CN203605189U - 一种适用于led灯具和背光模块的一体化散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构，其包括LED灯珠、导热基板以及电源电路内部大功率发热元件结构，其中，所述电源电路内部大功率发热元件结构贴于导热基板的边缘，LED灯珠包括灯珠本体以及连接于所述灯珠本体两侧的引脚，导热基板由上至下依次包括且一体成型的阻焊层、覆铜电线路层、绝缘层、以及散热器，在导热基板上表面设有多个沿导热基板长度方向均匀分布的凹槽，凹槽延伸至散热器，在所述凹槽内安装一与散热器贴合的凸台，灯珠本体固定安装于凸台的上方，引脚通过回流焊的方式焊接到覆铜电线路层上。本实用新型可减少LED热量传导的路径，增强的内部空气的对流，增加LED灯具和背光模块的可靠性，延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED技术领域，尤其是一种适用于LED灯具和直下式背光模块的一体化散热结构。
背景技术
随着LED芯片材料、封装工艺和方式的不断发展，加之近年来在应用领域的拓展，使LED芯片发光效率和亮度得到不断提升，应用范围也越来越广。以LED作为灯具和背光模块，更是近几年的热门，主要是不同灯具和背光模块技术在亮度、节能、环保等方面均比普通灯具(白炽灯、荧光灯等)以及传统冷阴极管(CCFL)优势更加突出，从而吸引了众多资金和技术方面的积极投入。
LED芯片技术研发初期，单颗芯片的功率不高，发热量也很小，因此相对其封装方法和技术也相对简单。字最初的单芯片LED的功率不高，发热量有限，热的问题不大，因此其封装方式相对简单，主要集中在引脚式封装，主要应用在发光显示器，如交通灯等。但随着LED材料以及封装技术的不断改进，LED芯片的封装方式逐渐向功率型封装演变，其工作电流也从开始的20mA到现在的350mA，甚至1A左右。单颗LED的功率也从开始的几十毫瓦跃升至1W以上，甚至现在单颗3W、5W、10W。
由于功率的不断提高，而芯片面积的不断减小，功率密度也随之增加，所产生的热问题尤为严重，而LED对温度又是相当的敏感，直接影响到LED灯具和背光模块的寿命和可靠性。如果热量不能及时有效的散发出去，会使LED芯片的光效降低、寿命简短。另外对于背光源来说，会使其发生诸如基板起翘弯曲等严重问题。同时对于多个LED形成系统时，所产生的热流密度更大，散热问题也更加严重。
同时在LED电源的研发上，功率不断增加，相应的电源功率也不断提高，电源的散热问题也比较严重，由电源问题引起的LED灯具和背光模块失效问题也不容忽视。
在小功率LED时代，热量主要通过LED的引脚传导出去，而进入大功率LED时代后，大部分的热量都通过LED封装芯片的底部热沉传导出去。对于现有的LED灯具散热方式，主要将LED布置在FR4或铝基板上，LED产生的热量通过引脚和灯珠底部热沉将热量传导到FR4板或铝基板，然后再传导到散热器，其受限于LED产生的热量要通过FR4板或铝基板的中间绝缘层材料的导热系数低的影响。而现有的背光模块散热，直接将LED布置FR4或铝基板上，LED产生的热量通过FR4或铝基板上到达镀锌钢板的背光源底盖上，其中受限于LED产生的热量同样要通过绝缘层传导到外界，所以要想提高散热能力，往往是要改变绝缘层的材料，从而增加了研发成本。
在LED灯具电源设计中，都是将LED灯具的电源单独进行设计，由于LED电源在设计比较复杂，对于散热量比较大的电子元件，经常不得不涂覆大量的导热胶甚至增加小型翅片散热器进行可靠性保护，此举不仅增加电源设计成本，而且增大了电源的体积，虽然如此，电源的散热问题依然比较严重。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种适用于LED(0.8W～2W)灯具和直下式背光模块的低成本的一体化结构，增强LED灯具和直下式背光模块的散热能力，降低芯片的结温，同时将部分电源中散热要求较高的元器件集成到铝基板上，增加LED灯具和直下式背光模块的可靠性，延长LED灯具和直下式背光模块的使用寿命
为实现以上目的，本实用新型采取了的技术方案是：
一种适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构，其包括LED灯珠、导热基板以及电源电路内部大功率发热元件结构，其中，所述电源电路内部大功率发热元件结构贴于导热基板的边缘，所述LED灯珠包括灯珠本体以及连接于所述灯珠本体两侧的引脚，所述导热基板由上至下依次包括阻焊层、覆铜电线路层、绝缘层、以及散热器，所述阻焊层、覆铜电线路层、绝缘层、以及散热器一体成型，且在所述导热基板上表面设有多个沿导热基板长度方向均匀分布的凹槽，所述凹槽延伸至散热器，在所述凹槽内安装一与散热器贴合的凸台，灯珠本体固定安装于凸台的上方，引脚通过回流焊的方式焊接到所述覆铜电线路层上。
所述灯珠本体的下侧设有一热沉，所述热沉与凸台相接触。
所述散热器包括与绝缘层一体成型的散热器本体以及连接于所述散热器本体下侧的多个相互平行的散热翅片，所述散热器本体和散热翅片一体成型，所述凹槽延伸至散热器本体上。
所述散热翅片上均开设有多个沿导热基板长度方向分布的孔位，每个散热翅片上相应孔位的连线与散热翅片垂直。
本实用新型将LED灯珠的大部分热量直接通过经特殊处理的铝基板和散热器一体化结构传导出去，同时将LED灯具和直下式背光模块电源里部分放热量比较大的元件（即电源电路内部大功率发热元件结构）放置在导热基板的边缘。
