專(zhuān)利名稱(chēng)：Led模塊結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種將LED結(jié)構(gòu)模塊化以方便拆裝，并同時(shí)具有高亮度與高散熱效率的LED模塊結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED光源由于具有體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)等特性，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，將可取代目前燈泡或日光燈源等照明設(shè)備或其它顯示裝置的發(fā)光源，而成為最重要的發(fā)光組件。然而，為提高發(fā)光源的整體亮度，勢(shì)必要提高LED發(fā)光功率或增加LED裝設(shè)的數(shù)目或密度，但如此設(shè)置將大幅增加LED光源的產(chǎn)熱量，若該些熱量無(wú)法盡速導(dǎo)出，則將嚴(yán)重影響LED的發(fā)光亮度，并同時(shí)加速LED的劣化狀況而減短使用壽命。此外，若其出射光線無(wú)法有效出射或集中，對(duì)于發(fā)光效率也有相當(dāng)?shù)臏p損。
現(xiàn)有LED結(jié)構(gòu)，其LED晶粒封裝時(shí)通常直接黏著于封裝基板上，或先黏著于一個(gè)圓弧杯座上再整個(gè)黏著固定于封裝基板上，因此當(dāng)該LED發(fā)生故障時(shí)，并無(wú)法輕易將其取下更換，因而有時(shí)必須更換整個(gè)基板的LED光源，使其在維修、使用成本上相當(dāng)高，特別是當(dāng)其利用于一般家庭作為照明光源之用時(shí)，對(duì)于使用者而言，更是不經(jīng)濟(jì)且不便于維修。為改善此種缺失，曾有將LED模塊化以方便拆裝的LED模塊實(shí)用新型產(chǎn)生。
現(xiàn)有LED模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，該LED模塊10包括一個(gè)LED晶粒11、一個(gè)接合層12與一個(gè)導(dǎo)熱柱13。LED晶粒11與導(dǎo)熱柱13通過(guò)接合層12的接合，形成一個(gè)模塊化的LED結(jié)構(gòu)。該模塊化的LED結(jié)構(gòu)可利用鎖螺的方式安裝于基板上，所以可以輕易取下，因此對(duì)于該LED模塊的更換相當(dāng)方便。然而，現(xiàn)有LED模塊10其LED晶粒11所出射的光線是以相當(dāng)大的出射角散射，特別是在經(jīng)過(guò)封膠(例如環(huán)氧樹(shù)脂)封裝后，更因全內(nèi)反射的現(xiàn)象，使相當(dāng)部分的出射光線無(wú)法從封膠中散射出來(lái)，反而在封膠內(nèi)的不斷反射中散逸，使得現(xiàn)有LED模塊無(wú)法達(dá)到較佳的發(fā)光效率，而有著較低的發(fā)光亮度。
實(shí)用新型內(nèi)容為改善現(xiàn)有LED模塊發(fā)光效率不佳的缺點(diǎn)，同時(shí)維持最佳的散熱性，并使出現(xiàn)故障的LED可以單獨(dú)更換，本實(shí)用新型將提供一種將LED模塊化的LED模塊結(jié)構(gòu)，通過(guò)導(dǎo)熱柱所設(shè)的內(nèi)凹杯座增加LED出射光的反射效果，使整體亮度增加，并通過(guò)LED晶粒與導(dǎo)熱柱的接設(shè)，使LED晶粒所產(chǎn)生的高熱，可透過(guò)導(dǎo)熱柱迅速傳導(dǎo)至導(dǎo)熱基板上，而大幅提升LED的散熱效率，同時(shí)延長(zhǎng)其使用壽命并長(zhǎng)久維持其應(yīng)有的亮度。
本實(shí)用新型LED模塊結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)LED晶粒；一個(gè)導(dǎo)熱柱，該導(dǎo)熱柱的一端頂部形成有一內(nèi)凹杯座；以及一層接合層，該接合層將該LED晶粒接設(shè)于該內(nèi)凹杯座中。其中，該接合層可為共晶層或黏著層，從而將LED晶粒固晶于該導(dǎo)熱柱上，并同時(shí)將該LED晶粒的產(chǎn)熱傳導(dǎo)至該導(dǎo)熱柱進(jìn)行散熱。該導(dǎo)熱柱的柱體表面可設(shè)有螺紋，使該LED模塊可以通過(guò)鎖螺的方式，輕易地螺接于基板上。該導(dǎo)熱柱同時(shí)可由其底部?jī)?nèi)凹有一鏤空，從而增加與空氣接觸的面積，而提升散熱效率，鏤空結(jié)構(gòu)可內(nèi)凹形成一個(gè)柱體空間，但并不僅限于此。此外，該導(dǎo)熱柱是由鋁或銅金屬所制成，但并不以此為限，任何具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的材質(zhì)皆可。
