CN207967045U - 一种基于陶瓷基板封装大功率led光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，包括固定基座，固定基座上安装有散热铝板，散热铝板上固定有氮化铝陶瓷基板，氮化铝陶瓷基顶部通过若杆矩形铜柱支撑有LTCC基板，氮化铝陶瓷基通过绝缘导热胶层固定有LED芯片，LED芯片上安装有正极片和负极片，LTCC基板的内部安装有正极线路层和负极线路层，LED芯片工作时其灯体上的热量、发光的热量传递到氮化铝陶瓷基板上，LED芯片电极和电路上的热量依次从LTCC基板、矩形铜柱和导热硅胶层传递到氮化铝基板上，然后热量传递到散热铝板上散发掉，LED寿命长，发光更稳定，通孔的设计大大增加了铝板的散热面积，铝板承载热量多，氮化铝陶瓷基板上能安装多个LED芯片，适用于大功率LED光源。

Description

一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源

技术领域

本实用新型涉及LED光源领域，具体为一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源。

背景技术

随着LED芯片功率的不断提高，大功率LED所面临的散热问题也越发严重。与白炽灯、卤钨灯不同的是温度升高非但不会增加效率，结温上升会大幅度下降效率，更高的结温更会使器件光输出明显随时间衰减，而使寿命降低。这样就会丧失LED寿命长、效率高的优点。由于芯片结温的高低直接影响到LED出光效率、色度漂离和器件寿命等参数，如何提高封装器件散热能力、降低芯片温度成为大功率LED结构设计中急需解决的关键技术环节。

采用面光源技术，可以较好解决散热难题。与直插式和SMD封装技术相比，面光源封装不仅能够节约空间、简化封装作业，而且还能通过基板直接散热，从而具有更高效的热传递方式。此外，面光源封装不需要回流焊，从而可以避免高温对芯片造成伤害；同时，由于工艺简单，也降低了成本。

但是，现有的LED光源存在以下缺陷：

(1)市场上的大多数LED光源由于功率较大，所以将很多LED芯片集中在一起，LED光源本身热沉小、热容小，且结构复杂，在产品生产时效率低且易出现品质异常，LED产品通常是多颗LED芯片焊在铝或铜基板上再搭配相应的散热器来对LED进行散热，由此造成灯具结构复杂、体积相对较大，成本居高不下；

(2)目前有很多是利用氧化铝陶瓷基板给LED光源散热的，而LED芯片工作的时候，产生的热量一般分为三种：本体发热、发光发热和电极电路的电流发热，而陶瓷基板一般只与LED芯片底面和侧面接触，因此只能将LED芯片的发光热量和本体的热量传递走，LED芯片上的电路发热无法很好地传递或散发掉，从而使电路容易烧毁或使LED芯片上的电极焊点融化，从而造成LED光源的断路。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，LED芯片工作时其灯体上的热量、发光的热量传递到氮化铝陶瓷基板上，LED芯片电极和电路上的热量依次从LTCC基板、矩形铜柱和导热硅胶层传递到氮化铝基板上，然后热量传递到散热铝板上散发掉，LED寿命长，发光更稳定，通孔的设计大大增加了铝板的散热面积，铝板承载热量多，氮化铝陶瓷基板上能安装多个LED芯片，适用于大功率LED光源，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，包括固定基座，所述固定基座上固定安装有散热铝板，所述散热铝板上固定有氮化铝陶瓷基板；

所述氮化铝陶瓷基板顶部设有若干方形槽和光源封装槽，所述方形槽内插设有矩形铜柱，若干个所述的矩形铜柱顶端共同支撑有LTCC基板，所述光源封装槽内通过绝缘导热胶层固定有LED芯片；

所述LED芯片上安装有正极片和负极片，所述LTCC基板的内部通过两个线路槽分别安装有正极线路层和负极线路层，所述正极片和负极片均通过金线分别与正极线路层和负极线路层相连接。

