CN202153535U - 发光二极管封装单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种发光二极管封装单元，包含发光二极管晶粒、座体、支架结构及导热块。座体包含有第一凹孔。支架结构包含第一支架及第二支架，第一支架及第二支架分别具有第一端及第二端，第一支架的第一端及第二支架的第一端伸入座体的第一凹孔，第一支架的第二端及第二支架的第二端自座体外侧翻折至座体底面。导线连结发光二极管晶粒与第一支架、第二支架。并且，导热块设置第一凹孔内，且自第一凹孔贯穿至座体的底面。发光二极管晶粒设置于导热块上。导热块提供发光二极管晶粒快速散热的路径，藉此提升散热效率、以及延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体发光组件，尤其涉及一种快速传导热能的发发光二极管封装单元。
背景技术
地球正面临能源短缺与环境污染的挑战，促使节能与环保被各国视为重要发展策略之一。发光二极管技术虽然发明于能源充足各国大量开采及环境污染尚未严重的时代，但随着能源与环境的问题日趋严重，发光二极管俨然成为万众瞩目的节能环保之星，无论业者或学者无不绞尽脑汁的发展多元化的发光二极管产品，提供大众于日常生活使用。
发光二极管在演进的过程朝着高功率技术发展，利用高功率产生足够的亮度来取代现有的照明。高功率产生的热量集中在尺寸很小的晶粒内，一旦温度升高，连带引起接面温度升高、荧光粉激射效率下降，最后不仅加速晶粒本身及封装材料的劣化，且造成发光效率下降，严重影响发光二极管的使用寿命。
台湾专利号M397599即是针对发光二极管的支架改良散热问题，但仔细分析得知：前案金属支架散热不易，因为承载发光二极管晶粒的第一金属支架必须传导绝大部分的热能，使得发光二极管晶粒所产生的热能无法迅速排出，因而加速晶粒老化。同时，前案并未作静电放电(ESD)防护，发光二极管并未有防护静电放电的设计，一旦累积的静电被触发，将产生极高瞬间电流破坏发光二极管，留存的静电也会持续干扰周遭电子产品的运作。
目前有业者提出利用防护组件来防止静电放电的破坏，常见的作法即是将防护组件与发光二极管晶粒放在一起，虽然保护发光二极管免遭受静电放电破坏，但是防护组件本身的厚度将阻挡发光二极管晶粒产生的光源，严重影响发光二极管的发光效率。
有鉴于此，如何针对上述现有发光二极管封装单元所存在的缺点进行研发改良，如何加快发光二极管的散热、减少热能累积及防护静电放电，实为相关业界所需努力研发的目标。
实用新型内容
为了解决上述先前技术不尽理想之处，本实用新型提供了一种发光二极管封装单元，包含发光二极管晶粒、座体、支架结构、导线及导热块。座体具有第一凹孔。支架结构具有第一支架及第二支架，第一支架及第二支架分别具有第一端及第二端，第一支架的第一端及第二支架的第一端伸入座体的第一凹孔，第一支架的第二端及第二支架的第二端自座体外侧翻折至座体底面。导线连结发光二极管晶粒、第一支架及第二支架。并且，导热块设置第一凹孔内，且自第一凹孔贯穿至座体的底面。发光二极管晶粒设置于导热块上。
所述发光二极管封装单元，其中，座体进一步包含第二凹孔，第二凹孔内设置有静电防护组件。
所述发光二极管封装单元，其中，静电防护组件设置于第一支架的第一端上。
所述发光二极管封装单元，其中，静电防护组件设置于第二支架的第一端上。
所述发光二极管封装单元，其中，静电防护组件设置于导热块上。
因此，本实用新型的主要目的是提供一种发光二极管封装单元，透过导热块提供了最短的散热路径，使导热块能迅速的将累积于发光二极管晶粒的热能导出。藉此，避免发光二极管累积热能，进而提升散热效率、延长使用寿命。
本实用新型的另一目的是提供一种发光二极管封装单元，可进一步设置第二凹孔以容置静电防护组件，来提供静电放电防护，且使第一凹孔中的发光二极管晶粒产生的光源不会被第二凹孔中的静电防护组件阻挡而提升发光效率，并且同时提供发光二极管封装单元制作过程所需的视觉定位，避免制程中组件无法精准到位的情况发生。
