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CN101603636B - 光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光源装置，其包括：至少一个发光二极管模组；一个电路层，该电路层设置在该至少一个发光二极管模组的一侧，该至少一个发光二极管模组分别与该电路层电性连接；一个导热基板，该导热基板设置在该至少一个发光二极管模组的与该电路层相对的一侧且与该电路层相隔离，该至少一个发光二极管模组分别与该导热基板热性连接；一个光学组件，该光学组件设置在该多个发光二极管模组的与该导热基板相对的一侧，该光学组件具有一与该多个发光二极管模组相连的入光面。

Description

光源装置
技术领域
本发明涉及一种光源装置，特别涉及一种具有发光二极管模组的光源装置。
背景技术
现在，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)已经被广泛应用到很多领域，在此，一种新型发光二极管可参见Daniel A.Steigerwald等人在文献IEEE Journal on Selected Topics inQuantum Electronics，Vol.8，No.2，March/April 2002中的Illumination With Solid State Lighting Technology一文。发光二极管一般可发出特定波长的光，例如可见光，但是发光二极管所接收能量的大部分被转换为热量，其余部分的能量才被真正转换为光能。因此，发光二极管发光所产生的热量必须被疏散掉以保证发光二极管的正常运作。
如图1所示，一种光源装置10，其包括一壳体11，一个光源模组12及一个灯罩13。该光源模组12设置在该壳体11中，且该灯罩13设置在该光源模组12的上方以保护该光源模组12。该光源模组12包括：一个印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)121、设置在该印刷电路板121上的一个金属线路层122与多个发光元件123(如，发光二极管芯片)，以及覆盖该发光元件123的封装体124。该多个发光元件123与该金属线路层122电性连接。然而，一般印刷电路板121的热传效率不高，发光元件123至壳体11之热传导路径中包含了热阻较高的印刷电路板121，则该多个发光元件123所产生的热量不能及时有效的从该壳体11中排除，进而降低了该多个发光元件123的发光效率。由此可见，有必要提供一种具有良好散热性能的光源装置。
发明内容
以下将以实施例说明一种具有良好散热性能的光源装置。
一种光源装置，包括：多个发光二极管模组；一个电路层，该电路层设置在该多个发光二极管模组的一侧，该多个发光二极管模组分别与该电路层电性连接；一个导热基板，该导热基板设置在该多个发光二极管模组的与该电路层相对的一侧且与该电路层相隔离，该多个发光二极管模组分别与该导热基板热性连接；一个光学组件，该光学组件设置在该多个发光二极管模组的与该导热基板相对的一侧，该光学组件具有一与该多个发光二极管模组相连的入光面，该光学组件的入光面上具有多个朝向该多个发光二极管模组延伸的凸起部，该电路层为设于光学组件底面的透明导电层，该透明导电层设置在光学组件的多个凸起部的顶面上，该多个发光二极管模组的出光面与光学组件的多个凸起部之间的入光面直接接触或者通过透明材料相连。
与现有技术相比，该光源装置中的电路层与导热基板分别设置在至少一个发光二极管模组的相对的两侧，该至少一个发光二极管模组产生的热量可以直接传导至导热基板，再由导热基板将吸收到的热量传导出去，避免经过该电路层，从而有效的提高了该光源装置的热传导效率。
附图说明
图1为一种现有光源装置的截面示意图。
图2为本发明第一实施例提供的光源装置的截面示意图。
图3为图2所示光源装置的分解示意图。
图4为图2所示光源装置的发光二极管模组的截面示意图。
图5为图2所示光源装置的发光二极管模组的俯视图。
图6为本发明第二实施例提供的光源装置的截面示意图。
图7为本发明第三实施例提供的光源装置的截面示意图。
图8为图7所示光源装置的分解示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参见图2和图3，本发明第一实施例提供的一种光源装置20，其包括多个发光二极管模组21，一个电路层22，一个导热基板23，一个光学组件24。
多个发光二极管模组21并行设置，且分别与电路层22电性连接。
