CN2854812Y - 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，包括透镜、热沉、电极引脚、电极套件、填充硅胶、芯片以及连线，该功率型LED光源装置采用半包封结构，所述电极套件为LED光源装置的框架，透镜、热沉、电极引脚、填充硅胶、芯片、连线均固定和安装在电极套件上；所述电极套件其中部设置有台阶孔，采用纯铜镀银材料制成的热沉安装在所述电极套件的台阶孔中；电极引脚分为阴极电极和阳极电极，所述阴极电极和阳极电极由电极套件相对两侧面穿入电极套件中，所述阴极电极和阳极电极被电极套件隔断而互不连通且相互绝缘；芯片位于热沉上方，连线将芯片与阴极电极和阳极电极连通；透镜位于电极套件的上方，所述透镜的内部形成可容纳芯片和连线的空腔，填充硅胶填充在所述透镜的空腔中。本实用新型由于采用导热与光、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，采用纯铜镀银材料作为热沉，大大提高了导热效率，提高了产品的抗衰老能力，使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。

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
为了克服现有的功率型LED光源装置结构的不足，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，包括透镜、热沉、电极引脚、电极套件、填充硅胶、芯片以及连线，该功率型LED光源装置采用半包封结构，所述电极套件为LED光源装置的框架，透镜、热沉、电极引脚、填充硅胶、芯片、连线均固定和安装在电极套件上；所述电极套件其中部设置有台阶孔，采用纯铜镀银材料制成的热沉安装在所述电极套件的台阶孔中；电极引脚分为阴极电极和阳极电极，所述阴极电极和阳极电极由电极套件相对两侧面穿入电极套件中，所述阴极电极和阳极电极被电极套件隔断而互不连通且相互绝缘；芯片位于热沉上方，连线将芯片与阴极电极和阳极电极连通；透镜位于电极套件的上方，所述透镜的内部形成可容纳芯片和连线的空腔，填充硅胶填充在所述透镜的空腔中。
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，采用纯铜镀银材料作为热沉，大大提高了导热效率，提高了产品的抗衰老能力。由于采用热、电分离的结构，使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。
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光源装置实施例一的俯视结构示意图；
图2是本实用新型功率型LED光源装置实施例一的正面整体结构示意图；
图3是本实用新型功率型LED光源装置实施例一的侧视结构示意图；
图4是本实用新型功率型LED光源装置实施例一的仰视结构示意图；
图5是本实用新型功率型LED光源装置实施例二的俯视结构示意图；
图6是本实用新型功率型LED光源装置实施例二的侧视结构示意图；
图7是本实用新型功率型LED光源装置实施例二的正面整体结构示意图。
具体实施方式
一种功率型LED光源装置，包括透镜、热沉、电极引脚、电极套件、填充硅胶、芯片以及连线，该功率型LED光源装置采用半包封结构，所述电极套件为LED光源装置的框架，透镜、热沉、电极引脚、填充硅胶、芯片、连线均固定和安装在电极套件上；所述电极套件其中部设置有台阶孔，采用纯铜镀银材料制成的热沉安装在所述电极套件的台阶孔中；电极引脚分为阴极电极和阳极电极，所述阴极电极和阳极电极由电极套件相对两侧面穿入电极套件中，所述阴极电极和阳极电极被电极套件隔断而互不连通且相互绝缘；芯片位于热沉上方，连线将芯片与阴极电极和阳极电极连通；透镜位于电极套件的上方，所述透镜的内部形成可容纳芯片和连线的空腔，填充硅胶填充在所述透镜的空腔中。
实施例一：
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，包括透镜1、热沉2、电极引脚3、电极套件4、填充硅胶5、芯片6、连线7，该功率型LED光源装置采用半包封结构，所述电极套件4为LED光源装置的框架，透镜1、热沉2、电极引脚3、填充硅胶5、芯片6、连线7均通过电极套件4固定和安装。
所述电极套件4整体形状大致为扁圆柱体，其中部设置有台阶孔，所述台阶孔安高度方向可分为三段：中段为小通孔；下段为两端带圆角的“一”形凹槽，所述“一”形凹槽的外轮廓尺寸大于中段小通孔的直径；上段为圆环形的凹槽，所述圆环形的凹槽的内径稍大于中段小通孔的直径，因此，圆环形凹槽中部形成小圆环形的凸台，所述圆环形的凹槽的外径小于电极套件4的外轮廓尺寸。
热沉2采用纯铜镀银材料制成，包括底座21和凸柱22组成，所述底座21安装在电极套件4的下段“一”形凹槽内，形状和该凹槽相同；所述凸柱22穿过电极套件4的中段小通孔。电极引脚3分为阴极电极和阳极电极，所述阴极电极和阳极电极由电极套件4相对两侧面穿入电极套件4中，所述电极套件4采用绝缘塑胶材料制成，所述阴极电极和阳极电极被电极套件4隔断而互不连通且相互绝缘。
芯片6位于热沉2凸柱22上方，所述芯片6散发的热量可通过热沉2传导，两组连线7从芯片6的上表面两端分别开始，将芯片6与阴极电极和阳极电极连通，所述连线7为金线；透镜1位于电极套件4的上方，本实施例中，采用凹杯透镜，所述凹杯透镜的上部分为凹形杯状，致使本实用新型公开的功率型LED光源装置为侧发光型发光二极管，仅四周发光，中心不发光；所述凹杯透镜的下部分为盖状，其内部形成可容纳芯片6和连线7的空腔，填充硅胶5填充在所述凹杯透镜的空腔中。
芯片6周围还可根据发光颜色的需要，设置或不设置荧光粉层。
本实用新型公开的功率型LED光源装置的工作电压范围为3-6伏直流电，填充硅胶5为软体胶，可将芯片6和连线7固定，同时还具有散热、防震的作用。在使用本实用新型的功率型LED光源装置时，将热沉2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
实施例二：
如图5、6、7所示，本实施例和实施例一不同之处在于：透镜1位于电极套件4的上方，本实施例中，采用凸透镜，所述凸透镜的上部分为球状，致使本实用新型公开的功率型LED光源装置中心发光；所述凸透镜内部形成可容纳芯片6和连线7的空腔，填充硅胶5填充在所述凹杯透镜的空腔中。
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，电极套件4的形状、热沉的形状和结构等。