此外，本实用新型亦提供另一种发光二极管封装单元，包含发光二极管晶粒、座体、第一导块、第二导块、导线及导热块。座体具有第一凹孔。第一导块及第二导块分别具有一对侧面、上底面及下底面，第一导块的上底面及第二导块的上底面延伸入第一凹孔，第一导块及第二导块部分包覆于座体内。导线连结发光二极管晶粒及第一导块、第二导块。并且，第一导块的一侧面与下底面外露于座体。第二导块的一侧面与下底面外露于座体。导热块设置于第一导块及第二导块之间，且自第一凹孔贯穿至座体的底面，发光二极管晶粒设置于导热块上。
所述发光二极管封装单元，其中，座体进一步包含第二凹孔，第二凹孔内设置有静电防护组件。
所述的发光二极管封装单元，其中，静电防护组件设置于第一导块上。
所述发光二极管封装单元，其中，静电防护组件设置于第二导块上。
所述发光二极管封装单元，其中，静电防护组件设置于导热块上。
因此，本实用新型的主要目的是提供一种发光二极管封装单元，透过导热块、以及第一导块与第二导块的上底面至下底面之间分别提供了最短的散热路径，使导热块、第一导块、第二导块能迅速的将累积于发光二极管晶粒的热能导出。藉此，避免发光二极管累积热能，进而提升散热效率、延长使用寿命。
本实用新型的另一目的是提供一种发光二极管封装单元，可进一步增设第二凹孔以容置静电防护组件，来提供静电放电防护，且使置于第二凹孔的静电防护组件不会阻挡置于第一凹孔的发光二极管晶粒产生的光源而提升发光效率，并且同时提供发光二极管封装单元制作过程所需的视觉定位，避免制程中组件无法精准到位的情况发生。
附图说明
图1A是根据本实用新型提出的第一较佳实施例，为发光二极管封装单元立体示意图；
图1B是根据图1A所示的第一较佳实施例发光二极管封装单元沿A-A联机的剖面示意图；
图1C是根据本实用新型提出的第一较佳实施例，为静电防护组件设置于第一支架的第一端的立体示意图；
图1D是根据本实用新型提出的第一较佳实施例，为静电防护组件设置于第二支架的第一端的立体示意图；
图1E是根据本实用新型提出的第一较佳实施例，为第一、第二支架于弯折部开设开孔的立体示意图；
图1F是根据本实用新型提出的第一较佳实施例，为发光二极管封装单元另一立体示意图；
图2A是根据本实用新型提出的第二较佳实施例，为发光二极管封装单元立体示意图；
图2B是如图2A所示的第二较佳实施例发光二极管封装单元的沿B-B联机的剖面示意图；
图2C是根据本实用新型提出的第二较佳实施例，为静电防护组件设置于第一导块的上表面的立体示意图；
图2D是根据本实用新型提出的第二较佳实施例，为静电防护组件设置于第二导块的上表面的立体示意图。
【主要组件符号说明】
发光二极管晶粒 10
座体 20
第一凹孔 21
第二凹孔 22
边角 23
底面 24
支架结构 30
第一支架 31
第二支架 32
第一端 311、321
第二端 312、322
弯折部 313、323
开孔 33
导线 40
导热块 50
顶面 51
底面 52
第一导块 60
第二导块 70
第一侧面 61、71
第二侧面 62、72
上底面 63、73
下底面 64、74
静电防护组件 E
具体实施方式
由于本实用新型公开一种发光二极管封装单元，其中所利用的发光二极管原理，已为本领域普通技术人员所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，表达与本实用新型特征有关的结构示意，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，事先声明。
请参考图1A，是根据本实用新型提出的第一较佳实施例，为发光二极管封装单元立体示意图。第一较佳实施例的发光二极管封装单元采用表面黏着型发光二极管(Surface Mount Device LED，SMD LED)态样为例。
发光二极管封装单元包含发光二极管晶粒10、座体20、支架结构30、导线40及导热块50。
发光二极管晶粒10利用导线40分别与支架结构30电性连结，发光二极管晶粒10是利用电能转化为光能的方式产生光，且依不同的材料发出不同波长的光。
座体20近似矩形立方体，且包含有呈杯状的第一凹孔21，贯穿座体20的第一凹孔21提供发光二极管晶粒10产生的光通过。
