CN1960016A - 发光二极管单元 - Google Patents

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Abstract

本发明的发光二极管单元包括：由阳极氧化的铝制成的底座(100)；以及被附着到底座(100)的印刷电路板(101)，包括预定的导电图案(102)和开孔(101a)的印刷电路板(101)具有用于把至少一个LED芯片(113)通过透明粘膏管芯键合到底座(100)的区域，至少一个LED芯片的上部电极通过金线(110)被线键合到提供在印刷电路板(101)上的导电图案(102)，包括至少两个密封树脂注入孔(106c)的透镜部件(105)被附着到印刷电路板(101)，以在底座上形成包围该至少一个LED芯片的空间，该空间通过树脂注入孔(106c)被填充以密封树脂，以密封该至少一个LED芯片。

Description

发光二极管单元
相关专利申请的相互参考
本专利申请是基于和要求2005年11月2日提交的日本专利申请No.2005-320214的优先权，该专利申请的公开内容整体地在此引用以供参考。
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)单元，更具体地，涉及被配置成具有高发光效率、良好的热释放特性、耐久性以及简单的和容易组装的结构的LED单元。
背景技术
近年来，有明显的趋势开发越来越高输出的LED，以供用于各种各样的设备，诸如OA仪器、用于汽车仪器的指示灯、用于交通信号的指示灯、前灯等等。然而，增加由LED单元发出的光的量也增加LED芯片内生成的热量，导致降低LED单元的发光效率。而且，包括树脂反射器以增强从LED芯片发射的光的反射效率的LED单元具有低的反射效率，因为反射器由于在LED单元内温度的显著上升而被劣化。而且，如果LED芯片被安装在金属底座上，会出现LED芯片变为与底座分离开的问题。所以，已提出可以改进热释放特性以及可以防止由反射器的发热引起的劣化和由发热引起的LED芯片与底座的分离的LED单元(参阅日本专利公开第2005-136137号，p.4，图1)。
图5和6显示在日本专利公开第2005-136137号中公开的LED单元。
LED单元包括底座1、被附着到底座1的外壳2、在底座1上被支撑的LED芯片3和透镜部分4，该透镜部分被布置在LED芯片3上方并被附着到外壳2，如图5和6所示。
外壳包括中心孔2a，底座1被插入在其中，以及包括凹入部分2b，它包括延续到中心孔2a的倾斜表面，以及具有矩形外形。诸如镀银以反射从LED芯片3发射的光的表面处理被施加到凹入部分2b的表面。其中均由导电膜形成的第一电极5和第二电极6被布置在底座1的上表面。第一和第二电极5和6通过绝缘粘接剂被粘附到底座1。第一引线7的末端部分7a被连接到第一电极5，第二引线8的末端部分8a被连接到第二电极6(见图6)。
第一和第二引线7和8通过诸如低熔点玻璃的绝缘粘接剂被粘附到外壳2。
LED芯片3被安装在第一电极5上并通过诸如银膏的导电粘接剂被粘附到第一电极5，由此允许LED芯片3的下表面电极通过第一电极5被电连接到第一引线7。另一方面，LED芯片3的上表面电极通过接合线9被电连接到第二电极6。
如上所述，在如图5和6所示的LED单元中，LED芯片3被布置在第一电极5上，并且从LED芯片3发射的光在凹入部分2b的倾斜表面上被反射。
然而，在上述的LED单元中，因为LED芯片3被布置在第一电极5上，出现下面的问题，即，很难把LED芯片3的热量通过底座1释放到外部，并且其上施加镀银处理的凹入部分2b的表面接收来自LED芯片的相对大量的直接的热量因而可能被氧化或硫化，这导致表面的反射效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够把来自LED芯片的热量快速释放到外部、容易组装的、以及实现高的发光效率和长期稳定性能的发光二极管(LED)单元。
为了达到以上目的，按照本发明的一个实施例的发光二极管包括由具有高导热率的材料制成的底座和布置在该底座上的印刷电路板。
印刷电路板包括预定的导电图案和穿过该印刷电路板的开孔。至少一个LED芯片被布置在底座上在印刷电路板的开孔内，并被连接到导电图案。透镜部件被布置在印刷电路板上以覆盖LED芯片。透镜部件包括至少两个密封树脂注入孔，以便把密封树脂注入到在被布置在底座的LED芯片与透镜部件之间所提供的空间中。
在上述的结构中，密封树脂通过注入孔被注入到在透镜部件与LED芯片之间的空间，以便密封LED芯片。
在一个实施例中，底座由具有高的热传导率的材料例如被阳极氧化的铝板制成。
附图说明
图1是显示按照本发明的LED单元的第一实施例的平面图。
图2是图1的立面图。
图3是沿图1的A-A线取的截面图。
图4是显示按照本发明的LED单元的第二实施例的截面图。
图5显示传统的LED单元的截面图。
图6是图5的顶部平面图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的优选实施例。
图1到3显示按照本发明的LED单元的第一实施例。
在第一实施例中的LED单元包括底座100，例如具有通常为矩形的外形(见图1和2)。底座100由具有高的热传导率的材料例如被阳极氧化铝板制成。
具有总体上与底座100相同形状的印刷电路板101被布置在底座100的上表面上。印刷电路板101包括被形成在其上表面上的预定导电图案102(见图1和3)。导电图案102包括被布置在例如矩形印刷电路板101的四个边上的多个图案区域103。多个与它们各自的图案区域103接触的通孔电极104被提供在印刷电路板101的外边缘(见图1)。
穿过印刷电路板101的开孔101a被提供在印刷电路板101的大体的中心部分(见图3)。
