一種高壓led光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種高壓LED光源，包括導熱殼體，以及分別安裝在導熱殼體兩端的鋁基板和綠色熒光粉層，其中，所述鋁基板上表面設(shè)置有若干個紅光LED芯片和藍光LED芯片，各個LED芯片上均覆蓋有硅膠；鋁基板的上表面進一步設(shè)有多個腐蝕坑，所述腐蝕坑的側(cè)面為傾斜狀，側(cè)面與鋁基板底面的夾角α小于45°；導熱殼體、鋁基板上表面和綠色熒光粉層下表面形成一混光室，紅光LED芯片和藍光LED芯片發(fā)出的紅、藍光經(jīng)過混光室混合后入射到綠色熒光粉層，綠色熒光粉吸收部分藍光并將其轉(zhuǎn)化為綠光，與剩余的紅、藍光一起組合成白光射出。上述高壓LED光源具有亮度高、出光顏色均勻、發(fā)光效率高和散熱好等優(yōu)點。
【專利說明】—種高壓LED光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高壓LED光源，屬于LED燈【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]白光LED由于具有能耗少、體積小、壽命長等獨特的優(yōu)點，被稱為第四代照明技術(shù)，將在未來成為全球最主要的照明方式。近年來，我國LED通用照明市場不斷擴大，預計2015年將達到100億美元。
[0003]由于我國通用市電的電壓是220V，而目前市場上單顆藍色芯片的驅(qū)動電壓一般為
3.0—3.5V，因此白光LED不能直接接入市電。如果只通過交直流轉(zhuǎn)換，需要60— 70顆LED才能達到220V左右的電壓，由于采用大量芯片組合，芯片間缺乏良好的整體協(xié)調(diào)功能，產(chǎn)品的一致性比較差，而且封裝時焊點多，產(chǎn)品良率低。而如果使用變壓器，不僅額外增加成本，而且低壓LED要達到一定照明功率需要很大的電流，這樣在電路上會產(chǎn)生較大的熱耗散，降低了光源整體效率，增加了散熱負擔。
[0004]高壓LED芯片，是一種由小功率LED串聯(lián)集成的大功率LED芯片，采用高壓LED芯片可以很容易地實現(xiàn)高電壓、小電流LED電路，提高驅(qū)動效率，同時避免采用大量小功率芯片封裝帶來的問題(肖德元，張汝京，CN102339913A ;王知康等，CN102820314A)。然而，目前的高壓LED白光光源仍然多采用傳統(tǒng)的封裝方法，即利用藍色LED芯片激發(fā)黃色熒光粉，由芯片發(fā)射的藍光和熒光粉所發(fā)射的黃光組合得到白光，這種方法由于缺少紅色光成分，光的顯色指數(shù)較低。雖然在黃色熒光粉中加入一定比例的紅色熒光粉，可以達到不同色溫和高顯色指數(shù)的要求，但由于紅色熒光粉激發(fā)效率不高，使得這種暖白光LED的發(fā)光效率較低。
[0005]中國臺灣晶元公司采用藍色和紅色高壓芯片混合封裝在同一支架內(nèi)，獲得了高顯色指數(shù)的暖白光LED光源。但這種封裝方法依然存在以下問題:熒光粉直接涂覆在芯片表面附近，導致大量的光子被熒光粉反射回芯片并被重新吸收而損耗掉:熒光粉將吸收的藍光轉(zhuǎn)化為黃光時將產(chǎn)生斯托克斯效應，使得一部分能量以熱量的形式損耗掉，由于熒光粉貼近芯片表面，不利于芯片散熱。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專門開發(fā)出一種高壓LED光源，本案由此產(chǎn)生。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是提供一種高壓LED光源，具有亮度高、出光顏色均勻、發(fā)光效率高和散熱好等特點。