CN2881341Y - Led模块结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种将LED结构模块化以方便拆装，并同时具有高亮度与高散热效率的LED模块结构。本实用新型的LED模块结构，包括：一个LED晶粒；一个导热柱，该导热柱的一端顶部形成有一内凹杯座；以及一层接合层，该接合层将该LED晶粒接设于该内凹杯座中。通过该导热柱所设的内凹杯座，可增加该LED晶粒光源的反射效果，使整体亮度获得提升，而该导热柱也可以将该LED模块所产生的热量直接传导散热，而同时具有极佳的散热效率。

Description

LED模块结构

技术领域

本实用新型涉及一种LED结构，特别是涉及一种将LED结构模块化以方便拆装，并同时具有高亮度与高散热效率的LED模块结构。

背景技术

LED光源由于具有体积小、耗电量低、使用寿命长等特性，在可预见的未来，将可取代目前灯泡或日光灯源等照明设备或其它显示装置的发光源，而成为最重要的发光组件。然而，为提高发光源的整体亮度，势必要提高LED发光功率或增加LED装设的数目或密度，但如此设置将大幅增加LED光源的产热量，若该些热量无法尽速导出，则将严重影响LED的发光亮度，并同时加速LED的劣化状况而减短使用寿命。此外，若其出射光线无法有效出射或集中，对于发光效率也有相当的减损。

现有LED结构，其LED晶粒封装时通常直接黏着于封装基板上，或先黏着于一个圆弧杯座上再整个黏着固定于封装基板上，因此当该LED发生故障时，并无法轻易将其取下更换，因而有时必须更换整个基板的LED光源，使其在维修、使用成本上相当高，特别是当其利用于一般家庭作为照明光源之用时，对于使用者而言，更是不经济且不便于维修。为改善此种缺失，曾有将LED模块化以方便拆装的LED模块实用新型产生。

现有LED模块结构如图1所示，该LED模块10包括一个LED晶粒11、一个接合层12与一个导热柱13。LED晶粒11与导热柱13通过接合层12的接合，形成一个模块化的LED结构。该模块化的LED结构可利用锁螺的方式安装于基板上，所以可以轻易取下，因此对于该LED模块的更换相当方便。然而，现有LED模块10其LED晶粒11所出射的光线是以相当大的出射角散射，特别是在经过封胶(例如环氧树脂)封装后，更因全内反射的现象，使相当部分的出射光线无法从封胶中散射出来，反而在封胶内的不断反射中散逸，使得现有LED模块无法达到较佳的发光效率，而有着较低的发光亮度。

实用新型内容

为改善现有LED模块发光效率不佳的缺点，同时维持最佳的散热性，并使出现故障的LED可以单独更换，本实用新型将提供一种将LED模块化的LED模块结构，通过导热柱所设的内凹杯座增加LED出射光的反射效果，使整体亮度增加，并通过LED晶粒与导热柱的接设，使LED晶粒所产生的高热，可透过导热柱迅速传导至导热基板上，而大幅提升LED的散热效率，同时延长其使用寿命并长久维持其应有的亮度。

本实用新型LED模块结构，包括：一个LED晶粒；一个导热柱，该导热柱的一端顶部形成有一内凹杯座；以及一层接合层，该接合层将该LED晶粒接设于该内凹杯座中。其中，该接合层可为共晶层或黏着层，从而将LED晶粒固晶于该导热柱上，并同时将该LED晶粒的产热传导至该导热柱进行散热。该导热柱的柱体表面可设有螺纹，使该LED模块可以通过锁螺的方式，轻易地螺接于基板上。该导热柱同时可由其底部内凹有一镂空，从而增加与空气接触的面积，而提升散热效率，镂空结构可内凹形成一个柱体空间，但并不仅限于此。此外，该导热柱是由铝或铜金属所制成，但并不以此为限，任何具有较高导热系数的材质皆可。

另一方面，为使本实用新型LED模块结构装设于基板上时，无需另外进行打线的步骤，可在本实用新型LED模块结构的导热柱顶部进一步接设一层绝缘层，并于该绝缘层表面接设一个接触电极，则将来本实用新型LED模块装设于基板后，即可通过接触电极与导热柱形成电性导通状态，因而可省却后续工序与成本。

