专利名称：Led基材与散热组件的接合结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED基材与散热组件的接合结构。
背景技术：
LED除了低耗电量、使用寿命长、低二氧化碳排放量等优势外，发光效率更是从 2006年的501m/W提高到2008年约1001m/W，2009年也有约1501m/W的研发成果发表，也开 启了 LED从指示灯进展至LED信号灯、LED TV、LED照明产品，其新的应用更多元化。然而， 由于高功率LED输入功率仅有15 20%转换成光，其余80 85%则转换为热，若这些热 未能适时排出至外界，将导致LED晶粒界面温度过高而影响发光效率与发光寿命，因此突 显出LED热管理的重要性。也就是说，如果能有效降低LED晶粒的界面温度，除了可提高光 输出强度与增加LED使用寿命外，还可以改善LED的可靠度、色彩稳定性。鉴此，目前市面上已有将一个(含)以上的LED芯片设置于高热传系数的LED基 板上结合成为一个LED灯泡组合组件，以降低热阻值，提升散热能力。此外，更有于LED灯 泡上再加装设置一个散热装置的方式，中间再加上导热胶或导热膏或银胶或锡膏或导热胶 带或双面胶等导热材料，并用螺丝将LED灯泡的基板与散热装置锁固的接合结构技术，以 求更有效快速地降低LED芯片的界面温度。其它还有铜铝键合技术、铜基材+焊锡+铝镀 镍散热片的金属焊接接合技术、银基材+焊锡+铝镀镍散热片的金属焊接接合技术、激光焊 接技术…等，都是在求更直接有效地传导热能，祈求快速散热效果、降低LED晶粒的界面温 度、提升LED产品寿命。但除了因应上述先前接合结构技术以外，LED灯泡的基板与散热装 置两者间除了如何产生紧密接合的功效，达到更快速导热，且消费者还能更快速且方便地 自行拆换LED灯泡为未来努力研究课题之一。过去常见的导热胶或导热膏或银胶或锡膏或 导热胶带或双面胶的接合方式，人工较难涂抹均勻，或因久用质变，仍会有一些细小间隙阻 碍散热，还有这些材料使用一段长时间后，当要去除这些旧材料时，因为LED灯泡在高温下 久用质变后，会在原旧有散热组件上的导热材料涂抹区域内容易产生固化的脏污或黏着， 造成难看、难拆、难处理或接合平面不平整的现象，很难快速自行拆换LED灯泡，有时还需 使用到专业的特殊热风枪设备或火烤软化导热材料后才能拆卸LED灯泡，有的LED灯具更 是特殊焊接接合结构方式，一般消费者自行拆换LED灯泡更不可能，因此消费者购买类似 产品，须被迫改以购买内含散热片的LED灯泡或重新购置整组的LED灯具加上LED灯泡，因 此产生消费者要支出较高费用来自行换装LED灯泡的问题。另外，先前的LED照明技术大家一窝蜂都往超高功率及高亮度点光源的LED去 研究发展，导致虽然LED发光效率及亮度提高了，但却衍生出另外三个因超强光所产生的 眩光问题、重影问题及散热问题，因此解决眩光、重影及散热问题也是LED —个重要研究课 题。目前市面上渐渐发现有越来越多单颗IW或0. 5W或更低功率的SMD型LED芯片产品应 用陆续出现，因为亮度较均勻，就不会产生眩光及重影问题(例如LED条灯、LED地板灯、日 光灯管灯泡、LED轻钢架灯、LED嵌灯等)，但也又产生另一个新问题，那就是需要更大面积 的LED灯泡基板材料来承载至少一颗 数十颗以上的LED芯片，也导致伴随着使用的接合用导热胶或导热膏或银胶或锡膏或导热胶带或双面胶也需要改用更大面积的消耗使用量， 因此也产生相对使用更多导热材料的成本增加问题。还有，若采用其它的铜铝键合技术、铜基材+焊锡+铝镀镍散热片、银基材+焊锡 +铝镀镍散热片、激光焊接的金属焊接接合结构技术等方式，都不是制造厂商或销售厂商或 消费者能自行做到的简易拆换LED芯片模块/LED灯泡的方式，自行随便拆换时不慎时，甚 至会损伤到原来旧散热片，而不能讲求节能减碳又环保地重复使用原来旧有拆卸下来的散 热片。