一種散熱良好的大功率白光led及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種散熱良好的大功率白光LED，包括COB芯片模組、透明陶瓷熒光蓋片、反光杯、上充液空腔、下充液空腔以及散熱器；所述COB芯片模組是封裝有多顆藍(lán)光LED芯片的散熱基板，并位于反光杯的底部；所述透明陶瓷熒光蓋片位于COB芯片模組上方并通過密封粘膠固定于反光杯上；所述上充液空腔處于所述透明陶瓷熒光蓋片與COB芯片模組之間并充滿導(dǎo)熱流體；所述下充液空腔處于所述COB芯片模組的下方且與所述上充液空腔相通，并充滿導(dǎo)熱流體和蓄熱型相變顆粒；所述散熱器環(huán)設(shè)于所述下充液空腔的外圈并連接于所述反光杯和COB芯片模組的下方。本發(fā)明不僅發(fā)光良好，且散熱也良好。
【專利說明】一種散熱良好的大功率白光LED及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率白光LED，具體涉及一種散熱良好的大功率白光LED及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]從1882年愛迪生發(fā)明白熾燈以來，人類照明光源已經(jīng)歷了三個(gè)階段:白熾燈、霓虹燈、氣體放電燈。作為照明技術(shù)的真正革命，白光LED被譽(yù)為第四代照明光源。相較于傳統(tǒng)照明，其顯著不同之處在于，白光LED利用半導(dǎo)體材料將電能直接轉(zhuǎn)化為光，同時(shí)光線不產(chǎn)生熱量，并且有長(zhǎng)壽命、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。
[0003]熒光轉(zhuǎn)換技術(shù)仍是目前國(guó)內(nèi)外制造白光LED的主流技術(shù)。傳統(tǒng)的熒光轉(zhuǎn)換技術(shù)是通過在藍(lán)光LED芯片上涂敷黃色熒光粉，當(dāng)熒光粉受藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，藍(lán)光和黃光混合形成白光；此技術(shù)有涂敷工藝簡(jiǎn)單、藍(lán)光LED芯片及黃色熒光粉制備較為成熟、YAG:Ce3+熒光粉的激發(fā)光譜與InGaN或GaN藍(lán)光芯片發(fā)光光譜較匹配等優(yōu)點(diǎn)，是目前制造白光LED最為成熟的方法。但是，也存在如下問題:1、熒光粉顆粒在有機(jī)材料中分散的均勻性較差，以致影響白光LED器件的光學(xué)均勻性；2、熒光粉表面存在較為嚴(yán)重的光散射，對(duì)發(fā)光效率有較大影響；3、混合用有機(jī)膠材料熱穩(wěn)定性不高，存在老化和退化；4、熒光粉涂層的導(dǎo)熱、散熱性能較差，容易致使熒光粉發(fā)生溫度淬滅、老化，導(dǎo)致發(fā)光效率降低；5、因涂敷于芯片表面時(shí)，涂層厚度難以控制，致使白光相關(guān)色溫角向分布不均勻，導(dǎo)致出射白光光源周圍產(chǎn)生黃圈等現(xiàn)象。
[0004]白光LED在照明普及與應(yīng)用方面仍存在光通量較低的關(guān)鍵問題，即作為照明光源，必須盡可能發(fā)出更多的光，必須具有更高的能量利用效率。而單芯片功率已無法滿足照明領(lǐng)域?qū)Ω吡炼?、高功率的要求，若用多個(gè)藍(lán)光LED芯片上涂敷黃色熒光粉來實(shí)現(xiàn)大功率LED，其上述5個(gè)缺陷便越發(fā)明顯，與理想中的大功率白光LED相差甚遠(yuǎn)。
[0005]另一方面，為實(shí)現(xiàn)普通照明所需的光通量，必然尋求大功率、高集成白光LED技術(shù)，這將使得LED的熱流密度急劇增加。LED為熱敏元件，若芯片處產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散出，將導(dǎo)致結(jié)溫升高，影響其工作性能，進(jìn)而引發(fā)如下系列問題:1、發(fā)光強(qiáng)度降低，芯片發(fā)光效率隨著結(jié)溫的升高而迅速減?。?、芯片發(fā)射光譜發(fā)生紅移，致使光轉(zhuǎn)換效率下降；3、產(chǎn)品壽命大幅度縮短。大功率LED模組朝著高集成度、體積小型化發(fā)展，其散熱結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)劣直接影響著大功率LED的光學(xué)、熱學(xué)特性及可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一，在于提供一種散熱良好的大功率白光LED，不僅能實(shí)現(xiàn)發(fā)光良好的大功率白光LED，還具有良好的散熱性能。