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0009]一種高壓LED光源，包括導熱殼體，以及分別安裝在導熱殼體兩端的鋁基板和綠色熒光粉層，其中，所述鋁基板上表面設(shè)置有若干個紅光LED芯片和藍光LED芯片，各個LED芯片上均覆蓋有硅膠，各個紅光LED芯片和藍光LED芯片通過鋪設(shè)在鋁基板上的導線相互連接；鋁基板的上表面進一步設(shè)有多個腐蝕坑，所述腐蝕坑的側(cè)面為傾斜狀，側(cè)面與鋁基板底面的夾角α小于45° ;導熱殼體、招基板上表面和綠色突光粉層下表面形成一混光室，紅光LED芯片和藍光LED芯片發(fā)出的紅、藍光經(jīng)過混光室混合后入射到綠色熒光粉層，綠色熒光粉吸收部分藍光并將其轉(zhuǎn)化為綠光，與剩余的紅、藍光一起組合成白光射出。
[0010]作為優(yōu)選，所述鋁基板為圓盤形，紅光LED芯片和藍光LED芯片按比例交錯分布在鋁基板的上表面，所述導熱殼體為配套的圓環(huán)，其下端的底邊安裝在鋁基板的邊緣，上端的頂邊與綠色熒光粉層的邊緣相連接，導熱殼體、鋁基板和綠色熒光粉層形成一碗形混光室。
[0011]作為優(yōu)選，上述導熱殼體為鋁質(zhì)材料或陶瓷材料制成的導熱殼體，其內(nèi)壁為高反射鏡面。
[0012]作為優(yōu)選，上述鋁基板和綠色熒光粉層之間的間距大于相鄰兩個LED芯片最小間距的1/2，所述綠色熒光粉層遠離鋁基板，形成遠程綠色熒光粉層，極大地減少了 LED芯片對熒光粉反射回來的光子的吸收，可以大幅度提高光取出效率；同時由于熱耗散降低且熒光粉和LED芯片這兩個熱源分散開，有利于降低LED芯片結(jié)溫，減少散熱器成本。
[0013]作為優(yōu)選，上述腐蝕坑側(cè)面與鋁基板底面的夾角20° < α <30°。
[0014]作為優(yōu)選，所述綠色熒光粉層采用由硅膠和綠色熒光粉均勻混合壓膜方式形成的綠色熒光粉層。
[0015]作為優(yōu)選，所述綠色熒光粉層包括由透明材質(zhì)制成的襯底和涂覆在襯底上表面的綠色熒光粉。
[0016]作為優(yōu)選，所述綠色熒光粉為發(fā)光峰值為500 nm-560 nm的綠色熒光粉。
[0017]作為優(yōu)選，上述紅光LED芯片采用電壓為20V的高壓紅光LED芯片，藍光LED芯片采用電壓為50V的高壓藍光LED芯片。
[0018]上述高壓LED光源工作時，封裝在鋁基板上表面的紅光LED芯片和藍光LED芯片發(fā)出的光穿過硅膠形成的透鏡，入射到混光室內(nèi)，經(jīng)過腐蝕坑和導熱殼體內(nèi)壁和熒光粉層的反射或折射；一部分藍光被綠色熒光粉吸收，產(chǎn)生的綠光與剩余的藍光及紅光一起組成白光，最后透過綠色熒光粉層射出。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述高壓LED光源具有如下優(yōu)點:
[0020]1、鋁基板上表面腐蝕形成多個腐蝕坑，所述腐蝕坑側(cè)面具有一定的傾斜角度，可以使得從遠程綠色熒光粉層反射回來的紅光、藍光及綠色熒光粉層所發(fā)射的綠光在鋁基板表面發(fā)射較大的散射，從而防止在紅光LED芯片和藍光LED芯片上方出現(xiàn)局域強光斑，提高了整個高壓LED光源的顏色和亮度均勻性；
[0021]2、應用遠程綠色熒光粉層，極大地減少了芯片對熒光粉反射回來的光子的吸收，可以大幅度提高光取出效率；同時由于熱耗散降低且熒光粉和LED這兩個熱源分散開，有利于降低芯片結(jié)溫，減少散熱器成本；
[0022]3、高壓LED芯片直接封裝在鋁基板上，封裝成本低，散熱快；由于采用高壓LED芯片，容易實現(xiàn)聞電壓、小電流LED電路，提聞驅(qū)動效率；
[0023]4、采用紅色高壓LED發(fā)出的紅光、藍色高壓LED發(fā)出的藍光及綠色熒光粉發(fā)出的綠光混合組成白光，可以獲得高顯色指數(shù)、低色溫的白光光源。
