CN202274442U - 一种具有良好热传导的发光二极管散热基座 - Google Patents

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Abstract

一种具有良好热传导的发光二极管散热基座,包括支架及散热组件、整流电路和LED芯片组,其中支架及散热组件包括支撑壳体及设置在支撑壳体上的散热底板,而散热底板由导热绝缘层和散热层组成,其中散热层与外部空间相通且其一侧面与导热绝缘层紧密贴合,LED芯片组固定在导热绝缘层上。本实用新型由于采用将散热底板设置成由导热绝缘层及散热层复合构成的结构,使固定在导热绝缘层上的LED芯片组产生的热量能够通过该导热绝缘层快速地传递到散热层上并通过与外部空间相通的散热层迅速地散发到空气中,这样既能够有效地降低LED结温,使LED芯片组的稳定性和可靠性得到极大增强,而且本实用新型结构简单、制造方便、成本低、使用寿命长。

Description

一种具有良好热传导的发光二极管散热基座
技术领域
本实用新型涉及光源照明技术领域,特别是涉及一种具有良好热传导的发光二极管散热基座。
背景技术
发光二极管(又称:LED)是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件,具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、发光响应时间极短、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻、体积小、成本低等诸多优点,已经越来越广泛的应用于照明和装饰灯具等领域中。
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电色度和电气参数等,影响器件的寿命和可靠性。在努力增加其内外出光效率的同时增大其输入电流无疑是最有效的提高亮度的方法,但伴随着电流的增加会产生大量的热能,LED芯片结温升高其发光效率随之下降,为解决亮度增加和结温升高的矛盾,实现LED的高亮度、高稳定性,LED的散热问题的解决成为当务之急。
现有的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。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足,提供一种可快速有效地将LED芯片组产生的热量从工作区导出并散发,使LED芯片组的稳定性和可靠性增强,可在大电流下连续工作的具有良好热传导的发光二极管散热基座。
本实用新型的技术方案是这样实现的:
本实用新型所述的具有良好热传导的发光二极管散热基座,包括支架及散热组件、整流电路和LED芯片组,其中所述支架及散热组件包括支撑壳体及设置在支撑壳体上的散热底板,其特点是所述散热底板由导热绝缘层和散热层组成,所述散热层与外部空间相通且其一侧面与导热绝缘层紧密贴合,所述LED芯片组固定在导热绝缘层上。
其中,上述导热绝缘层由陶瓷或金刚石或其它非金属制成。
上述散热层由金属或金属复合材料或石墨或石墨层与金属层或其它散热能力强的非金属制成。
为了使散热层的散热面积大,以利于本实用新型更好地散热,上述散热层为具有斜面结构的散热层。
为了使本实用新型能够直接通过外部交流高压电源驱动点亮,上述整流电路由至少四个高压LED芯片组连接组成桥式整流电路。
为了使本实用新型在外部交流高压电源直接驱动的基础上还能够获得高显色性白光光源,上述桥式整流电路的至少一个支路上串联连接有至少一个用于调节色温的小功率LED芯片。
为了使本实用新型在外部交流高压电源直接驱动的基础上能够获得更好的高显色性白光光源,既可以是上述LED芯片组为由串联于上述整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组组成,也可以是上述LED芯片组为由串联于上述整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组和至少一个用于调节色温的小功率LED芯片连接组成。
本实用新型由于采用将散热底板设置成由导热绝缘层及散热层复合构成的结构,这样就形成了良好的热传导,使固定在导热绝缘层上的LED芯片组产生的热量能够通过该导热绝缘层快速地传递到散热层上,并通过与外部空间相通的散热层而将热量迅速地散发,从而实现良好的散热效果,这样既能够有效地降低LED芯片组的结温,使LED芯片组的稳定性和可靠性得到极大的增强,又能够使LED芯片组在大电流下连续长时间地工作,使用寿命长,而且散热层具有斜面结构,通过该斜面结构增大了散热层与外部空间的接触面积,从而达到更好的散热效果。又由于整流电路由至少四个高压LED芯片组连接组成桥式整流电路,这样既能够使LED芯片组直接通过外部交流高压电源驱动,又能够通过这些高压LED芯片组而获得更好效果的照明光源,而且电路简单、成本低,同时可在桥式整流电路的支线中串联有用于调节色温的小功率LED芯片,通过小功率LED芯片的发光颜色与高压LED芯片组的发光颜色的相互配合,从而使本实用新型在外部交流高压直接驱动的基础上能够获得高显色性白光光源。