线柱依次连接在该印刷电路板上。
所述铝质热沉为铝、或铝合金材料。
所述铝质热沉半圆球面凹腔为反射腔,半圆球面凹腔内表面采取抛光或涂覆银质涤纶膜构成反射腔。
所述LED芯片通过站粘合剂与球面凹腔凸台贴合,粘合剂为导电、导热性能优良的银浆、或铝粉浆、或锡粉浆材料。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
1、本发明采用荧光粉远芯片设计有效避免LED芯片热量对荧光粉的热猝灭作用。
2、本发明采用LED芯片凸起封装在反射腔的反射作用下有效利用LED芯片侧面的出光(如附图5所示),提高了LED芯片外量子效率。
3、将LED芯片直接贴装于导热性能优良的热沉上,减少了部件数量,接触面也相应减少,避免了连接造成的热阻增加,缩短了发热部件与热沉的距离加快了散热速度。
3、本发明热沉具有扩大表面积的鳍状散热结构,进一步增加了散热性能。
4、本发明在LED芯片与荧光粉之间填充柔性硅胶在避免应力造成的内电路欧姆接触不良的同时有效较弱了LED芯片紫外线对荧光粉的损伤。
附图说明
图1是本发明大功率LED散热封装实施例1的截面图。
图2是本发明大功率LED散热封装实施例2的截面图。
图3是本发明大功率LED封装的出光原理示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做详细描述,下述实施例仅用于说明本发明的实施效果,并不用于限制本发明的范围。
实施例1如图1所示,该大功率LED散热封装结构,包括铝质热沉6及设置在铝质热沉6凹腔中的芯片3,LED芯片3正极通过金线4与内接线柱7连接,内接线柱7通过印刷电路板9与外接线柱8连接,透镜1灌封在包括该LED芯片3的铝质热沉6上;其中,所述铝质热沉6呈倒T形结构,沿其下方延伸有与该铝质热沉6一体结构的鳞状散热板10,铝质热沉6的延伸臂上连接有印刷电路板9,铝质热沉6的中心设有半圆球面凹腔,LED芯片3贴装于铝质热沉6中心半圆球面凹腔底面的凸台上,柔性硅胶5封装在包括该LED芯片3的铝质热沉6半圆球面凹腔中,在柔性硅胶5的顶面涂覆有荧光粉层2。
该结构的铝质热沉6为单臂结构,一端延伸臂上连接有印刷线路板9,内接线柱7及外接线柱8依次连接在该印刷线路板9上。
双臂上端面连接有印刷电路板9,内接线柱7及外接线柱8依次连接在该印刷电路板9上。
对于只有一个延伸臂的结构,其延伸臂在起到散热作用的同时也作为一个电流导出通道,故该臂无需有再另加印刷电路板9来导电。其对应侧因无延伸臂故需加印刷电路板9来导电。
在该大功率封装结构中LED芯片3直接贴装于铝质热沉6表面,在起到散热的同时还作为LED芯片电极的一极电导出通道,其底部的鳍状结构有利于热量的快速散发。
所述单臂结构铝质热沉6中段下方延伸有与该铝质热沉6一体结构的鳞状散热板10,铝质热沉6的一个臂架设在底部有支架通气孔的塑料支架11上,铝质热沉6的另一端连接印刷线路板9架设在塑料支架11上,其中段下方的鳞状散热板10两侧与塑料支架11内壁贴合。塑料支架11上端面左右两端设置有用于限定铝质热沉6延伸臂及印刷线路板9的限位台。
上述铝质热沉6为铝或铝合金材料。铝质热沉6半圆球面凹腔为反射腔,铝质热沉6上部半圆球面凹腔经表面抛光处理形成高反射表面形成反射腔,能够实现增大LED芯片3出光效率之目的。LED芯片3通过站粘合剂与该球面凹腔凸台贴合。该粘合剂为导电、导热性能优良的银浆、铝粉浆或锡粉浆材料。
本发明铝质热沉6凹半圆球面凹腔(反射腔)内填充柔性硅胶5,固化后在柔性硅胶5表面通过点胶在腔体顶部形成厚度均匀的荧光粉层2,在整个发光元件外加装透镜1。
本发明铝质热沉6上部半圆球面凹腔不仅限于采取表面抛光处理,还可以采用表面涂覆银质涤纶膜来形成高反射腔。
实施例2如图2所示,该结构的构架与实施例1大体相同,所不同的是在该沿呈倒T形铝质热沉6下方延伸有与该铝质热沉6一体结构的鳞状散热板10。不需要架设塑料支架11,该结构较实施例1更为简单,省去了塑料支架环节,其底部的鳍状结构有利于热量的快速散发。其散热效果优于实施例1,所不同的是其成本会大于实施例1。
该结构的铝质热沉6为双臂结构,其两臂上端面连接方式不同于实施例1,双臂结构铝质热沉6与铝质热沉6一体结构的鳞状散热板10垂直分布在该双臂结构的铝质热沉6下方,双臂上端面连接有印刷电路板9,内接线柱7及外接线柱8依次连接在该印刷电路板9上。
对于有两个延伸臂的结构,目的在于使其电/热通道分离,延伸臂只作为热沉的一部分起到散热作用,故在其上需另加印刷电路板9用以导电,电/热通道分开更利于散热。
