[發明專利]大功率LED光引擎

有效

• 申請號: 201410095160.9
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103912807A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 高鞠
• 申請（專利權）人: 蘇州晶品光電科技有限公司
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V23/00;F21V19/00;F21V29/00;F21Y101/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于半導體照明的技術領域，更具體的說，本發明涉及一種便于高效散熱并應用于大功率LED光引擎。

背景技術

由于發光二極管具有耗電少、能量轉換效率高、壽命長以及不會造成汞污染等優越特性，使發光二極管成為取代傳統照明的首選,其也因為具有節能、環保、等傳統光源無可比擬的優勢而得到了空前的發展。大功率LED固態照明是繼白熾燈發明以來，最重要的照明革命，具有與傳統照明光源最大的不同，發光效率高，能耗僅為普通白熾燈八分之一；目前已經廣泛應用于路燈照明、工礦以及公共場所等。

伴隨著LED電流強度和發光量的增加，LED芯片的發熱量也隨之上升，對于高功率LED，輸入能源的80%都以熱的形態消耗掉。如果不及時將芯片發出的熱量導出并消散，大量的熱量將積聚在LED內部，將造成芯片的溫升效應，LED的發光效率將急劇下降，而且壽命和可靠性也將大打折扣；另外高溫高熱將使LED封裝結構內部產生機械應力，還可能引發質量問題。因此隨著單顆大功率LED的功率密度的不斷提高，對大功率LED封裝材料及結構的設計，也日益成為半導體照明領域的一個巨大挑戰。

目前單顆3W以上的LED普遍都會采用金屬基印刷電路板作為電路及散熱基板。現有的金屬基印刷電路由于采用金屬基板(銅基板或鋁基板)，導熱率相比以前1W以下LED采用的普通FR4印刷電路板有了較大的提升。然而，盡管鋁基板甚至銅基板有很好的熱導率，分別可達205W/mK和380W/mK，但由于電絕緣的需要以及制備工藝的限制，目前的金屬基印刷電路板電路層和金屬基板之間都有一層絕緣層。隨著目前LED封裝水平的不斷提高，大尺寸芯片和多芯片封裝越來越多，功耗越來越高，對載體基板提出了更高的散熱要求，現有的金屬基印刷電路板在應用中已經出現了諸多的問題，其中最主要的一個原因就是因為散熱不充分導致LED失效。LED在使用中由于70～90%的能耗會被轉化為熱能，如不能及時將熱量散發出去，將會導致LED節溫過高，造成發光效率下降，降低LED壽命，嚴重時更可能直接燒毀芯片。

為了達到提高金屬基板的功率負荷，減少體積，延長壽命并且提高輸出功率以及增加可靠性，LED燈具發展的一個趨勢就是將LED芯片和驅動電源模塊集合在一個基板，但是在一個基板上集成元件，雖然在理論上有利于提高集成密度，發光效率以及提高總亮度，但同時也更加加劇了散熱問題，成為制約LED燈具技術發展的瓶頸。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種大功率LED光引擎。采用本發明所述的大功率LED光引擎不僅成本相對較低而還具有高導熱率、耐老化、抗擊穿并且性能可靠的優點。

本發明所述的大功率LED光引擎，包括LED光源、金屬基板、電源驅動模塊和整流模塊；其特征在于：所述金屬基板上形成有多個樹脂絕緣層和多個高導熱絕緣層，并且所述樹脂絕緣層上形成有金屬圖案電路，所述高導熱絕緣層形成有LED光源、整流模塊或電源驅動模塊；所述金屬圖案電路、LED光源、整流模塊以及電源模塊之間通過金屬導線電性連接。

其中，所述樹脂絕緣層之間相鄰設置或者間隔設置；所述高導熱絕緣層之間相鄰或者間隔設置；所述樹脂絕緣層與所述高導熱絕緣層之間相鄰設置或者間隔設置。

其中，所述LED光源的形式可以為封裝好的燈珠、cob模塊或者芯片；其可以通過普通焊接、波峰焊接、回流焊接或共晶焊接結合在高導熱絕緣層上。

其中，沿著所述LED光源的出光方向，在所述金屬基板上還設置有二次光學模塊，例如透鏡或半透鏡。并且所述二次光學模塊可以通過機械安裝、粘結或壓合的方式安裝在所述金屬基板上。

其中，所述整流模塊或電源驅動模塊可以通過普通焊接、波峰焊接、回流焊接或共晶焊接結合在高導熱絕緣層上。

其中，所述金屬基板底部還設置有帶散熱鰭片的金屬散熱器。所述金屬散熱器可通過機械安裝、粘結或焊接的方式設置在所述金屬基板的底部。

其中，所述金屬基板由選自鋁、銅、鎳、鐵、金、銀、鈦、鉬、硅、鎂、鉛、錫、銦、鎵或者它們的合金材料制成。

其中，所述金屬基板由鋁、銅、鋁合金或銅合金制成。

其中，所述金屬基板由鍍覆有鋁或銅的鋼制成，所述的鋼選自低碳鋼、耐熱鋼或不銹鋼中的一種。

其中，所述金屬基體經過表面處理工序，所述的表面處理工序包含粗化處理、酸洗、酸蝕刻、堿洗或堿蝕刻工序中的任意一種或幾種。

其中，所述金屬基體表面形成有金屬或非金屬過渡層。