并且LED芯片组可为由串联于整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组和至少一个用于调节色温的小功率LED芯片连接组成,通过选择和调整小功率LED芯片的发光颜色或个数就能容易地获得不同的高显色性照明白光光源,而且光源的照射面积大,均匀度好,从而能够获得更好效果的高显色性照明白光光源。而且本实用新型结构简单、制造方便、成本低。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型支撑壳体的结构示意图。
图3为本实用新型实施方案1的电路原理图。
图4为本实用新型实施方案2的电路原理图。
图5为本实用新型实施方案3的电路原理图。
图6为本实用新型实施方案4的电路原理图。
图7为本实用新型高压LED芯片组的内部结构示意图。
具体实施方式
如图1-图7所示,本实用新型所述的具有良好热传导的发光二极管散热基座,包括支架及散热组件1、整流电路和LED芯片组,其中支架及散热组件1包括支撑壳体11及设置在支撑壳体11上的散热底板12,而散热底板12由导热绝缘层121和散热层122组成,其中散热层122与外部空间相通且其一侧面与导热绝缘层121紧密贴合,而LED芯片组固定在导热绝缘层121上。其中,导热绝缘层121由陶瓷或金刚石或其它非金属制成,而散热层122由Al、Cu等金属或金属复合材料或石墨或石墨层与金属层或其它散热能力强的非金属制成。当散热层122由石墨层与金属层制成时,为一层石墨层、一层金属层交替设置。如图1所示,为了使本实用新型具有更好的散热效果,散热层122为具有斜面结构1221的散热层。如图2所示,为了方便散热底板12的安装,在支撑壳体11上设置有通孔111,导热绝缘层121固定在通孔111内。而支撑壳体11上还设置有荧光板13、透镜14和电源输入端电极16,其中透镜14覆盖在荧光板13的外侧面上并通过粘胶剂与荧光板13紧密连接,而且在导热绝缘层121上设置有电极层2,LED芯片组位于导热绝缘层121与荧光板13之间的空腔内且固定在电极层2上,同时在导热绝缘层121与荧光板13之间的空腔内还填充有硅胶体15,而荧光板13由PC材料与荧光粉烧结而成或玻璃材料与荧光粉烧结而成或硅胶与荧光粉通过压膜形成或树脂与荧光粉通过压膜形成,并且荧光板13为可在高压LED芯片组的蓝光激发下发射出黄光或黄绿光的荧光板或为可在高压LED芯片组的紫外光激发下发射出蓝、绿、黄混合光的荧光板,透镜14则由硅胶或树脂材料或耐高温的透明塑料或玻璃材料制成,而在本实用新型中,透镜14采用球冠形状,采用的材料为低折射率的硅胶,所以有利于提高本实用新型的光效,而且LED芯片组的封装位置基本对称,这样就能更好地获得均匀的高显色性白光。为了使本实用新型能够直接通过外部交流高压电源驱动点亮,整流电路由至少四个高压LED芯片组连接组成桥式整流电路,该桥式整流电路的输入端与外部交流高压电源相连接,其输出端与LED芯片组相连接,而且高压LED芯片组发出的光为蓝光或紫光。如图7所示,高压LED芯片组为由若干个微芯片串联在同一衬底上并通过芯片工艺制成或由多个小功率芯片通过金线串联并集成在同一基板上而构成。在本实用新型中,高压LED芯片组是通过一系列芯片工艺实现在一个蓝宝石衬底上把16个微芯片串联起来而形成,高压LED芯片组的发光波长为450~475nm的蓝光,每个高压LED芯片组的工作电压在50V左右。为了使本实用新型在外部交流高压电源直接驱动的基础上还能够获得高显色性白光光源,桥式整流电路的至少一个支路上串联连接有至少一个用于调节色温的小功率LED芯片。为了使本实用新型在外部交流高压电源直接驱动的基础上能够获得更好的高显色性白光光源,既可以是LED芯片组为由串联于整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组组成,也可以是LED芯片组为由串联于整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组和至少一个用于调节色温的小功率LED芯片连接组成。而本实用新型中所采用的小功率LED芯片为发光波段在橙色和红色之间的暖色LED芯片,并且在实际的应用中,通常是采用红光芯片,其发光波长在620~650nm之间,工作电压在2.1V左右。本实用新型使用时,其发出的高显色性白光,既可以由高压LED芯片组发出的蓝光与荧光板13发出的黄光,以及小功率LED芯片发出的红光或橙色光混合而成,也可以是由不同的高压LED芯片组发出的蓝光和紫光,它们激发荧光板13发出黄绿光或黄光,再配合小功率LED芯片发出的红光或橙色光混合而成。由于荧光板13在高压LED芯片组发出的部分蓝光受激下会发射出长余辉黄光,并与高压LED芯片组发出的其余蓝光和小功率LED芯片发出的红光配混合,就可以获得人眼感受不到白光的闪耀和显色性达到90以上的白光,这样的白光就可应用到各类照明场合,其市场应用潜力巨大。此外,硅胶体15由高折射率的硅胶制成,一方面可把高压LED芯片组与小功率LED芯片相连接的金线凝固,保护金线;另一方面又有利于提高LED的光提取效率。为了保护小功率LED芯片,在桥式整流电路的输入端连接有限流电阻R,该限流电阻R的阻值为300~1KΩ之间,具体数值要根据高压LED芯片组中的每个微芯片pn结电压、单个小功率LED芯片的pn结电压和芯片的工作电流决定。
