具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具，其中具硅基座的發光二極管包含一硅基座及一發光二極管芯片，所述硅基座包括一形成于內部的電源控制集成電路、一形成于底面的P電極、一形成于底面的N電極，及一形成于底面的散熱接地部，所述電源控制集成電路與所述P電極和所述N電極電連接，所述發光二極管芯片共晶貼合于所述硅基座頂面，所述發光二極管芯片與所述P電極和所述N電極電連接，其中，定義一散熱通道，是由所述發光二極管芯片經所述硅基座內部至所述散熱接地部，所述電源控制集成電路取代以往的電源控制器，提供了更加優化的發光二極管。
【專利說明】具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及照明設備【技術領域】，具體的說，是一種具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具。
【背景技術】
[0002]無論是在商辦、學校、居家、汽車、路燈等等，一直以來都對高亮度的照明設備有所需求，常見的鹵素燈由于高電費與會造成被照射物品變質等等缺點，而不再受到市場的喜愛，漸漸地，發光二極管燈具以高亮度但低電費，改善了鹵素燈的諸多缺點并成為目前照明設備的主流。
[0003]而以往的發光二極管燈具是由發光二極管、電路板、電源控制器、散熱座所構成，除了發光二極管會產生廢熱之外，電源控制器也會產生大量廢熱，若無快速有效的散熱設計，將會使得發光二極管無法密集排列、電源控制器也須與發光二極管保持一定距離，分別造成了亮度無法提高以及發光二極管燈具的體積無法下降的缺點，此外，而由于以往的電源控制器本身的體積就已相當龐大，遠遠大于發光二極管與電路板，造成發光二極管燈具的體積也無法下降，因此發光二極管燈具的使用無法靈活便利，例如作為櫥柜燈需占據一定的安裝厚度與深度等。
[0004]而在 申請人:先前的臺灣實用新型專利第1418736號所揭示，提供了一種有絕佳散熱設計的發光二極管燈具，現有技術所揭示的散熱設計的概念之下，如何進一步提升發光二極管燈具的商品競爭力為目前相關業界的研發重點。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于，提供一種更加優化的具矽基座的發光二極管。
[0006]本實用新型的另一目的在于，提供一種可以大幅度縮減體積且更加優化的發光二極管燈具。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案。
[0008]本實用新型具硅基座的發光二極管，包含:一硅基座，及至少一發光二極管芯片，所述硅基座包括一形成于內部的電源控制集成電路、一形成于底面的P電極、一形成于底面的N電極，及一形成于底面的散熱接地部，所述電源控制集成電路與所述P電極和所述N電極電連接，所述發光二極管芯片共晶貼合于所述硅基座頂面，所述發光二極管芯片與所述P電極和所述N電極電連接，其中，定義一散熱通道，是由所述發光二極管芯片經所述硅基座內部至所述散熱接地部。
[0009]而本實用新型發光二極管燈具包含一散熱座、一電路板、至少一發光二極管，及一對電線，所述散熱座包括一平坦的基面，及多個自所述基面凸起的散熱高臺，所述電路板包括一對應接觸所述散熱座基面的散熱底面，及多個對應所述散熱高臺開設的槽道，所述多個散熱高臺位于所述多個槽道中，所述發光二極管設置于所述電路板槽道上且位于所述散熱座的散熱高臺頂面，所述發光二極管包括一硅基座及至少一發光二極管芯片，所述硅基座包括一形成于內部的電源控制集成電路、一形成于底面的P電極、一形成于底面的N電極，及一形成于底面的散熱接地部，所述電源控制集成電路與所述P電極和所述N電極電連接，所述發光二極管芯片共晶貼合于所述硅基座頂面，所述發光二極管芯片與所述P電極和所述N電極電連接，其中，定義一散熱通道，是由所述發光二極管芯片經所述硅基座內部至所述散熱接地部，所述一對電線用于連接所述電路板于外部電源。
[0010]本實用新型的優點在于，由于所述發光二極管燈具有絕佳的散熱設計，而能將所述電源控制集成電路直接設計于所述硅基座內部，取代以往的電源控制器，提供了更加優化的發光二極管，也能因此而大幅縮減發光二極管燈具的體積，確實達成本實用新型的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]本實用新型的其它的特征及功效，將于參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中:
