[實用新型]高光效LED平面光源

有效

• 申請號: 201120484110.1
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN202332845U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張平
• 申請（專利權）人: 張平
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/60;H01L33/64;H01L33/62;F21S2/00;F21V7/22;F21V23/00;F21Y101/02
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司 11254
• 代理人: 劉伍堂

技術領域

本實用新型涉及LED技術領域，具體地說是一種高光效LED平面光源。

背景技術

隨著半導體照明技術領域白光LED的發展，LED已開始應用在通用照明領域。受到目前技術水平限制，大多數單顆LED芯片的光通量低于400lm，實際應用中，每個LED燈具必需采用幾顆甚至幾百顆LED芯片進行集成。較為傳統的方法是將多個單顆封裝的LED器件表面貼裝在PCB上進行簡單組合，一種新型的平面光源技術則是將多顆LED芯片直接集成化封裝在PCB之上的。相較而言，平面光源工藝步驟少，眩光低，散熱路徑也優于單顆LED表面貼裝，將逐步成為半導體照明的一種主流技術路線。

當前平面光源主要選用導熱系數較高的金屬芯PCB作為電路基板。主流的金屬芯PCB采用鋁、鋁合金、銅、鐵、鉬、矽鋼等金屬薄板作為金屬基板，以改性環氧樹脂、PI樹脂、PPO樹脂等作為絕緣介質層，以電解銅箔、壓延銅箔等作為銅箔，采用光刻工藝將設計好的線路在銅箔表面形成光阻圖案，然后采用濕化學方法刻蝕銅箔形成線路。銅在空氣很容易被自然氧化，為了滿足后續焊接工藝的要求，必須對銅進行保護。傳統LED支架是在銅箔表面電鍍既耐氧化又具有很高反射率的銀，但金屬芯PCB的銅箔在圖形化之后是不連續的，所以無法采用電鍍工藝，目前主流工藝為化學鍍先沉鎳，然后沉金。其中鎳作為阻擋層，防止銅向表面擴散；金具有良好的惰性，可以保持表面不被氧化，但金的反射率遠低于銀，造成當前LED平面光源光效普遍較低。

發明專利200910037957.2和實用新型專利200920052764.X公開了一種高效散熱光源基板，發明專利200910038125.2和實用新型專利200920053129.3公開了采用這一基板制造的高效散熱LED照明光源。上述專利均采用鋁薄膜作為電極層的技術，由于鋁的反射率優于金，所以這一新型平面光源的效率會優于采用傳統金屬芯PCB封裝的平面光源。但鋁在空氣中的穩定性低于銀，且無法用錫焊工藝與外電路連接，故這一技術仍存在改良的空間。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，采用純銀的高反射導電層大幅提升了基板的反射率，從而獲得了高光效的LED平面光源，且將多顆LED芯片直接焊接在金屬芯PCB之上，之后灌入含有熒光粉的硅膠并固化后將芯片加以保護。?

為實現上述目的，設計一種高光效LED平面光源，包括絕緣層、圖形化的高反射電極層、LED芯片模塊，其特征在于：金屬基板上從下至上依次設絕緣層、圖形化的高反射電極層，并在圖形化的高反射電極層的圖形的鏤空處填設高反射絕緣層形成電路基板，在圖形化的高反射電極層上設有LED芯片模塊，圖形化的高反射電極層的上方還采用硅膠保護層覆設住LED芯片模塊，圖形化的高反射電極層的左右端分別設為引出端，左、右兩個引出端分別作為電路基板的正極和負極位于硅膠保護層區域外；所述的絕緣層由在氮化鋁過渡絕緣層的上方覆設氮化硅耐壓絕緣層組成；所述的圖形化的高反射電極層由在圖形化銅鋁合金導電層的上方覆設圖形化導電反射層所構成，圖形化銅鋁合金導電層和圖形化導電反射層的形狀一致。

所述的LED芯片模塊為若干?LED芯片與圖形化導電反射層采用導線按設定電路進行連接所組成。

所述的LED芯片采用正裝結構或采用倒裝結構或采用上下電極結構。

所述的電路基板的正極和負極區域分別覆設有銀薄膜。

本實用新型同現有技術相比，具有如下優勢：

1、高光效：電路基板金屬化區域表面采用了反射率大于92%的純銀的圖形化導電反射層，未金屬化區域填充了含有納米高反射顆粒的高分子材料做為高反射絕緣層，該高反射絕緣層的反射率也大于92%，使電路基板整體具有非常高的反射率，從而大幅提升了LED平面光源的光效；

2、高導熱：金屬芯PCB采用了由氮化鋁和氮化硅構成的絕緣層，其中氮化鋁的本征導熱系數高達280W/mK，而氮化硅的導熱系數為20W/mK，都遠高于傳統金屬芯PCB所采用的絕緣層材料；同時氮化硅具有的高耐壓特性，保持相同耐壓的情況下絕緣層厚度減薄至6um以下，低于原有厚度的1/10；絕緣層導熱系數提高和厚度大幅減薄使得改進型金屬芯PCB導熱性能得到了顯著提升，LED平面光源具有更加良好的導熱能力，這使得LED芯片的壽命得到了保障并有利于進一步提高LED的發光效率；

3、高可靠性：考慮到純鋁存在電遷移現象，長期在直流驅動下工作存在可靠性問題，圖形化銅鋁合金導電層選擇銅含量不高于5%的鋁銅合金可以大大改善這一問題，提高了導電層以及LED平面光源的可靠性；