一種自散熱led光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自散熱LED光源，包括散熱基板、正負電氣引線、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LED發(fā)光芯片進行電氣連接，正負電氣引線通過硅膠粘接在散熱基板上，各個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電氣引線，硅膠熒光粉混合物對LED發(fā)光芯片組進行封裝，本實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，目前技術成熟，成本低，且性能穩(wěn)定；所述自散熱光源結構簡單，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
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種自散熱LED光源。
【背景技術】
[0002]隨著生產技術的高速發(fā)展，發(fā)光二極管性能的飛速提高，它的應用領域日益拓展。從初期的顯示領域進入到今天的照明領域，先是裝飾照明，接著是戶外照明，現在已開始進入室內照明和家居照明領域，但是要在這兩個領域中推廣使用，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，現在的瓶頸是LED的散熱問題、材料的穩(wěn)定性問題和性價比。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、制作工藝復雜、成本高；并且整燈體積也相應較大，用的原材料增加而成本較高；這類散熱器與LED光源聯接部分采用散熱硅脂或硅膠片散熱，而散熱硅的導熱系數較低，一般為廣3W/m-K,因此增大了整體的熱阻。目前國內LED光源封裝的支架用鋁基板(銅基板)與耐高溫塑膠(或有機硅粘接)結合成形，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合性較差，塑膠黃變，易產生氣泡、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構，其生產工藝復雜，陶瓷成本高售價貴，并有專利保護。隨著LED光源功率和亮度的不斷提高，LED燈具產品的性能要求也不斷提高，現有的封裝結構和所用材料已不能滿足要求?，F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，芯片溫結高，因而提高了散熱設計難度。目前節(jié)能燈的售價約廣3元/W，而LED燈約需5?10元/W，兩者相差4飛倍。如何提供價格和節(jié)能燈相差不大而性能又遠勝于節(jié)能燈的LED燈具已是當務之急。
實用新型內容
[0003]針對上述技術缺陷，本實用新型提出一種自散熱LED光源及制造方法。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下:
[0005]—種自散熱LED光源,包括散熱基板、正負電氣引線、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LED發(fā)光芯片進行電氣連接，所述正負電氣引線通過硅膠粘接在散熱基板上，所述各個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電氣引線，所述硅膠熒光粉混合物對LED發(fā)光芯片組進行封裝。
[0006]進一步的，所述散熱基板為純度99.9%氧化鋁陶瓷，其散熱系數25W/m.K以上。
[0007]進一步的，所述氧化鋁陶瓷可燒結成白色不透明或白色透明，當為白色不透明氧化鋁陶瓷時，使其成矩形或圓形；當為白色透明氧化鋁陶瓷時，使其成矩形、圓形與管形。
[0008]進一步的，所述正負電氣引線采用紅銅片，表面鍍銀。
[0009]進一步的，所述各個LED發(fā)光芯片之間采用金線焊接串聯或并聯。[0010]進一步的，當所述正負電氣引線圍成發(fā)光區(qū)域，當氧化鋁陶瓷為矩形或者圓形時，熒光粉膠固定在所述正負電氣引線之間。
[0011]進一步的，當所述氧化鋁陶瓷為透明管形時，LED發(fā)光芯片組固定于透明管正中間，在透明陶瓷管內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)光芯片數量和熱功率大小模擬、計算；
[0014]72)依據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LED發(fā)光芯片置于陶瓷基板相應位置，由高溫烘烤使透明硅膠固定；
[0017]75)用金絲焊接各個LED發(fā)光芯片后跟正負電氣引線分別接通；
[0018]76)將熒光粉膠水點入LED芯片區(qū)域內烘烤并固化。
[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、計算；
[0021]82)依據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，烘烤并固化。
[0026]本實用新型的有益效果在于:本實用新型是一種采用高導熱率、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；所述自散熱光源結構簡單，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。達到自散熱LED光源性價比要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型的平面矩形自散熱LED光源結構圖；
[0028]圖2為本實用新型的平面圓形自散熱LED光源結構圖；
[0029]圖3為本實用新型的管形自散熱LED光源結構圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明。
[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LED發(fā)光芯片3進行電連接，所述正負電氣引線I通過硅膠粘接在散熱基板2上，所述各個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電氣引線1，所述硅膠熒光粉混合物5對LED發(fā)光芯片組進行封裝。
[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LED發(fā)光芯片3進行電連接，所述正負電氣引線I通過硅膠粘接在散熱基板2上，所述各個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電氣引線1，所述硅膠熒光粉混合物5對LED發(fā)光芯片組進行封裝。
