CN2874777Y - 高功率发光二极管 - Google Patents

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Abstract

一种高功率发光二极管，包含发光晶粒、散热基座、电极引脚、导电金属线、光学透镜、固合材料与充填材料。其中散热基座可延伸出一电极引脚，使得散热基座与此电极引脚为一体成型的结构，另外，此散热基座底部可外露于固合材料，且使高功率发光二极管形成凸状底部。

Description

高功率发光二极管
技术领域
本实用新型是关于一种高功率发光二极管，且特别是关于一种高功率发光二极管的导热组件结合导电组件，成为一种具有整合结构的高功率发光二极管。
背景技术
目前的高功率发光二极管(high power light emitting diode：high powerLED)其发光效果的测量取决于光度效能(photometric efficiency)，例如，将输入的电能转换成可见光的效能。高功率LED的光度效能与接合温度(junction temperature)成反比，而目前高功率LED在设计上的主要课题就是使芯片保持低温状态以发挥其最佳的发光效能，因此散热效果成为左右高功率发光二极管效能的重要因素之一。目前在处理高功率LED的散热上将散热结构与电性结构分开处理，也就是将散热金属块与电极引脚分开，这让高功率LED在结构上更具应用性与整合性，但也造成组成组件增加，同时也增加高功率LED运作的可靠度的风险。
请参考图1，其是绘制一种现有的高功率发光二极管的剖面示意图，此现有的高功率发光二极管100包含发光晶粒110、散热基座120、第一电极引脚130、第二电极引脚140、导电金属线150、光学透镜160、固合材料170与充填材料180。
此现有的高功率发光二极管100的主要结构组合为将发光晶粒110置于散热基座120上，而散热基座120分别连接导线架上成双对应分布的两个电极引脚，分别为第一电极引脚130与第二电极引脚140。其中，第一电极引脚130及第二电极引脚140的对应位置交错并分别与散热基座120连接组成，其与散热基座120连接方式，例如，其中一侧的电极引脚(可为第一电极引脚130或是第二电极引脚140)可利用压接、胶接、和焊接，或是在一侧未接触散热块，之后以射出成型方式，形成另一电极引脚(可为第二电极引脚140或是第一电极引脚130)。
上述的技术缺点在于散热基座120与第一电极引脚130及第二电极引脚的连接方式为焊接、融接，而焊接、融接方式会造成应力集中的现象；若其焊接方式为热压焊接，其焊缝及其周围有烧焦变形、热裂纹及焊后表面需抛光处理，因此也容易在接合材料上产生残留应力。
一般高功率发光二极管100在发光晶粒110通入电流运作后所产生的热能(高温)与散热基座120的散热作用(低温)，会在此高功率发光二极管装置100上形成温度变化循环(高低温的变化)。
另外，由于散热基座120与第一电极引脚130及第二电极引脚140，为了使高功率LED组件能分别在功能上发挥最大效益，一般都会选用不同的金属材料，例如，散热基座120为铜合金(散热较果好)，第一电极引脚130与第二电极引脚140为铜(导电性佳)，但是这种组合会由于材料间的热膨胀系数不同，加上在散热基座120与第一电极引脚130与第二电极引脚140的接合处在接合时所产生的应力集中与残留应力的现象；当一般高功率发光二极管装置100在经历操作上的温度循环时，而且在固合材料170固接后与充填材料180充填后，也由于组件材料间的热膨胀系数不同，以及接合处的残留应力与应力集中的影响下，当运作时所产生的高温的温度变化，在组件材料接合处，会使得高功率LED组件的可靠度(Reliability)大幅降低。
如前所述，其中，若散热基座120与第一电极引脚130与第二电极引脚140的接合处的接合方式为胶接方式，其接合处的缺陷检验方式并无完善可靠的非破坏性检验方式，因此使得此高功率发光二极管100在可靠度和稳定性受环境因素的影响增加，并徒增制程上的复杂性及提高组件成本等因素。
请再参照图1，在现有技术的另一实施例中，此高功率发光二极管100的发光晶粒110接合于散热基座120上，散热基座120分别连接导线架上的第一电极引脚130与第二电极引脚140，其接合方式使用埋入射出的方式结合，利用导电金属线150将芯片电极分别连接至第一电极引脚130与第二电极引脚140，此方式增加组件材料的组成，加上组件材料彼此间物理特性上的差异，例如热膨胀系数，使得发光晶粒110在通入高电压/高电流后所产生的热能与散热基座的散热作用后，在高功率发光二极管100内形成温度变化循环后，使高功率发光二极管100产品的稳定性受到材料的物理特性影响，因而降低产品可靠度上的表现，并且同时增加物料成本与制程上的复杂性与不稳定性。
发明内容
因此本实用新型的主要目的就是在提供一种高功率发光二极管，可避免因组件材料间的热膨胀系数的不同所产生的热应力的作用外，同时增加高功率发光二极管组件在测试上与运作上的可靠度(Reliability)，因而提高产品运作的稳定性。
本实用新型的另一目的是在提供一种散热良好的高功率发光二极管，可避免组件材料在散热时因热传系数的差异，造成散热时所产生的热阻效应，如此可有效降低高功率发光二极管的热阻效应且因而提高发光效能，进而提高发光亮度。
本实用新型的又一目的是在提供一种结构简单的高功率发光二极管，使得组件减少且构造变得简单且稳固，另外由于制程上的组件减少，可降低制造流程中在组件组合上制程的风险，因而相对增加生产效率与良率，如此可降低生产成本。
根据本实用新型的上述目的，提出一种高功率发光二极管，其散热基座底部可裸露于固合材料外，在高功率发光二极管的底部形成一凸出的底部，由散热基座底部所形成的凸出的底部可附着散热层，以增加散热基座的散热能力，另外也可通过此凸出的底部再与基材固接，成为固定性佳与散热效果良好的高功率发光二极管。
