CN200972860Y - 高功率发光二极管 - Google Patents

Abstract

一种高功率发光二极管，包含一基材，此基材为一导体散热块，其上表面具有一底部平坦且侧壁倾斜的凹杯。一导电插塞配置在此基材中，作为发光半导体组件的电源接点。一绝缘插塞配置在导电插塞与导体散热块之间，用来隔绝导电插塞及导体散热块的电性连接。发光半导体组件固定于凹杯中，并与基材电性连结。一包覆层位于填充凹杯中并包覆发光半导体组件。一保护层覆盖在包覆层的上表面。

Description

高功率发光二极管

技术领域

本实用新型是有关于一种高功率发光二极管，且特别是有关于一种具有良好散热设计及反应速度的高功率发光二极管。

背景技术

近年来，发光二极管(light emitting diode；LED)的应用范围持续扩大，已逐渐成为日常生活中不可或缺的重要组件，目前广泛应用于汽车、通讯、消费性电子及工业仪表等各种不同领域。由于传统单颗LED亮度远低于一般照明需求，因此高功率LED借着提高操作电流或将单颗LED的晶粒面积放大，以符合照明使用所需。然而，增大LED晶粒面积虽可提高额定电流，却相对衍生出散热与发光效率大幅降低的问题。由于大晶粒使用较大电流将使晶粒温度升高，其所产生的热量需自封装体中有效导出，才能提升光输出功率，因此在使用设计上对基材的散热考虑便十分重要。

传统的LED封装技术是将发光半导体组件固定于金属导线架或印刷电路板上加以运用，但由于金属导线架及印刷电路板的导热性不佳，因此并不适用于高功率操作场合。请参照图1，为一习知的发光二极管封装结构。一电极片110配置于一基材120底部，基材120上方配置一导电垫130及一导电片140，导电垫130上方固定一发光半导体组件150，并以一焊线160电性连结至导电片140。其中，此基材120的材质为绝缘体，由于受限于材质本身的导热能力，需要再搭配导热材料才能将热量导出，无形中增加制程的复杂度和成本。并且由于不同材料间热膨胀系数的差异，其散热效果亦有限，使得热阻增加而大幅降低了发光效率。

因此，需要一种具有良好散热效果的设计，可兼具降低热阻及制程复杂度，以达到降低成本并提升高功率发光二极管发光效率的目的。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的就是在提供一种具有良好散热设计的高功率发光二极管，用以改善传统发光二极管于高功率操作下，产生的大量热量无法从封装体中导出的缺点。

本实用新型的另一目的是在提供一种具有高导热效果的发光半导体组件基材设计，以改善因基材导热性不佳所造成之热阻过高而影响光输出功率的情形。

本实用新型的又一目的是在提供一种与基材一次成型的光学反应机构，以避免为了提高发光强度而衍生之制程复杂度及生产成本的增加。

本实用新型的再一目的是提供一种兼具高导热及高导电效率的发光半导体组件基材设计，以解决发光半导体组件于高功率操作下，额定电流提高产生的热阻使反应速度变慢的问题。

根据本实用新型的上述目的，提出一种具有良好散热设计的高功率发光二极管。依照本实用新型一较佳实施例，这种具有良好散热设计的高功率发光二极管包含一散热性佳的基材，此基材可以是一导体散热块，例如一金属材料。此基材的上表面具有一底部平坦且侧壁倾斜的凹杯构造，根据本实用新型的实施例，此凹杯构造可为圆弧形、锥形或其它适当的形状。此凹杯构造的内部表面可附着一高反射率物质，例如银、金及其组成的族群，以作为反射器之用。此基材中配置有一或多个导电插塞，是作为发光半导体组件的电源接点，根据本实用新型的实施例，此导电插塞的材质为一导体，例如银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或其组合。此基材中配置有一或多个绝缘插塞邻接导电插塞，是作为基材与导电插塞间的电性绝缘，根据本实用新型的实施例，绝缘插塞至少包含一绝缘性材料，例如高分子材料、陶瓷材料或其它适当的绝缘性材料。一或多个发光半导体组件固定于凹杯中，以导电插塞作为发光半导体组件的电源接点，并以一或多条焊线电性连结发光半导体组件与基材，将发光半导体组件的电极导引至基材与导电插塞底部。根据本实用新型的实施例，此发光半导体组件可依实际需求配设成并联或串联形式。一包覆层填充于凹杯中并包覆发光半导体组件及焊线，此包覆层材料可为高分子填充材料，例如环氧树脂、硅胶及树脂。一保护层覆盖于此包覆层的上表面，此保护层材料可为透光性材质，例如玻璃或高透光性树脂。根据本实用新型的实施例，此保护层可保护封装结构内部及作为一聚光光学透镜，此保护层之外型可为平板状、平凸透镜状及双凸透镜状。根据本实用新型的实施例，可于保护层的一面涂布一种萤光材质，或将萤光粉混合封填于高分子透光材质中。