所以未来要用何种接合结构方式才能让制造厂商能更简便快速地生产组装LED产 品，且消费者也能自行更轻松、更干净、更低成本、更快速有效地分离原有LED灯泡与散热 组件间的接合结构，及更快速地拆换新的LED灯泡，除了达到此目的外，且又仍能保有原来 先前已有的接合结构技术的优点与功效，同时也能达到最佳导热功能或提升散热效果、也 能提升LED灯泡寿命，并达到此LED灯泡与散热组件接合结构与LED相关灯具整体整合性 设计改良与应用最佳化，又为同时解决LED灯的光学、机构、散热、电源的四大主要问题最 佳化的解决方案，是未来LED相关产业另外一个极为重要的课题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种具有更好的发 光效率、传热及散热效果，同时也能提升LED产品寿命，且有效降低生产成本的LED基材与 散热组件的接合结构。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种LED基材与散热组 件的接合结构，其包括一承载LED的基材，其定义有一配置面和一接触面；一与基材接合的散热组件，其定义有一接触面，对应该基材接触面；一设置在该基材与散热组件之间的油质层；以及设置至少一固定器，使基材接触面和散热组件接触面接触组合，而将基材和散热 组件组合在一起。该油质层布置在基材的接触面上。该油质层也可布置在散热组件的接触面上。该油质层呈透明状或半透明型态。该油质层的厚度小于5mm。该基材上至少设置有84颗LED芯片；以及7颗以上的LED驱动IC ；该84颗LED 芯片中每6个串联成1组，共形成14组；该14组再并联连接7个LED驱动IC。该LED基材与散热组件的接合结构与一嵌灯组合；该嵌灯具有灯具面罩内环和灯 具面罩外环；该嵌灯又包含有一灯具外壳，该外壳与灯具的面罩外环连在一起；外壳设有 至少一大圆孔；嵌灯二侧各有一个蝴蝶弹簧片；蝴蝶弹簧片上下各有一斜边；该蝴蝶弹簧 片设有数个圆孔和铆接孔，使蝴蝶弹簧片与外壳固定；该蝴蝶弹簧片具有不同长度的两边； 以及该内环二侧各设有一个L型弹簧片，该L型弹簧片上端有一冲孔凸缘，使内环与外壳反 勾固定。该LED基材与散热组件的接合结构与一轻钢架灯具组合；该轻钢架灯具具有一外 壳、一设有凹环的外环和一内环；该外壳与外环连接；该内环设置有一 L型弹簧片；以及该 L型弹簧片上端有一冲孔凸缘，使内环与外壳反勾固定。[0018]该基材上至少设置有一半圆孔状的散热孔；该散热组件上挖设有至少一圆孔状的 散热孔。与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为1、本实用新型在LED基材和散热组件的相对方向或位置上，分别定义有一接触 面；并且，使油质层布置在该接触面上，经固定器将基材与散热组件接合在一起，使LED产 生的热量经油质层传导至散热组件排出，而达到整体更好的发光效率、传热及散热效果，同 时也能提升LED产品寿命，且有降低材料成本的经济效益，而能让制造厂商降低生产成本。2、本实用新型基材上利用更分散更远距离排列的84颗低功率SMD型独立分离封 装的芯片，可以达到亮度更均勻又柔和且无眩光及重影现象，发光亮度又比约IOW输出功 率同等级的LED更亮，且所产生热度更低，散热能力更强。因此可以使用更少的散热组件材 料即可满足散热组件所需，以符合现今各国政府均大力推行的节能减碳与环保功效，更可 以低成本大量生产LED灯，让厂商更降低生产成本及用于降低产品售价上。为使本实用新型结构特征及所达成功效更有进一步被了解与认识，谨佐以较佳实 施例示意图及配合详细说明如后。
图1系本实用新型结构示意图。图2系本实用新型图1的LED灯泡设计的第一具体实施例示意图；及该油质层独 立贩卖包装组合方式的实施示意图。图3系本实用新型LED灯泡的电路设计图。图4系本实用新型与嵌灯灯具配合的实施例示意图。图5系本实用新型与嵌灯灯具组合的另一示息图。图6系本实用新型与轻钢架灯具配合的实施例示意图。