电路层22设置在该多个发光二极管模组21的与绝缘体210的反光部214相邻的一侧，并与一外部电源(图未示)相连以提供多个发光二极管模组21所需电源。电路层22为单片式(One-Piece)结构，其具有多个通孔2201。电路层22为一导电架(Lead Frame)或是一电路板，例如：玻璃纤维板(FR4)，双马来酰亚胺-三氮杂苯树脂电路板(Bismaleimide-Triazine Resin PCB)，金属核心电路板(Metal-core PCB)等。
导热基板23设置在多个发光二极管模组21的与电路层22相对的一侧。导热基板23具有一个与多个发光二极管模组21相接触的接触面231。导热基板23与多个发光二极管模组21热性连接，并与电路层22相隔离。导热基板23可为金属(例如铜、铝、银、金等)基板或陶瓷基板。导热基板23所用材料可为类钻石(Diamond like Carbon)、碳纤维等有机材料。导热基板23可为散热片(Heat Sink)，热导管(Heat Pipe)，导热平板(Heat Spreader)等具有高导热特性的散热体。导热基板23用于将多个发光二极管模组21释放的热量快速传导出去，以避免由于多个发光二极管模组21的温度上导致其出光效率降低，输出光波长偏移等现象的发生。
光学组件24设置在多个发光二极管模组21的与导热基板23相对的一侧，电路层22位于光学组件24与导热基板23之间。光学组件24包括一入光面2401，一与入光面2401相对的出光面2402，以及位于入光面2401与出光面2402之间的侧面(图未示)。光学组件24的入光面2401上具有多个向发光二极管模组21延伸的凸起部241，该凸起部241的顶面2412与发光二极管模组21相连。光学组件24的出光面2402可为一粗糙面以增加光学组件24的出光率。光学组件24的内部可包含光转换物质(如荧光粉等)，光散射粒子或光反射粒子等。光学组件24所用材料为聚碳酸酯树脂(polycarbonate，PC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)，玻璃等高透光性物质。光学组件24的结构可为一导光板(Light Guide Plate)，一透光薄膜或者一透镜。光学组件24用于使多个发光二极管模组21发出的光均匀出射，在此，光学组件24的侧面也可为出光面使得光学组件24为一个三维出光体。可以理解的是，光学组件24的侧面上可设置光反射层(图未示)，以增加光经由出光面2402射出的出光效率。
参见图4和图5，每个发光二极管模组21包括：一个绝缘体210，一个第一电极220，一个第二电极230，一个散热块240，一个发光二极管芯片250，金属线260及封装层270。
绝缘体210包括一支撑部212及一与支撑部212一体成型的反光部214。反光部214位于支撑部212的一侧，在本实施例中，反光部214位于支撑部212的上方。反光部214具有一容置槽2140，容置槽2140设置在反光部214中且容置槽2140的底部延伸至支撑部212，即支撑部212与容置槽2140相对的部分暴露在容置槽2140的底部。反光部214分别穿设在该多个通孔2201中，使得第一电极220、第二电极230与该电路层22直接相连或者通过金属焊料(Metal Solder)等导电介质(图未示)形成电连接。容置槽2140具有一圆锥形侧壁，圆锥形侧壁上可设置反射层2144。绝缘体210所用材料可为液晶聚合物(Liquid crystal polymer，LCP)等绝缘材料。
第一电极220与第二电极230相对设置且分别通过嵌入式射出成型技术(insert-molding)设置在绝缘体210中并延伸至容置槽2140的底部。在本实施例中，第一电极220的一端与第二电极230的一端相对设置，二者分别嵌设在绝缘体210的支撑部212与反光部214的结合处并均延伸至容置槽2140中。第一电极220与第二电极230分别具有暴露在容置槽2140底部的部分。第一电极220的另一端和第二电极230的另一端均延伸出容置槽2140，用以与电路层22电性连接。第一电极220，第二电极230与电路层22的接合方式可为共晶方式或表面贴合方式(Surface MountTechnology，SMT)。