因此，应用本实用新型可具有下列优点：

1.利用金属基材形成的导体散热块，具有良好的散热特性，改善传统基材因导热性不佳影响光输出功率的问题。金属的良好传热特性能有效将热量自封装体中导出，使发光二极管于高功率操作下仍可维持在适当温度，更提升光输出功率。

2.利用金属材料制成的具有凹杯结构的基材，其光学反应机构与基材一次成型，以金属凹杯的倾斜侧壁作为反射器，并通过兼具聚光光学透镜功能与保护内部封装结构的双重效果的保护层，达到控制发光角度、提高发光强度并降低制程复杂度及生产成本的目的。

3.利用金属基材配合导电插塞及绝缘插塞的设计，具有优异的高导热及高导电效率，可改善发光半导体组件于高功率操作的热阻使反应速度变慢的问题，以确保良好的发光效率。

附图说明

图1是现有的发光二极管截面图。

图2是依照本实用新型一较佳实施例的高功率发光二极管截面图。

主要组件符号说明

110：电极片                 120：基材

130：导电垫                 140：导电片

150：发光半导体组件         160：焊线

210：基材                   220：凹杯构造

230：导电插塞               240：绝缘插塞

250：发光半导体组件         260：焊线

270：包覆层                 280：保护层

具体实施方式

请参照图2，其绘示依照本实用新型一较佳实施例的一种高功率发光二极管截面图。本实用新型的高功率发光二极管具有一基材210，此基材210可为一导体散热块，具高导热性及导电性，其材料可为一金属材料，根据本实用新型的较佳实施例，此金属材料可包含银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金及其组成的族群。此基材210的上表面具有一凹杯构造220，此凹杯构造220的底部平坦且侧壁倾斜，根据本实用新型的较佳实施例，此凹杯构造220可为圆弧形、锥形或其它适当的形状。根据本实用新型之一实施例，可选择在此凹杯构造220的内部表面以电镀或其它方式附着一高反射率物质作为反射器之用，例如银、金及其组成的族群。根据本实用新型的一个实施例，此基材210的底部可与一导热性材质接触，藉由搭配大面积的导热性材质与此基材210的良好散热性，更可以提升整体的降温能力。

此基材210中配置有一或多个导电插塞230，作为发光半导体组件的电源接点。根据本实用新型的较佳实施例，此导电插塞230的材质可为一导体，例如银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或其组合。

基材210中尚配置有一或多个绝缘插塞240邻接于导电插塞230，作为基材210与导电插塞230间的电性绝缘。根据本实用新型的较佳实施例，此绝缘插塞240至少包含一绝缘性材料，例如玻璃；或高分子材料，例如塑料；或陶瓷材料，例如氧化铝、氮化铝及其组成的族群；或其它适当的绝缘性材料。

一或多个发光半导体组件250固定于凹杯构造220中，导电插塞230可作为发光半导体组件250的电源接点，并以一或多条焊线260电性连结发光半导体组件250与基材210，焊线260可将发光半导体组件250的电极导引至基材210与导电插塞230的底部。根据本实用新型的较佳实施例，此焊线260的材质可为银、铝、金及其所组成的族群。根据本实用新型的一实施例，此发光半导体组件250可依实际需求配设成并联或串联形式。根据本实用新型的另一实施例，发光半导体组件250的电极可与一电路板的接脚电极相通。

