CN102956806A - 一种兼顾导热与绝缘耐压的装置 - Google Patents

一种兼顾导热与绝缘耐压的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，包括让LED晶粒与导热层直接热传递的镂空结构以及叠设在导热层远离LED晶粒一侧的绝缘耐压结构，该绝缘耐压结构完全覆盖于该导热层，并该绝缘耐压结构的边缘与导热层之间的最小距离大于基于相应安全电压而对应的标准爬电距离。本发明一方面通过设置镂空结构和绝缘耐压结构使得能兼顾起到导热和绝缘耐压的功效，同时还通过设置大于标准爬电距离而使得绝缘耐压的功效能够具体实施。

Description

一种兼顾导热与绝缘耐压的装置
技术领域
本发明涉及LED应用领域，更具体的说涉及一种兼顾导热与绝缘耐压的装置。
背景技术
基于LED具有节能、环保、寿命长、启动速度快等诸多传统光源无法比拟的优势，其正被广泛推广。其中高功率LED为未来最重要的环保光源之一，其市场需求巨大，比如目前应用较广的为多晶数组型封装光源。
传统LED封装结构一般均具有从表及里依次叠设的防焊层、喷锡层、铜箔层、粘附绝缘层以及铝层，该铜箔层上蚀刻有电路，该LED晶粒直接与铜箔层相连，该粘附绝缘层一方面用于将铜箔层粘附在铝层上，另一方面也必须避免铜箔层与铝层电性导通，即达到绝缘的功效，该铝层则主要起到提高导热效果的作用，即为导热层。上述传统LED导热结构能满足小功率LED的应用，但是在面对高功率LED时则往往会存在散热效果不佳的问题，从而影响它的寿命及光通量等因素。
针对上述问题，本申请人曾于2011年11月10日向中国国家知识产权局递交了申请号为201110354239.5的发明专利申请，其涉及一种LED兼顾导热和绝缘耐压的装置，其主要包括镂空结构和绝缘耐压结构，该镂空结构用于让LED晶粒与导热层直接热传递，该绝缘耐压结构则叠设在导热层远离LED晶粒的一侧，如此通过LED晶粒与导热层的直接接触能迅速将LED晶粒处的热量转移，并达到较佳的导热性能，而通过该绝缘耐压结构能让整个装置满足使用时所需的耐压条件，即达到兼具导热性能和耐压性能的功效。
如图1、图1A至图1D所示，在实现绝缘耐压结构91与导热层92之间的连接时，该绝缘耐压结构91可以采用导热塑胶等材质，而该导热层92则可以为铝基板或铜基板或者均温板，人们往往会通过在导热层92与绝缘耐压结构91上设置贯通孔921、911，并通过紧固螺丝93的方式而将导热层92和绝缘耐压结构91固定在底座上。
但是，由于贯通孔911、921的设置以及该紧固螺丝93的连接，会使得绝缘耐压结构91的耐压作用不具有实际效用，即会由于紧固螺丝93的导通作用或者因绝缘耐压结构91上贯通孔911导致导热层92与底座之间最短距离的缩短，由此使得上述兼顾导热与绝缘耐压的装置无法被有效实施。
有鉴于此，本发明人针对现有业界普通存在无法解决兼顾导热与绝缘耐压装置的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，以解决现有技术会因为使用导热结构从而失去绝缘耐压功效的缺陷。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，包括让LED晶粒与导热层直接热传递的镂空结构以及叠设在导热层远离LED晶粒一侧的绝缘耐压结构，其中：该绝缘耐压结构完全覆盖于该导热层，并该绝缘耐压结构的边缘与导热层之间的最小距离大于基于相应安全电压而对应的标标准爬电距离。
进一步，该兼顾导热与绝缘耐压的装置还包括多个连接装置，每一连接装置均包括锁固件和绝缘粒，该绝缘粒形成有中通孔，该锁固件贯通绝缘粒而可固定在底座上，该绝缘粒设置在锁固件与导热层之间。
进一步，该绝缘粒具有上端缘和下端缘，该上端缘的外径大于下端缘的外径，且两者之间呈阶梯状，该绝缘粒的上端缘抵靠在导热层上。
