CN206849864U - 一种发光二极管的封装散热结构 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管的封装散热结构，包括封装壳体、由封装壳体延伸出的导线架以及位于导线架上并与导线架电性连接的发光二极管芯片，封装壳体开设有凹穴，凹穴内填充有封装胶体，所述与发光二极管芯片底部接触的导线架上设有通孔，通孔内设有均匀分布的石墨散热片，导线架下方的封装壳体内设有与导线架连接的绝缘导热层以及与绝缘导热层连接的散热块，散热块的底部设有伸出封装壳体的散热鳍片组，所述石墨散热片的顶端与发光二极管芯片的底部连接，石墨散热片的底端与绝缘导热层连接；所述石墨散热片之间以及石墨散热片与通孔内壁之间的间隙内填充导热硅胶。本实用新型解决了现有发光二极管芯片与散热装置之间存在间隙而导致散热效果差的问题。

Description

一种发光二极管的封装散热结构

技术领域

本实用新型属于发光二极管技术领域，具体涉及一种发光二极管的封装散热结构。

背景技术

发光二极管是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光，具有寿命长、光效高、无辐射与低功耗的特点。由于发光二极管的工作温度高，热量极易累积在发光二极管芯片内，倘若无法及时将发光二极管芯片内的废热排出，则会降低发光二极管芯片的使用寿命，甚至烧毁，因此，通常会在发光二极管芯片上设置散热装置。

专利号为“ZL201320177056.5”的实用新型专利公开了一种散热导线架结构，包括导线架和散热器，导线架包括相互连接的内脚及外脚，内脚和外脚之间形成一容置空间，散热器设于容置空间内，包括连接内脚的绝缘导热层及连接绝缘导热层的散热片。上述专利中的发光二极管工作时产生的热量经由导线架导热给散热片，并可将热量通过额外的导热支撑块或导热突出面或导热焊垫三者其中之一导热给散热片，多重导热路径，散热效果好。但从附图可以看出，该散热导线架结构的发光二极管芯片与散热器之间存在间隙，这会降低散热效果，因为间隙的存在一方面降低了散热面积，另一方面，间隙内存在气体，而气体的导热系数非常低，例如，空气在封闭状态下的导热系数仅为0.023W/(m·k)，不利于散热。虽然上述专利在应用于打线封装结构时不存在间隙(图8)，但导热焊垫的热量经过连系棒传递至散热片，连系棒与散热片之间的接触面积小，同样影响散热效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有发光二极管芯片与散热装置之间存在间隙而导致散热效果差的问题，本实用新型提供一种发光二极管的封装散热结构。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种发光二极管的封装散热结构，包括封装壳体、由封装壳体延伸出的导线架以及位于导线架上并与导线架电性连接的发光二极管芯片，所述封装壳体开设有凹穴，所述发光二极管芯片位于凹穴内，所述凹穴内填充有封装胶体，以包覆所述发光二极管芯片，所述与发光二极管芯片底部接触的导线架上设有通孔，通孔内设有均匀分布的石墨散热片，所述导线架下方的封装壳体内设有与导线架连接的绝缘导热层以及与绝缘导热层连接的散热块，散热块的底部设有伸出封装壳体的散热鳍片组，所述石墨散热片的顶端与发光二极管芯片的底部连接，石墨散热片的底端与绝缘导热层连接；所述石墨散热片之间以及石墨散热片与通孔内壁之间的间隙内填充导热硅胶。

本实用新型的发光二极管芯片工作时产生的热量依次经由石墨散热片、绝缘导热层、散热块以及散热鳍片组传递至空气中。石墨散热片具有低热阻、重量轻以及高导热系数的优势，并能平滑地贴附于任何平面和弯曲表面，其导热系数高达150～1500W/m·k，因此，石墨散热片可迅速带走发光二极管芯片工作产生的热量，有效避免热量在发光二极管芯片内累积。同时，通过在石墨散热片之间以及石墨散热片与通孔内壁之间的间隙内填充导热硅胶，使得发光二极管芯片周围不存在空气，避免间隙内的气体作为热的不良导体而严重阻碍热量在接触面之间的传递，并且导热硅胶可辅助石墨散热片，增大散热面积，进一步提高散热效果。

所述石墨散热片之间以及石墨散热片与通孔内壁之间的间隙为1～2mm。导热硅胶的作用就是填补发光二极管芯片与石墨散热片之间的间隙，所以导热硅胶的使用是越薄越好，因此，将石墨散热片之间以及石墨散热片与通孔内壁之间的间隙设计为1～2mm。

所述封装胶体内填充有氮化铝粉末。氮化铝粉末具有良好的热传导性能、可靠的电绝缘性能、较低的介电损耗和介电常数等一系列优良特性，其导热系数为320W/m·k，可与金属媲美，并且光传输特性好。在封装胶体内填充氮化铝粉末，可显著提升封装胶体的导热性能，使得发光二极管芯片工作时产生的热量还可通过封装胶体进行散热，这样，发光二极管芯片的所有表面均可散热，实现全面多路径散热，散热效果极佳，并且不影响出光效果。

所述封装胶体为雾状半透明扩散胶体。雾状半透明扩散胶体有利于光线均匀分布。

所述雾状半透明扩散胶体为环氧树脂或硅胶。

所述绝缘导热层为陶瓷绝缘层。陶瓷绝缘材料具有优良的电绝缘性能和导热性能，例如氮化铝，其导热系数为320W/m·k。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的发光二极管芯片通过石墨散热片进行导热，并通过填充导热硅胶使发光二极管芯片与石墨散热片之间不存在间隙，避免间隙内的气体作为热的不良导体而影响散热效果，显著提升了发光二极管封装结构的散热效果，延长发光二极管的使用寿命；

