專利名稱：一種透明熒光陶瓷集成大功率led光源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種白光LED光源，確切地講是一種由透明熒光陶瓷材料集成封裝的大功率LED光源。
背景技術：
當前，國內外現(xiàn)行的白光LED封裝工藝方法有多種，其中“藍光芯片+熒光粉”封裝工藝中，由于環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的粘結性、電絕緣性、密封性和介電性能且成本較低、易成型等優(yōu)點成為LED封裝的主流材料。但是隨著白光LED亮度和功率的不斷提高，對LED的封裝材料提出更高的要求，而環(huán)氧樹脂自身存在的吸濕性、易老化、耐熱性差、高溫和短波光照下易變色等缺陷暴露了出來，環(huán)氧樹脂也不易實現(xiàn)與熒光粉的均勻摻雜，從而大大影響和縮短LED器件的性能和使用壽命。為了解決環(huán)氧樹脂存在的上述問題，有機硅材料由于具有良好的透明性、耐高低溫性、耐候性、絕緣性等，受到了國內外研究者的廣泛關注，被認為是替代環(huán)氧樹脂的理想材料。但有機硅作為封裝材料也存在一些缺點，有機硅沒有解決熒光粉均勻摻雜的問題，有機硅的折射率在1. 5左右，與LED芯片的折射率相差較大，不利于光的輸出；另外，有機硅雖然較環(huán)氧樹脂在耐熱性、力學性能方面有所提高，但在高溫、 高腐蝕性等惡劣環(huán)境下工作的能力較差。而且由于有機硅的生產工藝較復雜、成本較高，當前市場上的有機硅價格十分昂貴，不利于白光LED的推廣及應用。
發(fā)明內容為了克服上述缺陷，本實用新型提出了一種由高折射率透明陶瓷材料與熒光粉摻雜共燒形成的透明熒光陶瓷集成封裝的大功率LED光源。本實用新型為了解決其技術問題所采用的技術方案是一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，由LED芯片、封裝基板、支架、電極和透明熒光陶瓷封裝材料構成，封裝基板和支架組合安裝，若干LED芯片陣列排布固晶于封裝基板固晶區(qū)，并由金線串并聯(lián)后連接于正負電極，LED芯片由透明熒光陶瓷材料整體封裝，出光面為平面或曲面，曲面出光面對應于LED芯片透明熒光陶瓷材料由模具定型為突起的曲所述透明熒光陶瓷由熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒而成，分為無壓燒結工藝或真空熱壓燒結工藝；無壓燒結工藝將壓制成型和燒結工藝分開進行，先將粉體冷壓成型，成型方式選擇鋼模冷壓成型、或鋪以冷等靜壓成型和濕法成型中的一種，之后進行素燒以去除一些添加劑，再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進行高溫燒結；真空熱壓燒結成型和燒結在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進行熱壓燒結，所得制品再放入熱等靜壓爐內高溫、高壓下進行后處理，爐內溫度1600-1800°C，氬氣條件下壓力150-200Mpa，進而提高熒光透明陶瓷的光學性能。[0009]所述透明陶瓷選用高純原料，通過工藝手段排除氣孔獲得，其折射率大于1. 7。所述封裝基板由高導熱金屬或合金制成片狀結構，固晶區(qū)域為平面或凹凸結構。所述曲面出光面為規(guī)則弧面出光面或異形曲面出光面。本實用新型的有益效果折射率差異過大易導致全反射發(fā)生，而將光線反射回芯片內部無法有效導出，因此提高封裝材料的折射率將可減少全反射的發(fā)生。以藍光芯片/ 黃色YAG熒光粉的白光LED組件為例，藍光LED芯片折射率為2. 5，當封裝材料的折射率從 1. 5時提升至1. 7時，光取出效率提升了近30% ；因此，提升封裝材料的折射率降低芯片與封裝材料間折射率差異來達到提升出光效能，MgAl2O4透明熒光陶瓷的折射率在1. 7左右， 比環(huán)氧樹脂和有機硅有較大提高，采用這種材料封裝將有效提高LED光源取光效率。MgAl2O4透明陶瓷熱導率較高(17. Off/m · K)，約為環(huán)氧樹脂和有機硅的十倍，可以使工作中產生的熱量更為及時地傳遞出去，有利于降低熒光物質的工作溫度，延長熒光物質的壽命，有助于降低芯片結溫，從而可以提高工作電流，進一步提高LED發(fā)光強度。由于透明熒光陶瓷有比環(huán)氧樹脂和有機硅更高的熱導率和折射率，可同時解決散熱和高效率問題；由于陶瓷材料有比有機材料更高的強度、硬度、更耐腐蝕，能夠大幅度提高LED制品的壽命，并為實現(xiàn)白光LED在高溫、高沖擊、腐蝕性等惡劣工作環(huán)境下長時間工作的使用提供了可能性。

圖1為平面出光面LED光源剖視圖；圖2為曲面出光面LED光源剖視圖；圖3為封裝基板和支架組合示意圖I ；圖4為封裝基板和支架組合示意圖II ；圖5為平面出光面LED光源結構示意圖；圖6為平面出光面LED光源立體圖；圖7為曲面出光面LED光源結構示意圖；圖8為曲面出光面LED光源立體圖。附圖中所指圖例1、封裝基板2、支架 3、LED芯片4、金線 5、電極 5、透明熒光陶瓷