标号说明[0030]11油质层；[0031]12散热组件[0032]12b接触面；[0033]13固定器；[0034]14圆孔；[0035]15绝缘层；[0036]16LED芯片[0037]17导线；[0038]18电路布局[0039]19封围；[0040]20LED基材[0041]20a配置面；[0042]20b接触面；[0043]21LED灯泡[0044]22小油包；[0045]23电线；[0046]24小连接器；[0047]25螺丝孔；[0048]26LED驱动IC ；[0049]27正负极；[0050]28变压器；[0051]29LED嵌灯灯具；[0052]30LED轻钢架灯具[0053]31铆钉；[0054]32蝴蝶弹簧片；[0055]33L形弹簧片；[0056]34雾面压克力；[0057]35灯具面罩内环；[0058]36灯具面罩外环；[0059]37方形冲孔凸缘；[0060]38半圆孔；[0061]39铆接孔；[0062]40凹环。
具体实施方式
请参阅图1，其系本实用新型实施例示意图。如图所示，本实用新型提供一种LED 基材20与散热组件12间的接合结构。其中该基材20定义有一配置面20a和一接触面20b ； 该配置面20a至少承载一个(含)以上的LED芯片16。图中显示在基材配置面20a上有一 绝缘层15，且绝缘层15表面印刷有铜箔电路布局18，以利用导线17将LED芯片16打线接 合至电路布局18。LED芯片16上更覆盖有一封围19，其内表面涂布有荧光粉，而组合成为 一 LED灯泡21。对应该基材接触面20b，该散热组件12也定义有一接触面12b ；在基材接触 面20b或/及散热组件接触面12b上设置有一油质层11 (油质层11的厚度小于5mm)，使基 材20和散热组件12的接触面20b、12b接触组合后，该油质层11黏附在基材20和散热组 件12之间。并且，设置固定器13 (例如螺丝铆钉)，将基材20和散热组件12组合在一起。该油质层11呈透明状或半透明型态；油质层11的材料可以是润滑油(含机油、齿 轮油、基础油、液压油、绝缘油、油精…等)或动物油(含牛油、猪油、鱼油、绵羊油…等)、或 植物油(含色拉油、香油、麻油、橄榄油、花生油、菜籽油、葡萄籽油、松木油…等)…等，使用 以上这些透明油或半透明油层的接合结构方式，能达到安装拆卸LED灯泡21最简便方式及 成本最低廉目的，另外，其性能与功效也比市面上所贩卖的各种导热胶或导热膏或银胶或 锡膏或导热胶带或双面胶还更好。然因应各种不同LED灯泡21安装使用在不同工作环境温 度中，为防止溢油浪费，得选择使用不同黏稠度的油脂更佳且刷涂越薄层功效越好。例如 户外照明或越高温的环境处得选用黏稠度高SAE越大值的油品，室内照明则选择黏稠度低 且SAE越小值的油品及可选择采用成本最低廉又容易买到的透明油或半透明油脂，该油脂 价格约为一般市面上贩卖导热胶成本的1/20 1/200以下，因此最能有效降低导热材料成
6本，尤其是在使用本实用新型之一的大面积型的LED灯泡21更为显著改善。请再参阅图2，其系将本实用新型图1的接合结构改良应用于LED灯泡21的第一 具体实施例示意图。其中该LED灯泡基材20的直径为11. 5cm，其上至少包含84颗(含) 以上的3014长方形30mA的SMD型LED，内环为60颗(含)以上直立排列，外环为24颗 (含)以上水平排列，基板上还有7颗(含)以上LED驱动IC，二侧留有直径12mm半圆孔 38状散热孔，同时在散热组件12上挖二个直径12mm圆孔状散热孔，另外，该圆孔状散热孔 还能方便消费者在自行拆换LED灯泡21时，能让常见一般规格大小的电线23与小连接器 24都能自由进出LED灯具内，以方便快速拆换功效。其中一侧该半圆孔38有一正负极27 供连接二条电线23，在电线23尾端有一个小连接器24，让消费者不必担心接错电线正负极 27的防呆设计考虑。在此LED灯泡21中间有四个3mm的螺丝孔25供本实用新型锁紧接合 结构用。请一并参阅图3，图3为该LED灯泡的电路设计图，该84颗3014长方形30mA的 SMD型LED芯片16的串接结构为6个串联成1组，14组并联再加上利用7个LED驱动IC26 控制的组合，每个LED驱动IC26推动2组共12颗LED芯片16的方式，该电压使用恒压24V 及恒流420mA的设计，使用这样的设计可以提供更稳定的电压与电流给SMD型LED芯片16 使用，可以提升LED平板灯泡21的寿命。