支架结构30包含第一支架31及第二支架32，且第一、第二支架31、32为导电及传热材质，并皆是一体射出成型为片状，本实施例中第一、第二支架31、32采用黄铜、青铜或铜合金等铜材质为例。发光二极管晶粒10发光所需要的电能即是由第一、第二支架31、32传送，本实施例是以第一支架31做为P极，且以第二支架32做为N极。另发光二极管晶粒10产生的部分热能可由第一、第二支架31、32传导，以降低发光二极管晶粒10的接面温度(Junction Temperature)。
导热块50为传热材质，且一体射出成型为块状，导热块50设置于座体20的第一凹孔21下方，且自第一凹孔21的下方贯穿至座体20的底面24。前述发光二极管晶粒10即是利用导热胶或锡合金设置于导热块50的顶面51，使导热块50传导大部分发光二极管晶粒10产生的热能。本实施例的导热块50的块状设计可以缩短散热路径，在导热块50的顶面51与底面52之间形成最短的散热路径，使得导热块50能更快速的传导热能、且更减少热能的累积，进而提升发光二极管晶粒10的散热效率、而延长使用受寿命。
请参阅图1B，是图1A所示的发光二极管封装单元沿A-A联机剖面示意图。第一支架31及第二支架32分别具有第一端311、321及第二端312、322，第一支架31的第一端311与第二支架32的第一端321分别从座体20二侧伸入于第一凹孔21下方。第一支架31的第二端312及第二支架32的第二端322互相朝向彼此自座体20二相对外侧翻折至座体20底面24。第一、第二支架31、32分别位于座体20的二侧，导热块50设置于第一支架31及第二支架32之间，且第一、第二支架31、32的第一端311、321及第二端312、322分别与导热块50二侧面相距一间距、彼此互不连接。
此外，本实施例中，可以进一步在座体20上增设第二凹孔22，如图1C与图1D所示。贯穿座体20的第二凹孔22提供静电防护组件E设置，第二凹孔22设置位置是在第一凹孔21周围任一个位置上，本实施例对于第二凹孔22的设置位置可以位于座体20的任一边角23。静电放电(Electrical Static Discharge，ESD)是一般电子组件最常遭遇的伤害，静电放电是指不同电位的两个物体之间产生的电荷急速流动的现象，所产生的瞬间电流造成发光二极管封装单元永久性的损坏，且静电伤害又是累积而成无法预判发生的时间点。本实施例透过静电防护组件E即可用来防止静电放电破坏发光二极管封装单元。值得注意的是，藉由本实用新型的设计，第一凹孔21中的发光二极管晶粒10产生的光线不会被第二凹孔22中的静电防护组件E阻挡，进而提升发光二极管封装单元的发光效率。前述座体20的第二凹孔22更可提供视觉辨识于制作发光二极管封装单元的过程，让发光二极管在封装制程中，各制程的设备可藉此进行定位。本实施例将静电防护组件设计成内含放电回路的集成电路(Integrated Circuits，IC)。
图1C所示的设计，是代表座体20的第二凹孔22设置在第一支架31处，使设置于第二凹孔22中的静电防护组件E设置于第一支架31的第一端311以进行静电放电防护。而图1D所示的设计，则是代表座体20的第二凹孔22设置在第二支架32处，使设置于第二凹孔22中的静电防护组件E设置于第二支架32的第一端321进行静电放电防护。另外的设计是搭配导热块50(附图未绘出)，使座体20的第二凹孔22开设在导热块50的位置，让设置于第二凹孔22中的静电防护组件E设置于导热块50的顶面51进行静电放电防护。
此外，如图1E所示，为了进一步增加散热的效率，可以在第一、第二支架31、32的弯折部313、323上形成开孔33。在本实用新型中，在第一支架31的第一端311与第二端312之间及第二支架32的第一端321与第二端322之间各自翻折形成有弯折部313、323，并且于弯折部313、323各自开设有开孔33，此开孔33可为多个，藉以增加散热的效率。
在图1F中，支架结构30的第一支架31与第二支架32是可以视需求做数量上的变化，从图1A与图1F可以看出第一支架31与第二支架32从一整片分成三片彼此间隔排列。
本实施例发光二极管封装单元是受散热基板(附图未绘出)承载，以采用铜材质的散热基板为最佳，属于金属材质的铜、其散热特性较为出色。第一、第二支架31、32及导热块50是焊接于散热基板上，使第一、第二支架31、32及导热块50将热能经由散热基板传导发光二极管封装单元产生的热能，进而达到散热的目的。
