CN201408782Y - 功率型发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种耐高低温，高可靠性，高出光率的功率型发光二极管。适用于目前的，各种出光结构的功率型芯片封装，产品制造简单，使用一致性好。包括有大致为扁圆柱体的电极套件、位于所述电极套件顶部上方的半球状结构的透镜、位于透镜内的芯片和两根以上连线以及位于电极套件中部的热沉；其中，所述电极套件包括有一对以上的电极，所述电极的各触点均紧帖在所述电极套件的外壁面上；所述每根连线一端连接芯片，另一端连接相应电极的顶部。优选地，所述透镜采用耐高低温胶水固化制成。所述电极套件包括有三对电极。所述电极套件包括采用耐高低温塑胶或陶瓷材料制成的框架。所述热沉采用纯铜镀银材料制成。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种功率型发光二极管器件，尤其涉及一种多功能，高可靠性的功率型发光二极管。
背景技术
发光二极管(light emitting diode)缩写及通称LED，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射，发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的可见光或不可见光。电路符号：
LED光源近几年的发展迅速，光效不断提高，已达到100Lm/W，故LED已逐步进入商业照明及普通照明领域，LED照明改革将是第三次历史性的照明改革。随着应用领域的发展所需的功率型发光二极管的，物理性能与化学性能都不断提高，功率型LED由于芯片的功率密度很高，器件的设计和制造者，必须在结构和材料等方面，对器件的热系统进行优化。
随着应用领域的不断扩大，需求大功率LED光源的量不断扩张，工业领域中机械手代替人手也是必然趋势，自动设备的应用对产品的一致性要求也不断的提高，因此大功率LED光源产品，与自动设备配合的一致性及兼容性成为应用领域的一个新亮点。
目前国际上光效较好，可靠性较好的，功率型LED封装形式主要为美国流明公司的Luxeon系列，及美国Cree公司的X系列产品。而此类产品在生产及市场应用过程中还存在如下几点缺陷：
1.由于支架半包封材料为一般工程塑胶，耐温较低220℃左右，而通常的回流焊设备温度为265±5℃；产品耐温性能差。
2.美国流明公司的Luxeon系列热电分离功率型发光二极管器件，如图1，其为单个体单色，引脚外漏，占用空间为1162mm，并且安装较为复杂，稍不小心就会碰撞到引脚，导致其变形，影响自动化的一致性，因而流明公司的Luxeon系列产品会存在引脚平整的一致性不合格问题。
3.Luxeon系列功率型LED光源产品最大尺寸为14.5mm，所占的空间为1162mm在面积需求或者混色需求设置功率型LED光源，并且单个体单色，无法实现小体积高功率、高光强及混色效果。
4.Cree的X系列，如图2，封装结构只适合，单面出光结构的芯片的封装，而用其余多面出光的功率型芯片，封装出来的光效较低，只有原光效的80％左右。
发明内容
为了克服现有的功率型LED光源装置结构的不足，本实用新型的目的在于：提供一种耐高低温，高可靠性，高出光率的功率型发光二极管。适用于目前的，各种出光结构的功率型芯片的封装，产品制造简单，使用一致性好。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
功率型发光二极管，包括有大致为扁圆柱体的电极套件、位于所述电极套件顶部上方的半球状结构的透镜、位于透镜内的芯片和两根以上连线以及位于电极套件中部的热沉；其中，所述电极套件包括有一对以上的电极，所述电极的各触点均紧帖在所述电极套件的外壁面上；所述每根连线一端连接芯片，另一端连接相应电极的顶部。
优选地，所述电极套件包括有两对以上的电极。
优选地，所述电极套件包括有三对电极。
所述透镜采用耐高低温胶水固化制成。
所述电极套件包括采用耐高低温塑胶或陶瓷材料制成的框架。
所述热沉采用纯铜镀银材料制成。
综上，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的功率型发光二极管，俗称功率型发光二极管·T系列，电极的各触点均紧帖在所述电极套件的外壁面上，不设置引脚，在使用所述T系列产品时，将热沉底面，直接与金属PCB板或其它散热装置连接。具有以下主要优势：
1.产品外形一致性能好，能满足机械手自动操作的一致性；
2.产品体积小φ8.0mm，仅占用50.242mm；
3.产品无外漏引脚，无需考虑碰撞导致引脚变形的问题；
4.产品内设六个电极，供客户任意设计电路；
5.产品热沉面积足以容纳5颗大功率40mil芯片，供客户任意设计所需颜色；
6.产品出光效率为目前结构最高；
7.产品抗UV测试性能好；
8.产品耐温性能好，可直接过回流焊设备；
9.产品结温低，能明显有效的降低二次散热机构，及安装介面的热阻。
10.产品可靠性好、环保、寿命长。