Claims (10)

1、一种功率型LED光源装置，包括透镜、热沉、电极引脚、电极套件、填充硅胶、芯片以及连线，该功率型LED光源装置采用半包封结构，所述电极套件为LED光源装置的框架，透镜、热沉、电极引脚、填充硅胶、芯片、连线均固定和安装在电极套件上；其特征在于，所述电极套件其中部设置有台阶孔，采用纯铜镀银材料制成的热沉安装在所述电极套件的台阶孔中；电极引脚分为阴极电极和阳极电极，所述阴极电极和阳极电极由电极套件相对两侧面穿入电极套件中，所述阴极电极和阳极电极被电极套件隔断而互不连通且相互绝缘；芯片位于热沉上方，连线将芯片与阴极电极和阳极电极连通；透镜位于电极套件的上方，所述透镜的内部形成可容纳芯片和连线的空腔，填充硅胶填充在所述透镜的空腔中。
2、根据权利要求1所述的功率型LED光源装置，其特征在于：所述电极套件(4)整体形状大致为扁圆柱体，其中部设置有台阶孔，所述台阶孔安高度方向可分为三段：中段为小通孔；下段为两端带圆角的“一”形凹槽，所述“一”形凹槽的外轮廓尺寸大于中段小通孔的直径；上段为圆环形的凹槽，所述圆环形的凹槽的内径稍大于中段小通孔的直径，因此，圆环形凹槽中部形成小圆环形的凸台，所述圆环形的凹槽的外径小于电极套件(4)的外轮廓尺寸。
3、根据权利要求2所述的功率型LED光源装置，其特征在于：采用纯铜镀银材料制成的热沉(2)包括底座(21)和凸柱(22)组成，所述底座(21)安装在电极套件(4)的下段“一”形凹槽内，形状和该凹槽相同；所述凸柱(22)穿过电极套件(4)的中段小通孔。
4、根据权利要求2所述的功率型LED光源装置，其特征在于：电极引脚(3)由铜镀金材料制成，分为阴极电极和阳极电极，所述阴极电极和阳极电极由电极套件(4)相对两侧面穿入电极套件(4)中，所述电极套件(4)采用绝缘且耐高温的工程塑胶材料制成，所述阴极电极和阳极电极被电极套件(4)隔断而互不连通且相互绝缘。
5、根据权利要求2所述的功率型LED光源装置，其特征在于：芯片(6)位于热沉(2)凸柱(22)上方，所述芯片(6)散发的热量可通过热沉(2)传导，两组连线(7)从芯片(6)的上表面两端分别开始，将芯片(6)与阴极电极和阳极电极连通，所述连线(7)为金线。
6、根据权利要求2所述的功率型LED光源装置，其特征在于：透镜(1)位于电极套件(4)的上方。
7、根据权利要求6所述的功率型LED光源装置，其特征在于：透镜(1)为凹杯透镜，所述凹杯透镜的上部分为凹形杯状，所述功率型LED光源装置为侧发光型发光二极管，仅四周发光，属侧发光型透镜；所述凹杯透镜的下部分为盖状，其内部形成可容纳芯片(6)和连线(7)的空腔，填充硅胶(5)填充在所述凹杯透镜的空腔中。
8、根据权利要求1所述的功率型LED光源装置，其特征在于：芯片(6)周围根据不同颜色设置或不设置荧光粉层。
9、根据权利要求6所述的功率型LED光源装置，其特征在于：透镜(1)为凸透镜，所述凸透镜的上部分为球状，所述功率型LED光源装置中心发光；所述凸透镜内部形成可容纳芯片(6)和连线(7)的空腔，填充硅胶(5)填充在所述凹杯透镜的空腔中。
10、根据权利要求7或9所述的功率型LED光源装置，其特征在于：填充硅胶(5)为可将芯片(6)和连线(7)固定且防震导热的软体胶；在使用所述功率型LED光源装置时，将热沉(2)直接和金属PCB板或其他散热装置用导热硅胶粘接。
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CN102163598A (zh) * 2010-12-31 2011-08-24 东莞市万丰纳米材料有限公司 Led封装模块

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