一种高显色指数大功率LED封装结构及其制造方法技术

技术编号:8610565 阅读:216 留言:0更新日期:2013-04-19 22:39
一种高显色指数大功率LED封装结构及其制造方法,包括高导热基板、高散热材料块、大功率LED芯片和封装组件,其中所述高导热基板上开设有盲孔,所述高散热材料块安装在该盲孔内并通过高导热粘结剂与高导热基板粘合为一体。本发明专利技术由于采用了高导热基板及设置在高导热基板的盲孔内且与高导热基板紧密配合的高散热材料块共同组成大功率LED芯片散热基座的结构,使该散热基座的整体导热及散热性能优越,通过该散热基座能够快速有效地将大功率LED芯片产生的热量从工作区导出并散发,从而既能够有效地降低节温,使大功率LED芯片的稳定性和可靠性得到极大的增强,又能够使大功率LED芯片在大电流下连续长时间地工作,使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大功率LED照明
,具体是涉及一种高显色指数大功率LED封装结构及其制造方法
技术介绍
LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件,具有工作电压低、 耗电量小、发光效率高、发光响应时间极短、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻、体积小、成本低等诸多优点,已经越来越广泛的应用于照明和装饰灯具等领域中。目前普遍采用的大功率白光LED主要是在蓝光LED芯片上涂敷荧光粉的封装方法实现,但在这种封装过程中荧光粉的涂敷厚度和形状难以控制,造成LED器件色温不均匀, 甚至单颗LED的角向色温差异可大到800K,而人眼能分辨的色温差异为50-100K。此外,现有的LED产品普遍采用LED光源直接照向目标位置,但因LED直射光线不均匀,强烈刺激人眼,严重影响LED灯具的照明效果,容易导致眼睛疲劳甚至视力下降,这就是目前面临的眩光问题同样,LED照明灯具中显色指数和色温的关系非常密切,太阳光和白炽灯辐射出联系光谱,属于可见光波长范围内,物体在光的照射下,先输出真是的颜色,显色指数就是为了对光源的显色性惊醒定量评价,它是以标准光源为准,基本值定在100,单位是RA。光源在照明灯具对于显色指数的影响和要求大,由于白光LED技术显色性技术不成熟,这样也是为什么LED作为照明光源,虽然优势明显但是无法得到推广的主要原因。在加上红绿光成分的缺少,先天性就对显色指数缺乏,限制LED无法成为更高级的照明光源。除了上述色温和显色指数影响外,LED芯片的结温变化影响其出光效率、光衰、颜色、波长以及正向电压等光电色度和电气参数等,影响器件的寿命和可靠性。在努力增加其内外出光效率的同时增大其输入电流无疑是最有效的提高亮度的方法,但伴随着电流的增加会产生大量的热能,LED芯片节温升高其发光效率随之下降,为解决亮度增加和节温升高的矛盾,实现LED的高亮度、高稳定性,大功率LED散热问题的解决成为当务之急。现有的大功率LED封装结构中,LED芯片一般都被固定于一金属基座上,芯片产生的热量先被传递至基座上。金属材料的导热性好,但是散热性能不佳、如一般用以制作金属基座的铝,热辐射率为O. 05,通过热辐射散发的热量很少,只能采用对流方式散发大部分热量。为此,一般需要在金属基座上连接热沉(散热器)以达到散热目的,有时需要加设风扇等强制对流装置加快空气对流。在应用产品整体热阻中,热沉与外部环境之间的热阻是非常重要的组成部分,直接影响了 LED芯片节温的变化。专利号为ZL201020165179. 3的中国专利公开了“一种LED封装结构”,该封装结构采用的基板为BT板,而BT板也称BT树脂基覆铜板,即在树脂上覆盖一层铜作为电路,树脂用于散热,覆盖铜作为电路,其导热率大约为16. 5W/mK,导热及散热效果较差;该封装 结构采用的高导热材料为铜或陶瓷等导热材料,但是铜的导热率大约为397W/mK,陶瓷的导热率大约为319W/mK,因此其导热及散热效果同样较差;该封装结构采用的LED芯片固定和保护材料为高温胶,该高温胶可以同时作为LED芯片的散热材料,但是该高温胶无法调整出光角度,提高出光效率;该封装结构采用在通孔中嵌入一块高导热材料,本来BT板就很薄,导致高导热材料与BT板的接触面积相当小,LED芯片传到高导热材料的热量很难再传到BT板上高效散出,加上通孔与高导热材料的形状很难完全吻合,这样就进一步地降低了热量的传导,所以高导热材料的热量只能传到与其接触面积最大的空气中,从而导致基板所起到的散热效果很小,这样便极大地降低了热量的散发速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足,提供一种能快速有效地将大功率 LED芯片产生的热量从工作区导出并散发并提高出射光的显色指数和色温的均匀性,使大功率LED芯片的稳定性和可靠性得到极大增强,可在大电流下连续工作的高显色指数大功率LED封装结构及其制造方法。本专利技术的技术方案是这样实现的本专利技术所述的高显色指数大功率LED封装结构,其特点是包括高导热基板、高散热材料块、大功率LED芯片和封装组件,其中所述高导热基板上开设有盲孔,所述高散热材料块安装在该盲孔内并通过高导热粘结剂与高导热基板粘合为一体,所述大功率LED芯片贴合在高散热材料块上。其中,上述高导热基板上开设的盲孔为倒梯形,该倒梯形的盲孔的底面和侧面平整光滑,上述高散热材料块的形状为与倒梯形的盲孔下半部分吻合的梯形,且高散热材料块的上下表面均平整光滑。上述高散热材料块由金刚石膜或类金刚石膜或石墨或石墨膜制成,该高散热材料块的厚度为1. Omm 1. 5mm,且该高散热材料块的导热率为700 ff/mK 2000 W/mK。上述高导热基板由铜或铝或陶瓷制成。 上述高导热粘结剂为银浆或焊锡或金刚石微粒导热膏。上述盲孔上半部分的表面上镀有一层可起到反光杯作用的银层。上述大功率LED芯片通过银浆贴合在高散热材料块上。上述封装组件包含固定在高导热基板上的用于将盲孔的开口密封的透镜及灌装在透镜与高散热材料块之间的用于固定和保护大功率LED芯片以及提高大功率LED芯片出光效率的硅胶,所述硅胶中设置有一块透明光转换材料,所述透明光转换材料包含黄色荧光材料、透明材料和红色荧光材料,其中所述透明材料为玻璃或陶瓷或树脂或石英或胶片或氧化锌或蓝宝石或金刚石等透明材料或由以上一种或几种材料复合形成的透明材料或由以上材料与纳米金刚石颗粒复合形成的高导热透明材料,且所述透明材料为平的或弯曲的,所述透明材料的表面为光滑面或粗糙面或被刻蚀各种几何图形的面或被压出各种几何图形的面,所述透明材料 的上下表面的其中一面涂有黄色荧光材料、另一面涂有红色荧光材料。本专利技术所述的高显色指数大功率LED封装结构的制造方法,其特点是包括如下步骤:A、在高导热基板上开设盲孔B、在高散热材料块上涂布高导热粘结剂,然后将高散热材料块放入盲孔内,并施加一定的压力使高散热材料块通过高导热粘结剂与高导热基板粘合为一体C、在盲孔上半部分的表面上镀一层银层,并在高导热基板位于盲孔开口外侧的表面上由下往上依序设置绝缘层A、电路层、绝缘层B和圆环形圈,并在电路层上设置接线柱D、将大功率LED芯片通过银浆贴合在高散热材料块位于盲孔内的表面上,并在大功率 LED芯片与接线柱之间设置导线E、向盲孔内填充硅胶,当硅胶满至圆环形圈的开口时,将一块透明光转换材料放置到圆环形圈的开口处,并将透镜盖置在圆环形圈的开口上,然后向透镜与透明光转换材料之间形成的空腔内灌装硅胶,即制成高显色指数大功率LED封装结构。本专利技术由于采用了高导热基板及设置在高导热基板的盲孔内且与高导热基板紧密配合的高散热材料块共同组成大功率LED芯片散热基座的结构,使该散热基座的整体导热及散热性能优越,而且高散热材料块与高导热基板的接触面积大,因此通过该散热基座能够快速有效地将大功率LED芯片产生的热量从工作区导出并散发,达到散热效果好的目的,从而既能够有效地降低节温,使大功率LED芯片的稳定性和可靠性得到极大的增强,又能够使大功率LED芯片在大电流下连续长时间地工作,使用寿命长。同时,由于高散热材料块由金刚石膜或类金刚石膜或石墨或石墨膜制成,其导热率远高于现有技术中所采用的铜或陶瓷等导热材料,因此其能够快速将大功本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于包括高导热基板(1)、高散热材料块(2)、大功率LED芯片(3)和封装组件(4),其中所述高导热基板(1)上开设有盲孔(11),所述高散热材料块(2)安装在该盲孔(11)内并通过高导热粘结剂(5)与高导热基板(1)粘合为一体,所述大功率LED芯片(3)贴合在高散热材料块(2)上。