[0012]圖1是一個立體分解示意圖，說明本實用新型具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具的第一較佳實施例；
[0013]圖2是一個立體不意圖，說明本第一較佳實施例的一散熱座、一電路板、多個發光二極管，及一對電線；
[0014]圖3是一個剖面示意圖，說明本第一較佳實施例發光二極管的一硅基座及多個發光二極管芯片；
[0015]圖4是一個俯視示意圖，說明本第一較佳實施例發光二極管的所述硅基座及多個發光二極管芯片；
[0016]圖5是一個仰視不意圖，說明本第一較佳實施例的一 P電極、一 N電極及一散熱接地部；及
[0017]圖6是一個仰視示意圖，說明本新型具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具的第二較佳實施例。
[0018]圖中的標號分別表不:
[0019]1、散熱座；11、基面；12、散熱高臺；
[0020]2、電路板；21、散熱底面；22、槽道；
[0021]3、發光二極管；31、硅基座；
[0022]311、電源控制集成電路；
[0023]312、P 電極;313、N 電極；
[0024]314、散熱接地部；315、散熱通道；
[0025]32、發光二極管芯片；
[0026]4、電線；5、界面合金層；
[0027]61、高熔點焊錫；62、低熔點焊錫。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本實用新型提供的具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具的【具體實施方式】做詳細說明。
[0029]在本實用新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的組件是以相同的編號來表不。
[0030]參閱圖1、圖2與圖3，本實用新型具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具的第一較佳實施例，所述發光二極管燈具包含一散熱座1、一電路板2、多個發光二極管3、一對電線4，及一界面合金層5。
[0031]所述散熱座I包括一平坦的基面11，及多個自所述基面11凸起的散熱高臺12，所述散熱座I可以是具有380 ff/m.K的熱傳系數的銅所制成，或是具有237W/m.K的熱傳系數的鋁所制成，都可以快速排熱。
[0032]所述電路板2包括一對應接觸所述散熱座I基面11的散熱底面21，及多個對應所述散熱高臺12開設的槽道22，所述多個散熱高臺12分別對應位于所述電路板2的所述多個槽道22中。
[0033]所述多個發光二極管3設置于所述電路板2的槽道22上且位于所述散熱座I的散熱高臺12頂面。所述多個發光二極管3分別包括一硅基座31及多個發光二極管芯片32。
[0034]配合參閱圖4與圖5，所述硅基座31的材質為硅，硅具有170W/m.K的熱傳系數，所述硅基座31包括一形成于內部的電源控制集成電路311、一形成于底面的P電極312、一形成于底面的N電極313，及一形成于底面的散熱接地部314，所述電源控制集成電路311與所述P電極312和所述N電極313電連接，其中，定義一散熱通道315，是由所述多個發光二極管芯片32經所述硅基座31內部至所述散熱接地部314，所述散熱通道315為垂直向下。
[0035]所述電源控制集成電路311是利用半導體磊晶成長成集成電路的技術，來將電容、電感、電阻等等設計為集成電路之后形成于所述硅基座31的內部。
[0036]所述散熱接地部314的其中一功能為接地功能，根據國際電工委員會所訂定的燈具照明標準，具有接地功能的發光二極管燈具耐壓下限值為500VAC，而本第一較佳實施例中，所述多個發光二極管3的耐壓高達700 VACo
[0037]所述散熱接地部314的另一功能為散熱，能夠將所述電源控制集成電路311以及所述多個發光二極管芯片32的熱由此處傳導向外，而由于所述散熱接地部314與所述散熱座I的散熱高臺12相接，使所述散熱座I有效地帶走所述硅基座31中的廢熱。
[0038]也就是說，在本第一較佳實施例中，所述散熱信道315與接地功能共享了所述散熱接地部314，更進一步說明的是，所述電源控制集成電路311繞所述散熱通道315設置，此設計的考慮在于，相較于所述電源控制集成電路311來說，所述多個發光二極管芯片32更需要絕佳的散熱效果，因此將所述散熱通道315上的空間單純作為散熱用，在上述的所述散熱通道315的空間不會去設置或形成有所述電源控制集成電路311，就能夠將所述多個發光二極管芯片32的熱更快地傳導向外。
