本實用新型涉及LED照明領域，尤其涉及一種提高散熱性能的高功率LED光源模組。

背景技術：

LED被稱為綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應用于顯示、裝飾、背光源、普通照明等領域。

300W以上的高功率光源是室內外照明的重要組成部分，廣泛應用于道路照明、廣場照明、立交橋照明、體育場館照明、高空間廠房照明、工礦場地照明等場合。這些場所通常采用大功率高壓鈉燈或金屬鹵化物等傳統(tǒng)光源，這兩種高強氣體放電燈光源由于整體上光效低和壽命短，造成了巨大的能源浪費，而高功率LED光源以其高效、節(jié)能、壽命長、顯色指數(shù)高、環(huán)保、體積小等優(yōu)點，正成為室內外高空間照明的后起之秀，有著取代傳統(tǒng)光源，并形成巨大產業(yè)規(guī)模的發(fā)展前景。

由于受LED封裝、散熱、壽命等技術門檻所限，目前，高功率LED光源及其應用燈具的發(fā)展還不夠成熟。高功率LED光源通常采用大功率倒裝結構LED芯片或大功率垂直結構LED芯片，通過在陶瓷基板上串并連組成陣列實現(xiàn)較高的功率輸出。相比較正裝結構LED芯片，倒裝或垂直結構LED芯片的電流擁堵效應更小、散熱更好、可以在較大的電流下驅動使用。但是倒裝或垂直結構LED芯片與基板的接觸面都是導電的，要求基板必須是絕緣基板，并且在絕緣基板上進行電極圖形的制備，通常使用陶瓷基板作為LED芯片進行串并連的絕緣基板，最后將陶瓷基板通過焊料焊接到銅或鋁散熱基板上，最后進行熒光粉涂敷、灌膠、透鏡安裝等封裝步驟。由于高功率LED光源的電功率密度一般都大于0.2W/mm²，對散熱要求較高，傳統(tǒng)的銅或鋁基板熱導率不高，而且熱膨脹系數(shù)也較大，難以將LED光源的熱量傳導出去，造成光源壽命和可靠性下降。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述技術問題，本實用新型提供了一種提高散熱性能的高功率LED光源模組。其是采用高導熱性低熱膨脹系數(shù)的的金剛石銅代替銅或鋁散熱基板，實現(xiàn)了高功率LED光源模組的有效散熱，而且體積小、重量輕，提高了高功率LED光源模組的光效、壽命和可靠性。采用金剛石銅復合材料降低了成本，在LED陣列區(qū)域下方采用金剛石銅散熱，周邊其他區(qū)域仍是銅，可以進一步降低成本。

本實用新型提供一種提高散熱性能的高功率LED光源模組，包括：

一基板，其上面的中間加工有圓形或方形的凹槽；

一中間基板，其鑲嵌在基板上的圓形或方形凹槽中并與基板的表面齊平；

一上基板，其上開有兩個通孔；

一下電極，其制作在上基板背面，與中間基板連接；

一上電極，其制作在上基板上，該上電極和下電極通過上基板上開的通孔連接；

一LED芯片陣列，其制作在上電極上。

其中該基板的材料為銅或鋁，該基板的厚度為2-20mm。

其中該基板上的凹槽深度為0.3-15mm。

其中該中間基板的材料為金剛石銅的復合散熱材料，其熱導率為400-1000W/k.m，該中間基板的厚度與基板上凹槽的深度相同。

其中該上基板的材料為陶瓷。

從上述技術方案可以看出，本實用新型全光譜LED光源單元模組具有以下有益效果：

1、采用金剛石銅作為散熱基板2，金剛石銅復合材料的熱導率通常為600-800W/k.m，而傳統(tǒng)銅散熱基板的熱導率小于400W/k.m，導熱性能大大提高，提高了高功率LED光源模組的壽命和可靠性；

2、金剛石銅的熱膨脹系數(shù)為5×10^-6/℃，與基板1(通常為AlN)和LED芯片的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)匹配，AlN和藍寶石的熱膨脹系數(shù)分別為3.5×10^-6/℃和5.8×10^-6/℃，光源模組在高低溫沖擊時的可靠性能得以提高。而傳統(tǒng)銅散熱基板的熱膨脹系數(shù)為17.7×10^-6/℃，與基板1(通常為AlN)和LED芯片的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)失配較大，界面應力較大，容易在長期使用過程中出現(xiàn)焊接不牢等問題。

