CN202302811U - 一种基于cob封装结构的led面光源 - Google Patents

Abstract

一种基于COB封装结构的LED面光源，属照明领域。其设置一框状结构的灯具壳体；在灯具壳体的边缘，设置向上翻转的侧立边；在两个对应的侧立边，设置LED灯条模块容纳槽；在LED灯条模块容纳槽中，分别对应设置一个COB封装LED灯条模块；在框状结构灯具壳体所容纳/包含的空间内，嵌入/设置一个导光板；所述的框状结构灯具壳体、COB封装LED灯条模块和导光板，组合成一个LED面光源。其采用一体化的COB多芯片封装技术，很好地将器件的封装形式和灯具壳体结合起来，实现芯片直接导热到基板再到灯壳的导热路径，热阻明显减小，可达到更好的散热效果，可更有效地降低器件结温，延长灯具的使用寿命，LED面光源灯具的厚度尺寸大大减小。可广泛用于照明领域。

Description

一种基于COB封装结构的LED面光源

技术领域

本实用新型属于照明领域，尤其涉及一种采用LED发光器件的照明装置。

背景技术

半导体照明被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。

LED发光器件属于半导体芯片发光器件，其优越的物理属性是传统白炽灯、荧光灯等无法比拟的。它的发光机理为：当在半导体发光二极管(LED，light-emitting diode)的两端加上正偏的电压时，大量的电子空穴对注入半导体，当电子和空穴在半导体中的某些特殊活性区域中复合时，即产生光子而发光。

由于LED是电能通过半导体器件直接转化为光能并非由热发光，所以LED光源又被称为冷光源，其转换效率随着科研水平的发展正逐步提高，现在已经达到和超过节能灯的水平并且其可挖的潜力还很大。作为半导体器件其长寿命可达10万小时，也是所有其它光源所无法期冀的。

LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。

一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。

而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。

目前LED的封装主要分为两种：一是单独封装，也就是将每颗芯片单独进行封装，制造出一个一个的独立光源，然后再根据需要进行组装；二是集成封装，将多个芯片按照一定的排列方式，然后进行集成封装，这种方法封装出的是一个多芯片的集合体。

进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙LED光效已达到100Im/W，绿LED为501m/W，单只LED的光通量也达到数十Im。LED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化进程更是产业界研发的主流方向。

在2002年，表面贴装封装的LED(SMD LED)逐渐被市场所接受，并获得一定的市场份额，从单独的引脚式封装转向SMD(Surface Mount Devices)封装符合整个电子行业发展大趋势，很多生产厂商推出此类产品。

SMD LED成为一个发展热点，很好地解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题，采用更轻的PCB板和反射层材料，在显示反射层需要填充的环氧树脂更少，并去除较重的碳钢材料引脚，通过缩小尺寸，降低重量，可轻易地将产品重量减轻一半，最终使应用更趋完美，尤其适合户内，半户外全彩显示屏应用。

但是，现有LED的SMD封装多适用于小功率LED的封装，其在大功率LED器件的封装应用上还有一定的局限性，究其原因，主要是散热问题更加突出。采用集成封装后，多颗芯片被聚集到很小的面积上，芯片与散热片之间的热阻增大，这就使得散热问题比单独封装再组装所制造出的大功率照明装置问题更加突出。

随着功率型LED在普通照明领域的广泛应用，功率型器件应用在室内照明灯具中也已成为趋势，相对狭小的空间里，对灯具散热技术的要求更加苛刻。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于COB封装结构的LED面光源，其采用一体化的COB多芯封装技术，很好地将器件的封装形式和灯具壳体结合起来，实现芯片直接导热到基板再到灯壳的导热路径，热阻明显减小，可达到更好的散热效果，相对传统封装方式可以更有效地降低器件结温，提高/延长灯具的使用寿命，LED面光源灯具的厚度尺寸大大减小，其单位发光面积上可以提供更高的光照度或光流明量。

本实用新型的技术方案是：提供一种基于COB封装结构的LED面光源，包括灯具壳体、PCB基板和多个LED发光芯片，其特征是：设置一框状结构的灯具壳体；在灯具壳体的边缘，设置向上翻转的侧立边；在两个对应的侧立边，设置LED灯条模块容纳槽；在LED灯条模块容纳槽中，分别对应设置一个COB封装LED灯条模块；在框状结构灯具壳体所容纳/包含的空间内，嵌入/设置一个导光板；所述的框状结构灯具壳体、COB封装LED灯条模块和导光板，组合成一个LED面光源。