至少一个LED(发光二极管)芯片113被安装在底座100上(见图3)。在所说明的实施例中，两个LED芯片113被附着到底座100，如图3所示。
如图3所示，每个LED芯片113被安装在底座100上印刷电路板101的开孔101a内，并且通过例如透明粘膏，在一种情形下通过硅管芯键合膏，被管芯键合到底座100。在LED芯片113被管芯键合到底座100后，每个LED芯片113的上部电极通过接合线，例如金线110，被电连接到提供在印刷电路板101上的导电图案102。
透镜部件105被布置成覆盖LED芯片113并被附着到印刷电路板101的上表面。透镜部件105包括具有凹入部分106a的外壳106，其被配置成覆盖LED芯片113以及被提供在凹入部分106a的反面的、外壳106的外表面上的透镜部分107。在所说明的实施例中，外壳106和透镜部分107被整体地形成。透镜部分107具有预定的曲率。外壳106以使得凹入部分106a的内表面被布置成面对每个LED芯片113的发射面的方式被安装在印刷电路板101上(见图3)。
在这种情形下，外壳106的周围边缘部分的某些部分最好被布置在印刷电路板101的不提供导电图案102的部分上，例如印刷电路板101的四个拐角的拐角部分100b(见图1)。这里，具有总体上与导电图案102的厚度相同的厚度的保护膜优选地被提供在印刷电路板101的每个拐角部分，与透镜部件105接触。在印刷电路板101上提供具有总体上与导电图案102的厚度相同的厚度的保护膜意味着，保护膜的表面和导电图案102的表面被设置成均匀的水平，因而允许透镜部件105稳定地附着到印刷电路板101。
而且，最好使用UV硬化粘接剂等把透镜部件105粘接到印刷电路板101。
当透镜部件105被粘附到印刷电路板101时，在外壳106与底座100之间形成一个空间108(见图3)。
透镜部件105最好由硅型树脂制成，并具有至少两个(在本例中有四个)树脂注入孔106c，这些孔被提供在外壳106的外部周围部分(见图1和3)。
适当的树脂通过树脂注入孔106c被注入到空间108以形成密封树脂109并密封LED芯片113。
最好使用从软橡胶硅树脂和凝胶型硅树脂中选择的一种硅树脂作为用来密封安装在底座100上的LED芯片113的密封树脂109。如果硅树脂在其中包含荧光材料或扩散材料，则它提供针对在紫外线区域中造成的劣化的较好保护。
再者，由氧化引起的底座100的表面腐蚀通过对铝板进行阳极氧化而被防止，以及通过在阳极氧化的铝表面的顶部上形成另外的多层覆膜可以实现高的反射率。此外，按照本发明的底座100可由涂覆有铝的铜板制成，代替经受阳极氧化的铝板。另外，最好对涂覆有铝的铜板进行阳极氧化。而且，可以使用包含氧化钛的白色粘膏而不是透明粘膏，来把LED芯片113粘附到底座100。
接着描述具有上述的结构的LED单元的操作。
在第一实施例中，从LED芯片113发射的光通过密封树脂109到达透镜部件105，并由透镜部件105的透镜部分107收集，以被发射到LED单元的外面。
这里，因为被配置成其上安装LED芯片113的底座100由阳极氧化铝板或涂覆有铝的铜板组成，所以该底座具有良好的抗腐蚀特性。此外，因为从LED芯片113释放的热量直接传送到底座100，所以可以由底座100实现快速热释放。
而且，因为LED芯片113和密封树脂109整个地由透镜部件105覆盖，所以可使用软橡胶型硅树脂用于密封树脂109。以这种方式使用软密封树脂意味着密封树脂的内部应力可被释放以及可以实现高的温度循环特性。
再者，因为具有高的透湿性的硅树脂被用于密封树脂109和透镜部件105，并且树脂中几乎所有的水分在预热回流蒸发期间被去除，所以在峰值温度时很难发生蒸汽喷发并增强了抗吸湿回流特性。
另外，因为密封树脂109通过树脂注入孔106c被注入，可保持注入树脂量为固定水平以及容易达到密封树脂的成形。特别地，如果注入的树脂是白色，则减小了荧光材料或扩散材料中的变化。
图4显示按照本发明的LED单元的第二实施例。
第二实施例的LED单元与第一实施例的LED单元的差别在于：包括底面201和从底面的周围向上延伸的倾斜面202的凹入部分200被提供在底座100的安装部分中，用于在其中安装LED芯片113。
倾斜面202被配置成反射从LED芯片113发射的光以及把反射光引导到透镜部件105。
在该第二实施例中，包括凹入部分200的底座100的上表面被阳极氧化，以及用来增加反射率的多层涂覆膜优选地被施加到阳极氧化铝表面的顶部。当多层涂覆膜这样地被提供时，凹入部分200实现高的反射特性，该特性可在较长的时间间隔内被保持。
另外，在第二实施例中，包含氧化钛的白色粘膏被用来把LED芯片113以与第一实施例相同的方式粘附到底座100，这增强导热率和热释放特性。
因为用于在其上安装LED芯片113的底座100由阳极氧化铝板或涂覆有铝的铜板组成，所以底座100具有良好的抗腐蚀特性。
再者，在第二实施例中，用包含氧化钛的白色粘膏把LED芯片113粘附到底座100使得导热率和热释放增强，以及减小了反射杯的光反射性的变化。
如上所述，在第一和第二实施例的每个实施例的LED单元中，因为用于在其上安装LED芯片的底座由具有阳极氧化的铝表面的铝板或涂覆有铝的铜板组成，所以LED单元具有良好的腐蚀特性。另外，因为LED芯片被附着到底座，所以LED芯片的热量直接传送到底座，从而可预期快速的热释放。
因为包括倾斜反射面的凹入部分被形成在用于在其中安装LED芯片的底座上，所以从LED芯片发射的光可以在凹入部分中被有效地反射。另外，因为多层涂覆膜被形成在底座的阳极氧化的铝表面上，所以凹入部分的反射效率可被进一步增强。
虽然已描述了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，应当指出，可以对于这些实施例作出各种修改和改变。