[0039]所述硅基座31的所述電源控制集成電路311都可以因應不同的外部電源而設計，而讓外部電源可以適用于20W的發光二極管3或是30W的發光二極管3等等，讓電壓電流可以互相匹配，控制單一一個發光二極管3所分配到的電壓值，能避免發光二極管3燒壞，此外，所述電源控制集成電路311可以控制所述多個發光二極管3的亮度。
[0040]而由于所述硅基座31內部的電源控制集成電路311以取代了以往發光二極管燈具中的電源控制器，就能省略以往發光二極管燈具為電源控制器所做的散熱座，而以往受限于散熱設計未能將所述電源控制集成電路311與所述多個發光二極管芯片32做在一起，但經由 申請人:先前的臺灣實用新型專利第1418736號，而能突破以往的技術瓶頸。
[0041]在以往，所述多個發光二極管3的基座可以是氧化鋁或氮化鋁等其它的材質制成，例如飛利浦公司就以氧化鋁包圍氮化鋁的方式作為基座，而雖然氮化鋁相較于硅有較高的熱傳系數，但基本上只有傳熱與絕緣的效果，因此仍以硅為最佳的半導體磊晶成長所述電源控制集成電路311的材料。
[0042]值得一提的是，本第一較佳實施例中，所述硅基座31還可以設計有包括一溫度控制集成電路、一變色控制集成電路(或稱為控制LED變色的集成電路)等等，所述溫度控制集成電路與所述變色控制集成電路都可以利用與所述電源控制集成電路311相同的半導體磊晶技術形成于所述硅基座31的內部(圖未示)。
[0043]所述多個發光二極管芯片32共晶貼合于所述硅基座31頂面，所述多個發光二極管芯片32分別與所述P電極312和所述N電極313電連接，在本第一較佳實施例中，所述多個發光二極管芯片32材質為氮化鎵，由于氮化鎵與硅之間的晶格不匹配，所以不能直接由所述硅基座31上以半導體磊晶技術直接成長所述多個發光二極管芯片32，因此使用共晶貼合的方式來解決安裝問題，且共晶貼合的良率高，散熱效率也高于銀膠貼合的設計。
[0044]所述一對電線4用于連接所述電路板2于外部電源，例如直流電或交流電，直流電可以是來自太陽能或電池等等，直流電規格可以為12V或24V等等，交流電的規格可以是IlOV或210V等等。
[0045]所述界面合金層5位于所述多個發光二極管3的硅基座31的散熱接地部314與所述多個散熱座I的散熱高臺12頂面間。
[0046]所述散熱座I與所述電路板2使用高熔點焊錫61焊固，所述多個發光二極管3與所述散熱座I和電路板2分別皆使用低熔點焊錫62焊固，高熔點焊錫61熔點為260°C，低熔點焊錫62熔點為150°C。
[0047]焊接的順序為，先將所述電路板2和所述散熱座I使用高熔點焊錫61焊固之后，再將所述多個發光二極管3與所述散熱座I和所述電路板2使用低熔點焊錫62焊固，而由于低熔點焊錫62熔點較高熔點焊錫61低，因此，在后續焊接所述多個發光二極管3與所述散熱座I和所述電路板2時，不會將所述電路板2和所述散熱座I間的高熔點焊錫61焊錫融熔。
[0048]所述散熱座I的散熱高臺12頂面加上所述界面合金層5的高度高于所述電路板2，所述界面合金層5的厚度為小于0.03mm，以避免所述多個發光二極管3因距離所述電路板2過遠而造成空焊等接觸不良的現象，所述硅基座31的散熱接地部314與所述散熱座I的散熱高臺12頂面皆形成有金錫合金層，使所述散熱座I在焊接前后都保持無氧純銅、無氧純鋁的高熱傳系數，金錫合金層焊接后則形成界面合金層5，所述硅基座31的散熱接地部314與所述散熱座I的散熱高臺12頂面間可以利用低熔點焊錫62填補空氣縫隙，所述多個發光二極管3與所述散熱座I連結的更緊密，且焊接完成后所留下的低熔點焊錫62非常薄，透過低熔點焊錫62填補空氣縫隙而避免空氣降低散熱效果，能有效提高所述多個發光二極管3與所述散熱座I的接觸面積，進而提升散熱效果，此外，在焊接前，金錫合金層的金屬成分金可以利用本身惰性避免所述散熱座I氧化，焊接時則利用金錫合金層的金屬成分錫來降低熔點，避免高熔點焊錫61焊錫融熔。
[0049]更進一步說明的是，由于所述散熱座I的散熱高臺12頂面高度不低于所述電路板2，在焊接時使用預定壓力施壓使所述多個發光二極管3與所述散熱座I的界面合金層5厚度薄且均勻。
[0050]參閱圖6，本實用新型具硅基座的發光二極管及發光二極管燈具的第二較佳實施例與第一較佳實施例大致相同，不同之處在于，所述P電極312、所述N電極313與所述散熱接地部314的位置配置不同于第一較佳實施例，本第二較佳實施例中，所述P電極312與所述N電極313并列于一側，而所述散熱接地部314位于另一側。