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種散熱良好的大功率白光LED，其特征在于:包括COB芯片模組、透明陶瓷熒光蓋片、反光杯、上充液空腔、下充液空腔以及散熱器； 所述COB芯片模組是封裝有多顆藍(lán)光LED芯片的散熱基板；所述COB芯片模組位于反光杯的底部；所述透明陶瓷熒光蓋片位于COB芯片模組上方并通過密封粘膠固定于反光杯上；且該透明陶瓷熒光蓋片為由化學(xué)液相法制得稀土摻雜YAG前驅(qū)體后燒制而成的熒光透明陶瓷材料或熒光透明玻璃陶瓷材料制得的蓋片；所述上充液空腔處于所述透明陶瓷熒光蓋片與COB芯片模組之間并充滿導(dǎo)熱流體；所述下充液空腔處于所述COB芯片模組的下方且與所述上充液空腔相通，并充滿導(dǎo)熱流體和蓄熱型相變顆粒，所述下充液空腔的底部設(shè)有一注液口，注液口上設(shè)有密封塞；所述散熱器環(huán)設(shè)于所述下充液空腔的外圈并連接于所述反光杯和COB芯片模組的下方。
[0008]進(jìn)一步的，所述蓄熱型相變顆粒相變溫度為30~35°C，且散布于帶孔的袋式容器中，所述COB芯片模組1中間位置開設(shè)有用以連通所述上充液空腔和下充液空腔的過液孔，所述袋式容器大小大于該過液孔的孔徑。
[0009]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱流體為無色透明流體，且其折射率在1.4-1.7之間。
[0010]進(jìn)一步的，所述散熱基板為鋁板、銅板或陶瓷板；且所述散熱器與所述反光杯之間通過導(dǎo)熱粘膠粘接，與COB芯片模組的散熱基板之間為焊接。
[0011]進(jìn)一步的，所述透明陶瓷熒光蓋片的頂面半徑小于底面半徑，且側(cè)面為弧形面，厚度范圍為0.5?2.5mm。
[0012]進(jìn)一步的，所述反光杯的內(nèi)側(cè)面包括處于下段的圓柱面及位于上段的喇叭口面；所述COB芯片模組整體高度要略低于反光杯的圓柱面。
[0013]
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二，在于提供一種散熱良好的大功率白光LED，不僅能實(shí)現(xiàn)發(fā)光良好的大功率白光LED，還具有良好的散熱性能。
[0014]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種散熱良好的大功率白光LED的制造方法，包含以下步驟:
a.COB芯片模組制作:將多顆藍(lán)光LED芯片用COB工藝鍵合固定在高導(dǎo)熱的散熱基板上，形成COB芯片模組，然后在散熱基板上開設(shè)過液孔；
b.充液空腔制作:將COB芯片模組的散熱基板連接固定于一環(huán)形的散熱器上，使散熱器的內(nèi)圈形成下充液空腔，且該下充液空腔具有一注液口 ；再將反光杯連接固定在所述散熱器上，同時(shí)用密封粘膠將透明陶瓷熒光蓋片固定在反光杯上，使透明陶瓷熒光蓋片與COB芯片模組之間形成上充液空腔；
c.置入蓄熱型功能孔袋:將裝有蓄熱型相變顆粒的帶孔的袋式容器從所述注液口放入所述下充液空腔中；
d.充填導(dǎo)熱流體:通過所述注液口將導(dǎo)熱流體注入充滿所述上充液空腔和下充液空腔，并用密封塞封住所述注液口。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟a中，藍(lán)光LED芯片按照?qǐng)A環(huán)型陣列排布，相鄰兩藍(lán)光LED芯片之間的間距為3.0-5.0mm ;且藍(lán)光LED芯片通過固晶膠或共晶焊接方式鍵合固定于散熱基板上，并與外接電極電連接。
[0016]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱流體為無色透明流體，且其折射率在1.4-1.7之間；
