CN220382127U - 一种光源封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种光源封装结构，发光元件连接在裸露的热沉上。本实用新型所述的光源封装结构由于热沉裸露而出，从而发光元件产生的热量传导到热沉上后通过热沉直接向外散发，提高散热效率，保障发光元件长效稳定工作，延长使用寿命。

Description

一种光源封装结构

技术领域

本实用新型涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种光源封装结构。

背景技术

一种光源封装结构，通常包括底板、热沉、发光芯片以及封帽等，封帽与底板连接以围合成一封闭腔室，所述热沉与底板连接并位于封闭腔室内，发光芯片连接在热沉上并从封帽的透光窗口出光。现有光源封装结构的发光芯片工作时产生的热量传导到热沉上，再由热沉传导到底板上进行散热，通常热沉会采用铜材质，而底板采用钢材质，底板的导热系数远小于热沉的导热系数，导致散热效率低下，影响光源封装结构使用性能和寿命。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种光源封装结构，解决目前技术中的光源封装结构散热性能不良，影响光源封装结构使用性能和寿命的问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种光源封装结构，包括底板、热沉、封帽以及发光元件，所述封帽与底板连接以围成封闭腔，所述热沉设置在封闭腔内并连接在底板上，所述发光元件热传导连接在热沉上，所述底板上开设有露出所述热沉的通孔。本实用新型所述的光源封装结构利用热沉对发光元件进行散热，由于热沉从底板上裸露而出，从而发光元件产生的热量传导到热沉上后可通过热沉直接向外散发，提高散热效率，保障发光元件长效稳定工作，延长使用寿命。

进一步的，所述发光元件设置有多个，所述热沉上开设有用于间隔开发光元件的隔离槽。发光元件工作时的发热量大，每个发光元件的热量都会传导到热沉上，利用隔离槽防止发光元件之间的热串扰，避免发光元件相互之间产生不良影响，有利于热量通过热沉定向的向外散发，保障散热效果。

进一步的，所述热沉插接在通孔中，连接稳定性好，装配精度高。

进一步的，所述热沉与底板的外表面齐平，结构紧凑、规整，有利于良好散热。

进一步的，所述热沉上设置有外径大于通孔口径的限位台阶，所述限位台阶与底板钎焊连接，热沉安装到底板上时通过限位台阶进行定位，保障装配精度，同时也利用限位台阶使得热沉与底板充分焊接连接，提高连接稳定性。

进一步的，所述底板上设置有贯穿底板的引线，所述引线绝缘连接在所述底板上，所述发光元件与引线电连接，利用引线使得发光元件能与外部进行电源与信号的可靠连接，结构简单，易于实施，底板通常会采用导电的金属材质，引线与底板绝缘才能保障可靠的将发光元件与外部进行电源与信号的连接。

进一步的，所述发光元件通过导热胶贴装在热沉上，结构简单，易于装配，同时也保障良好的热传导，确保发光元件产生的热量能充分传导到热沉上以向外散发。

进一步的，所述发光元件的出光方向正对所述封帽上的透光窗口以直接出光，无需设置反射镜的部件来将发光元件的出光反射引导至透光窗口，减少零部件，结构更加紧凑，占用空间小。

进一步的，所述封帽包括壳件和透光板，所述壳件整体呈筒状，所述壳件一端与底板密封连接，另一端由透光板密封以形成透光窗口，结构简单，易于实施，装配方便。

进一步的，所述壳件和底板采用可伐合金制成，可伐合金具有比较恒定的较低或中等程度热膨胀系数，与玻璃或陶瓷等材质的热膨胀系数相接近，可伐合金与用于形成透光窗口的透明件(壳件上连接玻璃材质制成的透明件构成透光窗口)能更好的匹配封接，避免由于热膨胀导致部件之间的密封连接失效，保障长效稳定的气密性；