依照本实用新型的一较佳实施例，当本实用新型的高功率发光二极管在通入高额定电流与功率不断提升的状况下，发光晶粒运作时一方面因温度提升，另一方面因散热基座同时散热降温，形成此高功率发光二极管整体装置的升降温循环，利用本实用新型的一体成型的构造组件设计，可避免材料彼此间在接合面上的热阻效应与材料间因热膨胀系数的差异产生可靠度降低的风险，此一体成型的结构可大幅降低高功率发光极体在制程上因构成组件复杂所产生的制造风险，相对地可使制造效益提升，如此可有效降低生产成本。
附图说明
为让本实用新型的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：
图1是绘示依照一种现有的高功率发光二极管的剖面示意图。
图2是绘示依照本实用新型的一较佳实施例的一种高功率发光二极管的剖面图。
图3是绘示依照本实用新型的另一实施例的一种高功率发光二极管与基材的组合图。
附图标记说明：
100：高功率发光二极管
120：散热基座
140：第二电极引脚
160：光学透镜
180：充填材料
210：发光晶粒
221：凹坑
223：第二电极引脚
230：固合材料
250：导电金属线
270：充填材料
310：基材凹坑
110：发光晶粒
130：第一电极引脚
150：导电金属线
170：固合材料
200：高功率发光二极管
220：散热基座
222：散热基座底部
240：第一电极引脚
260：光学透镜
280：散热层
300：基材
具体实施方式
请参考图2，其绘示依照本实用新型的一较佳实施例的一种高功率发光二极管的剖面图。此高功率发光二极管200包括发光晶粒210、散热基座220、固合材料230、第一电极引脚240、导电金属线250、光学透镜260与充填材料270。
本实用新型的高功率发光二极管200的发光晶粒210可固接在散热基座220的凹坑221内，此固接方法为先将散热基座220使用固合材料230与导线架上的第一电极引脚240固接结合，再将发光晶粒210固接在散热基座220的凹坑221内，之后使用导电金属线250将发光晶粒210分别连接散热基座220与第一电极引脚240形成一电性通路，之后，将光学透镜260覆盖在发光晶粒210的上方，最后再利用充填材料270将光学透镜260下方的空间填充。
如前所述的散热基座220可由金属材料所组成，同时散热基座220可延伸出一第二电极引脚223与第一电极引脚240成对应分布，以及此散热基座220具有散热基座底部222，而散热基座底部222露于固合材料230外，通过上述组件的组合，形成本实用新型的高功率发光二极管200；而散热基座220的金属材料可为银、铝、铜，或是由上述材料中所组合而成的合金金属材料。
请再参考图2，在本实用新型的一较佳实施例中，如前所述的本实用新型的高功率发光二极管200的组合，发光晶粒210放置在散热基座220的凹坑221内，利用导电金属线230连接第一电极引脚240与第二电极引脚223，如此形成一电性通路，将此通路引入高电流后，在高功率运作的状态下，同时也不断产生热能，因而造成高功率发光二极管200内部组件的温度逐渐提升，此时可通过金属材料所组成的散热基座220的散热能力，将运作时产生的热能逐渐散去，使得此高功率发光二极管200内部组件的温度得以逐渐降低，在上述的运作过程中，此高功率发光二极管200内形成温度升降的现象。
本实用新型的高功率发光二极管200由于第二电极引脚223为散热基座220的延伸，也就是散热基座220与第二电极引脚223为一体成型的结构，因此在此温度升降的现象中，不会有因为散热基座220与第二电极引脚223在焊接过程所产生的应力集中(残留应力)的现象；也不会有散热基座220与第二电极引脚223的组成组件材料不同导致热膨胀系数的不同所产生的热阻效应；综上所述，本实用新型可大幅提高高功率发光二极管200内部组件在测试时与运作时，在高温环境下组件运作的可靠度(Reliability)，进一步提升产品的使用寿命，同时降低热阻效应，提高散热基座220的散热效果，使得发光晶粒210的温度得以维持，因此可产生稳定的发光效能，相对地有效提高发光亮度。
请参考图3，其绘示依照本实用新型的另一实施例的一种高功率发光二极管与基材的组合图，其中，如前所述本实用新型的高功率发光二极管200的组件与组合方式，其中散热基座底部222可裸露于固合材料230外，且使此高功率发光二极管200具有可凸露的底部，而此凸露的底部为散热基座底部222，且此散热基座底部222可另外附着散热层280，此散热层280可为具有高热传能力的散热材料，例如，此散热材料含有钻石粉末，如此可加强散热基座220的散热能力。另外，更可利用此凸露的散热基座底部222，将本实用新型的高功率发光二极管200固接在基材300的基材凹坑310上，产生更稳固的散热或固合效果。
由本实用新型的上述的一较佳实施例可知，应用本实用新型的高功率发光二极管200，将散热基座220与第二电极引脚223的组件整合，不会有焊接结合时所残留的应力集中的现象，使本实用新型的高功率发光二极管200得以提升运作时组件材料的可靠度。
根据本实用新型的实施例可知，本实用新型的高功率发光二极管200的散热基座220与第二电极引脚223不会产生热阻效应，使得本实用新型的高功率发光二极管200的散热效果可以提升，进而提高发光效能。
通过本实用新型的另一实施例可知，本实用新型的高功率发光二极管200的散热基座底部222凸露于高功率发光二极管200的底部，因此可另外附着散热层280提升散热基座220的散热能力，并同时利用凸露的散热基座底部222使高功率发光二极管200能更稳固的与其它材料(如基材)结合。
虽然本实用新型已以一较佳实施例揭露如上，然而它并不是用来限定本实用新型，任何熟悉此项技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (12)

