CN102361060A - 大功率led散热基座封装结构 - Google Patents

Abstract

一种大功率LED散热基座封装结构，包括基座、大功率LED芯片和封装组件，所述基座上设置有穿孔，所述穿孔中设置有高导热率绝缘散热材料块，所述大功率LED芯片贴合在高导热率绝缘散热材料块上。本发明由于采用将设置在基座的穿孔中的高导热率绝缘散热材料块作为大功率LED芯片的散热基座，并将大功率LED芯片直接装贴在该高导热率绝缘散热材料块上，从而使大功率LED芯片的散热路径极短，热阻减少明显，因此大功率LED芯片产生的热量能够快速有效地从工作区导出并散发，从而有效地降低了节温，使大功率LED芯片的稳定性和可靠性得到极大的增强，使用寿命长，而且本发明结构简单可靠、制造方便、外观造型灵活多变。

Description

大功率LED散热基座封装结构

技术领域

本发明涉及大功率LED照明技术领域，具体涉及一种大功率LED散热基座封装结构。

背景技术

LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、发光响应时间极短、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻、体积小、成本低等诸多优点，已经越来越广泛的应用于照明和装饰灯具等领域中。

LED芯片的结温变化影响其出光效率、光衰、颜色、波长以及正向电压等光电色度和电气参数等，影响器件的寿命和可靠性。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。

现有的大功率LED封装结构中，LED芯片一般都被固定于一金属基座上，芯片产生的热量先被传递至基座上。金属材料的导热性好，但是散热性能不佳、如一般用以制作金属基座的铝，热辐射率为0.05，通过热辐射散发的热量很少，只能采用对流方式散发大部分热量。为此，一般需要在金属基座上连接热沉（散热器）以达到散热目的，有时需要加设风扇等强制对流装置加快空气对流。在应用产品整体热阻中，热沉与外部环境之间的热阻是非常重要的组成部分，直接影响了LED芯片节温的变化。

专利号为ZL201020165179.3的中国专利公开了“一种LED封装结构”，该封装结构提出了将陶瓷、铜高导热材料作为LED芯片与基板贴合区处的替代材料来加速散热，并提出了相关的结构，但其设计的结构并不明晰，所用的散热材料热导率并不高，LED封装结构所要考虑的因素也并未考虑完全，因此未能达到良好散热的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能快速有效地将LED芯片产生的热量从工作区导出并散发，使LED芯片的稳定性和可靠性得到增强，可在大电流下连续工作的大功率LED散热基座封装结构。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的大功率LED散热基座封装结构，包括基座、大功率LED芯片和封装组件，其特点是所述基座上设置有穿孔，所述穿孔中设置有高导热率绝缘散热材料块，所述大功率LED芯片贴合在高导热率绝缘散热材料块上。

其中，上述高导热率绝缘散热材料块由具有高导热散热性能的CVD金刚石膜或类金刚石膜或石墨膜或其它非金属膜制成。

上述高导热率绝缘散热材料块的厚度为0.1mm～1mm。

上述高导热率绝缘散热材料块的导热率为400 W/m·K～2000 W/m·K。

为了进一步地使本发明所述的高导热率绝缘散热材料块具有更好的传热及散热性能，上述高导热率绝缘散热材料块的一侧面为抛光面，另一侧面为未经抛光处理的生长面，上述大功率LED芯片贴合在抛光面上。

为了使本发明所述的高导热率绝缘散热材料块定位方便，上述穿孔为呈阶梯型的槽孔。

本发明由于采用将设置在基座的穿孔中的高导热率绝缘散热材料块作为大功率LED芯片的散热基座，并将大功率LED芯片直接装贴在该高导热率绝缘散热材料块上，从而使大功率LED芯片的散热路径极短，热阻减少明显，因此通过该高导热率绝缘散热材料块就能够快速有效地将大功率LED芯片产生的热量从工作区导出并散发，散热效果好，从而既能够有效地降低节温，使大功率LED芯片的稳定性和可靠性得到极大的增强，又能够使大功率LED芯片在大电流下连续长时间地工作，使用寿命长，并且基座的结构设计独特，其上的穿孔有利于高导热率绝缘散热材料块将大功率LED芯片产生的热量快速地散发到空气中，而且基座所用材料范围广泛。同时，由于高导热率绝缘散热材料块与大功率LED芯片相贴合的面为抛光面，这样有利于大功率LED芯片与其紧密结合而实现热量的快速传递；又由于高导热率绝缘散热材料块与外部空气接触的面为未经抛光处理的生长面，因此表面积大，有利于增大散热面积而实现热量的快速散发。本发明还具有结构简单可靠、制造方便、外观造型灵活多变等优点。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明方案1的剖面结构示意图。