其中，所述的COB封装LED灯条模块包括多个LED发光芯片和一个条状铝基PCB基板。

其所述的多个LED发光芯片经导热粘接层直接封装/固定在条状铝基PCB基板上。

所述的多个LED发光芯片呈单列排列，分布在条状铝基PCB基板的一个侧面上。

所述的多个LED发光芯片串联后构成一组发光芯片组，数个发光芯片组并联后与外接驱动电源连接。

所述的状铝基PCB基板连同其上的多个LED发光芯片以及连接各个LED发光芯片的连接导线，构成一个完整的COB封装LED灯条模块。

进一步的，所述的LED灯条模块容纳槽设置在框状结构灯具壳体两个对应的侧立边上。

所述的LED灯条模块容纳槽至少为对应的两个。

所述COB封装LED灯条模块的出光面朝向导光板的边侧面设置。

在所述导光板的两侧面，设置保护层或透光层，其中，所述的保护层设置在导光板的背面，所述的透光层设置在导光板的正面。

所述条状铝基PCB基板的长度与LED灯条模块容纳槽的长度相等，所述条状铝基PCB基板的底面经紧固件直接固定在框状结构灯具壳体的侧立边上，所述条状铝基PCB基板的上表面朝向导光板的边侧面设置。

更进一步的，在所述条状铝基PCB基板的上表面上设置m×n个LED发光芯片，所述的LED发光芯片每m个串联后构成一组发光芯片组，n组发光芯片组并联后与外接驱动电源连接，构成一个完整的COB封装LED灯条模块。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.在一个相对狭小的灯具空间里，设置多颗LED光源，采用COB封装结构，做成LED灯条发光模块的形式，直接贴装进灯具壳体，由于COB铝基板散热效果明显优于SMD形式，故灯具整体热性能得到改善；

2.多颗LED发光器件集成在同一灯条中，使得其较传统的分立式封装方式，可大大节省LED的一次封装成本、光引擎模组制作成本和二次配光成本，有效地提高LED光源的显色性；

3.很好地将器件的封装形式和灯具壳体结合起来，由于其热阻明显减小，可以有效降低发光器件的结温，可达到更好的散热效果，较传统封装方式可以更有效地降低器件结温，提高/延长灯具的使用寿命，且在单位发光面积上可以提供更高的光照度或光流明量，故而更适合于大功率LED照明装置。

附图说明

图1是本实用新型的分体结构示意图；

图2是本技术方案组装后的整体结构示意图；

图3为LED灯条模块的结构示意图；

图4为PCB基板的剖视结构示意图。

图中1为灯具壳体，2为侧立边，3为容纳槽，4为COB封装LED灯条模块，5为导光板，6为PCB基板，7为LED发光芯片，8为“+”电源电极条，8-1为“+”电源电极延伸突出端，9为“-”电源电极条，9-1为“-”电源电极延伸突出端，10为芯片间连接电极片，11为荧光变换胶层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1中，本技术方案提供了一种基于COB封装结构的LED面光源，包括灯具壳体、PCB基板和多个LED发光芯片，其设置一框状结构的灯具壳体1；在灯具壳体的边缘，设置向上翻转的侧立边2；在两个对应的侧立边，设置LED灯条模块容纳槽3；在LED灯条模块容纳槽中，分别对应设置一个COB封装LED灯条模块4；在框状结构灯具壳体所容纳/包含的空间内，嵌入/设置一个导光板5；所述的框状结构灯具壳体、COB封装LED灯条模块和导光板，组合成一个LED面光源。

