一種自散熱led光源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自散熱LED光源，包括散熱基板、正負(fù)電氣引線、LED發(fā)光芯片組和硅膠熒光粉混合物，LED發(fā)光芯片組中的各個(gè)LED發(fā)光芯片進(jìn)行電氣連接，正負(fù)電氣引線通過硅膠粘接在散熱基板上，各個(gè)LED發(fā)光芯片通過透明硅膠固定在散熱基板上，LED發(fā)光芯片組的兩端分別連接正負(fù)電氣引線，硅膠熒光粉混合物對(duì)LED發(fā)光芯片組進(jìn)行封裝，本實(shí)用新型一種采用陶瓷板或陶瓷管與鍍銀銅片粘接，并用小功率LED芯片封裝的可獨(dú)立散熱的新型LED光源，自散熱LED光源散熱材料采用的氧化鋁陶瓷，目前技術(shù)成熟，成本低，且性能穩(wěn)定；所述自散熱光源結(jié)構(gòu)簡單，所原材料成份主要是氧化鋁陶瓷、銅、硅膠、和LED芯片，其物性穩(wěn)定，成本低廉。
【專利說明】—種自散熱LED光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自散熱LED光源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)技術(shù)的高速發(fā)展，發(fā)光二極管性能的飛速提高，它的應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展。從初期的顯示領(lǐng)域進(jìn)入到今天的照明領(lǐng)域，先是裝飾照明，接著是戶外照明，現(xiàn)在已開始進(jìn)入室內(nèi)照明和家居照明領(lǐng)域，但是要在這兩個(gè)領(lǐng)域中推廣使用，以往LED為光源的燈具遇到的光效問題、光通量維持率問題等都已解決，現(xiàn)在的瓶頸是LED的散熱問題、材料的穩(wěn)定性問題和性價(jià)比。目前，LED燈具所用散熱器是金屬材料，如鋁、銅，也有用到成形陶瓷，隨著LED燈具功率的提高，這幾種材料做成的散熱器為達(dá)到散熱效果必須增大散熱器體積或散熱面積，因此體積大、制作工藝復(fù)雜、成本高；并且整燈體積也相應(yīng)較大，用的原材料增加而成本較高；這類散熱器與LED光源聯(lián)接部分采用散熱硅脂或硅膠片散熱，而散熱硅的導(dǎo)熱系數(shù)較低，一般為廣3W/m-K,因此增大了整體的熱阻。目前國內(nèi)LED光源封裝的支架用鋁基板(銅基板)與耐高溫塑膠(或有機(jī)硅粘接)結(jié)合成形，例如仿流明支架、貼片支架3528、5050和集成30-100W支架，此類支架的金屬與塑膠結(jié)合性較差，塑膠黃變，易產(chǎn)生氣泡、色溫一致性和硅膠成本高等問題。國外LED光源封裝一般采用陶瓷結(jié)構(gòu)，其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，陶瓷成本高售價(jià)貴，并有專利保護(hù)。隨著LED光源功率和亮度的不斷提高，LED燈具產(chǎn)品的性能要求也不斷提高，現(xiàn)有的封裝結(jié)構(gòu)和所用材料已不能滿足要求?，F(xiàn)有LED照明燈具所用的LED光源采用IW大功率LED芯片，其光功率大，但熱功率也大，并且在單位面積上熱量很集中，芯片溫結(jié)高，因而提高了散熱設(shè)計(jì)難度。目前節(jié)能燈的售價(jià)約廣3元/W，而LED燈約需5?10元/W，兩者相差4飛倍。如何提供價(jià)格和節(jié)能燈相差不大而性能又遠(yuǎn)勝于節(jié)能燈的LED燈具已是當(dāng)務(wù)之急。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)上述技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提出一種自散熱LED光源及制造方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]—種自散熱LED光源,包括散熱基板、正負(fù)電氣引線、LED發(fā)光芯片組和娃膠突光粉混合物，所述LED發(fā)光芯片組中的各個(gè)LED發(fā)光芯片進(jìn)行電氣連接，所述正負(fù)電氣引線通過硅膠粘接在散熱基板上，所述各個(gè)LED發(fā)光芯片通過透明硅膠固定在散熱基板上，所述LED發(fā)光芯片組的兩端分別連接正負(fù)電氣引線，所述硅膠熒光粉混合物對(duì)LED發(fā)光芯片組進(jìn)行封裝。