2.本实用新型发光二极管芯片产生的热量除了直接经由导线架散发外，增加石墨散热片导热，并经绝缘导热层、散热块以及散热鳍片组散热，多路径导热，散热效果优良；

3.本实用新型通过在封装胶体内填充氮化铝粉末，可显著提升封装胶体的导热性能，使得发光二极管芯片工作时产生的热量还可通过封装胶体进行散热，这样，发光二极管芯片的所有表面均可散热，实现全面多路径散热，散热效果极佳。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图中标记：1-封装壳体，2-导线架，3-发光二极管芯片，4-封装胶体，5-导热硅胶，6-石墨散热片，7-绝缘导热层，8-散热块，9-散热鳍片组。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1对本实用新型作详细说明。

实施例1

一种发光二极管的封装散热结构，包括封装壳体1、由封装壳体1延伸出的导线架2以及位于导线架2上并与导线架2电性连接的发光二极管芯片3，所述封装壳体1开设有凹穴4，所述发光二极管芯片3位于凹穴4内，所述凹穴4内填充有封装胶体，以包覆所述发光二极管芯片3，所述与发光二极管芯片3底部接触的导线架2上设有通孔，通孔内设有均匀分布的石墨散热片6，所述导线架2下方的封装壳体1内设有与导线架2连接的绝缘导热层 7以及与绝缘导热层7连接的散热块8，散热块8的底部设有伸出封装壳体1的散热鳍片组 9，所述石墨散热片6的顶端与发光二极管芯片3的底部连接，石墨散热片6的底端与绝缘导热层7连接；所述石墨散热片6之间以及石墨散热片6与通孔内壁之间的间隙内填充导热硅胶5。

本实用新型的发光二极管芯片3工作时产生的热量依次经由石墨散热片6、绝缘导热层 7、散热块8以及散热鳍片组9传递至空气中。石墨散热片6具有低热阻、重量轻以及高导热系数的优势，并能平滑地贴附于任何平面和弯曲表面，其导热系数高达150～1500W/m·k，因此，石墨散热片6可迅速带走发光二极管芯片3工作产生的热量，有效避免热量在发光二极管芯片3内累积。同时，通过在石墨散热片6之间以及石墨散热片6与通孔内壁之间的间隙内填充导热硅胶5，使得发光二极管芯片3周围不存在空气，避免间隙内的气体作为热的不良导体而严重阻碍热量在接触面之间的传递，并且导热硅胶5可辅助石墨散热片6，增大散热面积，进一步提高散热效果。

实施例2

基于实施例1，石墨散热片6之间以及石墨散热片6与通孔内壁之间的间隙为1～2mm。导热硅胶5的作用就是填补发光二极管芯片3与石墨散热片6之间的间隙，所以导热硅胶5 的使用是越薄越好，因此，将石墨散热片6之间以及石墨散热片6与通孔内壁之间的间隙设计为1～2mm。

实施例3

基于实施例1，封装胶体内填充有氮化铝粉末。氮化铝粉末具有良好的热传导性能、可靠的电绝缘性能、较低的介电损耗和介电常数等一系列优良特性，其导热系数为320W/m·k，可与金属媲美，并且光传输特性好。在封装胶体内填充氮化铝粉末，可显著提升封装胶体的导热性能，使得发光二极管芯片3工作时产生的热量还可通过封装胶体进行散热，这样，发光二极管芯片3的所有表面均可散热，实现全面多路径散热，散热效果极佳，并且不影响出光效果。

实施例4

基于实施例3，封装胶体为雾状半透明扩散胶体。雾状半透明扩散胶体有利于光线均匀分布。雾状半透明扩散胶体为环氧树脂或硅胶。

实施例5

基于实施例1，绝缘导热层7为陶瓷绝缘层。陶瓷绝缘材料具有优良的电绝缘性能和导热性能，例如氮化铝，其导热系数为320W/m·k。

如上所述即为本实用新型的实施例。本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发光二极管的封装散热结构，包括封装壳体(1)、由封装壳体(1)延伸出的导线架(2)以及位于导线架(2)上并与导线架(2)电性连接的发光二极管芯片(3)，所述封装壳体(1)开设有凹穴(4)，所述发光二极管芯片(3)位于凹穴(4)内，所述凹穴(4)内填充有封装胶体，以包覆所述发光二极管芯片(3)，其特征在于，所述与发光二极管芯片(3)底部接触的导线架(2)上设有通孔，通孔内设有均匀分布的石墨散热片(6)，所述导线架(2)下方的封装壳体(1)内设有与导线架(2)连接的绝缘导热层(7)以及与绝缘导热层(7)连接的散热块(8)，散热块(8)的底部设有伸出封装壳体(1)的散热鳍片组(9)，所述石墨散热片(6)的顶端与发光二极管芯片(3)的底部连接，石墨散热片(6)的底端与绝缘导热层(7)连接；所述石墨散热片(6)之间以及石墨散热片(6)与通孔内壁之间的间隙内填充导热硅胶(5)。

2.根据权利要求1所述的一种发光二极管的封装散热结构，其特征在于，所述石墨散热片(6)之间以及石墨散热片(6)与通孔内壁之间的间隙为1～2mm。

3.根据权利要求1所述的一种发光二极管的封装散热结构，其特征在于，所述封装胶体内填充有氮化铝粉末。

4.根据权利要求1或3所述的一种发光二极管的封装散热结构，其特征在于，所述封装胶体为雾状半透明扩散胶体。

5.根据权利要求4所述的一种发光二极管的封装散热结构，其特征在于，所述雾状半透明扩散胶体为环氧树脂或硅胶。

6.根据权利要求1所述的一种发光二极管的封装散热结构，其特征在于，所述绝缘导热层(7)为陶瓷绝缘层。