该一体化散热结构的核心是将LED灯具和直下式背光模块所存在的散热以及电源问题进行同时考虑，进行一体化的结构设计。根据LED灯珠底部热沉形状进行设计，将绝缘层打通，将热量直接传导下来，同时在LED灯珠的底座直接涂覆导热胶，起到减小接触热阻的作用，还将LED散热器上面部分和铝基板直接集成形成一体结构；同时将在进行电源设计中，散热量比较大的元件(如大电容、电感等)彻底从电源模块中解放出来，将它们设计到电路板上，从而增加电源的可靠性。
本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：减少LED热量传导的路径，增强的内部空气的对流，减少LED灯具和直下式背光模块局部热量过高，以较低的成本和工艺手段，增强LED灯具和直下式背光模块的散热能力，降低芯片的结温，同时将电源部分分开考虑，降低了电源设计的难度，增加LED灯具和背光模块的可靠性，延长LED灯具和直下式背光模块的使用寿命。
附图说明
图1本实用新型一种适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构的结构示意图；
图2为单个LED灯珠的一体化散热结构的结构示意图；
图3为图2的剖视图；
图4为LED灯珠的一种结构示意图；
图5为图4的A向结构示意图；
图6为LED灯珠的另一种结构示意图；
图7为图6的B向结构示意图。
其中：1、LED灯珠；11、热沉；12、引脚；2、导热基板；21、阻焊层；22、覆铜电线路层；23、绝缘层；24、凸台；25、散热器；26、孔位；3、电源电路内部大功率发热元件结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参照图1-3所示，本实用新型提及的一体化散热结构，可同时适用于LED灯具以及直下式背光模块上，其包括LED灯珠1、导热基板2以及电源电路内部大功率发热元件结构3。
其中，LED灯珠1的结构如图4-7所示，LED灯珠1须包括灯珠本体、引脚12、以及在灯珠本体下侧设置的热沉11，引脚12为两个，且分立于灯珠本体的两侧，便于LED电路的设计和连接，而对灯珠本体、引脚12以及热沉11的形状不做限制，例如，灯珠本体的形成可以如图4-5所示的半圆球形，也可以是如图6-7所示的方形。
导热基板2是由PCB基板和散热结构一体成型的结构，其由上至下依次包括阻焊层21、覆铜电线路层22、绝缘层23、以及散热器25。阻焊层21、覆铜电线路层22、绝缘层23、以及散热器25一体成型，且在导热基板2的上表面设有多个沿导热基板2的长度方向均匀分布的凹槽，所述凹槽延伸至散热器25，在凹槽内安装一与散热器25贴合的凸台24，凸台24的形状与热沉11的形状相匹配，灯珠本体固定安装于凸台24的上方，热沉11与凸台24相接触，引脚12通过回流焊的方式焊接到覆铜电线路层22上，电源电路内部大功率发热元件结构3贴于导热基板2的某一边缘，这里的电源电路内部大功率发热元件结构3是指电源部分中如大电容、电感等具有高散热量的元器件。凸台24为和散热器25的铝均温板相容的结构，将将LED灯珠1散热的热量直接传导到此凸台上，同时，LED灯珠1的热量也可以通过引脚进行传导。
在本实用新型的一个实施例中，散热器25的下侧设有多个相互平行的散热翅片，散热翅片上均开设有多个沿导热基板长度方向分布的孔位26，每个散热翅片上相应孔位26的连线与散热翅片垂直，不仅可以增加自然对流，而且可以减轻灯具或背光模块的重量。
在本实用新型的另一个实施例中，在保证绝缘效果的情况下，将LED灯珠1周围进行通孔设计，加强周围空气的热对流。
在本实用新型中的其他具体实施方式中，可根据LED芯片散热量的大小，适当的将散热翅片的数量以及孔位26的大小、数量等进行增减。
另外，还要说明的是对于完整的LED灯具系统还应包括透镜、灯罩等等配套结构，而完整的LED背光模块系统同样还应包括透镜、扩散板、扩散膜和后盖板等配套结构，为便于对系统进行实际设计和应用，在此不再详细阐述，将根据实际应用情况而定。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构，其特征在于，其包括LED灯珠（1）、导热基板（2）以及电源电路内部大功率发热元件结构（3），其中，所述电源电路内部大功率发热元件结构（3）贴于导热基板（2）的边缘，所述LED灯珠（1）包括灯珠本体以及连接于所述灯珠本体两侧的引脚（12），所述导热基板（2）由上至下依次包括阻焊层（21）、覆铜电线路层（22）、绝缘层（23）、以及散热器（25），所述阻焊层（21）、覆铜电线路层（22）、绝缘层（23）、以及散热器（25）一体成型，且在所述导热基板（2）上表面设有多个沿导热基板（2）长度方向均匀分布的凹槽，所述凹槽延伸至散热器（25），在所述凹槽内安装一与散热器（25）贴合的凸台（24），灯珠本体固定安装于凸台（24）的上方，引脚（12）通过回流焊的方式焊接到所述覆铜电线路层（22）上。
2.根据权利要求1所述的适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构，其特征在于，所述灯珠本体的下侧设有一热沉（11），所述热沉（11）与凸台（24）相接触。
3.根据权利要求1所述的适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构，其特征在于，所述散热器（25）包括与绝缘层（23）一体成型的散热器本体以及连接于所述散热器本体下侧的多个相互平行的散热翅片，所述散热器本体和散热翅片一体成型，所述凹槽延伸至散热器本体上。
4.根据权利要求3所述的适用于LED灯具和背光模块的一体化散热结构，其特征在于，所述散热翅片上均开设有多个沿导热基板（2）长度方向分布的孔位（26），每个散热翅片上相应孔位（26）的连线与散热翅片垂直。
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