本实用新型LED模块装设于基板后，可以增加LED晶粒光源的反射效果，使整体亮度获得提升，同时具有极佳的散热效率。

以下将结合附图进一步说明本实用新型的实施方式，下述所列举的实施例是用来阐明本实用新型，并非用来限定本实用新型的范围，对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。

附图说明

图1为现有实用新型的示意图。

图2为本实用新型实施例LED模块的示意图。

图3为本实用新型实施例LED模块封装结构的示意图。

图4为本实用新型LED模块第二实施例的示意图。

图5为本实用新型LED模块第三实施例的示意图。

主要组件符号说明

10   LED模块

11   LED晶粒              12   接合层

13   导热柱

20   LED模块

21   LED晶粒              211  第一电极

212  第二电极             22   接合层

23   导热柱               231  顶部

232  内凹杯座             233  螺纹

234  底部                 235  镂空

24   绝缘层               25   接触电极

30   导热基板

31   穿孔                 32   螺纹

33   绝缘层               34   打线垫

35   第一传导线           36   第二传导线

40  封胶

具体实施方式

请参照图2，该图为本实用新型实施例LED模块的示意图。本实用新型LED模块20结构，包括：一个LED晶粒21、一个接合层22与一个导热柱23。接合层22形成于LED晶粒21与导热柱23之间，而将前述二者相连接以组构成LED模块20。

请继续参照图2，LED晶粒21包括一个第一电极211与一个第二电极212。在一般氮化镓(GaN)LED晶粒上，第一电极211可与P型氮化镓(P-GaN)层电性相连结接而为P型电极，而第二电极212则可与N型氮化镓(n+GaN)层电性相连结接而为N型电极，电极设置方式于此仅为例示，并不限于前述。

导热柱23，其呈柱状体构形，包括顶部231、内凹杯座232、螺纹233与底部234。导热柱23可为圆筒状或多边柱形等柱状体结构，但其构形并不仅限于此，而其柱体外径可为一致，或由顶部231向底部234逐渐缩小，或类似火把状于顶部231形成一个较宽大的头部(图中未示)。

顶部231处，内凹形成一个内凹杯座232，LED晶粒21即固晶其中。内凹杯座232所设构形并未设有特别的限制，其内凹外缘形状可为圆形、椭圆形、四边形或多边形，而其内凹面则可为圆弧内凹状或是斜面内凹状。内凹杯座232的表面同时可覆盖沉积有一层反射层(图中未示)，从而增加内凹杯座232的反射效果。该反射层可为金、或银等材质，但并不以此为限。因此，由LED晶粒21所散射出的光线，即可以通过内凹杯座232的反射，使散射角度较大的光线往中央集中，使所欲照射面的亮度得以提高。特别的是，LED晶粒21经封胶封装后，因封胶所产生的全内反射现象，更可因此减少内反射光线损逸的情况，而增加LED整体的亮度。

此外，于本实施例中，导热柱23表面设有螺纹233，但其表面构形并不仅限于此，其也可为光滑平面，或其它形状，使将来可以锁螺、紧配合、旋接、榫接或卡接等方式插设于基板上相对应的孔洞中。导热柱23可由高导热系数的铝(231W/m·K)或铜(385W/m·K)金属所制成，但并不仅限于此，任何其它具有较高导热系数的材质皆可。此外，导热柱23的长度并未设有特别的限制，其可依导热柱23与所欲安装基板的导热系数，以及导热柱23的截面积或基板的厚度加以调整设置，故其长度可短于、等于或长于基板的厚度。

LED晶粒21与导热柱23是通过接合层22而相接合。接合层22，其可利用共晶接合方式于前述二者间形成一共晶层(eutectic layer)而相连接，亦可利用黏胶进行加工黏合，但其接合方式并不仅限于此。形成共晶层时，可于导热柱23内凹杯座232上所欲接合处镀上一层镀金层，而后再与LED晶粒21于适当温度下进行共晶接合；其亦可准备一个与LED晶粒21底部面积相近的金片，夹设于LED晶粒21与内凹杯座232间后进行共晶接合。共晶接合方式于此仅为例示，并不以此为限。

