[实用新型]一种大功率照明级LED光源速导热封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光源封装，特别涉及一种大功率照明级LED光源速导热封装结构。

背景技术

LED（发光二极管）封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大的不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光，所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。LED封装具有完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计和技术要求，无法简单地使用普通封装技术。

LED的核心发光部分是由p型和n型半导体组成的pn结管芯，当pn结通过电流，电子与空穴相对移动并结合时，就会发出可见光、紫外光或近红外光。但是pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射的几率相同。因此并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与封装材料。

一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使pn结结区温度升高。在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1﹪左右。故而封装散热性能，在保持LED工作发光时的色纯度与发光强度显得尤为重要。以往多采用减少其驱动电流的办法，降低pn结结区温度，来保持发光的色纯度以及光照强度，多数的LED的驱动电流都保持在20mA左右。但是LED的光输出会随着电流的增大而增加，目前很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构。

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100 lm/W，绿LED为50 lm/W,单只LED的光通量也达到数十流明（lm）。LED芯片和封装不再沿袭传统的设计理念和制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内的杂质数量，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。

现已可以生产出0.5W---3W大功率LED产品，例如美国流明（Lumileds）公司的Luxeon LED ，其特点是利用较大面积的金属底座，并用铝基板做为散热片，将芯片发光时所产生的热传导于空气中。在金属底座上用单颗大尺寸芯片或多颗小尺寸芯片封装，也能有效的提高LED的功率和亮度，但也是小幅度的提高，因为散热原理不太合理，还是无法解决芯片工作时的高热量问题，导致LED芯片容易衰减、崩溃，且工艺较难、成本高，不易推广。

另外，同时将几十颗或几百颗普通LED拼成的灯，该LED高度集中在一基材上，发光时高热无法散出，而导致LED容易死灯，外面开关恒源电流控制难，电流不大稳定容易造成衰减快、一致性不好、寿命短，难以作为照明光源。所以以上技术都难免存在LED功率小、亮度低、一致性差、发热高、成本高，只能在局部范围内应用，如手电筒、城市亮化，而难以平民家庭化、社会化推广。

基于以上原因，现有人对此做了改进，申请号为200410085385.2的发明专利公开了一种LED封装的方法，用此方法也可以生产出超大功率LED，但此方法太笼统，封装工艺过于复杂不成熟，结构不紧凑，美观，导热和散热结构不合理，生产难度较高，生产成本较大，不利于加工大规模大批量生产，并且其发光角度是固定的，做成后不易改变，该技术难以向全社会推广。

所以，在LED功率不断提升的情况下，芯片组的大型化与密集化，导致芯片的发热量与发光强度同步提升，为LED照明带来了光照色纯度、光强的稳定性以及高强度光照带来的眩光问题等方面的挑战。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种LED光源封装结构。该封装结构在提高封装LED的功率基础上，解决了现有封装结构光散射严重，光照均匀度不良，光斑形状和光照方向难于控制，眩光干扰严重等问题。

本实用新型提供的大功率照明级LED光源速导热封装结构，包括卡圈、光学透镜、LED芯片、热量缓冲器、底板。透镜的纵剖面为拱形，透镜拱顶凹面处有一组棱状凸起。所述卡圈通过螺栓固定在热量缓冲器之上，所述热量缓冲器通过螺栓固定在底板上，所述热量缓冲器为中空铝合金座体，支架作为LED芯片固定座兼热传导体，支架置于热量缓冲器空腔内且大小与热量缓冲器空腔相适配，支架顶端为能反光的凹槽，LED芯片置于凹槽底，凹槽两边制有引线孔，引线孔中各置一绝缘导线，绝缘导线顶端作为LED芯片正负引线柱，绝缘导线底端为连接线通到热量缓冲器底部连接电气接线端子。