图2为本发明方案2的剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明所述的大功率LED散热基座封装结构，包括基座1、大功率LED芯片2和封装组件3，在基座1上设置有穿孔11，在该穿孔11中设置有高导热率绝缘散热材料块4，而大功率LED芯片2贴合在高导热率绝缘散热材料块4上。其中，穿孔11可设置成圆形或正方形或方形或五边形或六边形或其它几何形状，大小可自行设定，高导热率绝缘散热材料块4的尺寸可根据穿孔11的形状及大小来制作，而且高导热率绝缘散热材料块4由具有高导热散热性能的CVD金刚石膜或类金刚石膜或石墨膜制成，并且高导热率绝缘散热材料块4的厚度为0.1mm～1mm，而高导热率绝缘散热材料块4的导热率为400 W/m·K～2000 W/m·K。如图所示，为了使本发明所述的高导热率绝缘散热材料块4定位方便，穿孔11为呈阶梯型的槽孔，而高导热率绝缘散热材料块4固定在该阶梯型槽孔的上阶梯口内，而且其与上阶梯口为配合连接，同时高导热率绝缘散热材料块4可通过焊接的方式或导热胶或其它方式固定在穿孔11中。为了进一步地使本发明所述的高导热率绝缘散热材料块4具有更好的传热及散热性能，高导热率绝缘散热材料块4的一侧面为抛光面，另一侧面为未经抛光处理的生长面，如图所示，大功率LED芯片2贴合在抛光面上，而高导热率绝缘散热材料块4未经抛光处理的生长面直接与外部空气接触，并且大功率LED芯片2可通过焊接的方式或导热银胶或其它方式固定在高导热率绝缘散热材料块4上。而基座1由金属材料或合金材料或陶瓷材料或其它材料制成。此外，本发明所述的封装组件3可设置成多种不同的结构形式，如其中一种是封装组件3包括反光杯31、荧光材料32和柔性透镜灌封胶体33，而大功率LED芯片2位于反光杯31的腔体内，荧光材料32则覆盖在大功率LED芯片2上，柔性透镜灌封胶体33覆盖在反光杯31的外侧且与基座1紧密连接。如图所示，柔性透镜灌封胶体33是将大功率LED芯片2、荧光材料32及反光杯31封装在里面，从而保证了封装结构的稳定性。而反光杯31的形状、大小及所选材料可以自行设置，而且反光杯31设置的位置多种多样，如图1所示，反光杯31固定在基座1上；如图2所示，反光杯31固定在高导热率绝缘散热材料块4上。为了方便大功率LED芯片2与外部电源电连接，在基座1上还设置有印刷电路板5，而该印刷电路板5对应基座1上穿孔11的位置处同样开有孔洞，此时，反光杯31是固定在该印刷电路板5上，同时在印刷电路板5上设置有接线柱6，大功率LED芯片2通过导线7与接线柱6电连接。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率LED散热基座封装结构，包括基座（1）、大功率LED芯片（2）和封装组件（3），其特征在于所述基座（1）上设置有穿孔（11），所述穿孔（11）中设置有高导热率绝缘散热材料块（4），所述大功率LED芯片（2）贴合在高导热率绝缘散热材料块（4）上。

2.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述高导热率绝缘散热材料块（4）由具有高导热散热性能的CVD金刚石膜或类金刚石膜或石墨膜制成。

3.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述高导热率绝缘散热材料块（4）的一侧面为抛光面，另一侧面为未经抛光处理的生长面，上述大功率LED芯片（2）贴合在抛光面上。

4.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述高导热率绝缘散热材料块（4）的厚度为0.1mm～1mm。

5.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述高导热率绝缘散热材料块（4）的导热率为400 W/m·K～2000 W/m·K。

6.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述高导热率绝缘散热材料块（4）通过焊接的方式或导热胶固定在上述穿孔（11）中。

7.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述大功率LED芯片（2）通过焊接的方式或导热银胶固定在上述高导热率绝缘散热材料块（4）上。

8.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述穿孔（11）为呈阶梯型的槽孔。

9.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述封装组件（3）包括反光杯（31）、荧光材料（32）和柔性透镜灌封胶体（33），所述反光杯（31）固定在上述基座（1）上或上述高导热率绝缘散热材料块（4）上，上述大功率LED芯片（2）位于所述反光杯（31）的腔体内，所述荧光材料（32）覆盖在上述大功率LED芯片（2）上，所述柔性透镜灌封胶体（33）覆盖在反光杯（31）的外侧且与上述基座（1）紧密连接。

10.根据权利要求1所述大功率LED散热基座封装结构，其特征在于上述基座（1）上还设置有印刷电路板（5），所述印刷电路板（5）上设置有接线柱（6），上述大功率LED芯片（2）通过导线（7）与所述接线柱（6）电连接。

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