[0006]進(jìn)一步的，所述散熱基板為純度99.9%氧化鋁陶瓷，其散熱系數(shù)25W/m.K以上。
[0007]進(jìn)一步的，所述氧化鋁陶瓷可燒結(jié)成白色不透明或白色透明，當(dāng)為白色不透明氧化鋁陶瓷時(shí)，使其成矩形或圓形；當(dāng)為白色透明氧化鋁陶瓷時(shí)，使其成矩形、圓形與管形。
[0008]進(jìn)一步的，所述正負(fù)電氣引線采用紅銅片，表面鍍銀。
[0009]進(jìn)一步的，所述各個(gè)LED發(fā)光芯片之間采用金線焊接串聯(lián)或并聯(lián)。[0010]進(jìn)一步的，當(dāng)所述正負(fù)電氣引線圍成發(fā)光區(qū)域，當(dāng)氧化鋁陶瓷為矩形或者圓形時(shí)，熒光粉膠固定在所述正負(fù)電氣引線之間。
[0011]進(jìn)一步的，當(dāng)所述氧化鋁陶瓷為透明管形時(shí)，LED發(fā)光芯片組固定于透明管正中間，在透明陶瓷管內(nèi)填充并固化有熒光粉膠。
[0012]一種制作自散熱LED光源方法，包括如下步驟:
[0013]71)當(dāng)為平面型封裝:制做陶瓷基板，陶瓷基板形狀可以是矩形或圓形，其散熱面積按LED發(fā)光芯片數(shù)量和熱功率大小模擬、計(jì)算；
[0014]72)依據(jù)上述陶瓷基板形狀制作電氣引線；
[0015]73)將電氣引線用硅膠粘接在陶瓷基板上；
[0016]74)采用透明硅膠將LED發(fā)光芯片組中各個(gè)LED發(fā)光芯片置于陶瓷基板相應(yīng)位置，由高溫烘烤使透明硅膠固定；
[0017]75)用金絲焊接各個(gè)LED發(fā)光芯片后跟正負(fù)電氣引線分別接通；
[0018]76)將熒光粉膠水點(diǎn)入LED芯片區(qū)域內(nèi)烘烤并固化。
[0019]一種制作自散熱LED光源方法，包括如下步驟:
[0020]81)當(dāng)為圓柱形封裝:陶瓷管直徑與透明陶瓷基條面積按LED發(fā)光芯片大小和熱功率模擬、計(jì)算；
[0021]82)依據(jù)陶瓷管和陶瓷基條制作電氣引線；
[0022]83)將電氣引線用硅膠粘接在陶瓷基條上；
[0023]84)采用透明硅膠將LED發(fā)光芯片置于陶瓷基條相應(yīng)位置，由高溫烘烤使透明硅膠固定；
[0024]85)將透明陶瓷基條固定于透明陶瓷管正中間部位。
[0025]86)將熒光粉膠水填充入透明陶瓷管內(nèi)，烘烤并固化。
[0026]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型是一種采用高導(dǎo)熱率、高透光率、高折射率的陶瓷板或陶瓷管與鍍銀銅片粘接，并用小功率LED芯片封裝的可獨(dú)立散熱的新型LED光源。自散熱LED光源散熱材料采用的氧化鋁陶瓷，目前技術(shù)成熟，成本低，且性能穩(wěn)定；所述電氣引線采用銅型材沖壓，成本低；所述自散熱光源結(jié)構(gòu)簡單，所原材料成份主要是氧化鋁陶瓷、銅、硅膠、和LED芯片，其物性穩(wěn)定，成本低廉。達(dá)到自散熱LED光源性價(jià)比要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型的平面矩形自散熱LED光源結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型的平面圓形自散熱LED光源結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型的管形自散熱LED光源結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0031]如圖1所示，平面矩形自散熱LED光源，包括散熱基板2、正負(fù)電氣引線1、LED發(fā)光芯片組和硅膠熒光粉混合物5，該散熱基板2呈矩形，所述LED發(fā)光芯片組中的各個(gè)LED發(fā)光芯片3進(jìn)行電連接，所述正負(fù)電氣引線I通過硅膠粘接在散熱基板2上，所述各個(gè)LED發(fā)光芯片3通過硅膠固定在散熱基板2上，所述LED發(fā)光芯片組的兩端分別連接正負(fù)電氣引線1，所述硅膠熒光粉混合物5對(duì)LED發(fā)光芯片組進(jìn)行封裝。
[0032]如圖2所示，平面圓形自散熱LED光源，包括散熱基板2、正負(fù)電氣引線1、LED發(fā)光芯片組和硅膠熒光粉混合物5，該散熱基板2呈圓形，所述LED發(fā)光芯片組中的各個(gè)LED發(fā)光芯片3進(jìn)行電連接，所述正負(fù)電氣引線I通過硅膠粘接在散熱基板2上，所述各個(gè)LED發(fā)光芯片3通過硅膠固定在散熱基板2上，所述LED發(fā)光芯片組的兩端分別連接正負(fù)電氣引線1，所述硅膠熒光粉混合物5對(duì)LED發(fā)光芯片組進(jìn)行封裝。
