CN201502974U - 一种led散热基座封装结构 - Google Patents

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Abstract

一种LED散热基座封装结构，涉及大功率LED照明领域。现有技术存在散热性能不佳等缺陷，本实用新型的基座表面设有热辐射绝缘材料层，所述的LED芯片固定于热辐射绝缘材料层上。实现了通过基座自身热辐射和对流方式解决了由于芯片结温显著变化带来的LED稳定性和可靠性问题，同时减轻了灯具重量和体积，降低了成本；电极直接制作在基座表面，不加设绝缘板，降低整体热阻；热辐射层混合或喷涂有反光介质，提高LED的出光效率。

Description

一种LED散热基座封装结构
【技术领域】
本实用新型涉及大功率LED照明领域，具体是一种用于照明、交通灯和信号显示等器件的借助热辐射陶瓷层散热的LED封装结构。
【背景技术】
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度色度和电气参数等，影响器件的寿命和可靠性。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，有时还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芯片结温的变化。
此外，由于金属基座导电，不能直接在基座上设置导电片以用来连接芯片和外电路，必须加设绝缘板、绝缘架等构件，再在这些构件上设置导电片，绝缘板、绝缘架的材料导热和散热性能都比较差，一定程度上影响了灯具的散热。绝缘板、绝缘架的表面比较粗糙，光反射性能差，当这些构件位于芯片周围区域时，会影响芯片的出光率。
LED芯片有两种基本结构，横向结构和垂直结构。横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧。垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧。当底座上安装一个以上LED芯片时，采用串联的方法便于控制LED芯片通过电流的精确性，同时LED芯片使用的稳定性也得到比较好的保证。但由于金属基座导电，传统的封装结构无法实现多个垂直结构LED芯片的串联。
本发明应用高辐射率散热陶瓷，利用其高辐射率、高导热率和绝缘的特点，解决了上述难题。
【实用新型内容】
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供一种一种LED散热基座封装结构，通过引入绝缘的热辐射陶瓷层达到提高芯片出光率、改善导热与散热性能，从而提升芯片工作的稳定性和可靠性，并延长芯片的使用寿命等目的。
为此，本实用新型采用以下技术方案：一种LED散热基座封装结构，包括至少一个LED芯片和承载LED芯片的基座，其特征在于：所述的基座表面设有热辐射绝缘材料层，所述的LED芯片固定于热辐射绝缘材料层上。热辐射绝缘材料层具有良好的热辐射能力，使LED芯片所产生热量相当一部分直接由基座通过辐射散发出去，再加上基座与周围空气之间的传导、对流散热方式，有助于减小散热器的大小甚至去除散热器，从而有效减小了灯具的体积和重量，降低了成本，便于装卸和运输。此外，这种结构的基座表面绝缘，垂直结构芯片直接装在基座上后，其下底面(电极)不会互相连通，便可实现将各芯片串联的目的，有助于达到较高的出光效率。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采取如下技术措施或者这些措施的任意组合：
所述的热辐射材料层为热辐射陶瓷层。热辐射陶瓷的绝缘性能和热辐射散热性能都非常好。
所述的基座为导热金属基座，所述的热辐射陶瓷层覆盖于金属基座上表面或包覆于金属基座外表面。导热金属材料能快速将芯片所产生热量传输到基座各处，从而利用基座的各表面及时散发热量。热辐射陶瓷层的覆盖面积和位置可根据实际散热要求来选择。
所述的热辐射陶瓷层上设有电极，电极为可焊区域，LED芯片固定于电极上，并通过引线与外部电极相连。电极可固定LED芯片，也可用于连接芯片和外电路，电极直接通过腐蚀或光刻等方式加载在基座上，不需加设现有技术中的绝缘板，不影响基座散热和出光率。
所述的基座上开设有芯片安装槽，该安装槽的侧壁面为一斜面，安装槽的基座部分上也覆盖热辐射陶瓷层，热辐射陶瓷层混合或喷涂有反光介质，覆于安装槽内的热辐射陶瓷层表面形成光反射面。光反射面起到反光、聚光的作用，能进一步提高出光率。
所述的光反射面与LED芯片出光中心线间的夹角为10-70度，此角度范围内能起到较好的光处理目的。
所述的光反射面上设有若干凸点，用以增加光线全反射的几率，提高出光率。
所述的热辐射陶瓷层上设有若干散热凸起，增加散热层的表面积，能更好地散发热量。
所述LED 芯片的出光线路上设有透光介质，透光介质包括透镜和设于透镜与芯片之间的光学胶，所述的光学胶内或光学胶与透镜之间或光学胶与芯片之间设有光转化材料。透光介质对芯片发出光的方向进行处理，以适合具体照明要求，并对芯片起保护作用。光转化材料用以转换光的颜色。
所述的热辐射陶瓷层为氧化铝陶瓷层或氮化铝陶瓷层，这两种材料的辐射率高，绝缘效果好。
本发明优点：本实用新型通过在基座表面设置高辐射率、绝缘的热辐射材料(如氧化铝、氧化锌等)层，实现了通过基座自身热辐射和对流方式解决了由于芯片结温显著变化带来的LED稳定性和可靠性问题，同时减轻了灯具重量和体积，降低了成本；电极直接制作在基座表面，不加设绝缘板，降低整体热阻；热辐射层混合或喷涂有反光介质，提高LED的出光效率。
【附图说明】
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的基座、芯片及电极部分的结构示意图；
图3为图2的另一视图；
图4为本实用新型的带散热凸起基座及芯片和电极部分的结构示意图；
图5为图4基座部分的剖视图。
【具体实施方式】
如图1所示的一种LED散热基座封装结构，导热金属基座1的表面覆盖有热辐射陶瓷层2，热辐射陶瓷层可采用氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷制成。基座1上开设有芯片安装槽10，该安装槽10的侧壁面为一斜面，覆于安装槽内的热辐射陶瓷层表面形成光反射面8，热辐射陶瓷层混合或喷涂有反光介质。光反射面8上设有若干凸点，用以增加光线全反射的几率。LED芯片4设于安装槽10内，可设置多个，互相通过串联、并联或串并联连接。热辐射陶瓷层上通过光刻或腐蚀的方式设置有电极3(如图2、图3)，电极3可用银浆或铜箔制成，电极3与芯片之间通过引线(金线)7相连。
LED芯片4的出光线路上设有透镜9、光学胶6等透光介质，光学胶6与芯片4之间填充有光转化材料5，光转化材料5也可填充于光学胶与透镜之间或混合在光学胶内。
热辐射陶瓷层2上还可加设若干颗粒状散热凸起11(如图4、图5)，兼顾到热流通道畅通的同时，增加了有效散热面积。

