CN2812301Y - 功率型led光源装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种功率型LED光源装置，为一种适合多芯片大功率的LED光源装置，包括散热部件、芯片、电极引脚、透镜以及连线；所述散热部件包括采用纯铜镀银材料制成的基座、固定在基座上表面的帽体和同样固定在基座上表面且位于帽体内部的焊片组成；所述芯片可以是一片或多片，为半导体材料，所述芯片固定于焊片的上表面，连线将芯片和电极引脚相连接；该功率型LED光源装置采用半包封结构，透镜位于LED光源装置的最上部，所述透镜和帽体围成的内部空腔可容纳芯片、连线以及焊片。由于采用导热与光、电系统分离的结构，克服了传统铝基板表面覆盖PCB线路结构的缺点，大大提高了发光效率。结构简单，采用纯铜镀银材料制成散热部件，大大提高了导热效率，提高了产品的抗衰老能力，适合多芯片大功率产品的封装。产品与外接电源连接更方便，与散热系统结合更灵活更高效，方便产品的集成，使更大功率照明产品的实现成为可能。同时，发光角度大，亮度高，抗衰减能力强，适合用于高亮度点光源；结构更灵活，两只独立电极引脚更方便产品的集成，使更大功率照明产品的实现成为可能。

Description

功率型LED光源装置
技术领域
本实用新型涉及一种LED光源装置，尤其涉及一种功率型LED光源装置。
背景技术
LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。LED光源的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。在最近几年，LED的技术取得重大进展，并因其价格和结构方面的广阔发展空间，使得它能够向传统的光源发起挑战，因此也成为照明行业的一个热点。LED光源有以下主要优势：
1、LED属于低压直流供电，绝缘要求不高，不需要变压器、镇流器、启动器等附件，明显节省投资。
2、LED结构简单，属于固体光源，不需要充气，不需要玻璃外壳，也不存在气体密封等问题，而且耐冲击，耐震动，不易破碎。
3、LED是冷光源，可控性好，响应时间快，可反复频繁亮灭，不会疲倦。
4、LED光源的色彩纯正、丰富，还可演变任意色彩，其装饰性无与伦比。
5、LED光源轻质结构、体积小巧，能适应多种几何尺寸和不同的空间大小，对灯具强度和刚度的要求比其他电光源的要求低，因此适用范围广，可用于常规的景观灯，如庭院灯、步道灯、草坪灯、壁灯、建筑物轮廓灯、小型射灯、道路分道灯、地埋灯、矿灯等等。
6、LED光源精巧，柔性化好，可形成多种点、线、球、面等形状，而且通过微机智能化控制技术，控制闪变(闪烁)，形成“点、线”效果；控制渐变(柔变)，形成“面”效果；控制动变(跳跃)，形成图案的纵向、横向动感变化效果。另外，以上三种变化还可形成球体的旋转效果，也能做到单灯控制和群灯控制。
7、LED的能耗低，单管功率在形成同等照明效果的情况下，它的耗电量只有白炽灯的八分之一、荧光灯的二分之一，节能效果非常明显。
8、LED光源的使用寿命长，其寿命是白炽灯的100倍、荧光灯的20～30倍，免去了频繁维修之苦。
LED光源在照明领域中逐步得到应用，所需的亮度要求在不断提高，目前解决的方法是增大LED光源的驱动电流和增大LED光源管芯面积等，也就是功率LED光源。自从1998年世界上第一个大功率LED被封装出来开始，使LED器件从以前的指示灯应用变成可以替代传统照明的新型固体光源，引发了人类历史上继白炽灯发明以来的又一场照明革命。大功率由于芯片的功率密度很高，器件的设计和制造者必须在结构和材料等方面对器件的热系统进行优化设计。从实际应用的角度来看：安装使用简单、体积相对较小的大功率LED器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。其好处是非常明显的，小功率的LED组成的照明灯具为了达到照明的需要，必须集中许多个LED的光能才能达到设计要求。带来的缺点是线路异常复杂，为了平衡各个LED之间的电流电压关系必需设计复杂的供电电路，随着电流密度的剧增将会使LED光源发热显著增长，散热不畅。LED光源P-N结上的热量如果不能及时散去，将引起结温的升高，结温的升高将导致LED光源发光效率的降低、发光强度的减弱及衰减的加速。相比之下，大功率LED单体的功率远大于单个LED等于若干个小功率LED的总和，供电线路相对简单，散热结构完善，物理特性稳定。