另一方面，為使本實(shí)用新型LED模塊結(jié)構(gòu)裝設(shè)于基板上時(shí)，無(wú)需另外進(jìn)行打線的步驟，可在本實(shí)用新型LED模塊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱柱頂部進(jìn)一步接設(shè)一層絕緣層，并于該絕緣層表面接設(shè)一個(gè)接觸電極，則將來(lái)本實(shí)用新型LED模塊裝設(shè)于基板后，即可通過(guò)接觸電極與導(dǎo)熱柱形成電性導(dǎo)通狀態(tài)，因而可省卻后續(xù)工序與成本。
本實(shí)用新型LED模塊裝設(shè)于基板后，可以增加LED晶粒光源的反射效果，使整體亮度獲得提升，同時(shí)具有極佳的散熱效率。
以下將結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，下述所列舉的實(shí)施例是用來(lái)闡明本實(shí)用新型，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。


圖1為現(xiàn)有實(shí)用新型的示意圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例LED模塊的示意圖。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例LED模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4為本實(shí)用新型LED模塊第二實(shí)施例的示意圖。
圖5為本實(shí)用新型LED模塊第三實(shí)施例的示意圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明10 LED模塊11 LED晶粒 12 接合層13 導(dǎo)熱柱20 LED模塊21 LED晶粒 211 第一電極212 第二電極 22 接合層23 導(dǎo)熱柱 231 頂部232 內(nèi)凹杯座 233 螺紋234 底部 235 鏤空24 絕緣層 25 接觸電極30 導(dǎo)熱基板31 穿孔 32 螺紋33 絕緣層 34 打線墊35 第一傳導(dǎo)線 36 第二傳導(dǎo)線
40 封膠具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D2，該圖為本實(shí)用新型實(shí)施例LED模塊的示意圖。本實(shí)用新型LED模塊20結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)LED晶粒21、一個(gè)接合層22與一個(gè)導(dǎo)熱柱23。接合層22形成于LED晶粒21與導(dǎo)熱柱23之間，而將前述二者相連接以組構(gòu)成LED模塊20。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，LED晶粒21包括一個(gè)第一電極211與一個(gè)第二電極212。在一般氮化鎵(GaN)LED晶粒上，第一電極211可與P型氮化鎵(P-GaN)層電性相連結(jié)接而為P型電極，而第二電極212則可與N型氮化鎵(n+GaN)層電性相連結(jié)接而為N型電極，電極設(shè)置方式于此僅為例示，并不限于前述。
導(dǎo)熱柱23，其呈柱狀體構(gòu)形，包括頂部231、內(nèi)凹杯座232、螺紋233與底部234。導(dǎo)熱柱23可為圓筒狀或多邊柱形等柱狀體結(jié)構(gòu)，但其構(gòu)形并不僅限于此，而其柱體外徑可為一致，或由頂部231向底部234逐漸縮小，或類(lèi)似火把狀于頂部231形成一個(gè)較寬大的頭部(圖中未示)。
頂部231處，內(nèi)凹形成一個(gè)內(nèi)凹杯座232，LED晶粒21即固晶其中。內(nèi)凹杯座232所設(shè)構(gòu)形并未設(shè)有特別的限制，其內(nèi)凹外緣形狀可為圓形、橢圓形、四邊形或多邊形，而其內(nèi)凹面則可為圓弧內(nèi)凹狀或是斜面內(nèi)凹狀。內(nèi)凹杯座232的表面同時(shí)可覆蓋沉積有一層反射層(圖中未示)，從而增加內(nèi)凹杯座232的反射效果。該反射層可為金、或銀等材質(zhì)，但并不以此為限。因此，由LED晶粒21所散射出的光線，即可以通過(guò)內(nèi)凹杯座232的反射，使散射角度較大的光線往中央集中，使所欲照射面的亮度得以提高。特別的是，LED晶粒21經(jīng)封膠封裝后，因封膠所產(chǎn)生的全內(nèi)反射現(xiàn)象，更可因此減少內(nèi)反射光線損逸的情況，而增加LED整體的亮度。