或者，所述壳件与底板之间通过过渡层间接连接，所述过渡层的热膨胀系数介于所述壳件的热膨胀系数与所述底板的热膨胀系数之间，通常壳件与底板采用的是热膨胀系数相差较大的不同材料，在温升较大时会由于热膨胀程度差异大而导致两者之间密封连接失效或者其中一者破裂，因此利用过渡层来间接连接壳件与底板，壳件与过渡层之间的热膨胀系数差异小，过渡层与底板之间的热膨胀系数差异小，减小热应力的影响，从而壳件与过渡层之间的密封连接、过渡层与底板之间的密封连接不易开裂失效，保障封闭腔气密性长效稳定，从而保障发光元件长效稳定工作，延长使用寿命。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型所述的光源封装结构利用热沉对发光元件进行直接散热，由于热沉从底板上裸露而出，从而发光元件产生的热量传导到热沉上后可通过热沉直接向外散发，提高散热效率，保障发光元件长效稳定工作，延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的一种光源封装结构的顶侧结构示意图；

图2为本实用新型的一种光源封装结构的底侧结构示意图；

图3为本实用新型的一种光源封装结构的分解结构示意图；

图4为本实用新型的另一种光源封装结构的热沉俯视结构示意图；

图5为本实用新型的另一种光源封装结构的整体结构示意图；

图6为本实用新型的另一种光源封装结构的分解结构示意图。

图中：

底板1、通孔11、热沉2、限位台阶21、隔离槽22、封帽3、壳件31、透光板32、发光元件4、引线5、过渡层6。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开的一种光源封装结构，结构简单，散热效果好，保障光源封装结构能够长效稳定工作，延长使用寿命。

如图1至3所示，一种光源封装结构，主要包括底板1、热沉2、封帽3以及发光元件4，所述封帽3与底板1连接以围成封闭腔，所述热沉2设置在封闭腔内并连接在底板1上，所述发光元件4热传导连接在热沉2上，所述底板1上开设有露出所述热沉2的通孔11，由于热沉2裸露在外，发光元件4工作时产生的热量能通过热沉2直接向外散发，而不是通过热沉2传导到底板1上再由底板1向外散发，能有效提高散热效率，保障发光元件长效稳定工作，延长使用寿命。

具体的，所述热沉2插接在通孔11中，通孔11对热沉2起到定位作用，提高安装便捷性和精度，优选的是，所述热沉2插接到通孔11中后所述热沉2与底板1的外表面齐平，提高光源封装结构外表的规整性，并且有利于热沉2与外部充分接触以进行散热，提高散热效率。进一步的，所述热沉2上设置有外径大于通孔11口径的限位台阶21，所述限位台阶21位于通孔靠封闭腔的一侧，热沉2插接到通孔11中并插接到位时，限位台阶21的下表面与底板1的上表面相贴合，所述限位台阶21的下表面与底板1的上表面钎焊连接，以使热沉2稳定的连接在底板1上。所述底板1优选采用导热材料制成，在利用热沉2进行直接散热的同时也利用底板1进行散热，即，发光元件4产生的热量传导到热沉2上，再从热沉2传导底板1上向外散热，底板1的体积大、面积大，能更好的提高散热效率，具体的，热沉2可采用铜材质等，底板1可采用铁材质、可伐合金材质等，为了保障发光元件4产生的热量充分的传导到热沉2上以进行散热，所述发光元件4通过导热胶贴装在热沉2上，导热胶具体可以是纳米银胶，导热胶既用于连接固定，也用于进行良好的热传导，装配方便，连接稳定性好。