本发明不仅有利于散热的优选结构,还有利于LED芯片3出光的优选结构。采取了与LED芯片3键合的热沉上部有半圆球面凹腔结构,该半圆球面凹腔结构通过对其进行表面抛光处理形成反射腔,其结构见图3所示,在该半圆球面凹腔中部设有热沉凸起部,LED芯片3贴合与该凸起部,半圆球面凹腔的反射腔将LED芯片3发出的光线通过反射板面将其反射至荧光粉层2,并经荧光粉层折射,从而能够达到增大LED芯片出光效率之目的。
在荧光粉层2与LED芯片3之间的圆球面凹腔中填充有柔性透明硅橡胶5,该柔性透明硅胶5耐温范围为-40℃~200℃,胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路,也不会出现变黄现象。荧光粉层2采用远LED芯片3封装结构。并且热沉为具有铝、铝合金材质鳍状散热结构,连接内外电路的引线为金线等高电导率的材料。LED芯片3外部为具有用于改变光分布的透镜结构。
本发明由于其结构包括LED芯片3;以及与LED芯片3键合的带有底部有用于扩大散热面积的鳍状结构的铝/铝合金质热沉6;并且LED芯片3通过导电、导热性能优良的银浆、铝粉浆、锡粉浆材料与热沉粘合;集成于热沉上的发射腔;连接内外电路的引线;及带有通气孔的塑料支架11(根据封装方式不同可以不加),改善了整个大功率LED散热封装结构的散热性能,提高了LED芯片外量子效率。使LED芯片工作过程中产生的热量能够迅速有效的散发,有效避免了LED芯片节温的过高其发光效率会随之下降的问题,提高了大功率LED芯片发光性能的稳定性和使用寿命。是一种有利于提高大功率LED出光均匀性,有利于散热增强其光学稳定性的封装结构。
Claims (8)
1.一种大功率LED散热封装结构,包括铝质热沉(6)及设置在铝质热沉(6)凹腔中的芯片(3),LED芯片(3)正极通过金线(4)与内接线柱(7)连接,内接线柱(7)通过印刷电路板(9)与外接线柱(8)连接,透镜(1)灌封在包括该LED芯片(3)的铝质热沉(6)上;其特征在于:所述铝质热沉(6)呈倒T形结构,沿其下方延伸有与该铝质热沉(6)一体结构的鳞状散热板(10),铝质热沉(6)的延伸臂上连接有印刷电路板(9),铝质热沉(6)的中心设有半圆球面凹腔,LED芯片(3)贴装于铝质热沉(6)中心半圆球面凹腔底面的凸台上,柔性硅胶(5)封装在包括该LED芯片(3)的铝质热沉(6)半圆球面凹腔中,在柔性硅胶(5)的顶面涂覆有荧光粉层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述铝质热沉(6)为单臂结构,一端延伸臂上连接有印刷电路板(9),内接线柱(7)及外接线柱(8)依次连接在该印刷电路板(9)上。
3.根据权利要求2所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述单臂结构铝质热沉(6)中段下方延伸有与该铝质热沉(6)一体结构的鳞状散热板(10),铝质热沉(6)的一个臂架设在底部有支架通气孔的塑料支架(11)上,铝质热沉(6)的另一端连接印刷线路板(9)架设在塑料支架(11)上,其中段下方的鳞状散热板(10)两侧与塑料支架(11)内壁贴合。
4.根据权利要求3所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述塑料支架(11)上端面左右两端设置有用于限定铝质热沉(6)延伸臂及印刷线路板(9)的限位台。
5.根据权利要求1所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述铝质热沉(6)为双臂结构,与铝质热沉(6)一体结构的鳞状散热板(10)垂直分布在该双臂结构的铝质热沉(6)下方,双臂上端面连接有印刷电路板(9),内接线柱(7)及外接线柱(8)依次连接在该印刷电路板(9)上。
6.根据权利要求1所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述铝质热沉(6)为铝、或铝合金材料。
7.根据权利要求1所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述铝质热沉(6)半圆球面凹腔为反射腔,半圆球面凹腔内表面采取抛光或涂覆银质涤纶膜构成反射腔。
8.根据权利要求1所述的一种大功率LED散热封装结构,其特征在于:所述LED芯片(3)通过站粘合剂与半圆球面凹腔凸台贴合,粘合剂为银浆、铝粉浆或锡粉浆材料。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100421 |