所以说，大功率LED器件代替小功率LED器件成为主流半导体照明器件是必然的。但是对于大功率LED器件的封装方法我们并不能简单的套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率，大的发热量，高的出光效率给我们的封装工艺封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。现有技术有采用加强散热方式的大功率LED器件，如中国专利第00252125号、申请日为2000年11月21日、发明名称为“发光二极管的改良”的专利申请，它包括一由导电金属片一体成型的架体，其两组各为两支分开的架脚，其中一组架脚连结一架连，另组架脚连结一架片，架片中段近架连外凹设一架杯；一晶片置放架杯内；一焊线连结于晶粒并连结于架连；将封胶包覆于晶片、焊线、架片与架连的局部；其架片的宽度较架脚为宽，封胶包覆使下段的架片及架连外露；该装置即为习惯所称的“食人鱼”结构，它采用全包封结构且引脚为针状，散热依靠外露部分架片，但由于外露部公架片面积小，无法满足功率LED散热要求；其四个针状引脚安装及拆换极为不便。
发明内容
为了克服现有的梯子结构的不足，本实用新型的目的在于：提供一种散热性能更好，发光效率高，制作简单，使用方便，使用寿命延长并且机械强度高的功率型LED光源装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种功率型LED光源装置，为一种适合多芯片大功率的LED光源装置，包括散热部件、芯片、电极引脚、透镜以及连线；所述散热部件包括采用纯铜镀银材料制成的基座、固定在基座上表面的帽体和同样固定在基座上表面且位于帽体内部的焊片组成；所述芯片可以是一片或多片，为半导体材料，所述芯片固定于焊片的上表面，连线将芯片和电极引脚相连接；该功率型LED光源装置采用半包封结构，透镜位于LED光源装置的最上部，所述透镜和帽体围城的内部空腔可容纳芯片、连线以及焊片。
本实用新型的有益效果是：由于采用导热与光、电系统分离的结构，克服了传统铝基板表面覆盖PCB线路结构的缺点，大大提高了发光效率。结构简单，采用纯铜镀银材料制成散热部件，大大提高了导热效率，提高了产品的抗衰老能力，适合多芯片大功率产品的封装。产品与外接电源连接更方便，与散热系统结合更灵活更高效，方便产品的集成，使更大功率照明产品的实现成为可能。同时，发光角度大，亮度高，抗衰减能力强，适合用于高亮度点光源；结构更灵活，两只独立电极引脚更方便产品的集成，使更大功率照明产品的实现成为可能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型功率型LED光源装置的剖视结构示意图；
图2是本实用新型功率型LED光源装置的整体结构示意图；
图3是本实用新型功率型LED光源装置的侧视结构示意图；
图4是本实用新型功率型LED光源装置的后视结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，本实用新型公开的一种功率型LED光源装置，为一种适合多芯片大功率的LED光源装置，包括散热部件、芯片3、电极引脚6、透镜7以及连线4；所述散热部件包括采用纯铜镀银材料制成的基座1、固定在基座1上表面的帽体11和同样固定在基座1上表面且位于帽体11内部的焊片2组成；所述芯片3可以是一片或多片，为半导体材料，所述芯片3固定于焊片2的上表面，连线4将芯片3和电极引脚6相连接；该功率型LED光源装置采用半包封结构，透镜7位于LED光源装置的最上部，所述透镜7和帽体11围城的内部空腔可容纳芯片3、连线4以及焊片2。
基座1为采用纯铜镀银材料制成的金属薄片，本实施方式中，基座1为菱形，菱形的两尖角附近均设置有通孔8，在安装LED光源装置时，可使用螺钉等固定部件穿过所述通孔8，从而LED光源装置固定在PCB板上；基座1中部另外还设置有两个小孔，两根电极引脚6各穿过一个小孔，便于与芯片3电气连接。
焊片2采用金属片材制成，外轮廓为蘑菇形，蘑菇的帽体部分用以定位芯片3，蘑菇的杆体两边可用以定位两根电极引脚6，两根电极引脚6分别为阴极电极和阳极电极。
连线4为金线，共有两组，两组连线4分别从阴极电极和阳极出发，分别连通各芯片3的上表面的两端，连线4与散热部件不接触，相互绝缘。