除前述以共晶方式结合外，亦可通过具有高导热系数的黏胶进行接合，而形成一层黏着层。黏着层可为铜胶、银胶或焊锡，或为前述材质的任何混合，但并不仅限于此。无论是以共晶结合方式或黏胶黏着方式进行接合，该连接层都以较高导热系数者为较佳。

请参照图3，该图为本实用新型实施例LED模块封装结构的示意图。本实用新型实施例中用于LED模块20封装的基板，为具较高导热系数的导热基板30，其可为铝板、铜板或氮化铝(320W/m·K)板，但并不以此为限，其中以导热系数于室温下可达100W/m·K以上者为较佳。

导热基板30，其于LED模块20预定装设处设置有一个穿孔31。穿孔31所开设的尺寸规格依LED模块20中的导热柱23的构形相配合设置，使将来LED模块20插设后，其导热柱23能与穿孔31有最佳的密接度。于本实施例中，为配合设有螺纹233的导热柱23构形，穿孔31亦设有与该螺纹233相对应的螺纹32，使LED模块20能利用螺接方式锁螺密接于穿孔31中。如果将来该LED晶粒21有所损坏，则可单独将LED模块20直接旋出而加以更换，而无须连同整个基板一同置换，不但可增加LED光源维修的方便性，并可同时降低设备维修与使用成本。另一方面，由于导热柱23与LED晶粒21间接合有一层具有高导热系数的接合层22，故有较低的热阻抗，因此LED晶粒21所产生的热量可迅速经由接合层22传导至导热柱23，再由导热柱23传导至紧密相接合的导热基板30上进行散热，因具有极佳的导热、散热效率。

此外，导热基板30于本实施例中是一个具导电性的基板，因此于打线前，需在其表面预定区域形成一层绝缘层33，再于绝缘层33上形成一个打线垫34，再开始进行后续步骤。LED晶粒21的第二电极212是先以第二传导线36打线连接至内凹杯座232上，在LED模块20插设于导热基板30所设穿孔31后，再由LED晶粒21的第一电极211，以第一传导线35接设至打线垫34上，即可形成电性导通。前述电性导通的打线方式仅为例示，并不以此为限。

请参照图4，该图是本实用新型LED模块第二实施例的示意图。为配合基板上电极结构的设置，并使本实用新型的LED模块结构装设于基板上时，无需另外进行打线的步骤，可于本实用新型LED模块导热柱23的顶部231进一步接设一层绝缘层24，并于绝缘层24表面再接设一个接触电极25，而后将第一传导线35打线于第一电极211与接触电极25间，同时将第二传导线36打线于第二电极212与内凹背座232间，最后再用封胶40封装。则将来本实用新型LED模块装设于基板后，即可通过接触电极25、导热柱23，分别与基板上电极以及基板形成电性导通状态，因而可省却后续的工序与封装成本。

请参照图5，该图是本实用新型LED模块第三实施例的示意图。导热柱23除前述利用传导方式进行散热外，也可同时通过与空气的接触，利用辐射或对流的方式进行散热。此时，可由导热柱23底部234内凹形成一镂空235，从而增加与空气接触的面积，而提升散热效率。镂空235的结构可内凹形成一柱体空间，但并不以此为限。

Claims (10)

1、一种LED模块结构，其特征在于，包括：

一个LED晶粒；

一个导热柱，该导热柱的一端顶部形成有一内凹杯座；以及

一层接合层，该接合层将该LED晶粒接设于该内凹杯座中。

2、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该内凹杯座表面进一步覆盖有一层反射层。

3、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该接合层为一层共晶层。

4、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该接合层为一层黏着层。

5、如权利要求3所述的LED模块结构，其特征在于，其中该黏着层为一层银胶层。

6、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该导热柱在其侧表面上进一步设有一个螺纹。

7、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该导热柱是由铝金属所制成。

8、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该导热柱是由铜金属所制成。

9、如权利要求1所述的LED模块结构，其特征在于，其中该导热柱的该顶部进一步接设一层绝缘层，该绝缘层表面并进一步接设一个接触电极。

10、如权利要求1或9所述的LED模块结构，其特征在于，其中该导热柱由其一端底部进一步内凹有一镂空。

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