[0033]如圖3所示，管型自散熱LED光源，包括散熱基板2、正負(fù)電氣引線1、LED發(fā)光芯片組和硅膠熒光粉混合物5，散熱基板2包括透明陶瓷條6和透明陶瓷管8，所述LED發(fā)光芯片組中的各個(gè)LED發(fā)光芯片3進(jìn)行電連接，所述正負(fù)電氣引線I通過硅膠粘接在透明陶瓷條6的兩端，例如正電氣引線粘接一端，負(fù)電氣引線7粘結(jié)另一端，所述各個(gè)LED發(fā)光芯片3通過硅膠固定在散熱基板2上，所述LED發(fā)光芯片組的兩端分別連接正負(fù)電氣引線1，所述硅膠熒光粉混合物5對(duì)LED發(fā)光芯片組進(jìn)行封裝。
[0034]上述散熱基板2是較大散熱面積的高散熱系數(shù)的氧化陶瓷或玻璃；散熱基板2由模具成形或切割矩形，或者圓形具體如圖2所示，管型具體結(jié)構(gòu)如圖3所示；正負(fù)電氣引線I材質(zhì)為紅銅片，由模具沖壓成型，表面鍍銀，由模具沖壓成矩如圖1所示的、圓形如圖2所示，或引線電極如圖3所示。正負(fù)電氣引線I由硅膠粘接在散熱基板2上，其中在圖1和圖2的結(jié)構(gòu)中，除了引出導(dǎo)線外，電氣引線的另一個(gè)作用在于圍成發(fā)光區(qū)域從而固定熒光粉膠，防止熒光粉膠流出。電氣引線直接與絕緣性能好的陶瓷基板結(jié)合，提高了整個(gè)LED光源的耐高壓性能，可耐壓4000V以上。
[0035]多顆小功率LED發(fā)光芯片3集成固定于散熱基板2，由金線焊接成電氣回路根據(jù)需要可串聯(lián)或者并聯(lián)。當(dāng)散熱基板采用氧化鋁陶瓷時(shí)，由純度99.9%氧化鋁燒結(jié)而成，其散熱系數(shù)25 ff/m-K以上，該氧化鋁陶瓷可燒結(jié)成白色不透明和白色透明，白色不透明氧化鋁陶瓷模具成形，可做成矩形或圓形；白色透明氧化鋁陶瓷可做成矩形、圓形與管形；其中矩形和圓形基板可增加平面散熱面積；管形基板用于圍繞矩形基板而增加三維散熱面積。白色不透明氧化鋁陶瓷板光反射型式為漫反射，漫反射率95%以上，相對(duì)于鋁、銅鍍銀材質(zhì)基板的鏡面反射率提高10%以上，封裝成LED光源可提高光利用率，減少了光損耗產(chǎn)生的熱量；所述白色透明陶瓷，其折射率大于1.7，而硅膠材料或透明塑膠(如PC)的折射率低于1.5，LED芯片的折射率約2.0，當(dāng)基板的折射提高0.2時(shí)，光利用率提升大于20%，從而減少光損耗產(chǎn)生的熱量。
[0036]所述多顆小功率LED發(fā)光芯片集成固定于散熱基板2，是將多個(gè)高光效而價(jià)格相對(duì)低廉的小尺寸發(fā)光二極管芯片串聯(lián)或者并聯(lián)，封裝成高電壓低電流驅(qū)動(dòng)的具有功率型LED光源模塊。小功率芯片集成封裝相對(duì)于0.5W-3W功率型LED芯片封裝的熱量產(chǎn)生更分散。例如將16個(gè)面積為10mil*23mil的小芯片進(jìn)行全部串聯(lián)，輸入20mA的電流，LED功率為IW (LED芯片的正向壓降為3.2V)，這就相當(dāng)于將IW芯片產(chǎn)生的熱量分散成16份來散熱，從而分散了熱源，大大降低了 LED芯片結(jié)溫。這樣的封裝模塊具有很好的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)集成封裝技術(shù)很容易處理對(duì)芯片之間的串聯(lián)，技術(shù)及生產(chǎn)效率都不是瓶頸。
[0037]較大散熱面積自散熱技術(shù)原理:單顆LED發(fā)光芯片的承載區(qū)需要足夠大的面積，目的是增加熱傳導(dǎo)率，降低LED發(fā)光芯片的結(jié)溫，芯片承載區(qū)的面積設(shè)定取決于以下兩個(gè)因素=(I)LED發(fā)光芯片工作時(shí)發(fā)出的熱量；(2)散熱基板的熱阻，其主要因素是承載LED發(fā)光芯片的面積；例如單顆LED發(fā)光芯片工作時(shí)承受的電功耗是0.07W,光能轉(zhuǎn)換率為35%，則剩下的65%的電功率全部轉(zhuǎn)化為熱能，即單顆LED發(fā)光芯片總熱功率為0.046W。假設(shè)環(huán)境溫度為25°C，控制芯片結(jié)溫為70°C以內(nèi)，則單顆LED發(fā)光芯片承載區(qū)面積大約為2mm*2mm?？紤]到多顆LED發(fā)光芯片集成時(shí)熱密度較高，單顆芯片承載區(qū)的面積放大至4_*4_，當(dāng)散熱面積越大，結(jié)溫越低，LED發(fā)光芯片穩(wěn)定性會(huì)更好。