为了使本实用新型具有不同的照明效果,本实用新型的电路可设置成由不同个数的高压LED芯片组及小功率LED芯片连接组成。
实施例一:
如图3所示,高压LED芯片组B1、高压LED芯片组B2、高压LED芯片组B3和高压LED芯片组B4连接组成桥式整流电路,该桥式整流电路的输出端之间顺着电流流经方向依序连接有小功率LED芯片LED1、小功率LED芯片LED2、小功率LED芯片LED3、高压LED芯片组B6和高压LED芯片组B5。而限流电阻R连接在桥式整流电路的输入端。该电路通电时,限流电阻R、高压LED芯片组B4、小功率LED芯片LED1、小功率LED芯片LED2、小功率LED芯片LED3、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B5和高压LED芯片组B2构成通电回路;高压LED芯片组B1、小功率LED芯片LED1、小功率LED芯片LED2、小功率LED芯片LED3、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B5、高压LED芯片组B3和限流电阻R构成通电回路。
实施例二:
如图4所示,高压LED芯片组B1、高压LED芯片组B2、高压LED芯片组B3和高压LED芯片组B4连接组成桥式整流电路,其中高压LED芯片组B1所在的支路中串联有小功率LED芯片LED1,而且小功率LED芯片LED1的电流输出端与高压LED芯片组B1的正极连接,同时在高压LED芯片组B4所在的支路中串联有小功率LED芯片LED2,而且小功率LED芯片LED2的电流输出端与高压LED芯片组B4的正极连接。该桥式整流电路的输出端之间顺着电流流经方向依序连接有小功率LED芯片LED3、小功率LED芯片LED4、高压LED芯片组B6和高压LED芯片组B5。而限流电阻R连接在桥式整流电路的输入端。该电路通电时,限流电阻R、小功率LED芯片LED2、高压LED芯片组B4、小功率LED芯片LED3、小功率LED芯片LED4、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B5和高压LED芯片组B2构成通电回路;小功率LED芯片LED1、高压LED芯片组B1、小功率LED芯片LED3、小功率LED芯片LED4、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B5、高压LED芯片组B3和限流电阻R构成通电回路。
实施例三:
如图5所示,高压LED芯片组B1、高压LED芯片组B2、高压LED芯片组B3和高压LED芯片组B4连接组成桥式整流电路,其中高压LED芯片组B1所在的支路中串联有小功率LED芯片LED1,而且小功率LED芯片LED1的电流输出端与高压LED芯片组B1的正极连接;高压LED芯片组B2所在的支路中串联有小功率LED芯片LED2,而且小功率LED芯片LED2的电流输出端与高压LED芯片组B2的正极连接;高压LED芯片组B3所在的支路中串联有小功率LED芯片LED3,而且小功率LED芯片LED3的电流输出端与高压LED芯片组B3的正极连接;高压LED芯片组B4所在的支路中串联有小功率LED芯片LED4,而且小功率LED芯片LED4的电流输出端与高压LED芯片组B4的正极连接。该桥式整流电路的输出端之间顺着电流流经方向依序连接有小功率LED芯片LED5、高压LED芯片组B6和高压LED芯片组B5。而限流电阻R连接在桥式整流电路的输入端。该电路通电时,限流电阻R、小功率LED芯片LED4、高压LED芯片组B4、小功率LED芯片LED5、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B5、小功率LED芯片LED2和高压LED芯片组B2构成通电回路;小功率LED芯片LED1、高压LED芯片组B1、小功率LED芯片LED5、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B5、小功率LED芯片LED3、高压LED芯片组B3和限流电阻R构成通电回路。
实施例四:
如图6所示,高压LED芯片组B2、高压LED芯片组B4、高压LED芯片组B5、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B7和高压LED芯片组B9连接组成桥式整流电路,其中高压LED芯片组B4和高压LED芯片组B5串联在同一支路上,高压LED芯片组B6和高压LED芯片组B7串联在同一支路上,而高压LED芯片组B2的正极端串联有小功率LED芯片LED1、负极端串联有小功率LED芯片LED2,高压LED芯片组B9的正极端串联有小功率LED芯片LED4、负极端串联有小功率LED芯片LED3。该桥式整流电路的两端分别串联有高压LED芯片组B1和高压LED芯片组B8、高压LED芯片组B3和高压LED芯片组B10。而在桥式整流电路的电流输入端连接有限流电阻R。该电路通电时,限流电阻R、高压LED芯片组B1、小功率LED芯片LED1、高压LED芯片组B2、小功率LED芯片LED2、高压LED芯片组B6、高压LED芯片组B7、小功率LED芯片LED4、高压LED芯片组B9、小功率LED芯片LED3和高压LED芯片组B8构成通电回路;高压LED芯片组B10、小功率LED芯片LED4、高压LED芯片组B9、小功率LED芯片LED3、高压LED芯片组B5、高压LED芯片组B4、小功率LED芯片LED1、高压LED芯片组B2、小功率LED芯片LED2、高压LED芯片组B3和限流电阻R构成通电回路。
本实用新型所述的发光二极管装置,其输入的交流电压值决定了整流电路的输出端之间的高压LED芯片组和小功率LED芯片的数量。如果外部输入的交流电压值为220V左右,那么整流电路及其输出端之间的高压LED芯片组和小功率LED芯片就可采用如图3至图5所示的连接,但如果输入的交流电压值为110V左右,那整流电路可采用图3至图5所示的连接,但整流电路的输出端之间的电路只能由几个小功率LED芯片串联构成,而不能再串联有高压LED芯片组。
本实用新型是通过实施例来描述的,但并不对本实用新型构成限制,参照本实用新型的描述,所公开的实施例的其他变化,如对于本领域的专业人士是容易想到的,这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种具有良好热传导的发光二极管散热基座,包括支架及散热组件(1)、整流电路和LED芯片组,其中所述支架及散热组件(1)包括支撑壳体(11)及设置在支撑壳体(11)上的散热底板(12),其特征在于所述散热底板(12)由导热绝缘层(121)和散热层(122)组成,所述散热层(122)与外部空间相通且其一侧面与导热绝缘层(121)紧密贴合,所述LED芯片组固定在导热绝缘层(121)上。
2.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述导热绝缘层(121)由陶瓷或金刚石或其它非金属制成。
3.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述散热层(122)由金属或金属复合材料或石墨或石墨层与金属层或其它散热能力强的非金属制成。
4.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述散热层(122)为具有斜面结构(1221)的散热层。
5.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述支撑壳体(11)上设置有通孔(111),上述导热绝缘层(121)固定在所述通孔(111)内。
6.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述整流电路由至少四个高压LED芯片组连接组成桥式整流电路。
7.根据权利要求6所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述桥式整流电路的至少一个支路上串联连接有至少一个用于调节色温的小功率LED芯片。
8.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述LED芯片组为由串联于上述整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组组成或上述LED芯片组为由串联于上述整流电路的输出端之间的至少一个高压LED芯片组和至少一个用于调节色温的小功率LED芯片连接组成。
9.根据权利要求7或8所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述小功率LED芯片为发光波段在橙色和红色之间的暖色LED芯片。
10.根据权利要求1所述具有良好热传导的发光二极管散热基座,其特征在于上述支撑壳体(11)上还设置有荧光板(13)、透镜(14)和电源输入端电极(16),所述透镜(14)覆盖在荧光板(13)的外侧面上,上述导热绝缘层(121)上设置有电极层(2),上述LED芯片组位于所述导热绝缘层(121)与荧光板(13)之间且固定在所述电极层(2)上,所述导热绝缘层(121)与荧光板(13)之间还填充有硅胶体(15)。
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