功率型发光二极管·T系列，为可同时实现一种或多种颜色LED光源。由于采用耐高低温塑胶或陶瓷材料构成框架，采用半包封结构，热电分离，六个独立电极及耐高低温透镜的结构，克服了目前功率型LED光源装置的，体积大，不耐高低温等缺点，大大提高了批量作业时的一致性，及产品的稳定性。结构简单，采用纯铜镀银材料作为热沉，可实现直接与散热机构融接，大大提高了导热效率，提高了产品的可靠性及抗衰老能力。由于采用耐高低温塑胶或陶瓷材料构成框架，热电分离，六个独立电极及耐高低温透镜的结构，使产品与外接电源连接更为方便，与散热系统结合更灵活更高效，方便产品的集成及自动化作业，使体积更小，光效更高，可靠性更好，功率型照明产品的实现成为可能。而且功率型发光二极管·T系列器件，引脚无外漏，单个体仅占用50.242mm，并且单个体可同时实现单一种颜色，或多种颜色一起点亮。良品率高，特别解决客户可以使用，机械手及回流焊工艺作业，实现商业化；另外此产品所占用面积仅50.242mm，并且能同时实现多种不同颜色发光，为应用领域设计提供广阔空间。更方便电路设计，及混色的需求，可任意编排。方便回流焊等全自动设备作业，使用极为便利。
附图说明
图1是现有技术中Luxeon系列功率型发光二极管的结构示意图；
图2是现有技术中Cree的X系列功率型发光二极管的结构示意图；
图3是本实用新型功率型发光二极管实施例一主视结构示意图；
图4是本实用新型功率型发光二极管实施例一仰视结构示意图；
图5是本实用新型功率型发光二极管实施例一剖视结构示意图；
图6是本实用新型功率型发光二极管实施例一立体结构示意图；
图7是本实用新型功率型发光二极管实施例二俯视结构示意图；
图8是本实用新型功率型发光二极管实施例二主视结构示意图；
图9是本实用新型功率型发光二极管实施例二仰视结构示意图；
图10是本实用新型功率型发光二极管实施例二剖视结构示意图；
图11是本实用新型功率型发光二极管实施例二立体结构示意图；
图12是本实用新型功率型发光二极管实施例三主视结构示意图；
图13是本实用新型功率型发光二极管实施例三侧视结构示意图；
图14是本实用新型功率型发光二极管实施例三仰视结构示意图；
图15是本实用新型功率型发光二极管实施例三立体结构示意图。
具体实施方式
本实用新型公开一种功率型发光二极管，包括有大致为扁圆柱体的电极套件、位于所述电极套件顶部上方的半球状结构的透镜、位于透镜内的芯片和两根以上连线以及位于电极套件中部的热沉；其中，所述电极套件包括有一对以上的电极，所述电极的各触点均紧帖在所述电极套件的外壁面上；所述每根连线一端连接芯片，另一端连接相应电极的顶部。
优选地，所述电极套件包括有两对以上的电极。
优选地，所述电极套件包括有三对电极。
所述电极套件包括采用耐高低温塑胶或陶瓷材料制成的框架。
所述透镜采用耐高低温胶水制成。
所述热沉采用纯铜镀银材料制成。
所述电极由银或金材料制成。
所述的连线为金线。
实施例一：
本实施例的功率型发光二极管，如图3、4、5、6所示，透镜2、芯片3、连线4、热沉6、电极5均固定和安装在电极套件1上；所述电极套件1其中部设置有台阶孔，热沉6镶嵌在所述电极套件1的台阶孔中；芯片3位于热沉6上方，连线4将芯片3的正、负极与电极套件1的电极5上表面的正、负极分别连通；透镜2位于电极套件1的上方，所述透镜2为耐高低温胶水固化后的实体，覆盖了芯片3、连线4、热沉6、电极5上表面及电极套件1上表面。
所述电极套件1由耐高低温塑胶制成，其中部设置有台阶孔，孔截面呈成“工”字形，所述台阶孔按高度方向可分为三段：上段“一”形为圆环形凹槽，所述圆环形凹槽的尺寸稍小于电极套件1外轮廓尺寸；中段“1”形为圆形凹槽，半径尺寸稍小于上段“一”形圆环形凹槽半径尺寸；下段“一”形为圆环形凹槽，该圆环形凹槽的尺寸稍小于电极套件1外轮廓尺寸；约等于热沉6的外轮廓尺寸。
所述热沉6为截面为“工”字型的回转体结构，热沉6顶面稍高于电极套件顶面。所述芯片3散发的热量可通过热沉6传导。
所述电极5为旋转90°后的“U”形的折弯片结构，共设置有六个电极5，所述电极5的内侧面和内底面包覆在所述电极套件1的侧壁和底面上；热沉6的外底面与电极5的外底面平齐。
所述六个电极5分成两组，每组各3个分别位于电极套件1的两侧，每组的3个电极5并排设置，中间间隔有特定距离；所述六个电极5被电极套件隔断，而互不连通并且相互绝缘。
所述芯片3周围根据发光颜色的需求，设置或不设置荧光粉层。
本实用新型公开的是T系列的透镜2为耐高温胶水固化后的实体，可保护芯片3和连线4受到碰撞，同时还具有导热、耐高低温、防震等的作用。在使用本实用新型的T系列时，将热沉6直接和散热系统连接，散热性能将会大大提高，例如：当所述T系列未连接散热系统时，额定工作状态下，温度可达150℃左右，而当所述T系列与散热系统连接时，温度仅为65℃左右。
实施例二：
如图7、8、9、10、11所示，本实施例与实施例一，不同之处在于本实施例公开的功率型发光二极管，所述电极套件1由陶瓷材料制成；所述电极套件1中部设置的台阶孔与其外侧壁之间的区域内，设置有六个上下贯穿的且中心线相互间平行的通孔7；六个杆状的电极5位于相应的通孔7内。