所述蓄熱型相變顆粒相變溫度為30~35°C，且散布于帶孔的袋式容器中，所述袋式容器大小大于所述過液孔的孔徑； 所述散熱基板為鋁板、銅板或陶瓷板；且步驟b中所述散熱器與所述反光杯之間通過導(dǎo)熱粘膠粘接，與COB芯片模組的散熱基板之間為焊接；
所述透明陶瓷熒光蓋片的頂面半徑小于底面半徑，且側(cè)面為弧形面，厚度范圍為0.5 ~ 2.5mmο
[0017]所述反光杯的內(nèi)側(cè)面包括處于下段的圓柱面及位于上段的喇叭口面；所述COB芯片模組整體高度要略低于反光杯的圓柱面。
[0018]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)結(jié)合COB工藝，可以實(shí)現(xiàn)集成光源模組的高功率、小體積，適用于制造低成本高效大功率白光LED ；
(2)通過雙梯度反射杯內(nèi)外角、透明陶瓷熒光蓋片厚度或有效摻雜濃度的調(diào)整，不但可以增加光的有效輸出，還可以減緩甚至消除封裝光源出現(xiàn)的黃邊等邊緣色差效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)光效果；
(3)通過充液空腔內(nèi)導(dǎo)熱流體、下部充液空腔內(nèi)蓄熱型相變顆粒的引入，兼顧了流體的傳熱與蓄熱能力；通過高導(dǎo)熱基板、導(dǎo)熱流體及散熱器之間熱量的快速疏導(dǎo)、換熱及散熱，很好地耦合了芯片、封裝和散熱器之間的各層級(jí)熱管理，可實(shí)現(xiàn)高密度集成光源的良好散熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]圖1是本發(fā)明大功率白光LED實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的COB芯片模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的透明陶瓷熒光蓋片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明反光杯的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明帶孔的袋式容器的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明大功率白光LED封裝工藝實(shí)施例的流程示意圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例的成品光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1至圖5所示，本發(fā)明的散熱良好的大功率白光LED，包括COB芯片模組1、透明陶瓷熒光蓋片2、反光杯4、上充液空腔31、下充液空腔32以及散熱器6。
[0022]如圖1和圖2所示，所述COB芯片模組1是封裝有多顆藍(lán)光LED芯片11的散熱基板12 ;其中，本發(fā)明的藍(lán)光LED芯片11可以達(dá)到100顆以上，可以實(shí)現(xiàn)真正的大功率；所述COB芯片模組1位于反光杯4的底部，中間開設(shè)有一過液孔14 ;所述COB芯片模組1的正負(fù)極13分別與外接正負(fù)電極電連接。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述COB芯片模組1上封裝的藍(lán)光LED芯片11按陣列結(jié)構(gòu)排列，如圓形陣列排列，并通過串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接；且相鄰藍(lán)光LED芯片11的間距為3.0-5.0mm。所述COB芯片模組1中的散熱基板12為方形、橢圓形或圓形。
[0023]如圖1和圖3所示，所述透明陶瓷熒光蓋片2位于COB芯片模組1上方并通過密封粘膠5固定于反光杯4上；所述透明陶瓷熒光蓋片2為由化學(xué)液相法制得稀土摻雜YAG前驅(qū)體后燒制而成的熒光透明陶瓷材料或熒光透明玻璃陶瓷材料制得的蓋片，厚度范圍為0.5?2.5mm。所述透明陶瓷熒光蓋片2的頂面21半徑小于底面22半徑，且側(cè)面23為弧形面，這樣可使光的聚集效果更佳。