另外在多个LED灯泡21同时使用时，可以用同一 颗变压器，分给多个LED灯泡21来同时使用，若一个LED灯泡21单独坏了，也不会造成突 然加大的凸波电流与电压，更不会有容易烧坏SMD型LED芯片16的问题，另外也可以因共 享变压器而降低变压器成本，还有本实用新型的LED灯泡21的散热能力较市面上单一点光 源LED的散热效果更好，因此LED芯片16所产生的温度也最低，能让该LED灯泡21的寿命 更长。另外，再请参阅图2，为了达到本实用新型接合结构方式的应用能快速普及大众市 场，造福消费者，其系将图1本实用新型之接合结构方式所需要的透明油或半透明油需求 量制作成独立的迷你小油包22、或者将LED灯泡21整组组件的包装制作成独立贩卖的消费 产品贩卖包装方式一 LED灯泡21+电线23+小连接器24+小油包22。贩卖包装方式二 LED灯泡21+电线23+小连接器24。透过这样的独立包装在市场上贩卖，可以让消费者都 能容易到处买到最便宜的同样等级输出功率的LED灯泡21来自行快速换装，能迅速拓展本 实用新型接合结构的优点应用在市场上，达到本实用新型目的。再请参阅图4及图5，其系将本实用新型图1的接合结构技术应用于一具有灯具面 罩内环35和灯具面罩外环36的LED嵌灯29的第二具体实施例示意图。如图所示，与本实 用新型的84颗3014长方形30mA的SMD型LED灯泡21做紧密结合能同时解决LED灯的光 学、机构、散热、电源四大主要问题，成为最佳化的LED嵌灯29。该LED嵌灯29结构包含有 一灯具外壳12 (即为散热组件12)，该外壳12与灯具的面罩外环36是连在一起冲压成形 的，可以增加更多的散热面积与散热效果，灯具外壳12上有2个直径12cm的大圆孔14，可 增加散热对流，还有可以让LED灯泡21的电线23及小连结器24能容易通过，是安装及拆 换LED灯泡21更方便又快速的多用途孔位。另外在外壳12平面上有四个螺丝孔25提供 与基材20锁紧在一起用的。还有该LED嵌灯29 二侧各有一个蝴蝶弹簧片32，是提供LED 嵌灯29与天花板孔洞的固定抓力用；该蝴蝶弹簧片32上下各有一斜边，提供进出天花板更 容易的功能；该蝴蝶弹簧片二端缘各有2个半圆及2个1/4圆的设计，是提供LED嵌灯29能更容易紧抓住天花板的洞口固定之；该蝴蝶弹簧片32中间有三个圆孔，二个为铆接孔39 供LED嵌灯29外壳12与蝴蝶弹簧片铆接固定用，另一个供外壳12与面罩内环35锁紧用； 该蝴蝶弹簧片32具有不同长度的两边(图中显示了左边比右边长)，是提供一种LED嵌灯 29只要搭配该蝴蝶弹簧片32使用，则能轻易使用于三种不同等级的天花板开洞口大小的 灯具(例如天花板挖洞口大小约15cm或15. 5cm或16cm的直径洞口规格都可同时使用一 种该灯具)，可以省去生产三种规格灯具的开模费、及生产单纯化、及消费者购买容易辨别、 不容易有买错困扰，或要换装LED灯具时让原来住家的天花板装潢开洞大小规格不合适困 扰降低。另外，该LED嵌灯29的面罩内环35 二侧各有一个L型弹簧片33，是提供面罩内环 35与雾面压克力34用铆钉31固定之用，还有L型弹簧片33上端有一方形冲孔凸缘37，是 提供面罩内环35与灯具外壳12反勾固定用。透过这样整体之设计，让该LED嵌灯29加上 LED灯泡21成为最佳化组合，散热能力非常好，发光效率最高。 再请参阅图6，其系本实用新型第三具体实施例示意图。如图所示，本实用新型之 接合结构方式可以应用在LED轻钢架灯具30上，与本实用新型SMD型LED灯泡21做结合 应用时，一样能快速安装与拆换LED灯泡21非常方便，且因为该LED轻钢架灯具30外壳的 散热面积超大，而外壳本身就是超大散热组件12，因此散热最佳，搭配本实用新型之LED灯 泡21后，其散热组件12的发热度很低，因此该LED轻钢架灯具30的外壳散热板(即散热 组件12)的厚度可以降低到0. 6mm以下给四组IOW输出功率的84颗3014长方形30mA的 SMD型LED灯泡21来同时使用，散热效能仍然非常好，可以有效降低材料成本。还有能让最 终产品总重量变得更轻巧，安装时更方便，作好环保又省能源、省材料的责任。