进一步地，所述散热铝板上水平设有若干通孔，所述氮化铝陶瓷基板上安装有光源透镜。

进一步地，所述LTCC基板通过粘结胶与矩形铜柱相连接，所述LTCC基板底端通过导热硅胶层与氮化铝陶瓷基板相连接。

进一步地，所述LTCC基板上设有若干芯片槽，所述LED芯片插设在芯片槽内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的LED芯片工作时其灯体上的热量直接传递到氮化铝陶瓷基板上，LED芯片发光的热量通过绝缘导热胶层传递到氮化铝陶瓷基板上，且LED芯片电极和电路上的热量依次从LTCC基板、矩形铜柱和导热硅胶层传递到氮化铝基板上，氮化铝基板最后将热量传递给散热铝板上，从而将LED芯片上各种热量均很好地传递出去，LED寿命长，发光更稳定；

(2)本实用新型的散热铝板上通孔的设计大大增加了铝板的散热面积，且通孔与外界空气接触，在风的吹拂下铝板上的热量更快地从其侧面和通孔内散发掉，从而大大提高了散热效率，单位时间内铝板的散热量多，承载的热量也就多，使氮化铝陶瓷基板上能安装更多的LED芯片，适用于大功率的LED光源，结构简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中标号：

1-固定基座；2-散热铝板；3-氮化铝陶瓷基板；4-矩形铜柱；5-LTCC基板；6-绝缘导热胶层；7-LED芯片；8-金线；9-通孔；10-导热硅胶层；11-光源透镜；12-粘结胶；

301-方形槽；302-光源封装槽；

501-正极线路层；502-负极线路层；503-芯片槽；

701-正极片；702-负极片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，包括固定基座1，所述固定基座1上固定安装有散热铝板2，所述散热铝板2上水平设有若干通孔9，通孔9的设计增大了散热铝板2的散热面积，在不影响散热铝板2的强度情况下节省了散热铝板2的材料和质量，热量能更快地从散热铝板2的侧面和通孔9内散发出来，通孔9与外界沟通，若在有风的情况下，风吹到通孔9内时，会大大提高散热铝板2的散热效率。

所述散热铝板2上固定有氮化铝陶瓷基板3，氮化铝陶瓷基板3将LED芯片7发光的热量、本体的热量和电极的热量均传递给散热铝板2，从而使LED芯片7上的热量散发速度得到飞跃式提升，LED光源使用寿命长，更稳定。

氮化铝陶瓷基板3是由氮化铝陶瓷制作的，氮化铝陶瓷是一种新型的电子陶瓷材料，由于具有热导率高、线膨胀系数与硅匹配、机械性能好、电性能优良且无毒等综合优点，被认为是最理想的基板材料，氮化铝陶瓷基板3的散热效益显著，进而能大幅提升LED芯片7的使用寿命。

所述氮化铝陶瓷基板3顶部设有若干方形槽301和光源封装槽302，所述方形槽301内插设有矩形铜柱4，矩形铜柱4的底端距离散热铝板2的顶面只有1-2mm，从而使LTCC基板5上的热量能更快地穿过氮化铝基板3而到达散热铝板2上，提高了LTCC基板5即电路板的热量，从而大大提高了LED芯片7的电极的热量散发速度，电极上的焊点不易融化，LED芯片7发光更稳定，若干个所述的矩形铜柱4顶端共同支撑有LTCC基板5。

所述LTCC基板5通过粘结胶12与矩形铜柱4相连接，矩形铜柱4的顶面与LTCC基板5直接接触，LTCC基板5上的热量能快速、直接地传递到矩形铜柱4上，传热速率快，LTCC基板5上的热量转移速度快。

所述LTCC基板5底端通过导热硅胶层10与氮化铝陶瓷基板3相连接，未通过矩形铜柱4传递走的LTCC基板5上的热量从导热硅胶层10传递到氮化铝陶瓷基板3上增大了LTCC基板5的散热面积和散热效率，且导热硅胶层10将LTCC基板5紧紧固定在氮化铝陶瓷基板3上，导热硅胶层10还具有弹性，使LTCC基板5或LED芯片7受到压力时不易损坏。