散热块240设置在绝缘体210的与其容置槽2140相对的一侧且与绝缘体210相连。散热块240具有一暴露在容置槽2140底部的承载部242及一与承载部242相对的底部244，该承载部242用以承载发光二极管芯片250，底部244与导热基板23直接接触以形成热性连接。散热块240的承载部242与第一电极220，第二电极230之间间隔有绝缘体210的支撑部212的部分结构，使得散热块240与第一电极220，第二电极230电性绝缘。散热块240的底部244与导热基板23的接触面231之间可设置锡或其合金等高热传导率的金属介质。散热块240的底部244的宽度D1等于第一电极220与第二电极230的总宽度D2。可以理解的是，第一电极220与第二电极230的总宽度D2也可略小于散热块240的底部244的宽度D1，只要利于第一电极220的上表面2202及第二电极230的上表面2302分别与电路层22形成电连接即可。散热块22所用材料可为铜、铝等具有较好导热性能的金属，或陶瓷等导热物质。
发光二极管芯片250直接设置在散热块240的承载部242上，并且发光二极管芯片250通过两条金属线260与第一电极220和第二电极230的暴露在容置槽2140底部的部分形成电连接。发光二极管芯片250可以通过粘合方式与散热块240形成热连接，例如在发光二极管芯片250与散热块240的承载部242之间设置有银胶、导电胶等粘胶。可以理解的是，发光二极管芯片250也可以通过其他方式与散热块240形成热连接，例如焊接方式(SolderBonding)或共晶方式(Eutectic Bonding)。
发光二极管芯片250发出的光线经由该容置槽2140的开口射出，入射至容置槽2140的侧壁上的光线可以经由反射层2144反射并从该容置槽2140的开口射出，从而提高了发光二极管芯片250的出光效率。
封装层270设置在绝缘体210的容置槽2140中用以覆盖发光二极管芯片250与金属线260。发光二极管芯片250发出的光线经由封装层270的外表面2701出射，封装层270的外表面2701与光学组件24的凸起部241的顶面2412直接接触，或通过硅胶等透明材料相连。封装层270中还可设置有荧光粉(Phosphor)，光散射物质(Light Diffuser)，光反射物质(Reflector)，以改变发光二极管模组21的出光特性。封装层270所用材料为环氧树脂(EpoxyResin)、硅胶(Silicone)或其他电绝缘的透明材料。
由于发光二极管芯片250直接设置在散热块240的承载部242上并且与散热块240形成良好的热连接，所以发光二极管芯片250发光时产生的热量可以直接传导至散热块240，散热块240吸收到的热量传导至导热基板23，再由导热基板23将热量快速传导出去，从而降低了发光二极管芯片250的温度，提高了光源装置20的散热效率。
由于多个发光二极管模组21的第一电极220及第二电极230位于绝缘体210的支撑部212与反光部214的结合处并与电路层22电连接，而导热基板23设置在多个发光二极管模组21的与电路层22相对的一侧并与散热块240的底部244热连接。所以多个发光二极管模组21产生的热量可经由导热基板23迅速传导出去，避免经过电路层22，从而有效的提高了光源装置20的热传导效率。
值得指出的是，光源装置20可以仅包括一个发光二极管模组21。光学组件24，发光二极管模组21及导热基板23三者依次叠加设置，而电路层22位于光学组件24与导热基板23之间，光源装置20的总厚度并不包括电路层22的厚度，所以光源装置20更为薄型化。
请参见图6，本发明第二实施例提供的一种光源装置30，其与上述第一实施例提供的光源装置20基本相同，不同之处在于：
散热块的底部344的宽度D3小于第一电极320与第二电极330的总宽度D4，从而便于第一电极320的上表面3202与第二电极330的上表面3302同时与电路层32形成电连接，或者第一电极320的下表面3204与第二电极330的下表面3304同时与电路层22形成电连接，以提高发光二极管模组21的组装灵活性。在本实施例中，第一电极320的上表面3202与第二电极330的上表面3302与电路层32电性连接；
光源装置30进一步包括设置在电路层32与导热基板33之间的连接装置35，用以固定多个发光二极管模组31，电路层32，及导热基板33，防止其脱落或者移位。导热基板33与多个发光二极管模组31接触的接触面331可为粗糙面，以增加二者间的接合力。连接装置35可为扣环，螺丝，支撑条等。
请参见图7与图8，本发明第三实施例提供的一种光源装置40，其与上述第一实施例提供的光源装置20基本相同，不同之处在于：
光源装置40所包括的电路层42为一透明导电层，该透明导电层设置在光学组件44的多个凸起部441的顶面4412上；多个发光二极管模组21的出光面2701与光学组件44的多个凸起部441之间的入光面4401直接接触，或通过硅胶等透明材料相连。该透明导电层中包括氧化铟锡(ITO)等材料。
