[发明专利]LED封装

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，特别但并非排他地涉及具有更好的冷却能力的LED封装装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种当施加电流时释放光子的p-n结半导体二极管。图1a示出了包含p型和n型半导体层、基底以及电触点的传统LED管芯的示例。在将半导体芯片或管芯用于实际应用中之前，半导体芯片或管芯必须被封装。图1b示出LED封装的示例，其包含图1a所示的传统LED管芯、封装基底/封装箱、主要的电连接部和通常以透镜形式的主要光学器件。然后，一个或多个LED封装可以物理连接并且电连接至电路板以形成LED模块，例如图1c所示。然后，一个或多个LED模块可以被组装成LED设备，被称为灯具或灯泡。图1d示出LED灯具或灯泡的示例，其包括LED模块、热沉、反射器和辅助光学器件(辅助透镜)。

LED设备是提供光的非常有效的方式，然而当相当大一部分输入电流转化成光时，还剩余很大一部分输入电流转化为热，如果要使LED设备正常工作并具有可接受的寿命，这些热必须被耗散。然而，存在许多冷却LED的方法，它们都利用某种热耗散设备，热耗散设备例如以间接附接至LED管芯的热沉的形式。通常，LED管芯生成的热量在最终排放至空气之前必须通过封装、电路板和热沉以及这些组件之间的任何界面。可以例如通过引入一个或多个穿过电路板的热通孔将LED封装和热沉更加直接地连接，来改变热耗散的路径(热路径)。然而，因为与热沉的连接必须通过电路板并且通孔具有有限的热传输特性，这种装置虽然能够促进冷却但仍然是欠佳的。另外，人们还知道，使用高热导率的材料代替通常用于电路板的低热导率的材料。此外，实际上，这种装置虽然能够促进冷却但其热阻抗仍然十分显著。这主要因为需要同时考虑热路径中通过层的厚度的传导(一维)热阻抗和从LED管芯的占位面积(foot print)到热沉的占位面积的扩散(三维)热阻抗。尽管扩散阻抗是热阻抗的主要贡献者，但是在LED封装和模块的热设计中经常忽略扩散阻抗。

此外，在传统的LED设备中，通常使用多个透镜、反射器和漫射器以控制来自单个LED管芯的光的提取和分配；然而，这些光学设备的每一个将产生大约10％的损耗(即反射损耗和传输损耗)，从而减少了设备的光输出。

鉴于此，需要一种减少现有技术的有关问题、改进的LED封装和模块装置。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种发光二极管(LED)封装。该LED封装包括具有第一侧和第二侧的散热器，第一侧具有平面表面，且第二侧相对于第一侧是非对称的。一个或多个LED管芯安装在散热器第二侧的表面。特别地，散热器的第二侧的表面可以是成形的或相对于第一侧的表面的平面表面的成角度的。

散热器的第二侧的表面可以是平面并且相对于第一侧的表面成一定夹角。

可替代地，散热器的第二侧的表面可以是曲面。那么，散热器的第二侧的表面可以是凸面和凹面中的任意一种。

作为另一替代，散热器的第二侧的表面可以是不规则的。那么，散热器的第二侧的表面可以具有多个平面平台，其中，相邻的平台与第一侧的表面的距离不同。一个或多个LED管芯可以安装在每个平台上。每个平台可以通过斜坡部分与相邻的平台分隔，斜坡部分相对于平台成一定夹角。多个平台中的一个或多个可以与第一侧的平面表面平行。多个平台中的一个或多个可以相对于第一侧的平面表面成一定夹角。

散热器的第二侧的表面可以包括凹面凹进部，并且一个或多个LED管芯可以安装在凹进部内。那么，封装可以包括在凹面凹进部内的多个LED管芯，多个LED管芯在凹面凹进部上径向间隔地定位并且向内倾斜。封装可以包括在凹面凹进部内的多个LED管芯，多个LED管芯在凹面凹进部上径向间隔地定位并且朝向一共同点向内倾斜。凹面凹进部可以包括多个大致平坦的区域，其中所述一个或多个LED管芯中的一个或多个安装在所述一个或多个大致平坦的区域上。

LED封装可以包括在凹面凹进部内的多个LED管芯，并且LED管芯之间的间隙可以填充热传输材料，热传输材料延伸至所述一个或多个LED管芯中一个或多个的侧面的至少一部分。热传输材料可以填充每个LED管芯之间的间隙并且延伸至每个LED管芯的多个侧面的至少一部分。

LED封装还可以包括在凹面凹进部内的所述一个或多个LED管芯上的封装层。