LED轻钢架灯 具30有四个LED灯泡21，共享一个变压器28，当任一个LED灯泡21坏掉时，都不会影响其 它的三个LED灯泡21的正常使用及寿命，该LED轻钢架灯具30的外壳散热组件12与面罩 外环36也是连着冲压一体完成的，面罩内环35与雾面压克力34也是用L型弹簧片用铆钉 31 (编号标示在图5)固定之，还有L型弹簧片33上端有一方形冲孔凸缘37，也是提供面罩 内环35与灯具外壳12反勾固定用。面罩外环36上还有呈方形的凹环40设计，可增加该 LED轻钢架灯具30的薄型外壳的结构强度。
权利要求一种LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于包括一承载LED的基材，其定义有一配置面和一接触面；一与基材接合的散热组件，其定义有一接触面，对应该基材接触面；一设置在该基材与散热组件之间的油质层；以及设置至少一固定器，使基材接触面和散热组件接触面接触组合，而将基材和散热组件组合在一起。
2.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该油质层布置 在基材的接触面上。
3.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该油质层布置 在散热组件的接触面上。
4.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该油质层呈透 明状。
5.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该油质层呈半 透明型态。
6.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该油质层的厚 度小于5mmο
7.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该基材上至 少设置有84颗LED芯片；以及7颗以上的LED驱动IC ；该84颗LED芯片中每6个串联成 1组，共形成14组；该14组再并联连接7个LED驱动IC。
8.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该LED基材与 散热组件的接合结构与一嵌灯组合；该嵌灯具有灯具面罩内环和灯具面罩外环；该嵌灯又 包含有一灯具外壳，该外壳与灯具的面罩外环连在一起；外壳设有至少一大圆孔；嵌灯二侧各有一个蝴蝶弹簧片；蝴蝶弹簧片上下各有一斜边；该蝴蝶弹簧片设有数个圆孔和铆接孔，使蝴蝶弹簧片与外壳固定；该蝴蝶弹簧片具有不同长度的两边；以及该内环二侧各设有一个L型弹簧片，该L型弹簧片上端有一冲孔凸缘，使内环与外壳反 勾固定。
9.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该LED基材与 散热组件的接合结构与一轻钢架灯具组合；该轻钢架灯具具有一外壳、一设有凹环的外环 和一内环；该外壳与外环连接；该内环设置有一 L型弹簧片；以及该L型弹簧片上端有一冲 孔凸缘，使内环与外壳反勾固定。
10.根据权利要求1所述的LED基材与散热组件的接合结构，其特征在于，该基材上至 少设置有一半圆孔状的散热孔；该散热组件上挖设有至少一圆孔状的散热孔。
专利摘要一种LED基材与散热组件的接合结构，其包括一承载LED的基材、一与基材接合的散热组件，以及一设置在该基材与散热组件之间的油质层。该基材和散热组件在相对的方向或位置上，分别定义有一接触面；该油质层布置在该些接触面上，经固定器将基材与散热组件接合在一起，使LED产生的热量经油质层传导至散热组件排出，而达到整体更好的发光效率、传热及散热效果，同时也能提升LED产品寿命，且有效降低材料成本，而能让制造厂商降低生产成本。
文档编号H01L33/64GK201708187SQ201020202709
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者陈耀昌 申请人:陈耀昌