[发明专利]大功率LED照明组件

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种便于高效散热并应用于大功率LED照明组件。

背景技术

由于发光二极管具有耗电少、能量转换效率高、寿命长以及不会造成汞污染等优越特性，使发光二极管成为取代传统照明的首选,其也因为具有节能、环保、等传统光源无可比拟的优势而得到了空前的发展。大功率LED固态照明是继白炽灯发明以来，最重要的照明革命，具有与传统照明光源最大的不同，发光效率高，能耗仅为普通白炽灯八分之一；目前已经广泛应用于路灯照明、工矿以及公共场所等。

伴随着LED电流强度和发光量的增加，LED芯片的发热量也随之上升，对于高功率LED，输入能源的80%都以热的形态消耗掉。如果不及时将芯片发出的热量导出并消散，大量的热量将积聚在LED内部，将造成芯片的温升效应，LED的发光效率将急剧下降，而且寿命和可靠性也将大打折扣；另外高温高热将使LED封装结构内部产生机械应力，还可能引发质量问题。因此随着单颗大功率LED的功率密度的不断提高，对大功率LED封装材料及结构的设计，也日益成为半导体照明领域的一个巨大挑战。

目前单颗3W以上的LED普遍都会采用金属基印刷电路板作为电路及散热基板。现有的金属基印刷电路由于采用金属基板(铜基板或铝基板)，导热率相比以前1W以下LED采用的普通FR4印刷电路板有了较大的提升。然而，尽管铝基板甚至铜基板有很好的热导率，分别可达205W/mK和380W/mK，但由于电绝缘的需要以及制备工艺的限制，目前的金属基印刷电路板电路层和金属基板之间都有一层绝缘层。随着目前LED封装水平的不断提高，大尺寸芯片和多芯片封装越来越多，功耗越来越高，对载体基板提出了更高的散热要求，现有的金属基印刷电路板在应用中已经出现了诸多的问题，其中最主要的一个原因就是因为散热不充分导致LED失效。LED在使用中由于70～90%的能耗会被转化为热能，如不能及时将热量散发出去，将会导致LED节温过高，造成发光效率下降，降低LED寿命，严重时更可能直接烧毁芯片。

为了达到提高金属基板的功率负荷，减少体积，延长寿命并且提高输出功率以及增加可靠性，LED灯具发展的一个趋势就是将LED芯片和驱动电源模块集合在一个基板，但是在一个基板上集成元件，虽然在理论上有利于提高集成密度，发光效率以及提高总亮度，但同时也更加加剧了散热问题，成为制约LED灯具技术发展的瓶颈。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大功率LED照明组件。采用本发明所述的大功率LED照明组件不仅成本相对较低而还具有高导热率、高耐压以及高可靠性的特点。

本发明所述的大功率LED照明组件，包括LED光源、金属基板、整流模块和电源驱动模块；其特征在于：所述金属基板上形成有多个树脂绝缘层和多个陶瓷绝缘层，并且所述树脂绝缘层上形成有金属图案电路，所述陶瓷绝缘层形成有LED光源、整流模块或电源驱动模块；所述金属图案电路、LED光源、整流模块以及电源模块之间通过金属导线电性连接；并且沿着所述LED光源的出光方向，在所述金属基板上设置有二次光学模块，而在所述金属基板底部设置有带散热鳍片的金属散热器。

其中，所述树脂绝缘层之间相邻设置或者间隔设置；所述陶瓷绝缘层之间相邻或者间隔设置；所述树脂绝缘层与所述陶瓷绝缘层之间相邻设置或者间隔设置。

其中，所述金属散热器可通过机械安装、粘结或焊接的方式设置在所述金属基板的底部。

其中，所述金属基板由选自铝、铜、铁或者它们的合金材料制成。作为优选地，所述金属基板由镀覆有铝的钢制成，所述的钢选自低碳钢、耐热钢或不锈钢中的一种。并且更优选地，所述金属基体表面经过表面处理在其表面上形成阳极氧化膜。

其中，单颗LED的功率为5W以上，优选为10W以上，更优选为50W以上。

其中，所述LED光源的形式可以为封装好的灯珠、cob模块或者芯片；其可以通过普通焊接、波峰焊接、回流焊接或共晶焊接结合在陶瓷绝缘层上。

其中，所述整流模块或电源驱动模块可以通过普通焊接、波峰焊接、回流焊接或共晶焊接结合在陶瓷绝缘层上。

其中，所述光学模块例如为透镜或半透镜。并且所述二次光学模块可以通过机械安装、粘结或压合的方式安装在所述金属基板上。

其中，所述陶瓷绝缘层的导热系数的范围为50～500W/mK。

其中，所述陶瓷绝缘层的厚度为20～500μm。