[0051]綜上所述，本實用新型的功效在于:由于所述發光二極管燈具有絕佳的散熱設計，而能將所述電源控制集成電路311直接設計于所述硅基座31內部，取代以往的電源控制器，提供了更加優化的發光二極管3，本實用新型在功率20.425W之下，就能夠有1916.960Lm的光通量，大幅提升產品性能，也能因此而大幅縮減發光二極管燈具的體積，確實達成本新型之目的。
[0052]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種具硅基座的發光二極管，其特征在于，包含: 一硅基座，包括形成于內部的一電源控制集成電路、形成于底面的一 P電極、形成于底面的一 N電極，及形成于底面的一散熱接地部，所述電源控制集成電路與所述P電極和所述N電極電連接；及 至少一發光二極管芯片，共晶貼合于所述硅基座頂面，所述發光二極管芯片與所述P電極和所述N電極電連接， 其中，所述硅基座定義一散熱通道，是由所述發光二極管芯片經所述硅基座內部至所述散熱接地部。
2.根據權利要求1所述的具硅基座的發光二極管，其特征在于，所述電源控制集成電路繞所述散熱通道設置。
3.根據權利要求2所述的具硅基座的發光二極管，其特征在于，所述電源控制集成電路設置于該P電極和該N電極之上。
4.根據權利要求1所述的具硅基座的發光二極管，其特征在于，所述散熱通道為垂直向下。
5.根據權利要求4所述的具硅基座的發光二極管，其特征在于，所述散熱通道連接于所述散熱接地部。
6.根據權利要求1所述的具硅基座的發光二極管，其特征在于，所述硅基座還包括一溫度控制集成電路。
7.根據權利要求1所述的具硅基座的發光二極管，其特征在于，所述硅基座還包括一變色控制集成電路。
8.一種發光二極管燈具，其特征在于，包含: 一散熱座，包括一平坦的基面，及多個自所述基面凸起的散熱高臺； 一電路板，包括一對應接觸所述散熱座的基面的散熱底面，及多個對應所述散熱高臺開設的槽道，所述多個散熱高臺位于所述多個槽道中；及 至少一發光二極管，設置于所述電路板槽道上且位于所述散熱座的散熱高臺頂面，每一發光二極管包括一娃基座及至少一發光二極管芯片，所述娃基座包括形成于內部的一電源控制集成電路、形成于底面的一 P電極、形成于底面的一 N電極，及形成于底面的一散熱接地部，所述電源控制集成電路與所述P電極和所述N電極電連接，所述發光二極管芯片共晶貼合于所述硅基座頂面，所述發光二極管芯片與所述P電極和所述N電極電連接，其中，所述硅基座定義一散熱通道，是由所述發光二極管芯片經所述硅基座內部至所述散熱接地部。
9.根據權利要求8所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述散熱通道透過所述散熱接地部連接所述散熱高臺。
10.根據權利要求9所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述發光二極管燈具還包含一層位于所述發光二極管的硅基座的散熱接地部與所述散熱座的散熱高臺頂面間的一界面合金層O
11.根據權利要求10所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述散熱座的散熱高臺頂面加上所述界面合金層的高度高于所述電路板，所述界面合金層的厚度為小于0.03mm。
12.根據權利要求10所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述硅基座的散熱接地部與所述散熱座的散熱高臺頂面皆形成有金錫合金層，并共同形成所述界面合金層。
13.根據權利要求10所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述硅基座的散熱接地部與所述散熱座的散熱高臺頂面間利用焊錫填補空氣縫隙。
14.根據權利要求8所述的發光二極管燈具，其特征在于，所述散熱座與所述電路板使用高熔點焊錫焊固，所述發光二極管與所述散熱座、所述發光二極管與電路板分別皆使用低熔點焊錫焊固。
15.一種燈具，其特征在于，包含至少一權利要求1所述的具硅基座的發光二極管。
【文檔編號】F21S2/00GK204204908SQ201420664095
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】陳桂芳 申請人:賀喜能源股份有限公司