在本实施例中，所述封帽3包括壳件31和透光板32，所述壳件31整体呈筒状，所述壳件31一端与底板1密封连接，另一端由透光板32密封以形成透光窗口，壳件31为封帽3的主体，壳件31通常可采用陶瓷等材料制成，结构稳定性好，绝缘性好，并且陶瓷材质与玻璃材质的透光板32能良好的匹配封接，陶瓷与玻璃的热膨胀系数差异小，在受热膨胀时不易发生连接处开裂的状况，有利于保障良好的气密性，进而保障发光元件在与外部隔绝的封闭腔中进行稳定工作，保障使用寿命。但是，在壳件31采用陶瓷材质时，若底板1采用铁材质，则壳件31与底板1的热膨胀系数差异大，壳件31与底板1之间也是密封连接以保障气密性，但由于两者之间的热膨胀系数差异大，在温升较大时容易出现连接处开裂的状况，甚至壳件31被底板1撑破裂的状况，因此，优选的是，壳件31与底板1采用更匹配的材质，具体可以是，壳件31与底板1都采用可伐合金(Fe-Ni材质)，可伐合金在-70至500℃温度范围内，具有比较恒定的较低或中等程度热膨胀系数，能够很好的起到过渡衔接作用，保障衔接紧密，进而保障良好的气密性，可伐合金与玻璃或陶瓷等材质的热膨胀系数相接近，从而能提高对玻璃或陶瓷等材质匹配封接的效果，底板1采用可伐合金时，其与铜材质的热沉2之间的热膨胀系数差异小，能够良好的进行密封连接，在温升较大的时也能保证连接气密性，同时，壳件31与底板1采用相同的材质，从而两者之间也能进行良好的密封连接，不会由于温升较大而出现气密性失效的问题，并且，采用可伐合金的壳件31与玻璃材质的透光板32也能良好的匹配封接，保障良好稳定的气密性，进而保障发光元件4的工作稳定性和使用寿命。

在本实施例中，所述底板1上设置有贯穿底板1的引线5，所述发光元件4与引线5电连接，利用引线使得发光元件能与外部进行电源与信号的可靠连接，结构简单，易于实施，由于底板1会采用铁材质、可伐合金材质等，其具有导电性，从而引线5需要与底板1绝缘才能通过引线5可靠的将发光元件与外部进行电源与信号的连接。具体的，所述底板1上开设供引线5通过的穿线孔，引线5与穿线孔之间设置有玻璃绝缘子以实现引线5与底板1的绝缘连接，引线5与穿线孔之间填充玻璃绝缘子后经过烧结以使所述引线5绝缘固定连接在所述底板1上，连接稳定性、绝缘隔离性好。

在一种实施例中，所述发光元件4设置有多个，所述热沉2上开设有用于间隔开发光元件4的隔离槽22，发光元件4工作时的发热量大，每个发光元件4的热量都会传导到热沉2上，利用隔离槽22防止发光元件4之间的热串扰，避免发光元件4相互之间产生不良影响，有利于热量通过热沉2定向的向外散发，保障散热效果。所述热沉2上可设置多个安装面，如图3所示，所述热沉2上设置有两个相对的安装面，每个安装面上分别安装有发光元件4，所述热沉2的中部开设隔离槽22以将两个安装面间隔开，使得每个安装面上的发光元件4能相对独立的进行工作，避免出现热串扰，进一步的，每个安装面上可分别安装多个发光元件4，每个安装面上的发光元件4分别进行串联后再与引线5电连接，具体的，利用打线机将每个安装面上的发光元件4先通过导线进行串联，然后再将两端的发光元件4通过导线与引线5电连接，导线具体可以是金线、铝线、铜线等，结构简单，易于连接。也可以如图4所示，所述热沉2上设置有沿着周向分布的四个安装面，每个安装面上分别安装有发光元件4，所述热沉2上设置有沿周向间隔分布的隔离槽22以将各安装面间隔开，使得每个安装面上的发光元件4能相对独立的进行工作，避免出现热串扰。