[0038]利用基板基板材料的導(dǎo)熱性能、透明基板的光提取率高而減少熱量產(chǎn)生、較大散熱面積自散熱技術(shù)原理、小功率LED發(fā)光芯片集成封裝成大功率型光源來分散發(fā)熱源降低LED芯片結(jié)溫四項(xiàng)散熱技術(shù)的結(jié)合，從而達(dá)到光源自身的獨(dú)立散熱，無需加其它外接散熱器。
[0039]自散熱LED光源的制造方法:
[0040]當(dāng)要制作平面型封裝即矩形或者圓形時(shí):制做散熱基板，散熱基板可以是矩形或圓形，其散熱面積按LED芯片數(shù)量和熱功率大小模擬、計(jì)算，該具體模擬和計(jì)算方法可采用業(yè)內(nèi)常規(guī)的步驟；當(dāng)要制作圓柱形即管型封裝:透明陶瓷管直徑與透明陶瓷基條面積按LED芯片大小和熱功率模擬、計(jì)算，該具體模擬和計(jì)算方法可采用業(yè)內(nèi)常規(guī)的步驟；依據(jù)上述散熱基板、陶瓷管和陶瓷基條制作對(duì)應(yīng)形狀的正負(fù)電氣引線；將正負(fù)電氣引線用硅膠粘接在對(duì)應(yīng)的散熱基板或陶瓷管和陶瓷基條上；采用透明硅膠將LED發(fā)光芯片置于散熱基板或陶瓷管和陶瓷基條相應(yīng)位置，由高溫烘烤使透明硅膠固定；用金絲焊接每顆LED發(fā)光芯片并分別與正電氣引線、負(fù)電氣引線接通。最后將熒光粉膠水點(diǎn)入LED發(fā)光芯片區(qū)域，或?qū)晒夥勰z水填充入透明陶瓷管內(nèi)，烘烤并固化。按功率大小在電氣引線端輸入額定電流，LED發(fā)光芯片發(fā)光，LED發(fā)光芯片熱量通過散熱基板或陶瓷基管散發(fā)出去，自散熱光源功率為IW時(shí)，在直徑50mm的密封鐵球內(nèi)，環(huán)境溫度為25°C時(shí)，自散熱光源溫結(jié)在70°C以下，不需要附加散熱器，而形成自主散熱的LED光源。
[0041]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自散熱LED光源，其特征在于，包括散熱基板、正負(fù)電氣引線、LED發(fā)光芯片組和娃膠突光粉混合物，所述LED發(fā)光芯片組中的各個(gè)LED發(fā)光芯片進(jìn)行電氣連接，所述正負(fù)電氣引線通過硅膠粘接在散熱基板上，所述各個(gè)LED發(fā)光芯片通過透明硅膠固定在散熱基板上，所述LED發(fā)光芯片組的兩端分別連接正負(fù)電氣引線，所述硅膠熒光粉混合物對(duì)LED發(fā)光芯片組進(jìn)行封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自散熱LED光源，其特征在于，所述散熱基板為純度99.9%氧化鋁陶瓷，其散熱系數(shù)25W/m.K以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自散熱LED光源，其特征在于，所述氧化鋁陶瓷可燒結(jié)成白色不透明或白色透明，當(dāng)為白色不透明氧化鋁陶瓷時(shí)，使其成矩形或圓形；當(dāng)為白色透明氧化鋁陶瓷時(shí)，使其成矩形、圓形與管形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自散熱LED光源，其特征在于，所述正負(fù)電氣引線采用紅銅片，表面鍍銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自散熱LED光源,其特征在于,所述各個(gè)LED發(fā)光芯片之間采用金線焊接串聯(lián)或并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自散熱LED光源，其特征在于，當(dāng)所述正負(fù)電氣引線圍成發(fā)光區(qū)域，當(dāng)氧化鋁陶瓷為矩形或者圓形時(shí)，熒光粉膠固定在所述正負(fù)電氣引線之間。
【文檔編號(hào)】H01L25/075GK203553158SQ201320168088
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月7日
【發(fā)明者】吳巨芳, 曹建 申請人:吳巨芳, 曹建