[發明專利]大功率LED照明組件

有效

• 申請號: 201410095222.6
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103883907A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 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;F21V29/00;H01L33/48;H01L33/64;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照明組件。

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照明組件。采用本發明所述的大功率LED照明組件不僅成本相對較低而還具有高導熱率、高耐壓以及高可靠性的特點。

本發明所述的大功率LED照明組件，包括LED光源、金屬基板、整流模塊和電源驅動模塊；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陶瓷絕緣層，并且所述樹脂絕緣層上形成有金屬圖案電路，所述陶瓷絕緣層形成有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；并且沿著所述LED光源的出光方向，在所述金屬基板上設置有二次光學模塊，而在所述金屬基板底部設置有帶散熱鰭片的金屬散熱器。

其中，所述樹脂絕緣層之間相鄰設置或者間隔設置；所述陶瓷絕緣層之間相鄰或者間隔設置；所述樹脂絕緣層與所述陶瓷絕緣層之間相鄰設置或者間隔設置。

其中，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、鐵或者它們的合金材料制成。作為優選地，所述金屬基板由鍍覆有鋁的鋼制成，所述的鋼選自低碳鋼、耐熱鋼或不銹鋼中的一種。并且更優選地，所述金屬基體表面經過表面處理在其表面上形成陽極氧化膜。

其中，單顆LED的功率為5W以上，優選為10W以上，更優選為50W以上。

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陶瓷絕緣層上。

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陶瓷絕緣層上。

其中，所述光學模塊例如為透鏡或半透鏡。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，所述陶瓷絕緣層的導熱系數的范圍為50～500W/mK。

其中，所述陶瓷絕緣層的厚度為20～500μm。