附圖說明

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明，其中：

圖1為本實用新型的結構俯視示意圖；

圖2為圖1中A-A/方向的剖面圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的一種高散熱性能高功率光源模組，利用多顆倒裝結構LED芯片或垂直結構LED芯片直接固定在布有電路的陶瓷基板上，然后將陶瓷基板通過導熱硅脂等焊料焊接到金剛石銅復合散熱基板上，可以實現(xiàn)高功率LED光源模組的有效散熱，而且體積小、重量輕，提高了高功率LED光源模組的光效、壽命和可靠性，成本較低。

請參閱圖1-圖2所示，本實用新型提供一個示例性實施例，本實施例高散熱性能高功率LED光源模組包括：

一基板1，其上面的中間加工有圓形或方形的凹槽；

一中間基板2，其鑲嵌在基板1上的圓形或方形凹槽中并與基板1的表面齊平；

一上基板3，其上開有兩個通孔；

一下電極4，其制作在上基板3背面，與中間基板2連接；

一上電極5，其制作在上基板3上，該上電極5和下電極4通過上基板3上開的通孔連接；

一LED芯片陣列6，其制作在上電極5上。

基板1是銅或鋁等熱導率較高的金屬，主要作用是散熱和支撐作用，幫助散發(fā)來自LED芯片陣列6的熱量?；?的厚度2-20mm。在基板1的中間加工圓形或方形或其他與中間基板2相似形狀的凹槽，用于鑲嵌中間基板2，凹槽內部和側壁打磨光滑平整，凹槽的深度為0.3-15mm。

中間基板2是金剛石銅復合散熱材料，是金剛石和銅根據(jù)一定比例互溶形成的復合材料，金剛石銅復合材料的熱導率通常為600-800W/k.m，而傳統(tǒng)銅散熱基板的熱導率小于400W/k.m，導熱性能大大提高，可以提高高功率LED光源模組的壽命和可靠性。金剛石銅復合材料的熱膨脹系數(shù)可以調節(jié)為5×10^-6/℃，與上基板3(通常為AlN)和LED芯片陣列6的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)匹配，AlN和藍寶石的熱膨脹系數(shù)分別為3.5×10^-6/℃和5.8×10^-6/℃，光源模組在高低溫沖擊時的可靠性能得以提高。而傳統(tǒng)銅散熱基板的熱膨脹系數(shù)為17.7×10^-6/℃，與上基板3(通常為AlN)和LED芯片的藍寶石襯底的熱膨脹系數(shù)失配較大，界面應力較大，容易在長期使用過程中出現(xiàn)焊接不牢等問題。

此外，中間基板2熱膨脹系數(shù)與基板1的銅或鋁散熱材料接近，能夠將來自上面LED芯片陣列6的熱量有效地傳導到基板1上。

中間基板2采用鉛焊或其他無縫低熱阻焊接方法鑲入式焊接到基板1里，實現(xiàn)熱量的有效快速散發(fā)。中間基板2的厚度與基板1的凹槽深度一致。

上基板3是高導熱絕緣材料，通常為AlN、Al2O3或樹脂基板，其中AlN陶瓷基板的熱導率最高(320W/k.m)。上基板3的作用除了對LED芯片陣列6起到支撐作用外，最主要是通過上基板3上面的上電極5實現(xiàn)多顆倒裝結構LED或多顆垂直結構LED的串并聯(lián)，形成高功率LED光源陣列6，同時有效地傳導熱量。上基板3通過導電通孔將上電極5與下電極4連接起來，下電極5與散熱基板1上的驅動電路連接，便于對LED發(fā)光陣列6的驅動和控制。上基板3通過導熱硅脂等低熱阻材料與基板1和中間基板2相連接。

LED芯片陣列6，由多顆大功率倒裝結構LED芯片或大功率垂直結構LED芯片按照N*N或N*M陣列排布而成。倒裝結構LED芯片或垂直結構LED芯片的發(fā)光層離上基板3更近，其熱阻較大功率正裝結構LED更小，可以在較大的驅動電流下工作，電流擁堵效應更小，壽命更長。如果是倒裝結構LED芯片，直接通過倒裝焊或共晶焊工藝與上電極5相接。如果是垂直結構LED芯片，由于正負電極分別在芯片的上面和下面，還需要在芯片上面打金線與上電極5相連。

最后在LED芯片陣列6上面涂敷黃色熒光粉，將藍光轉換成白光即可。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。