此外，请参考图2A，是根据本实用新型所提出的第二较佳实施例的发光二极管封装单元的立体示意图。第二较佳实施例的发光二极管封装单元包含发光二极管晶粒10、座体20、导线40、导热块50、第一导块60及第二导块70，且发光二极管晶粒10是利用导线40分别与第一导块60及第二导块70电性连结。导热块50为传热材质，且一体射出成型为块状，导热块50设置于座体20的第一凹孔21下方，且自第一凹孔21的下方贯穿至座体20的底面24。其中发光二极管晶粒10、座体20、导线40、导热块50的构造与相互连接关系，与第一较佳实施例中所述大致相同，在此不再赘述，因此以下仅就第二较佳实施例与第一较佳实施例不同之处加以说明。
请参阅图2B，为图2A所示的发光二极管封装单元沿B-B联机的剖面示意图。第一、第二导块60、70为导电及传热材质，且一体射出成型为块状，本实施例第一、第二导块60、70采用黄铜、青铜或铜合金等铜材质。发光二极管晶粒10产生光所需要的电能即是由第一、第二导块60、70传送，本实施例是以第一导块60做为P极，且以第二导块70做为N极。另发光二极管晶粒10产生的部分热能可由第一、第二导块60、70传导，藉此降低发光二极管晶粒10的接面温度(Junction Temperature)。
第一、第二导块60、70分别具有第一侧面61、70及第二侧面62、72及上底面63、73及下底面64、74。第一导块60的上、下底面63、64及第二导块70的上、下底面73、74分别从座体20二侧伸入于第一凹孔21下方，第一、第二导块60、70分别位于座体20的二侧，导热块50设置于第一导块60及第二导块70之间，且第一、第二导块60、70的第一侧面61、71分别与导热块50二侧面相距一间距、彼此互不连接。
此时的第一、第二导块60、70的上底面63、73部分受座体20包覆，座体20将第一、第二导块60、70的第一侧面61、71包覆于内，第一、第二导块60、70的第二侧面62、72与下底面64、74外露于座体20外。
本实施例的发光二极管晶粒10是设置于导热块50的顶面51上，使导热块50传导大部分发光二极管晶粒10产生的热能。故本实施例的导热块50、第一导块60、第二导块70的块状设计可以缩短散热路径，分别在导热块50的顶面51与底面52之间、以及第一、第二导块60、70的上底面63、73与下底面64、74之间形成最短的散热路径，使得导热块50、第一导块60、第二导块70能更快速的传导热能、且更减少热能的累积，进而提升发光二极管晶粒10的散热效率、且延长使用受寿命。
此外，本实施例中，也可以进一步在座体20上增设第二凹孔22，如图2C与图2D所示。座体20另包含有第二凹孔22，而贯穿座体20的第二凹孔22提供静电防护组件E设置，第二凹孔22的设置位置可以位于座体20的任一边角23。
本实施例透过静电防护组件E即可用来防止静电放电破坏发光二极管封装单元。且使置于第二凹孔22的静电防护组件E不会阻挡置于第一凹孔21的发光二极管晶粒10产生的光线，进而提升发光二极管封装单元的发光效率。并更可于制作发光二极管封装单元的过程中作为视觉定位之用。
图2C所示的设计，是代表座体20的第二凹孔22设置在第一导块60处，使设置于第二凹孔22中的静电防护组件E抵触第一导块60的上底面63以便进行静电放电防护。而图2D所示的设计，则是代表座体20的第二凹孔22设置于第二导块70处，使设置于第二凹孔22中的静电防护组件E抵触第二导块70的上底面63，以便进行静电放电防护。另外的设计是搭配导热块50(附图未绘出)，使座体20的第二凹孔22设置在导热块50处，让设置于第二凹孔22中的静电防护组件E抵触导热块50的顶面51进行静电放电防护。
另外，第一导块60与第二导块70是可以视需求做数量上的变化(附图未绘出)从一整块分成三块彼此间隔排列。
本实施例发光二极管封装单元是受散热基板承载，以采用铜材质的散热基板为最佳。导热块50及第一、第二导块60、70是焊接于散热基板上，使导热块50及第一、第二导块60、70将热能经由散热基板传导发光二极管封装单元产生的热能。