[0024]如圖1和圖4所示，所述反光杯4的內(nèi)側(cè)面包括處于下段的圓柱面41及位于上段的喇叭口面42，使形成反光杯4的縱截面形成雙梯度狀，且其內(nèi)角A1為90°，外角A2為不超過90°的斜角；所述COB芯片模組1整體高度要略低于圓柱面41。反光杯4為雙梯度狀，不但可以增加光的有效輸出，還可以減緩甚至消除封裝光源出現(xiàn)的黃邊等邊緣色差效應(yīng)，以消除出光時(shí)空間色差。
[0025]再如圖1所示，所述上充液空腔31處于所述透明陶瓷熒光蓋片2與COB芯片模組1之間并充滿導(dǎo)熱流體B ;所述導(dǎo)熱流體B為無色透明流體，且其折射率在1.4-1.7之間。
[0026]如圖1和圖5所示，所述下充液空腔32處于所述COB芯片模組1的下方且與所述上充液空腔31相通，并充滿導(dǎo)熱流體B和蓄熱型相變顆粒C，所述下充液空腔32的底部設(shè)有一注液口 322，注液口 322上設(shè)有密封塞324 ;所述蓄熱型相變顆粒C相變溫度為30~35°C，且散布于帶孔82的袋式容器8中，所述袋式容器8大小大于該過液孔14的孔徑。
[0027]所述散熱器6環(huán)設(shè)于所述下充液空腔32的外圈并連接于所述反光杯4和COB芯片模組1的下方。所述COB芯片模組1的散熱基板12為鋁板、銅板或陶瓷板；且所述散熱器6與所述反光杯4之間通過導(dǎo)熱粘膠7粘接，與COB芯片模組1的散熱基板12之間為焊接，如可通過共晶焊接或激光焊接。
[0028]如圖1至圖6所示，本發(fā)明的散熱良好的大功率白光LED的制造方法，包含以下步驟:
a.COB芯片模組制作:將多顆藍(lán)光LED芯片11用COB工藝鍵合固定在高導(dǎo)熱的散熱基板12上，形成COB芯片模組1，然后在散熱基板12上開設(shè)過液孔14 ;其中，藍(lán)光LED芯片11按照?qǐng)A環(huán)型陣列或其它陣列排布，相鄰兩藍(lán)光LED芯片11之間的間距為3.0-5.0mm ;且藍(lán)光LED芯片11通過固晶膠或共晶焊接方式鍵合固定于散熱基板12上，其電極13與外接電極電連接。
[0029]b.充液空腔制作:將COB芯片模組1的散熱基板12連接固定于一環(huán)形的散熱器6上，連接時(shí)如可通過共晶焊接或激光焊接，使散熱器6的內(nèi)圈形成下充液空腔32，且該下充液空腔32具有一注液口 322 ;再將反光杯4連接固定在所述散熱器6上，連接時(shí)用導(dǎo)熱粘膠7粘接，同時(shí)用密封粘膠5將透明陶瓷熒光蓋片2固定在反光杯4上，使透明陶瓷熒光蓋片2與COB芯片模組1之間形成上充液空腔31 ；
c.置入蓄熱型功能孔袋:將裝有蓄熱型相變顆粒C的帶孔82的袋式容器8從所述注液口 322放入所述下充液空腔32中；
d.充填導(dǎo)熱流體:通過所述注液口322將導(dǎo)熱流體A注入充滿所述上充液空腔31和下充液空腔32，并用密封塞324封住所述注液口 322。
[0030]其中，所述導(dǎo)熱流體A為無色透明流體，且其折射率在1.4~1.7之間；
所述蓄熱型相變顆粒C相變溫度為30~35°C，且散布于帶孔82的袋式容器8中，所述袋式容器8大小大于所述過液孔14的孔徑；
所述透明陶瓷熒光蓋片2的頂面21半徑小于底面22半徑，且側(cè)面23為弧形面，厚度范圍為0.5?2.5mm。
[0031]所述反光杯4的內(nèi)側(cè)面包括處于下段的圓柱面41及位于上段的喇叭口面42，使形成反光杯的縱截面形成雙梯度狀，且其內(nèi)角A1為90°，外角A2為不超過90°的斜角；所述COB芯片模組1整體高度要略低于圓柱面41。
[0032]最后如圖7所示，從本發(fā)明大功率白光LED的光譜分布曲線圖中可以看出:所制作大功率白光LED實(shí)現(xiàn)了高光通量和高光效，其光效值大于1201m/W，光通量大于78001m。
[0033]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種散熱良好的大功率白光，其特征在于:包括(1)8芯片模組、透明陶瓷熒光蓋片、反光杯、上充液空腔、下充液空腔以及散熱器； 