在本实施中，所述发光元件4的出光方向正对所述封帽3上的透光窗口以直接出光，无需设置反射镜的部件来将发光元件的出光反射引导至透光窗口，减少零部件，结构更加紧凑，占用空间小，具体的，所述热沉2相对于底板1而言呈凸起结构，所述热沉2上的安装面沿着透光窗口的出射方向，发光元件4设置在该安装面上时，发光元件4的出光方向正好沿着透光窗口的出射方向，从而发光元件4的出光能直接的从透光窗口出射，无需再设置反射件。

图1至图3所示的光源封装结构外形呈圆柱形结构，即底板1呈圆盘状，封帽3的壳件31呈圆筒状结构，对应的透光板32也呈圆板状，进而形成圆形的透光窗口，除此之外，还可以如图5和图6所示，光源封装结构外形呈长方体结构，从而底板1呈矩形状，封帽3的壳件31呈截面为矩形的筒状结构，对应的透光板32也呈呈矩形状，进而形成矩形的透光窗口。进一步的，若底板1采用铁材质，而壳件31采用陶瓷材质，两者直接进行密封连接时容易在温升较大时出现连接处开裂的状况，导致气密性失效，因此可以是，所述壳件31与底板1之间通过过渡层6间接连接，所述过渡层6的热膨胀系数介于所述壳件31的热膨胀系数与所述底板1的热膨胀系数之间，具体的，所述过渡层6采用可伐合金，从而壳件31与过渡层6之间的热膨胀系数差异小，过渡层6与底板1之间的热膨胀系数差异小，减小热应力的影响，壳件31与过渡层6之间的密封连接、过渡层6与底板1之间的密封连接不易由于热膨胀而出现缝隙，保障气密性长效稳定，从而保障发光元件长效稳定工作，延长使用寿命。更具体的，所述过渡层6是与壳件31端部匹配的环形件，本实施例中其为厚度0.1mm的环形薄板件，所述过渡层6与壳件31通过金锡焊料钎焊连接为一个整体，透光板32与壳件31接触的区域表面金属化，如镀钛、铂、金等，然后透光板32与壳件31通过金锡焊料钎焊连接，连接稳定性好，有利于实现光源封装结构在小型化的同时具有大出光面积。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光源封装结构，其特征在于，包括底板(1)、热沉(2)、封帽(3)以及发光元件(4)，所述封帽(3)与底板(1)连接以围成封闭腔，所述热沉(2)设置在封闭腔内并连接在底板(1)上，所述发光元件(4)热传导连接在热沉(2)上，所述底板(1)上开设有露出所述热沉(2)的通孔(11)。

2.根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述发光元件(4)设置有多个，所述热沉(2)上开设有用于间隔开发光元件(4)的隔离槽(22)。

3.根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述热沉(2)插接在通孔(11)中。

4.根据权利要求3所述的光源封装结构，其特征在于，所述热沉(2)与底板(1)的外表面齐平。

5.根据权利要求3所述的光源封装结构，其特征在于，所述热沉(2)上设置有外径大于通孔(11)口径的限位台阶(21)，所述限位台阶(21)与底板(1)钎焊连接。

6.根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述底板(1)上设置有贯穿底板(1)的引线(5)，所述引线(5)绝缘连接在所述底板(1)上，所述发光元件(4)与引线(5)电连接。

7.根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述发光元件(4)通过导热胶贴装在热沉(2)上。

8.根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述发光元件(4)的出光方向正对所述封帽(3)上的透光窗口以直接出光。

9.根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述封帽(3)包括壳件(31)和透光板(32)，所述壳件(31)整体呈筒状，所述壳件(31)一端与底板(1)密封连接，另一端由透光板(32)密封以形成透光窗口。

10.根据权利要求9所述的光源封装结构，其特征在于，所述壳件(31)和底板(1)采用可伐合金制成；

或者，所述壳件(31)与底板(1)之间通过过渡层(6)间接连接，所述过渡层(6)的热膨胀系数介于所述壳件(31)的热膨胀系数与所述底板(1)的热膨胀系数之间。