此外，于本實(shí)施例中，導(dǎo)熱柱23表面設(shè)有螺紋233，但其表面構(gòu)形并不僅限于此，其也可為光滑平面，或其它形狀，使將來(lái)可以鎖螺、緊配合、旋接、榫接或卡接等方式插設(shè)于基板上相對(duì)應(yīng)的孔洞中。導(dǎo)熱柱23可由高導(dǎo)熱系數(shù)的鋁(231W/m·K)或銅(385W/m·K)金屬所制成，但并不僅限于此，任何其它具有較高導(dǎo)熱系數(shù)的材質(zhì)皆可。此外，導(dǎo)熱柱23的長(zhǎng)度并未設(shè)有特別的限制，其可依導(dǎo)熱柱23與所欲安裝基板的導(dǎo)熱系數(shù)，以及導(dǎo)熱柱23的截面積或基板的厚度加以調(diào)整設(shè)置，故其長(zhǎng)度可短于、等于或長(zhǎng)于基板的厚度。
LED晶粒21與導(dǎo)熱柱23是通過(guò)接合層22而相接合。接合層22，其可利用共晶接合方式于前述二者間形成一共晶層(eutectic layer)而相連接，亦可利用黏膠進(jìn)行加工黏合，但其接合方式并不僅限于此。形成共晶層時(shí)，可于導(dǎo)熱柱23內(nèi)凹杯座232上所欲接合處鍍上一層鍍金層，而后再與LED晶粒21于適當(dāng)溫度下進(jìn)行共晶接合；其亦可準(zhǔn)備一個(gè)與LED晶粒21底部面積相近的金片，夾設(shè)于LED晶粒21與內(nèi)凹杯座232間后進(jìn)行共晶接合。共晶接合方式于此僅為例示，并不以此為限。
除前述以共晶方式結(jié)合外，亦可通過(guò)具有高導(dǎo)熱系數(shù)的黏膠進(jìn)行接合，而形成一層黏著層。黏著層可為銅膠、銀膠或焊錫，或?yàn)榍笆霾馁|(zhì)的任何混合，但并不僅限于此。無(wú)論是以共晶結(jié)合方式或黏膠黏著方式進(jìn)行接合，該連接層都以較高導(dǎo)熱系數(shù)者為較佳。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，該圖為本實(shí)用新型實(shí)施例LED模塊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例中用于LED模塊20封裝的基板，為具較高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱基板30，其可為鋁板、銅板或氮化鋁(320W/m·K)板，但并不以此為限，其中以導(dǎo)熱系數(shù)于室溫下可達(dá)100W/m·K以上者為較佳。
導(dǎo)熱基板30，其于LED模塊20預(yù)定裝設(shè)處設(shè)置有一個(gè)穿孔31。穿孔31所開(kāi)設(shè)的尺寸規(guī)格依LED模塊20中的導(dǎo)熱柱23的構(gòu)形相配合設(shè)置，使將來(lái)LED模塊20插設(shè)后，其導(dǎo)熱柱23能與穿孔31有最佳的密接度。于本實(shí)施例中，為配合設(shè)有螺紋233的導(dǎo)熱柱23構(gòu)形，穿孔31亦設(shè)有與該螺紋233相對(duì)應(yīng)的螺紋32，使LED模塊20能利用螺接方式鎖螺密接于穿孔31中。如果將來(lái)該LED晶粒21有所損壞，則可單獨(dú)將LED模塊20直接旋出而加以更換，而無(wú)須連同整個(gè)基板一同置換，不但可增加LED光源維修的方便性，并可同時(shí)降低設(shè)備維修與使用成本。另一方面，由于導(dǎo)熱柱23與LED晶粒21間接合有一層具有高導(dǎo)熱系數(shù)的接合層22，故有較低的熱阻抗，因此LED晶粒21所產(chǎn)生的熱量可迅速經(jīng)由接合層22傳導(dǎo)至導(dǎo)熱柱23，再由導(dǎo)熱柱23傳導(dǎo)至緊密相接合的導(dǎo)熱基板30上進(jìn)行散熱，因具有極佳的導(dǎo)熱、散熱效率。
此外，導(dǎo)熱基板30于本實(shí)施例中是一個(gè)具導(dǎo)電性的基板，因此于打線前，需在其表面預(yù)定區(qū)域形成一層絕緣層33，再于絕緣層33上形成一個(gè)打線墊34，再開(kāi)始進(jìn)行后續(xù)步驟。LED晶粒21的第二電極212是先以第二傳導(dǎo)線36打線連接至內(nèi)凹杯座232上，在LED模塊20插設(shè)于導(dǎo)熱基板30所設(shè)穿孔31后，再由LED晶粒21的第一電極211，以第一傳導(dǎo)線35接設(shè)至打線墊34上，即可形成電性導(dǎo)通。前述電性導(dǎo)通的打線方式僅為例示，并不以此為限。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，該圖是本實(shí)用新型LED模塊第二實(shí)施例的示意圖。