[0024]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細描述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]圖1是本實施例高壓LED光源剖面圖；
[0026]圖2是本實施例藍色LED芯片及紅色LED芯片在鋁基板上的排列分布圖；
[0027]圖3是本實施例腐蝕坑過陡導致的陷光效應示意圖；
[0028]圖4是本實施例顏色混合所獲得白光光譜示意圖；
[0029]圖5是本實施例鋁基板增強散射及混光效果示意圖；
[0030]圖6是本實施例高壓LED光源散熱路徑圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，一種高壓LED光源，包括導熱殼體1、鋁基板2和綠色熒光粉層3，在本實施例中，所述鋁基板2為圓盤形，所述導熱殼體I為相配套的圓環(huán)，導熱殼體I下端的底邊安裝在鋁基板2的邊緣，上端的頂邊與綠色熒光粉層3的邊緣相連接，導熱殼體1、鋁基板2和綠色熒光粉層3形成一碗形混光室7，所述混光室7 —般為非密封結(jié)構(gòu)，使散熱更充分。所述鋁基板2上表面設(shè)置有若干個LED芯片4，導熱殼體1、鋁基板2和綠色熒光粉層3也可以采用其他形狀，只要能相互配合即行。
[0032]如圖2所示，所述鋁基板2上表面設(shè)置有5個20V，20mA的紅光高壓LED芯片41和8個50V、20mA藍光高壓LED芯片42，紅光高壓LED芯片41和藍光高壓LED芯片42按比例交錯分布在鋁基板2的上表面，整個高壓LED光源總功率10W，可組成3組100V，20 mA串聯(lián)芯片組，采用IlOV恒流驅(qū)動芯片驅(qū)動。紅光高壓LED芯片41和藍光高壓LED芯片42混合分布，以提高顏色混合的均勻性。上述各個LED芯片上均覆蓋有硅膠5，所述硅膠5形成透鏡，提高光取出效率。所述鋁基板2選用圓形鋁襯底，表面先沉積絕緣層21，然后腐蝕出圖形，并刻蝕出固晶區(qū)，在絕緣層21上鍍金屬布線層，形成導線22，將紅光高壓LED芯片41和藍光高壓LED芯片42相互連接并與驅(qū)動電路相連。鋁基板2經(jīng)過腐蝕上表面形成多個腐蝕坑6，所述腐蝕坑6的側(cè)面為傾斜狀，側(cè)面與鋁基板2底面的夾角α小于45°，在本實施例中，各個腐蝕坑6的α在20°和30°之間。包括多個腐蝕坑6的圖形化鋁基板2可以增強光的散射效果，但腐蝕坑6側(cè)面陡直也會產(chǎn)生陷光效應，降低光的取出效率。如圖3所示，當腐蝕坑6側(cè)面陡峭，即側(cè)面與鋁基板2平面夾角α很大時，入射到腐蝕坑6內(nèi)的光線可在坑內(nèi)表面多次反射，這一過程中光線將逐漸被鋁基板2吸收而損失掉，導致光源光線變?nèi)酢Ｒ虼烁g坑6側(cè)面與鋁基板2平面夾角α應小于45°，以20°-30°為宜，可以使得從遠程綠色熒光粉層3反射回來的紅光、藍光及綠色熒光粉層3所發(fā)射的綠光在鋁基板2表面發(fā)射較大的散射，從而防止在紅光高壓LED芯片41和藍光高壓LED芯片42上方出現(xiàn)局域強光斑，提高了整個高壓LED光源的顏色和亮度均勻性。
[0033]在本實施例中，上述導熱殼體2為鋁質(zhì)材料制成的導熱殼體，其內(nèi)壁為高反射鏡面。上述鋁基板2和綠色熒光粉層3之間的間距大于相鄰兩個LED芯片4最小間距的1/2，使綠色熒光粉層3遠離LED芯片4，形成遠程綠色熒光粉層。遠程綠色熒光粉層3在本發(fā)明說述的高壓LED光源中的應用，可以大幅度提高光取出效率，降低熱耗散并分散熱源，有利于降低結(jié)溫，減少散熱器成本。
[0034]在本實施例中，所述綠色熒光粉層3由硅膠和綠色熒光粉均勻混合后以壓膜方式形成。其邊緣直接與導熱殼體2頂端相連接；所述綠色熒光粉為發(fā)光峰值為500 nm-560 nm的綠色熒光粉。所述綠色熒光粉層3也可以采用綠色熒光粉直接涂覆在由透明材質(zhì)制成的襯底上表面。