进一步，该兼顾导热与绝缘耐压的装置还包括多个连接装置，每一连接装置均具有一锁固件；该导热层上还形成有多个第一贯通孔；该绝缘耐压结构则形成有多个分别与第一贯通孔一一对应的第二贯通孔，该绝缘耐压结构还形成有环形遮挡缘，该环形遮挡缘沿第二贯通孔的圆周方向突出成型，并嵌设入第一贯通孔内而覆盖第一贯通孔的内壁，该锁固件具有头部和杆部，头部与导热层相抵靠，杆部则通过环形遮挡缘和第二贯通孔而固定在底座上。
进一步，该绝缘耐压结构具有形成在四周边缘的包覆部，该包覆部贴附在导热层边缘上。
进一步，该镂空结构为形成在防焊层、铜箔层和粘附绝缘层上的通孔，该LED晶粒通过该通孔直接与导热层相连；该粘附绝缘层选自FR4、CEM1、CEM3或绝缘胶；该LED晶粒的散热焊盘通过喷锡层而与导热层相连。
进一步，该导热层为经镀镍或喷锡处理的铝基板、铜基板或者均温板。
进一步，该绝缘耐压结构为氮化铝板或者导热塑胶。
进一步，该绝缘耐压结构为表面经镀膜形成纳米陶瓷绝缘镀膜或表面经阳极处理形成保护膜的铝基板、铜基板或者均温板。
进一步，该绝缘耐压结构上纳米陶瓷绝缘镀膜或保护膜的厚度大于或等于LED基座耐压值/基本耐压值*单位厚度值，该单位厚度值为预先测得的一个基本耐压值所对应纳米陶瓷绝缘镀膜或保护膜的厚度。
采用上述结构后，本发明涉及的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其通过设置镂空结构和绝缘耐压结构使得能兼顾起到导热和绝缘耐压的功效，同时其通过让绝缘耐压结构完全覆盖于该导热层，并让绝缘耐压结构的边缘与导热层之间最小距离大于标准爬电距离，从而使得绝缘耐压效果能具有实际效用。
附图说明
图1为背景技术中绝缘耐压结构与导热层的分解示意图；
图1A为图1中绝缘耐压结构沿A-A剖切线的剖视图；
图1B为图1中绝缘耐压结构与导热层叠合后的组合示意图；
图1C为图1中绝缘耐压结构与散、导热层固定后的示意图；
图1D为图1C中B-B线的剖视图；
图2为本发明第一实施例中绝缘耐压结构与导热层的分解示意图；
图2A为图2中绝缘耐压结构与导热层叠合后的组合示意图；
图2B为图2中绝缘耐压结构与导热层固定后的示意图；
图2C为图2B的侧视图；
图3为本发明第二实施例中绝缘耐压结构与导热层的分解示意图；
图3A为图3中绝缘耐压结构与导热层叠合后的组合示意图；
图3B为图3中绝缘耐压结构与导热层固定后的示意图；
图3C为图3B的侧视图；
图4为本发明第三实施例中绝缘耐压结构与导热层的分解示意图；
图4A为图4中B-B线的剖视图；
图4B为图4中绝缘耐压结构与导热层叠合后的组合示意图；
图4C为图4中绝缘耐压结构与导热层固定后的示意图；
图4D为图4C中C-C线的剖视图；
图5为本发明第四实施例中绝缘耐压结构与导热层的分解示意图；
图5A为图5中D-D线的剖视图；
图5B为图5中绝缘耐压结构与导热层叠合后的组合示意图；
图5C为图5中绝缘耐压结构与导热层固定后的示意图；
图5D为图5C中E-E线的剖视图。
图中：
装置             100        导热层            1
绝缘耐压结构     2          连接装置          3
锁固件           31         绝缘粒            32
中通孔           321        上端缘            322
下端缘           323        标准爬电距离  h
连接装置         4          锁固件            41
头部             411        杆部              412
第一贯通孔       42         第二贯通孔        43
环形遮挡缘       44         包覆部            45
LED晶粒         200