一填充材料填充于凹杯构造220中形成一包覆层270，并包覆发光半导体组件250及焊线260。根据本实用新型的较佳实施例，此包覆层270的材料可为一高分子填充材料，例如环氧树脂、硅胶及树脂。依照本实用新型之一实施例，此包覆层270可配合不同发光强度及色温所需，将高分子填充材料与萤光粉混合而形成一萤光粉胶体，填充于凹杯构造220中，并可依实际需要调整萤光粉与高分子填充材料的浓度。

一保护层280覆盖于此包覆层270的上表面，此保护层280之材料可为透光性材质，例如玻璃或高透光性树脂。根据本实用新型之较佳实施例，此高透光性树脂可为环氧树脂(Epoxy)、聚苯乙烯(Polystyrene；PS)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene；ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate；PMMA)、压克力(Acrylic resin)或硅胶(Silicone)。此保护层可含有可被发光半导体组件激发而发光之萤光粉材质，此萤光粉材质可被发光半导体组件激发而发出红色、黄色、绿色等可见光。此保护层280可保护封装结构内部，并可作为一聚光光学透镜，因此，保护层280的外型可依不同需求设计为平板状、平凸透镜状及双凸透镜状。根据本实用新型之一实施例，可于保护层280之一面涂布萤光材质，搭配其光学透镜功能来提升发光强度及控制发光角度。

由上述本实用新型较佳实施例可知，应用本实用新型具有下列优点。首先，本实用新型利用金属作为基材的设计，充分运用金属材料的良好散热特性，有效将热量自封装体中导出，可使发光二极管于高功率操作下维持适当的温度，以提升光输出功率。再者，本实用新型以导体散热块配合导电插塞及绝缘插塞的设计，除具有优异的高导热及高导电效率，确保良好的发光效率外，尚可依需求调整不同的导电插塞与绝缘插塞的数量及配置方式，增加高功率发光二极管的应用范围。最后，本实用新型以金属材料制成具有凹杯结构的基材，其光学反应机构与基材是一次成型，可降低制程的复杂度，并以金属凹杯之倾斜侧壁作为反射器，再通过兼具光学透镜功能与保护内部封装结构之双重效果的保护层，来达到控制发光角度、提高发光强度并降低制程复杂度及生产成本的目的。

虽然本实用新型已以一较佳实施例揭露如上，然而并没有用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种高功率发光二极管封装结构，其特征是，该结构包含：

一导体散热块，其上表面具有一凹杯；

一发光半导体组件，固定在该导体散热块凹杯内，并与该导体散热块电性连结；

一导电插塞，配置于该导体散热块间，并与该发光半导体组件电性连结；

一绝缘插塞，配置于该导电插塞与该导体散热块间，隔绝该导电插塞及该导体散热块；

一包覆层，填充于该凹杯中，并包覆该发光半导体组件；以及

一保护层，覆盖于该包覆层之上表面。

2.如权利要求1所述的高功率发光二极管封装结构，其中该导体至少包含一金属。

3.如权利要求1所述的高功率发光二极管封装结构，其中该导电插塞至少包含一金属。

4.如权利要求2或3所述的高功率发光二极管封装结构，其中该金属至少包含银、铜、铜合金、铜银合金、铝、铝合金或其组合。

5.如权利要求1所述的高功率发光二极管封装结构，其中该绝缘插塞至少包含玻璃、高分子材料或陶瓷材料。

6.如权利要求1所述的高功率发光二极管封装结构，其中该包覆层至少包含高分子填充材料。

7.如权利要求6所述的高功率发光二极管封装结构，其中该高分子填充材料为环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)或树脂。

8.如权利要求1所述的高功率发光二极管封装结构，其中该保护层为玻璃或高透光性树脂。

9.如权利要求8所述的高功率发光二极管封装结构，其中该高透光性树脂为环氧树脂(Epoxy)、聚苯乙烯(Polystyrene；PS)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene；ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate；PMMA)、压克力(Acrylic resin)或硅胶(Silicone)。

10.如权利要求1所述的高功率发光二极管封装结构，其中该保护层为平板状、平凸透镜状或双凸透镜状。

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