其COB封装LED灯条模块包括多个LED发光芯片和一个状铝基PCB基板。

其所述的多个LED发光芯片经导热粘接层(图中未示出)直接封装/固定在条状铝基PCB基板上。

所述的多个LED发光芯片呈单列排列，分布在条状铝基PCB基板的一个侧面上。

所述的多个LED发光芯片串联后构成一组发光芯片组，数个发光芯片组并联后与外接驱动电源连接。

所述的状铝基PCB基板连同其上的多个LED发光芯片以及连接各个LED发光芯片的连接导线，构成一个完整的COB封装LED灯条模块。

进一步的，所述的LED灯条模块容纳槽设置在框状结构灯具壳体两个对应的侧立边上。

所述的LED灯条模块容纳槽至少为对应的两个。

LED面光源在相对狭小的灯具空间里，需要设置多颗LED光源，如何散热是决定灯具整体寿命的关键。

鉴于传统封转方式在器件与灯具壳体间形成比较大的热阻层，不利于热量的有效传导，导致灯具在使用过程中由于热量的管理问题不断恶化。

本技术方案将LED发光芯片采用COB技术封装成灯条形式，实现了灯条和面光源灯具壳体的直接接触，达到了更好的散热效果。

图2中，COB封装LED灯条模块的出光面朝向导光板的边侧面设置。

为了延长使用寿命或起到相应的保护作用，在导光板的两侧面，还可以设置保护层或透光层。

其保护层设置在导光板的背面，其透光层设置在导光板的正面。

由图可知，条状铝基PCB基板的长度与LED灯条模块容纳槽的长度相等，条状铝基PCB基板的底面经紧固件直接固定在框状结构灯具壳体的侧立边上，条状铝基PCB基板的上表面朝向导光板的边侧面设置。

图3中，在条状铝基PCB板6的一个侧面上，设置有多个LED发光芯片7和“+”、“-”电源电极条8和9；其所述的多个LED发光芯片，沿PCB基板的纵向轴线单列排列在PCB基板上；所述的“+”、“-”电源电极条分别排列在各个LED发光芯片的两侧；在各个LED发光芯片之间，设置有芯片间连接电极片10；所述各个LED发光芯片通过金线/打线(图中未示出)与芯片间连接电极片连接。

由图所示可知，多个LED发光芯片串联后构成一组发光芯片组，数个发光芯片组并联后与外接驱动电源连接。

采用COB封装方式，将LED发光芯片直接固定在条状铝基PCB板上，最大限度地缩短了芯片热量的传输路径，可大大减少发光芯片的热阻，有利于改善灯条模块的热传导环境，在同样散热条件下，可采用更大功率的LED发光芯片，有助于提高整个灯具的发光照度或发光效率。

由图可知，图示各发光芯片组的首位LED发光芯片7和7-2，经过金线/打线(图中未示出)与“-”电源电极条9上的“-”电源电极延伸突出端9-1连接，构成本发光芯片组的首端连接端，各发光芯片组末位的LED发光芯片7-1经过金线/打线与“+”电源电极条8的“+”电源电极延伸突出端8-1连接，构成本发光芯片组的末端连接端，中间的各个LED发光芯片经过金线/打线与在各个LED发光芯片之间的芯片间连接电极片10依次顺序串接。

实际实施时，在条状铝基PCB基板的上表面上设置m×n个LED发光芯片，LED发光芯片每m个(例如：12个)串联后构成一组发光芯片组，n组(例如：7组)发光芯片组并联后与外接驱动电源连接，构成一个完整的COB封装LED灯条模块。

采用上述的连接方式，有利于均衡各组发光芯片的发光特性和发光均衡性；还可有效地提高光源的显色性，单位发光面积上可以提供更高的光照度或光流明量。

PCB基板上采用单排LED发光芯片的排列方式，可有效减少发光模块的整体外形尺寸，有利于减少灯具的厚度尺寸。

COB封装结构，就是将裸LED发光芯片用导电或非导电胶粘附在互连的PCB基板上，然后进行引线(俗称金线或打线)键合，实现其电连接。如果裸芯片直接暴露在空气中，易受污染或人为损坏，影响或破坏芯片功能，于是就用胶把芯片和键合引线包封起来。人们也称这种封装形式为软包封。

具体制作时，用COB技术封装的裸芯片是LED芯片主体和I/O端子在晶体上方，在焊接时将此裸芯片用导电/导热胶粘接在PCB基板上，凝固后，用打线机将金属丝(Al或Au)在超声、热压的作用下，分别连接在芯片的I/O端子焊区和PCB相对应的焊盘上，测试合格后，再封上树脂胶。