绝缘耐压结构     91         贯通孔            911
导热层           92         贯通孔            921
紧固螺丝         93。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图2、图2A、图2B和图2C所示，其示出的为本发明涉及一种兼顾导热与绝缘耐压的装置100的第一实施例，其是针对UL认证而进行的设计。
该装置100包括镂空结构以及绝缘耐压结构2，该镂空结构让LED晶粒200与导热层1直接热传递，该绝缘耐压结构2叠设在导热层1远离LED晶粒200的一侧；该镂空结构为形成在防焊层、铜箔层和粘附绝缘层上的通孔，从而让该LED晶粒200通过该通孔而直接与导热层1相连。具体地，该粘附绝缘层可以选自FR4、CEM1、CEM3或绝缘胶，而该LED晶粒200的散热焊盘则通过喷锡层而与导热层1相连；该导热层1则可以为经镀镍或喷锡处理的铝基层、铜基层或者均温板，本实施例采用铝基板或铜基板或均温板来实施。
本发明的改进之处在于：该绝缘耐压结构2完全覆盖于该导热层1，并且该绝缘耐压结构2的边缘与导热层1之间的最小距离大于基于相应安全电压而对应的标准爬电距离h，在本实施例中对于UL认证，该标准爬电距离h具体为2mm。
另外，优选地，为了让导热层1（即该铝基板或铜基板或均温板）能固定在底座上，并同时确保该绝缘耐压结构2具有相应功效，该兼顾导热与绝缘耐压的装置100还包括多个连接装置100，每一连接装置100均包括锁固件31和绝缘粒32，该锁固件31具体本实施例为紧固螺丝，该绝缘粒32形成有中通孔321，该锁固件31贯通绝缘粒32而可固定在底座上，该绝缘粒32设置在锁固件31与导热层1之间，从而一方面绝缘锁固件31与导热层1，另一方面还用于将导热层1和绝缘耐压结构2抵靠在底座上。更具体地，该绝缘粒32具有上端缘322和下端缘323，该上端缘322的外径大于下端缘323的外径并两者之间呈阶梯状，该绝缘粒32的上端缘322抵靠在导热层1上。在本实施例中，该绝缘耐压结构2可以选自规格为大于等于20W导热的氮化铝基板或者大于等于20W导热塑胶；当然该绝缘耐压结构2也可以如背景技术的前案一样，也为表面经镀膜形成纳米陶瓷绝缘镀膜或表面经阳极处理形成保护膜的铝基板、铜基板或者均温板。并且该绝缘耐压结构2上纳米陶瓷绝缘镀膜或保护膜的厚度大于或等于LED基座耐压值/基本耐压值*单位厚度值，该单位厚度值为预先测得的一个基本耐压值所对应纳米陶瓷绝缘镀膜或保护膜的厚度。
如图3、图3A、图3B和图3C所示，其示出的为本发明涉及一种、兼顾导热与绝缘耐压的装置100的第二实施例，其结构与第一实施例基本相同，其不同之处在于其是应用于VDE认证而设计的，即其涉及的标准爬电距离h具体为5mm。当然该标准爬电距离h并不受限于2mm或5mm，其可以根据实际所应用的安全标准而匹配设计，具体则不详细描述。
如图4、图4A、图4B、图4C和图4D所示，本发明涉及一种兼顾导热与绝缘耐压的装置100的第三实施例，其与第一实施例的区别在于连接装置4的具体结构。
在本实施例中，每一连接装置4亦均具有一锁固件41，该导热层1上还形成有多个第一贯通孔42；该绝缘耐压结构2则形成有多个分别与第一贯通孔42一一对应的第二贯通孔43，另外，沿第二贯通孔43的圆周方向还突出成型有环形遮挡缘44，该环形遮挡缘44在绝缘耐压结构2与导热层1之间组合在一起时，会嵌设入第一贯通孔42内而覆盖第一贯通孔42的内壁，从而隔绝锁固件41与第一贯通孔42之间爬电距离，具体的，该锁固件41具有头部411和杆部412，头部411与导热层1相抵靠，由于导热层1在此表面均设置有绝缘耐压结构2，故无需担心锁固件41与导热层1之间发生跳火花的爬电，杆部412则通过环形遮挡缘44和第二贯通孔43而固定在底座上。