Claims (10)

1.一种LED散热基座封装结构，包括至少一个LED芯片和承载LED芯片的基座，其特征在于：所述的基座表面设有热辐射绝缘材料层，所述的LED芯片固定于热辐射绝缘材料层上。
2.根据权利要求1所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的热辐射材料层为热辐射陶瓷层。
3.根据权利要求2所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的基座为导热金属基座，所述的热辐射陶瓷层覆盖于金属基座上表面。
4.根据权利要求2所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的基座为导热金属基座，所述的热辐射陶瓷层包覆于金属基座外表面。
5.根据权利要求3或4所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的热辐射陶瓷层上设有电极，电极为可焊区域，LED芯片固定于电极上，并通过引线与外部电极相连。
6.根据权利要求5所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的基座上开设有芯片安装槽，该安装槽的侧壁面为一斜面，安装槽的基座部分上也覆盖热辐射陶瓷层，热辐射陶瓷层混合或喷涂有反光介质，覆于安装槽内的热辐射陶瓷层表面形成光反射面。
7.根据权利要求6所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的光反射面与LED芯片出光中心线间的夹角为10-70度。
8.根据权利要求6所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的光反射面上设有若干凸点。
9.根据权利要求3或4所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述的热辐射陶瓷层上设有若干散热凸起。
10.根据权利要求3或4所述的一种LED散热基座封装结构，其特征在于：所述LED芯片的出光线路上设有透光介质，透光介质包括透镜和设于透镜与芯片之间的光学胶，所述的光学胶内或光学胶与透镜之间或光学胶与芯片之间设有光转化材料。
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