[0035]如圖4-5所示，上述高壓LED光源工作時，封裝在鋁基板2上表面的紅光高壓LED芯片41和藍光高壓LED芯片42發(fā)出的紅光和藍光穿過硅膠5形成的透鏡，入射到混光室7內(nèi)，經(jīng)過腐蝕坑6和導熱殼體I內(nèi)壁和綠色熒光粉層3的多次反射、折射；一部分藍光被綠色熒光粉吸收，產(chǎn)生的綠光與剩余的藍光及紅光一起組成高顯色、低色溫的白光，最后透過綠色熒光粉層射出。
[0036]圖6所示為高壓LED光源散熱路徑圖，本發(fā)明中，綠色熒光粉層3的遠程配置可以很大程度提高光取出效率，降低熱耗散并分散熱源；由于紅光高壓LED芯片41和藍光高壓LED芯片42直接固晶在鋁基板2上，降低了熱阻，所述LED芯片產(chǎn)生的熱量能迅速導向鋁基板2，并通過鋁基板2向周圍散開。此外，本發(fā)明所述的圖形化鋁基板2中，將散熱差的絕緣層去除，并增加了散熱面，結(jié)合遠程熒光技術(shù)打開了基板向上的散熱通道，當混光室7內(nèi)與外界對流良好時，有很好的散熱效果。
[0037]上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓LED光源，其特征在于:包括導熱殼體，以及分別安裝在導熱殼體兩端的鋁基板和綠色熒光粉層，其中，所述鋁基板上表面設(shè)置有若干個紅光LED芯片和藍光LED芯片，各個LED芯片上均覆蓋有硅膠，所述紅光LED芯片和藍光LED芯片通過鋪設(shè)在鋁基板上的導線相互連接；鋁基板的上表面進一步設(shè)有多個腐蝕坑，所述腐蝕坑的側(cè)面為傾斜狀，側(cè)面與鋁基板底面的夾角α小于45° ;導熱殼體、鋁基板上表面和綠色熒光粉層下表面形成一混光室。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:所述鋁基板為圓盤形，紅光LED芯片和藍光LED芯片按比例交錯分布在鋁基板的上表面，所述導熱殼體為配套的圓環(huán)，其下端的底邊安裝在鋁基板的邊緣，上端的頂邊與綠色熒光粉層的邊緣相連接，導熱殼體、鋁基板和綠色熒光粉層形成一碗形混光室。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:上述導熱殼體為鋁質(zhì)材料或陶瓷材料制成的導熱殼體，其內(nèi)壁為高反射鏡面。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:上述鋁基板和綠色熒光粉層之間的間距大于相鄰兩個LED芯片最小間距的1/2。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:上述腐蝕坑側(cè)面與鋁基板底面的夾角20°≤α≤30°。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:所述綠色熒光粉層采用由硅膠和綠色熒光粉均勻混合壓膜方式形成的綠色熒光粉層。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:所述綠色熒光粉層包括由透明材質(zhì)制成的襯底和涂覆在襯底上表面的綠色熒光粉。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種高壓LED光源，其特征在于:所述綠色熒光粉為發(fā)光峰值為500 nm-560 nm的綠色熒光粉。
9.如權(quán)利要求1所述的一種高壓LED光源，其特征在于:上述紅光LED芯片采用電壓為20V的高壓紅光LED芯片，藍光LED芯片采用電壓為50V的高壓藍光LED芯片。
【文檔編號】H01L33/64GK203812876SQ201420123841
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】丁申冬, 譚永勝, 許振軍, 李芳 , 尉峰, 陸遠 申請人:浙江古越龍山電子科技發(fā)展有限公司