如图5、图5A、图5B、图5C和图5D所示，其示出的为本发明涉及一种兼顾导热与绝缘耐压的装置100的第四实施例，其与第三实施例的结构基本相同，故不再详细描述，其不同之处在于：
该绝缘耐压结构2还具有形成在四周边缘的包覆部45，该包覆部45贴附在导热层1边缘上，从而能进一步增大爬电距离，确保耐压等级。
综上所述，本发明通过设置镂空结构和绝缘耐压结构2，而可以兼顾起到导热和绝缘耐压的功效，同时其通过让绝缘耐压结构2完全覆盖于该导热层1，并让绝缘耐压结构2的边缘与导热层1之间最小距离大于标准爬电距离h，从而使得绝缘耐压效果能具有实际效力；另外通过采用上述连接装置100则能起到实际固定效果。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，包括让LED晶粒与导热层直接热传递的镂空结构，以及叠设在导热层远离LED晶粒一侧的绝缘耐压结构，其特征在于，该绝缘耐压结构完全覆盖于该导热层，并该绝缘耐压结构的边缘与导热层之间的最小距离大于基于相应安全电压而对应的标准爬电距离。
2.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该兼顾导热与绝缘耐压的装置还包括多个连接装置，每一连接装置均包括锁固件和绝缘粒，该绝缘粒形成有中通孔，该锁固件贯通绝缘粒而可固定在底座上，该绝缘粒设置在锁固件与导热层之间。
3.如权利要求2所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该绝缘粒具有上端缘和下端缘，该上端缘的外径大于下端缘的外径且两者之间呈阶梯状，该绝缘粒的上端缘抵靠在导热层上。
4.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该兼顾导热与绝缘耐压的装置还包括多个连接装置，每一连接装置均具有一锁固件；该导热层上还形成有多个第一贯通孔；该绝缘耐压结构则形成有多个分别与第一贯通孔一一对应的第二贯通孔，该绝缘耐压结构还形成有环形遮挡缘，该环形遮挡缘沿第二贯通孔的圆周方向突出成型并嵌设入第一贯通孔内，而覆盖第一贯通孔的内壁，该锁固件具有头部和杆部，头部与导热层相抵靠，杆部则通过环形遮挡缘和第二贯通孔而固定在底座上。
5.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该绝缘耐压结构具有形成在四周边缘的包覆部，该包覆部贴附在导热层边缘上。
6.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该镂空结构为形成在防焊层、铜箔层和粘附绝缘层上的通孔，该LED晶粒通过该通孔直接与导热层相连；该粘附绝缘层选自FR4、CEM1、CEM3或绝缘胶；该LED晶粒的导热焊盘通过喷锡层而与导热层相连。
7.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该导热层为经镀镍或喷锡处理的铝基板、铜基板或者均温板。
8.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该绝缘耐压结构为氮化铝板或者导热塑胶。
9.如权利要求1所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该绝缘耐压结构为表面经镀膜形成纳米陶瓷绝缘镀膜或表面经阳极处理形成保护膜的铝基板、铜基板或者均温板。
10.如权利要求9所述的一种兼顾导热与绝缘耐压的装置，其特征在于，该绝缘耐压结构上纳米陶瓷绝缘镀膜或保护膜的厚度大于或等于LED基座耐压值/基本耐压值*单位厚度值，该单位厚度值为预先测得的一个基本耐压值所对应纳米陶瓷绝缘镀膜或保护膜的厚度。
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