1.一种高功率发光二极管，其特征在于，包含：
一发光晶粒，用以产生光源；
一导线架，该导线架有一第一电极引脚；
一散热基座，具有一凹坑与一散热基座底部，且该发光晶粒固接于该凹坑，其中该散热基座另外延伸出一引脚成为一第二电极引脚，且该第一电极引脚与该第二电极引脚成对应分布；以及
一导电金属线，分别连接该发光晶粒与该散热基座及该第一电极引脚。
2.一种高功率发光二极管，其特征在于，包含：
一发光晶粒，用以产生光源；
一导线架，该导线架具有一第一电极引脚；
一散热基座，具有一凹坑与一散热基座底部，且该发光晶粒固接该凹坑，其中该散热基座另外延伸出一引脚成为一第二电极引脚，且该第一电极引脚与该第二电极引脚成对应分布；
一导电金属线，分别连接该发光晶粒与该散热基座及该第一电极引脚；
一透镜，该透镜为一光学透镜，并覆盖在该发光晶粒上；
一固合材料，该固合材料固接该散热基座与该导线架及该光学透镜；以及
一充填材料，该充填材料充填该光学透镜下的空间，同时稳固该发光晶粒与该导电金属线；
其中，该散热基座底部可外露于该固合材料。
3.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座为一金属材料。
4.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座为一金属材料，且该金属材料为银、铝、铜或上述的组合。
5.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座的凹坑固接多个发光晶粒。
6.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座底部包含一凸块，该凸块位于该高功率发光二极管的底部。
7.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座底部附着一散热层，且该散热层为一散热材料，该散热材料包含钻石粉末。
8.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座底部包含一凸块，该凸块附着一散热层，且该散热层为一散热材料，而该散热材料包含钻石粉末。
9.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座底部包含一凸块，该凸块位于该高功率发光二极管的底部，而该凸块固接在一基板上。
10.如权利要求1或2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的散热基座底部包含一凸块，该凸块附着一散热层，且该凸块固接在一基板上。
11.如权利要求2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的固合材料为一树酯材料。
12.如权利要求2所述的高功率发光二极管，其特征在于，所述的充填材料为一树酯材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102610738A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 任永斌 一种散热垫与散热基板二合一的大功率led灯珠

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