以上所述仅为本实用新型较佳实施例，并非用以限定本实用新型权利要求的保护范围；同时以上的描述对于本领域普通技术人员应可明了与实施，因此其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于下述权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种发光二极管封装单元，包含一发光二极管晶粒(10)、一座体(20)、一支架结构(30)及一导热块(50)，所述座体(20)包含有至少一第一凹孔(21)，所述支架结构(30)包含一第一支架(31)及一第二支架(32)，所述第一支架(31)及所述第二支架(32)分别具有一第一端(311、321)及一第二端(312、322)，所述第一支架(31)的第一端(311)及所述第二支架(32)的第一端(321)伸入所述座体(20)的所述第一凹孔(21)，所述第一支架(31)的第二端(312)及所述第二支架(32)的第二端(322)自所述座体(20)外侧翻折至所述座体(20)底面(24)；多根导线(40)连结所述发光二极管晶粒(10)与所述第一支架(31)、所述第二支架(32)；其特征在于，
所述导热块(50)设置所述第一凹孔(21)内，且自所述第一凹孔(21)贯穿至所述座体(20)的底面(24)；以及
所述发光二极管晶粒(10)设置于所述导热块(50)上。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述座体(20)进一步包含一第二凹孔(22)，所述第二凹孔(22)内设置有一静电防护组件(E)。
3.根据权利要求2所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述静电防护组件(E)设置于所述第一支架(31)的第一端(311)上。
4.根据权利要求2所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述静电防护组件(E)设置于所述第二支架(32)的第一端(321)上。
5.根据权利要求2所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述静电防护组件(E)设置于所述导热块(50)上。
6.一种发光二极管封装单元，包含有至少一发光二极管晶粒(10)，一座体(20)、一第一导块(60)、一第二导块(70)及一导热块(50)，所述座体(20)包含有至少一第一凹孔(21)，所述第一导块(60)及所述第二导块(70)分别具有一对侧面(61、62、71、72)、一上底面(63、73)及一下底面(64、74)，所述第一导块(60)的上底面(63)及所述第二导块(70)的上底面(73)延伸入所述第一凹孔(21)，所述第一导块(60)及所述第二导块(70)部分包覆于所述座体(20)内；多根导线(40)连结所述发光二极管晶粒(10)及所述第一导块(60)、所述第二导块(70)；其特征在于，
所述第一导块(60)的一侧面(62)与所述第一导块(60)的下底面(64)外露于所述座体(20)；所述第二导块(70)的一侧面(72)与所述第二导块(70)的下底面(74)外露于所述座体(20)；所述导热块(50)设置于所述第一导块(60)及所述第二导块(70)之间，且自所述第一凹孔(21)贯穿至所述座体(20)的底面(24)，所述发光二极管晶粒(10)设置于所述导热块(50)上。
7.根据权利要求6所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述座体(20)进一步包含一第二凹孔(22)，所述第二凹孔(22)内设置有一静电防护组件(E)。
8.根据权利要求7所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述静电防护组件(E)设置于所述第一导块(60)上。
9.根据权利要求7所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述静电防护组件(E)设置于所述第二导块(70)上。
10.根据权利要求7所述的发光二极管封装单元，其特征在于，所述静电防护组件(E)设置于所述导热块(50)上。
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