所述⑶8芯片模組是封裝有多顆藍(lán)光[￡0芯片的散熱基板，并位于反光杯的底部；所述透明陶瓷熒光蓋片位于⑶8芯片模組上方并通過密封粘膠固定于反光杯上；且該透明陶瓷熒光蓋片為由化學(xué)液相法制得稀土摻雜X⑷前驅(qū)體后燒制而成的熒光透明陶瓷材料或熒光透明玻璃陶瓷材料制得的蓋片；所述上充液空腔處于所述透明陶瓷熒光蓋片與⑶8芯片模組之間并充滿導(dǎo)熱流體；所述下充液空腔處于所述(1)8芯片模組的下方且與所述上充液空腔相通，并充滿導(dǎo)熱流體和蓄熱型相變顆粒，所述下充液空腔的底部設(shè)有一注液口，注液口上設(shè)有密封塞；所述散熱器環(huán)設(shè)于所述下充液空腔的外圈并連接于所述反光杯和(1)8芯片模組的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱良好的大功率白光120，其特征在于:所述蓄熱型相變顆粒相變溫度為30~351，且散布于帶孔的袋式容器中，所述(1)8芯片模組中間位置開設(shè)有用以連通所述上充液空腔和下充液空腔的過液孔，所述袋式容器大小大于該過液孔的孔徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱良好的大功率白光120，其特征在于:所述導(dǎo)熱流體為無色透明流體，且其折射率在1.4-1.7之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱良好的大功率白光120，其特征在于:所述散熱基板為鋁板、銅板或陶瓷板；且所述散熱器與所述反光杯之間通過導(dǎo)熱粘膠粘接，與(1)8芯片模組的散熱基板之間為焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱良好的大功率白光120，其特征在于:所述透明陶瓷熒光蓋片的頂面半徑小于底面半徑，且側(cè)面為弧形面，厚度范圍為0.5?2.5皿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散熱良好的大功率白光120，其特征在于:所述反光杯的內(nèi)側(cè)面包括處于下段的圓柱面及位于上段的喇叭口面；所述⑶8芯片模組整體高度要略低于反光杯的圓柱面。
7.一種散熱良好的大功率白光120的制造方法，其特征在于:包含以下步驟: ￡1.008芯片模組制作:將多顆藍(lán)光1^0芯片用(:08工藝鍵合固定在高導(dǎo)熱的散熱基板上，形成(1)8芯片模組，然后在散熱基板上開設(shè)過液孔； 匕充液空腔制作:將⑶8芯片模組的散熱基板連接固定于一環(huán)形的散熱器上，使散熱器的內(nèi)圈形成下充液空腔，且該下充液空腔具有一注液口 ；再將反光杯連接固定在所述散熱器上，同時(shí)用密封粘膠將透明陶瓷熒光蓋片固定在反光杯上，使透明陶瓷熒光蓋片與⑶只芯片模組之間形成上充液空腔； .0.置入蓄熱型功能孔袋:將裝有蓄熱型相變顆粒的帶孔的袋式容器從所述注液口放入所述下充液空腔中； (1.充填導(dǎo)熱流體:通過所述注液口將導(dǎo)熱流體注入充滿所述上充液空腔和下充液空腔，并用密封塞封住所述注液口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種散熱良好的大功率白光120的制造方法，其特征在于:所述步驟3中，藍(lán)光[￡0芯片按照?qǐng)A環(huán)型陣列排布，相鄰兩藍(lán)光1^0芯片之間的間距為3.0-5.0^ ；且藍(lán)光120芯片通過固晶膠或共晶焊接方式鍵合固定于散熱基板上，并與外接電極電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種散熱良好的大功率白光120的制造方法，其特征在于: 所述導(dǎo)熱流體為無色透明流體，且其折射率在1.4-1.7之間； 所述蓄熱型相變顆粒相變溫度為30~351，且散布于帶孔的袋式容器中，所述袋式容器大小大于所述過液孔的孔徑； 所述散熱基板為鋁板、銅板或陶瓷板；且步驟6中所述散熱器與所述反光杯之間通過導(dǎo)熱粘膠粘接，與⑶8芯片模組的散熱基板之間為焊接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種散熱良好的大功率白光120的制造方法，其特征在于: 所述透明陶瓷熒光蓋片的頂面半徑小于底面半徑，且側(cè)面為弧形面，厚度范圍為0.5 ?2.5臟； 所述反光杯的內(nèi)側(cè)面包括處于下段的圓柱面及位于上段的喇叭口面； 所述芯片模組整體高度要略低于反光杯的圓柱面。
【文檔編號(hào)】H01L33/64GK104505456SQ201410773788
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】葉尚輝, 陳明秦, 張數(shù)江 申請(qǐng)人:福建中科芯源光電科技有限公司