為配合基板上電極結(jié)構(gòu)的設(shè)置，并使本實(shí)用新型的LED模塊結(jié)構(gòu)裝設(shè)于基板上時(shí)，無(wú)需另外進(jìn)行打線的步驟，可于本實(shí)用新型LED模塊導(dǎo)熱柱23的頂部231進(jìn)一步接設(shè)一層絕緣層24，并于絕緣層24表面再接設(shè)一個(gè)接觸電極25，而后將第一傳導(dǎo)線35打線于第一電極211與接觸電極25間，同時(shí)將第二傳導(dǎo)線36打線于第二電極212與內(nèi)凹背座232間，最后再用封膠40封裝。則將來(lái)本實(shí)用新型LED模塊裝設(shè)于基板后，即可通過(guò)接觸電極25、導(dǎo)熱柱23，分別與基板上電極以及基板形成電性導(dǎo)通狀態(tài)，因而可省卻后續(xù)的工序與封裝成本。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，該圖是本實(shí)用新型LED模塊第三實(shí)施例的示意圖。導(dǎo)熱柱23除前述利用傳導(dǎo)方式進(jìn)行散熱外，也可同時(shí)通過(guò)與空氣的接觸，利用輻射或?qū)α鞯姆绞竭M(jìn)行散熱。此時(shí)，可由導(dǎo)熱柱23底部234內(nèi)凹形成一鏤空235，從而增加與空氣接觸的面積，而提升散熱效率。鏤空235的結(jié)構(gòu)可內(nèi)凹形成一柱體空間，但并不以此為限。
權(quán)利要求1.一種LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一個(gè)LED晶粒；一個(gè)導(dǎo)熱柱，該導(dǎo)熱柱的一端頂部形成有一內(nèi)凹杯座；以及一層接合層，該接合層將該LED晶粒接設(shè)于該內(nèi)凹杯座中。
2.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該內(nèi)凹杯座表面進(jìn)一步覆蓋有一層反射層。
3.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該接合層為一層共晶層。
4.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該接合層為一層黏著層。
5.如權(quán)利要求3所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該黏著層為一層銀膠層。
6.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱柱在其側(cè)表面上進(jìn)一步設(shè)有一個(gè)螺紋。
7.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱柱是由鋁金屬所制成。
8.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱柱是由銅金屬所制成。
9.如權(quán)利要求1所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱柱的該頂部進(jìn)一步接設(shè)一層絕緣層，該絕緣層表面并進(jìn)一步接設(shè)一個(gè)接觸電極。
10.如權(quán)利要求1或9所述的LED模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中該導(dǎo)熱柱由其一端底部進(jìn)一步內(nèi)凹有一鏤空。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種將LED結(jié)構(gòu)模塊化以方便拆裝，并同時(shí)具有高亮度與高散熱效率的LED模塊結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的LED模塊結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)LED晶粒；一個(gè)導(dǎo)熱柱，該導(dǎo)熱柱的一端頂部形成有一內(nèi)凹杯座；以及一層接合層，該接合層將該LED晶粒接設(shè)于該內(nèi)凹杯座中。通過(guò)該導(dǎo)熱柱所設(shè)的內(nèi)凹杯座，可增加該LED晶粒光源的反射效果，使整體亮度獲得提升，而該導(dǎo)熱柱也可以將該LED模塊所產(chǎn)生的熱量直接傳導(dǎo)散熱，而同時(shí)具有極佳的散熱效率。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK2881341SQ20062000838
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者董經(jīng)文 申請(qǐng)人:廣鎵光電股份有限公司