具體實施方式
透明熒光陶瓷由熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒而成，分為無壓燒結工藝和真空熱壓燒結；無壓燒結工藝將壓制成型和燒結工藝分開進行，先將粉體冷壓成型，成型方式選擇鋼模冷壓成型、或鋪以冷等靜壓成型和濕法成型中的一種，之后進行素燒以去除一些添加劑，再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進行高溫燒結；真空熱壓燒結成型和燒結在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進行熱壓燒結，所得制品再放入熱等靜壓爐內高溫、高壓下進行后處理，爐內溫度1600-1800°C，氬氣條件下壓力150-200Mpa，進而提高熒光透明陶瓷的光
4學性能。透明陶瓷選用高純原料，通過工藝手段排除氣孔獲得，其折射率大于1. 7。封裝基座由高導熱金屬或合金制成，其底面為導熱面，固晶區(qū)可設置凹面結構。如圖1、2所示封裝基板由高導熱金屬或合金制成片狀結構，固晶區(qū)域為平面或凹凸結構，支架由絕緣材料制成，與封裝基板配合安裝。如圖3、4所示一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，由封裝基板1、支架2、LED 芯片3、金線4、電極5和透明熒光陶瓷6封裝材料構成，封裝基板和支架組合安裝，若干LED 芯片陣列排布固晶于封裝基板固晶區(qū)，并由金線串并聯(lián)后連接于正負電極，LED芯片由透明熒光陶瓷材料整體封裝，出光面為平面或曲面，曲面出光面對應于LED芯片透明熒光陶瓷材料由模具定型為突起的曲面。實施例1 如圖5、6透明熒光陶瓷封裝為平面出光面結構，此平面出光面LED光源封裝工藝簡單，易成型，缺點是平面結構易產生全反射，用于照明燈具時往往需二次配光；實施例2 如圖7、8透明熒光陶瓷封裝為曲面出光面結構，曲面出光面LED光源將出光面設置為曲面結構，通過設計可有效減少全反射，增加LED光源取光效率，同時可將封裝出光面與二次配光透鏡一體化設計，從而進一步減少光損。
權利要求1.一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，其特征在于由LED芯片、封裝基板、支架、 電極和透明熒光陶瓷封裝材料構成，封裝基板和支架組合安裝，若干LED芯片陣列排布固晶于封裝基板固晶區(qū)，并由金線串并聯(lián)后連接于正負電極，LED芯片由透明熒光陶瓷材料整體封裝，出光面為平面或曲面，曲面出光面對應于LED芯片透明熒光陶瓷材料由模具定型為突起的曲面。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，其特征在于所述透明熒光陶瓷由熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒而成。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，其特征在于所述封裝基板由高導熱金屬或合金制成片狀結構，固晶區(qū)域為平面或凹凸結構。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，其特征在于所述透明陶瓷選用高純原料，其折射率大于1. 7。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，其特征在于所述曲面出光面為規(guī)則弧面出光面或異形曲面出光面。
專利摘要一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，由LED芯片、封裝基板、支架、電極和透明熒光陶瓷封裝材料構成，封裝基板和支架組合安裝，若干LED芯片陣列排布固晶于封裝基板固晶區(qū)，并由金線串并聯(lián)后連接于正負電極，LED芯片由透明熒光陶瓷材料整體封裝，出光面為平面或曲面，曲面出光面對應于LED芯片透明熒光陶瓷材料由模具定型為突起的曲面。透明熒光陶瓷由熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒而成。透明陶瓷相較傳統(tǒng)封裝材料具有更高的折射率，由此封裝的LED光源具有較高的取光效率，同時透明陶瓷在導熱系數(shù)、穩(wěn)定性和機械強度方面均優(yōu)于傳統(tǒng)封裝材料，透明陶瓷與熒光粉摻雜共燒可實現(xiàn)藍光LED的白光功能。
文檔編號C04B33/32GK202049951SQ20102065673
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月14日
發(fā)明者刁文和, 繆應明, 黃金鹿 申請人:黃金鹿