Claims (15)

1.一种发光二极管单元，包括：
由具有高导热率的材料制成的底座；
被布置在底座上的印刷电路板，其包括预定的导电图案和开孔；
至少一个发光二极管芯片，其被布置在底座上在印刷电路板的开孔内并被电连接到导电图案；以及
包括至少两个密封树脂注入孔的透镜部件，其被配置成覆盖发光二极管芯片以及被附着到印刷电路板，以形成发光二极管芯片与透镜部件之间的空间。
2.按照权利要求1的发光二极管单元，
还包括填充发光二极管芯片与透镜部件之间的空间的密封树脂。
3.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中透镜部件包括被附着到印刷电路板的外壳和被提供在外壳上的透镜部分；
其中该透镜部件被配置成收集从发光二极管芯片发射的光。
4.按照权利要求3的发光二极管单元，
其中透镜的外壳和透镜部分被整体地形成。
5.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中底座由阳极氧化铝制成。
6.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中底座由涂覆有铝的铜板制成。
7.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中发光二极管芯片通过透明粘膏被管芯键合到底座。
8.按照权利要求7的发光二极管单元，
其中透明粘膏是硅管芯键合膏。
9.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中发光二极管芯片通过包含氧化钛的白色粘膏被管芯键合到底座。
10.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中透镜部件由硅树脂制成。
11.按照权利要求10的发光二极管单元，
其中硅树脂由从橡胶硅树脂和凝胶型硅树脂中选择的一种硅树脂制成。
12.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中荧光材料和扩散材料被包含在密封树脂中。
13.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中透镜部件通过保护膜被附着到印刷电路板。
14.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中具有底面和从底面的外围向上延伸的倾斜面的凹入部分被提供在底座中，以及至少一个发光二极管被安装在底座上在凹入部分的底面上。
15.按照权利要求1的发光二极管单元，
其中用来提高反射率的多层涂覆膜被形成在底座的阳极氧化的铝表面上。
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