【技术特征摘要】
1.一种高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于包括高导热基板(I)、高散热材料块(2)、大功率LED芯片(3)和封装组件(4),其中所述高导热基板(I)上开设有盲孔(11),所述高散热材料块(2 )安装在该盲孔(11)内并通过高导热粘结剂(5 )与高导热基板(I)粘合为一体,所述大功率LED芯片(3)贴合在高散热材料块(2)上。2.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述高导热基板(I)上开设的盲孔(11)为倒梯形,该倒梯形的盲孔(11)的底面和侧面平整光滑,上述高散热材料块(2)的形状为与倒梯形的盲孔(11)下半部分吻合的梯形,且高散热材料块(2)的上下表面均平整光滑。3.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述高散热材料块(2)由金刚石膜或类金刚石膜或石墨或石墨膜制成,该高散热材料块(2)的厚度为1.Omm 1. 5mm,且该高散热材料块(2)的导热率为700 ff/mK 2000 W/mK。4.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述高导热基板(I)由铜或铝或陶瓷制成。5.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述高导热粘结齐IJ(5)为银浆或焊锡或金刚石微粒导热膏。6.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述大功率LED芯片(3)通过银浆贴合在高散热材料块(2)上。7.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述盲孔(11)上半部分的表面上镀有ー层可起到反光杯作用的银层(6 )。8.根据权利要求1所述高显色指数大功率LED封装结构,其特征在于上述封装组件(4 )包含固定在高导热基板(I)上的用于将盲孔(11)的开ロ密封的透镜(41)及灌装在透镜(41)与高散热材料块(2)之间的用于固定和保护大功率LED芯片(3)以及提高大功率LED芯片(3)出光效率的硅胶(42),所述硅胶(42)中设置有ー块透明光转换材料(43),所述透明光转换材料(43)包含黄色荧光材料、透明材料和红色荧光材料,其中所述透明材...

【专利技术属性】
技术研发人员:熊建勇范广涵张涛郑树文张瀚翔张力赵芳宋晶晶丁彬彬
申请(专利权)人:华南师范大学
类型:发明
国别省市:

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