[发明专利]具有低热阻的发光二极管灯

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2006年4月12日申请的、共同审理中的美国专利申请序号11/279,530的一部分，其在这里被全部合并引用。

技术领域

本申请涉及发光二极管(LED)灯的技术领域，尤其是，LED灯的封装。

背景技术

传热管理为发光二极管(LED)灯的设计师所关心，希望增加效率，从而与同样数量的发光输出的传统白炽和荧光照明相比，推动LED更具成本竞争性。当LED灯被强电流驱动，由于从半导体活化层的p-n结到周围环境的不良热传导，会产生高的装置温度。这样的高温可以损害该半导体，并且导致例如加速老化、LED芯片从引线框分离和连接线断裂这样的退化。除上述问题之外，LED的光学性质也会随着温度变化。例如，LED的光输出一般随着结区温度的增加而减小。另外，由于半导体的带隙能量的变化，发射波长随温度而变。

在现有技术中，散热的主路径(热路径)是从p-n结到引线框，然后通过热传导穿过引线端部。在引线端部，热传导、对流和辐射都用于将热导出安装在印刷电路板上的LED。还有热传导的第二路径，是从半导体芯片的表面到塑料外壳的表面。这种设计的问题是，大多数引线框位于作为热绝缘体的塑料外壳的内部，并且将热量传导出该装置的主要热路径被引线的尺寸限制。即使设计增加引线的尺寸或数目以促进热传导，但是仍然具有散热的固有瓶颈，因为引线仍然夹在热绝缘的塑料外壳中间。

因此，需要一种改进散热的封装LED灯的技术。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种发光二极管(LED)结构。该结构主要包括一个沉积在封入外壳中的金属基底上的发光二极管半导体活化层，一个电连接至活化层上的接合焊盘的第二金属板，和一个通过金属连接层可导电的并可导热的连接至该金属基底的第一金属板，其中该第一和第二金属板通过该外壳的底部露出并且提供到该发光二极管结构的外部电连接。

本申请的另一个实施例提供了一个不同的LED结构。该结构主要包括一个沉积在封入外壳中的金属基底上的发光二极管半导体活化层，一个电连接至活化层上的接合焊盘且通过该外壳的底部露出的第二金属板，和一个具有上下层的第一金属板，其中该第一金属板的上层通过第一金属连接层可导电并可导热地连接至该金属基底，并且封入该外壳中，而且，其中该第一金属板的下层通过该外壳的底部露出。

本申请的另一个实施例提供了一个不同于前面两个实施例的LED结构。该结构主要包括一个沉积在封入外壳中的金属基底上的发光二极管半导体活化层，一个电连接至活化层上的接合焊盘的第二金属板，和一个通过第一金属连接层可导电并可导热地连接至该金属基底的第一金属板，其中该第一和第二金属板位于该外壳的内部底面，并且横向延伸穿过该外壳从而为该发光二极管结构提供外部电连接。

附图说明

图1是依照本发明的一个实施例的低热阻LED灯的截面略图；

图2是依照本发明的一个实施例的低热阻LED灯的截面略图；以及

图3是依照本发明的一个实施例的低热阻LED灯的截面略图。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一个改进的具有比传统LED灯更低热阻的热传导路径。对某些实施例来说，提供了一种表面可安装的发光二极管结构，其包括沉积在直接连接至金属板的金属基底上的活化层，通过将其放在该发光二极管结构的底部，该金属板基本露出以得到低热阻。该金属板然后可以焊接至一个包括散热器的印刷电路板(PCB)。对本发明的某些实施例来说，该金属板通过多个热传导层可导热并可导电地连接至包括在该结构中的大散热器。

图1是依照本发明的第一实施例的、具有低热阻的发光二极管(LED)灯的截面略图。该略图示出了一个可以由AlInGaN或AlInGaP组成的LED半导体活化层110。为了产生二极管的电性能特征，活化层110的一侧用目标杂质掺杂以产生p掺杂侧(未示出)，而n掺杂侧(也未示出)产生在活化层110的另一侧。沉积在由铜、铜合金或复合金属合金组成的金属基底120上，该活化层110可以表示多片。该活化层110的p掺杂侧可以紧密连接至金属基底120，以迅速将热传导离开活化层110。