所述电极5的底部延伸出所述电极套件1的底面，并形成大致为水平方向上的扇形的电极触点；六个电极触点以热沉6的中心线为圆心，按圆形阵列排列。
本实用新型的功率型LED光源装置相关技术参数为：
透镜：耐高低温胶水，抗UV，抗衰老(黄化)，低应力，高韧性，高粘接力，高透光率95％↑，折射率1.45↑；
电极套件：高温塑胶或陶瓷270℃-600℃；
热沉导热系数：398W/(m.K)；
镀银层导热系数：427W/(m.K)；
芯片与热沉连接结点热阻：≤10℃/W
实施例三：
如图12、13、14、15所示，本实施例与实施例一，不同之处在于本实施例公开的功率型发光二极管，所述六个电极5以热沉6的中心线为圆心，按圆形阵列排列；所述电极5的内侧面和内底面包覆在所述电极套件1的侧壁和底面上。
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本实用新型范围内，进行的各种改进和变化，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (11)
1、功率型发光二极管，包括有大致为扁圆柱体的电极套件、位于所述电极套件顶部上方的半球状结构的透镜、位于透镜内的芯片和两根以上连线以及位于电极套件中部的热沉；其特征在于：所述电极套件包括有一对以上的电极，所述电极的各触点均紧帖在所述电极套件的外壁面上；所述每根连线一端连接芯片，另一端连接相应电极的顶部。
2、根据权利要求1所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述电极套件包括有两对以上的电极。
3、根据权利要求1所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述电极套件包括采用耐高低温塑胶或陶瓷材料制成的框架。
4、根据权利要求1所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述透镜采用耐高低温且抗UV的胶水制成。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述透镜(2)、芯片(3)、连线(4)、热沉(6)、电极(5)均固定和安装在电极套件(1)上；所述电极套件(1)其中部设置有台阶孔，热沉(6)镶嵌在所述电极套件(1)的台阶孔中；芯片(3)位于热沉(6)上方，连线(4)将芯片(3)的正、负极与电极套件(1)的电极(5)上表面的正、负极分别连通；透镜(2)位于电极套件(1)的上方，所述透镜(2)为耐高低温胶水固化后的实体，覆盖了芯片(3)、连线(4)、热沉(6)、电极(5)上表面及电极套件(1)上表面。
6、根据权利要求5所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述电极套件(1)中部设置的台阶孔截面呈成“工”字形，所述台阶孔按高度方向可分为三段：上段“一”形为圆环形凹槽，所述圆环形凹槽的尺寸稍小于电极套件(1)外轮廓尺寸；中段“1”形为圆形凹槽，半径尺寸稍小于上段“一”形圆环形凹槽半径尺寸；下段“一”形为圆环形凹槽，该圆环形凹槽的尺寸稍小于电极套件(1)外轮廓尺寸；约等于热沉(6)的外轮廓尺寸。
7、根据权利要求6所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述热沉(6)为截面为“工”字型的回转体结构，热沉(6)顶面稍高于电极套件顶面。
8、根据权利要求7所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述电极(5)为旋转90°后的“U”形的折弯片结构，共设置有六个电极(5)，所述电极(5)的内侧面和内底面包覆在所述电极套件(1)的侧壁和底面上；热沉(6)的外底面与电极(5)的外底面平齐。
9、根据权利要求8所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述六个电极(5)分成两组，每组各3个分别位于电极套件(1)的两侧，每组的3个电极(5)并排设置，中间间隔有特定距离；所述六个电极(5)被电极套件隔断，而互不连通并且相互绝缘。
10、根据权利要求7所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述电极套件(1)中部设置的台阶孔与其外侧壁之间的区域内，设置有六个上下贯穿的且中心线相互间平行的通孔(7)；六个杆状的电极(5)位于相应的通孔(7)内；所述电极(5)的底部延伸出所述电极套件(1)的底面，并形成大致为水平方向上的扇形的电极触点；六个电极触点以热沉(6)的中心线为圆心，按圆形阵列排列。
11、根据权利要求8所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述六个电极(5)以热沉(6)的中心线为圆心，按圆形阵列排列；所述电极(5)的内侧面和内底面包覆在所述电极套件(1)的侧壁和底面上。
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