在本实施例中，多个发光二极管模组21发光时产生的热量可以传导至导热基板43，再由导热基板43将热量快速传导出去，降低了发光二极管模组21的温度，提高了光源装置40的散热效率。另外，光源装置40所包括的电路层42为一透明导电层，该透明导电层与电路板相比厚度更薄，成本更低，使得光源装置40更为轻薄化。
可以理解的是，发光二极管模组的结构并不限于上述实施例，其它具有类似结构的发光二极管模组同样适用于上述实施例所提供的光源装置。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种光源装置，包括：
多个发光二极管模组；
一个电路层，该电路层设置在该多个发光二极管模组的一侧，该多个发光二极管模组分别与该电路层电性连接；
一个导热基板，该导热基板设置在该多个发光二极管模组的与该电路层相对的一侧且与该电路层相隔离，该多个发光二极管模组分别与该导热基板热性连接；
一个光学组件，该光学组件设置在该多个发光二极管模组的与该导热基板相对的一侧，该光学组件具有一与该多个发光二极管模组相连的入光面，该光学组件的入光面上具有多个朝向该多个发光二极管模组延伸的凸起部，该电路层为设于光学组件底面的透明导电层，该透明导电层设置在光学组件的多个凸起部的顶面上，该多个发光二极管模组的出光面与光学组件的多个凸起部之间的入光面直接接触或者通过透明材料相连。
2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该多个发光二极管模组包括：
一个绝缘体，该绝缘体具有一容置槽；
一个第一电极，该第一电极嵌设在该绝缘体中并延伸至该容置槽的底部；
一个第二电极，该第二电极与该第一电极相对的嵌设在该绝缘体中并延伸至该容置槽的底部；
一个散热块，其设置在该绝缘体的与该容置槽相对的一侧且与该绝缘体相连，该散热块具有一暴露在该容置槽底部的承载部，该散热块的承载部与该第一电极及第二电极电性绝缘；
一个发光二极管芯片，其直接设置在该散热块的承载部上；以及金属线，该第一电极和第二电极分别通过该金属线与该发光二极管芯片形成电连接。
3.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，该绝缘体包括一支撑部及一与该支撑部一体成型且相对的反光部，该容置槽位于该反光部中且该容置槽的底部延伸至该支撑部，该第一电极的一端与第二电极的一端分别嵌设在该绝缘体的支撑部与反光部的结合处并均延伸至该容置槽中，该第一电极及第二电极与该散热块电绝缘。
4.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于：该光源装置还包括一个封装层，该封装层设置在该容置槽中用以覆盖该发光二极管芯片及该金属线。
5.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于：该散热块具有一个与该承载部相对的底部，该散热块的底部的宽度小于或等于该第一电极与第二电极的总宽度。
6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该透明导电层中包含氧化铟锡。
7.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该导热基板所用材料为铜、铝、银、金或其合金，陶瓷，类钻石，或碳纤维。
8.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该导热基板为散热片，热导管，或导热平板。
9.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该导热基板具有一与该多个发光二极管模组接触的接触面，该接触面为一粗糙表面。
10.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该光学组件中设置有荧光粉，光散射粒子，或光反射粒子。
11.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该光学组件为导光板，透光薄膜或者透镜。
12.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于进一步包括一个设置在该电路层与该导热基板之间的连接装置，该连接装置用以固定该多个发光二极管模组，该电路层及该导热基板。
13.如权利要求12所述的光源装置，其特征在于，该连接装置为扣环，螺丝或支撑条。
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