电极引脚6包括两根采用纯铜镀银材料制成的细金属杆，所述两根电极引脚6从基座1的下方穿过基座1中部的两个小孔，电极引脚6的上端面位于透镜7和帽体11围城的内部空腔里；电极引脚6的外径小于基座1中部的小孔的内径，因此，电极引脚6与所述小孔之间形成空隙，确保电极引脚6和基座1之间的相互隔断绝缘；为了固定电极引脚6，及进一步加强电极引脚6和基座1之间的电绝缘性，在电极引脚6与所述小孔之间形成的空隙中填充有绝缘子5。
透镜7为实心的环氧树脂片，将帽体11的顶部密封。
帽体11为短圆管状，所述帽体11固定在基座1的上表面，帽体11的中心线与基座1的中心线为同一直线，帽体11的外径小于基座1的外轮廓尺寸。
芯片3周围还可根据发光颜色的需要，设置荧光粉层。
本实用新型公开的功率型LED光源装置的工作电压范围为3-24伏直流电。在使用本实用新型的功率型LED光源装置时，将基座1直接和金属PCB板或其他散热装置连接，散热性能将会大大提高，例如：当所述LED光源装置单独放置时，工作状态下，温度可达100多摄氏度，而当所述LED光源装置与散热装置连接时，温度仅为50多摄氏度。
本实用新型的功率型LED光源装置相关技术参数为：
填充材料折射率：1.5
黏结胶导热系数：17W/(m.K)
铜热沉导热系数：398W/(m.K)
银镀层导热系数：427W/(m.K)
PN节至环境热阻小于：15K/W
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本实用新型范围内，可以进行各种改进和变化。例如，基座1的形状和结构、芯片3的数量等。

Claims (10)

1、一种功率型LED光源装置，为一种适合多芯片大功率的LED光源装置，包括散热部件、芯片、电极引脚、透镜以及连线；其特征在于：所述散热部件包括采用纯铜镀银材料制成的基座、固定在基座上表面的帽体和同样固定在基座上表面且位于帽体内部的焊片组成；所述芯片可以是一片或多片，为半导体材料，所述芯片固定于焊片的上表面，连线将芯片和电极引脚相连接；该功率型LED光源装置采用半包封结构，透镜位于LED光源装置的最上部，所述透镜和帽体围城的内部空腔可容纳芯片、连线以及焊片。
2、根据权利要求1所述的功率型LED光源装置，其特征在于：基座(1)为采用纯铜镀银材料制成的金属薄片。
3、根据权利要求1或2所述的功率型LED光源装置，其特征在于：基座(1)为菱形，菱形的两尖角附近均设置有通孔(8)，在安装LED光源装置时，将螺钉等固定部件穿过所述通孔(8)，LED光源装置固定在以金属为基底的PCB板上；基座(1)中部另外还设置有两个小孔，两根电极引脚(6)各穿过一个小孔。
4、根据权利要求3所述的功率型LED光源装置，其特征在于：采用金属片材制成的焊片(2)的外轮廓为蘑菇形，芯片(3)定位在蘑菇的帽体部分，两根电极引脚(6)定位在蘑菇的杆体两边，两根电极引脚(6)分别为阴极电极和阳极电极。
5、根据权利要求3所述的功率型LED光源装置，其特征在于：连线(4)为金线，共有两组，两组连线(4)分别从阴极电极和阳极出发，分别连通各芯片(3)的上表面的两端，连线(4)与散热部件不接触，相互绝缘。
6、根据权利要求3所述的功率型LED光源装置，其特征在于：电极引脚(6)包括两根采用纯铜镀银材料制成的细金属杆，所述两根电极引脚(6)从基座(1)的下方穿过基座(1)中部的两个小孔，电极引脚(6)的上端面位于透镜(7)和帽体(11)围城的内部空腔里；电极引脚(6)的外径小于基座(1)中部的小孔的内径，电极引脚(6)与所述小孔之间形成空隙，在电极引脚(6)与所述小孔之间形成的空隙中填充有绝缘子(5)。
7、根据权利要求3所述的功率型LED光源装置，其特征在于：可将帽体(11)顶部密封的透镜(7)为实心的环氧树脂片。
8、根据权利要求3所述的功率型LED光源装置，其特征在于：帽体(11)为短圆管状，所述帽体(11)固定在基座(1)的上表面，帽体(11)的中心线与基座(1)的中心线为同一直线，帽体(11)的外径小于基座(1)的外轮廓尺寸。
9、根据权利要求4至7中任何一项所述的功率型LED光源装置，其特征在于：芯片(6)周围设置荧光粉层。
10、根据权利要求1所述的功率型LED光源装置，其特征在于：在使用所述功率型LED光源装置时，将基座(1)直接和金属PCB板或其他散热装置连接。
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