所述LTCC基板5上设有若干芯片槽503，所述LED芯片7插设在芯片槽503内，LED芯片7的顶端穿出芯片槽503，使LED芯片发出的光线不会被LTCC基板5阻挡住，且LED芯片7底部的热量和发光的热量能更轻易地传递到氮化硅陶瓷基板3上。

优选的是：LTCC基板5全称低温共烧陶瓷基板，与其它集成技术相比，LTCC基板5有着众多优点：能增加了电路设计的灵活性、可以适应大电流及耐高温特性要求、备比普通PCB电路基板更优良的热传导性、极大地优化了电子设备的散热设计、可靠性高，可应用于恶劣环境，延长了LED光源的使用寿命。

所述光源封装槽302内通过绝缘导热胶层6固定有LED芯片7，所述LED芯片7上安装有正极片701和负极片702，所述LTCC基板5的内部通过两个线路槽分别安装有正极线路层501和负极线路层502，正极线路层501和负极线路层502相互隔离，互不干扰，所述正极片701和负极片702均通过金线8分别与正极线路层501和负极线路层502相连接。

在LED芯片7上的电极发热时，LED芯片7上的热量通过金线8传递到正、负线路层中，然后线路层将热量传递给LTCC基板5。LECC基板5具有良好的导热性，它将两个线路层的大部分热量从矩形铜柱4传递到氮化铝陶瓷基板3上，剩余一部分热量从导热硅胶层10传递到氮化铝陶瓷基板3上，使LED芯片7上的电极热量能得到很快地散发，散热效率高。

LED芯片7底端与氮化硅陶瓷基板3直接接触，增大了接触面积，LED芯片7的本体散热速度更快。LED芯片7工作时，发出的光散发的热量从绝缘导热胶层6传递给氮化硅陶瓷基板3，且LED芯片7底部本体发出的热量直接从LED芯片7底部直接传递到氮化硅陶瓷基板3上，从而使LED芯片7的散热效率更快，LED芯片7使用寿命长。

所述氮化铝陶瓷基板1上安装有光源透镜11，光源透镜11罩在所有LED芯片7上，且光源透镜11顶端为向上凸起的圆弧面，光源透镜11既能起到对LED芯片7的保护作用，也能使LED芯片7发出的光线更加集中，从而使LED芯片的光效更高，LED光源发出的光更加明亮。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，包括固定基座(1)，其特征在于：所述固定基座(1)上固定安装有散热铝板(2)，所述散热铝板(2)上固定有氮化铝陶瓷基板(3)；

所述氮化铝陶瓷基板(3)顶部设有若干方形槽(301)和光源封装槽(302)，所述方形槽(301)内插设有矩形铜柱(4)，若干个所述的矩形铜柱(4)顶端共同支撑有LTCC基板(5)，所述光源封装槽(302)内通过绝缘导热胶层(6)固定有LED芯片(7)；

所述LED芯片(7)上安装有正极片(701)和负极片(702)，所述LTCC基板(5)的内部通过两个线路槽分别安装有正极线路层(501)和负极线路层(502)，所述正极片(701)和负极片(702)均通过金线(8)分别与正极线路层(501)和负极线路层(502)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，其特征在于：所述散热铝板(2)上水平设有若干通孔(9)，所述氮化铝陶瓷基板(3)上安装有光源透镜(11)。

3.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，其特征在于：所述LTCC基板(5)通过粘结胶(12)与矩形铜柱(4)相连接，所述LTCC基板(5)底端通过导热硅胶层(10)与氮化铝陶瓷基板(3)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源，其特征在于：所述LTCC基板(5)上设有若干芯片槽(503)，所述LED芯片(7)插设在芯片槽(503)内。