[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LED發(fā)光芯片3進行電連接，所述正負電氣引線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，負電氣引線7粘結另一端，所述各個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電氣引線1，所述硅膠熒光粉混合物5對LED發(fā)光芯片組進行封裝。
[0034]上述散熱基板2是較大散熱面積的高散熱系數的氧化陶瓷或玻璃；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，管型具體結構如圖3所示；正負電氣引線I材質為紅銅片，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的結構中，除了引出導線外，電氣引線的另一個作用在于圍成發(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合，提高了整個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需要可串聯或者并聯。當散熱基板采用氧化鋁陶瓷時，由純度99.9%氧化鋁燒結而成，其散熱系數25 ff/m-K以上，該氧化鋁陶瓷可燒結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，相對于鋁、銅鍍銀材質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，當基板的折射提高0.2時，光利用率提升大于20%，從而減少光損耗產生的熱量。
[0036]所述多顆小功率LED發(fā)光芯片集成固定于散熱基板2，是將多個高光效而價格相對低廉的小尺寸發(fā)光二極管芯片串聯或者并聯，封裝成高電壓低電流驅動的具有功率型LED光源模塊。小功率芯片集成封裝相對于0.5W-3W功率型LED芯片封裝的熱量產生更分散。例如將16個面積為10mil*23mil的小芯片進行全部串聯，輸入20mA的電流，LED功率為IW (LED芯片的正向壓降為3.2V)，這就相當于將IW芯片產生的熱量分散成16份來散熱，從而分散了熱源，大大降低了 LED芯片結溫。這樣的封裝模塊具有很好的實用價值，同時集成封裝技術很容易處理對芯片之間的串聯，技術及生產效率都不是瓶頸。
[0037]較大散熱面積自散熱技術原理:單顆LED發(fā)光芯片的承載區(qū)需要足夠大的面積，目的是增加熱傳導率，降低LED發(fā)光芯片的結溫，芯片承載區(qū)的面積設定取決于以下兩個因素=(I)LED發(fā)光芯片工作時發(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)光芯片工作時承受的電功耗是0.07W,光能轉換率為35%，則剩下的65%的電功率全部轉化為熱能，即單顆LED發(fā)光芯片總熱功率為0.046W。假設環(huán)境溫度為25°C，控制芯片結溫為70°C以內，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)光芯片集成時熱密度較高，單顆芯片承載區(qū)的面積放大至4_*4_，當散熱面積越大，結溫越低，LED發(fā)光芯片穩(wěn)定性會更好。
[0038]利用基板基板材料的導熱性能、透明基板的光提取率高而減少熱量產生、較大散熱面積自散熱技術原理、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芯片結溫四項散熱技術的結合，從而達到光源自身的獨立散熱，無需加其它外接散熱器。
[0039]自散熱LED光源的制造方法:
[0040]當要制作平面型封裝即矩形或者圓形時: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芯片數量和熱功率大小模擬、計算，該具體模擬和計算方法可采用業(yè)內常規(guī)的步驟；當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、計算，該具體模擬和計算方法可采用業(yè)內常規(guī)的步驟；依據上述散熱基板、陶瓷管和陶瓷基條制作對應形狀的正負電氣引線；將正負電氣引線用硅膠粘接在對應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、負電氣引線接通。最后將熒光粉膠水點入LED發(fā)光芯片區(qū)域，或將熒光粉膠水填充入透明陶瓷管內，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，在直徑50mm的密封鐵球內，環(huán)境溫度為25°C時，自散熱光源溫結在70°C以下，不需要附加散熱器，而形成自主散熱的LED光源。
[0041]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型保護范圍內。
【權利要求】
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LED發(fā)光芯片進行電氣連接，所述正負電氣引線通過硅膠粘接在散熱基板上，所述各個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電氣引線，所述硅膠熒光粉混合物對LED發(fā)光芯片組進行封裝。
2.根據權利要求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25W/m.K以上。
3.根據權利要求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成白色不透明或白色透明，當為白色不透明氧化鋁陶瓷時，使其成矩形或圓形；當為白色透明氧化鋁陶瓷時，使其成矩形、圓形與管形。
4.根據權利要求1所述的一種自散熱LED光源，其特征在于，所述正負電氣引線采用紅銅片，表面鍍銀。
5.根據權利要求1所述的一種自散熱LED光源,其特征在于,所述各個LED發(fā)光芯片之間采用金線焊接串聯或并聯。
6.根據權利要求3所述的一種自散熱LED光源，其特征在于，當所述正負電氣引線圍成發(fā)光區(qū)域，當氧化鋁陶瓷為矩形或者圓形時，熒光粉膠固定在所述正負電氣引線之間。
【文檔編號】H01L25/075GK203553158SQ201320168088
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年4月7日 優(yōu)先權日:2013年4月7日
【發(fā)明者】吳巨芳, 曹建 申請人:吳巨芳, 曹建