与传统封装技术相比，COB技术有以下优点：价格低廉；节约空间；散热性能好。因为COB技术的封转方式，减少了芯片到散热壳体间的热接触层。

现有传统LED发光器件的封装方式，是将芯片首先封装为器件，再将器件焊接在线路基板上；COB封装方式则是直接将芯片封装在线路铝基板上，同时也简化了封装的工艺流程，达到了有效降低芯片热阻，从而改善灯具散热性能的目的。

另外，传统的LED器件封转形式将单颗芯片独立封装，那么在灯具光源室空间有限的情况下，传统封转器件的有效数量就受到限制，COB封装形式可以将芯片有效地排列在线路基板上，达到更多数量的光源集成，来满足不同功率要求灯具的要求。

图4中，LED发光芯片7经导热粘接层(图中未示出)直接封装在PCB基板5上。

在所述各LED发光芯片的上方，设置荧光变换胶层11。

导热粘接层为导热环氧树脂层或含银导热环氧树脂层。

条状铝基PCB板经紧固件直接与面光源灯具的壳体连接或固定。

本技术方案中，由于COB封装LED灯条模块与灯壳采用直接贴合/固定的结构形式，灯具的整体厚度仅1.3CM，大大减少了LED面光源灯具的厚度尺寸。

随着功率型LED在普通照明领域的广泛应用，功率型器件应用在室内照明灯具中也已成为趋势，相对狭小的空间里，对灯具散热技术的要求更加苛刻；本技术方案很好地将器件的封装形式和灯具壳体结合起来，设计采用一体化的COB多芯封装成灯条作为光源，实现芯片直接导热到基板再到灯壳，达到更好的散热效果，其相对SMD方式灯条可以有效降低器件结温，实现提高灯具寿命的目的。

本实用新型可广泛用于室内、外照明领域。

Claims (8)

1.一种基于COB封装结构的LED面光源，包括灯具壳体、PCB基板和多个LED发光芯片，其特征是：

设置一框状结构的灯具壳体；

在灯具壳体的边缘，设置向上翻转的侧立边；

在两个对应的侧立边，设置LED灯条模块容纳槽；

在LED灯条模块容纳槽中，分别对应设置一个COB封装LED灯条模块；

在框状结构灯具壳体所容纳/包含的空间内，嵌入/设置一个导光板；

所述的框状结构灯具壳体、COB封装LED灯条模块和导光板，组合成一个LED面光源。

2.按照权利要求1所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是所述的COB封装LED灯条模块包括多个LED发光芯片和一个条状铝基PCB基板；

其所述的多个LED发光芯片经导热粘接层直接封装/固定在条状铝基PCB基板上；

所述的多个LED发光芯片呈单列排列，分布在条状铝基PCB基板的一个侧面上；

所述的多个LED发光芯片串联后构成一组发光芯片组，数个发光芯片组并联后与外接驱动电源连接；

所述的状铝基PCB基板连同其上的多个LED发光芯片以及连接各个LED发光芯片的连接导线，构成一个完整的COB封装LED灯条模块。

3.按照权利要求1所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是所述的LED灯条模块容纳槽设置在框状结构灯具壳体两个对应的侧立边上。

4.按照权利要求1所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是所述的LED灯条模块容纳槽至少为对应的两个。

5.按照权利要求1所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是所述COB封装LED灯条模块的出光面朝向导光板的边侧面设置。

6.按照权利要求1所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是在所述导光板的两侧面，设置保护层或透光层，其中，所述的保护层设置在导光板的背面，所述的透光层设置在导光板的正面。

7.按照权利要求2所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是所述条状 铝基PCB基板的长度与LED灯条模块容纳槽的长度相等，所述条状铝基PCB基板的底面经紧固件直接固定在框状结构灯具壳体的侧立边上，所述条状铝基PCB基板的上表面朝向导光板的边侧面设置。

8.按照权利要求2所述的基于COB封装结构的LED面光源，其特征是在所述条状铝基PCB基板的上表面上设置m×n个LED发光芯片，所述的LED发光芯片每m个串联后构成一组发光芯片组，n组发光芯片组并联后与外接驱动电源连接，构成一个完整的COB封装LED灯条模块。 

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