高光功率密度led光源模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及到一種高光功率密度的LED光源模塊，屬于LED照明，LED投影等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]LED(light emitting d1de)，即發(fā)光二極管，作為新型高效固體光源，具有長壽命、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點，是人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，被認(rèn)為是第3代的照明新技術(shù)，其經(jīng)濟和社會意義巨大。
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，LED科技發(fā)展迅速，LED在發(fā)光強度、峰值波長、半波帶寬等參數(shù)性能上有很大提高?，F(xiàn)階段單個LED的光功率越來越高；峰值波長越來越穩(wěn)定，半波帶寬更窄，單色性能好；方向性好；覆蓋波長從紫外到紅外，幾乎可以找到任意波長的單色LED，驅(qū)動電路易于控制，使用壽命長，價格低廉，這些特性為LED應(yīng)用于光醫(yī)學(xué)、光生物學(xué)、光化學(xué)催化、光通信等領(lǐng)域提供了技術(shù)基礎(chǔ)。雖然單個LED的光通量目前可以達到5-20個流明，但是畢竟輸出光功率有限。采用多顆LED排列成大面積的發(fā)光板，在一定程度上可以提高輸出光功率，但是由于發(fā)光板的面積過大，無法在較小的照射面積獲得高的光功率密度，在實際應(yīng)用中容易受到限制。另外，多顆LED排列在一起產(chǎn)生的散熱問題也會大大降低總光輸出功率，穩(wěn)定性和使用壽命。還有外加的聚光器對光的吸收也會降低總光輸出功率，這些因素都制約了 LED在光醫(yī)學(xué)、光生物學(xué)、光化學(xué)催化、光通信等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種高光功率密度LED光源模塊，該高光功率密度LED光源模塊具有輸出光功率高，光斑面積小且光斑亮度均勻，使用壽命長的特點。
[0005]本發(fā)明提供一種高光功率密度LED光源模塊，包括:
[0006]一基板，該基板的中間有一凹槽；
[0007]多個LED發(fā)光芯片，該多個LED發(fā)光芯片制作在基板上的凹槽內(nèi)，組成LED發(fā)光芯片陣列；
[0008]一遠程熒光粉層，該遠程熒光粉層制作在基板凹槽的上方；
[0009]一散熱器，該散熱器為一槽體，該散熱器固定在基板的下方，該散熱器與基板之間形成一個密封的空腔，空腔內(nèi)部注有相變散熱的液體，用于散發(fā)多個LED發(fā)光芯片的熱能。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，在所述的高光功率密度LED光源模塊中，采用了高導(dǎo)熱性材料制成基板，并整體采用散熱器，使LED點亮后產(chǎn)生的熱量能夠高效散出，改善散熱性能，提高了高光功率密度LED光源模塊的可靠性，減小光衰。所使用的聚光器的表面鍍有高反射率的金屬膜或光學(xué)膜，起到減小光吸收率，提高光反射率的作用，將多顆LED發(fā)光芯片發(fā)出的光匯聚到同一照射平面上，形成高光功率密度的均勻光斑。該結(jié)構(gòu)適合應(yīng)用在光醫(yī)學(xué)、光生物學(xué)、光化學(xué)催化、光通信等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0011]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明，其中:
[0012]圖1是本發(fā)明高光功率密度LED光源模塊一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0013]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種高光功率密度LED光源模塊，包括:
[0014]一基板1，該基板I的材料為銅、鋁或氮化鋁陶瓷。這些材料都為易實現(xiàn)電路加工的高導(dǎo)熱率材料。該基板I的中間有一凹槽；該凹槽深度2-5mm，低于基板厚度，凹槽表面制作有電路層，用于芯片的電路連接。
[0015]多個LED發(fā)光芯片2，該多個LED發(fā)光芯片2制作在基板I上的凹槽內(nèi)，組成LED發(fā)光芯片陣列；所述多個LED發(fā)光芯片2是由多個大尺寸大功率LED芯片經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合而成，單個大尺寸大功率LED發(fā)光芯片2的尺寸大于2mm*2mm，單個LED發(fā)光芯片2的工作功率大于5W，LED發(fā)光芯片2是正裝，垂直或者倒裝結(jié)構(gòu)芯片。LED發(fā)光芯片2的數(shù)量為四個以上，是同一種單波長大尺寸大功率LED芯片或是多種波長大尺寸大功率LED芯片組合。置放在基板I凹槽內(nèi)的多個LED發(fā)光芯片2，是通過金絲壓焊、倒裝焊接或者共晶焊接的方法實現(xiàn)與基板I表面電路的電連接。
[0016]一遠程熒光粉層3，該遠程熒光粉層3制作在基板I凹槽的上方；遠程熒光粉層3是受LED發(fā)光芯片2發(fā)射波長激發(fā)的熒光玻璃、透明熒光陶瓷或是固化有熒光粉膠層的高透光率的石英玻璃。該遠程熒光粉層3的厚度為500微米到2毫米之間，使用熒光玻璃或透明熒光陶瓷不僅具有高的熒光轉(zhuǎn)換效率，還有利于散熱。遠程熒光粉層3為固化有熒光粉膠層的高透光率的石英玻璃時，用來混合熒光粉的膠體為高透光率高折射率的硅膠或者環(huán)氧樹脂。熒光粉與硅膠或者環(huán)氧樹脂的混合比例在質(zhì)量比3: I到15: I之間，兩者充分?jǐn)嚢杌旌显谝黄?，放入真空脫泡機脫去內(nèi)部氣泡。根據(jù)所需光源的色溫要求及熒光粉膠層的厚度選擇合適的配比，熒光粉膠層的厚度一般為200微米到2毫米之間。熒光粉膠層均勻涂敷在高透光率的石英玻璃表面，放入高溫烘箱進行固化，固化溫度為130°C，時間為100分鐘。
[0017]—散熱器4，該散熱器4為一槽體，該散熱器4固定在基板I的下方，該散熱器4與基板I之間形成一個密封的空腔，空腔內(nèi)部注有相變散熱的液體，用于散發(fā)多個LED發(fā)光芯片2的熱能。散熱器4與基板I密封連接形成密閉的空腔。散熱器4與基板I之間空腔內(nèi)部注有的相變散熱的液體為，水或液態(tài)金屬。使用時，將光源向下放置，該相變散熱的液體與基板I的背面直接接觸，有利于將熱量迅速導(dǎo)出。
[0018]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高光功率密度LED光源模塊，包括: 一基板，該基板的中間有一凹槽； 多個LED發(fā)光芯片，該多個LED發(fā)光芯片制作在基板上的凹槽內(nèi)，組成LED發(fā)光芯片陣列； 一遠程熒光粉層，該遠程熒光粉層制作在基板凹槽的上方； 一散熱器，該散熱器為一槽體，該散熱器固定在基板的下方，該散熱器與基板之間形成一個密封的空腔，空腔內(nèi)部注有相變散熱的液體，用于散發(fā)多個LED發(fā)光芯片的熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光功率密度LED光源模塊，其中所述基板上的凹槽表面制作有電路層，基板的材料為銅、鋁或氮化鋁陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光功率密度LED光源模塊，其中所述多個LED發(fā)光芯片是由多個大尺寸大功率LED芯片經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合而成，單個大尺寸大功率LED發(fā)光芯片的尺寸大于2mm*2mm，單個LED發(fā)光芯片的工作功率大于5W，LED發(fā)光芯片是正裝，垂直或者倒裝結(jié)構(gòu)芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光功率密度LED光源模塊，其中LED發(fā)光芯片的數(shù)量為四個以上，是同一種單波長大尺寸大功率LED芯片或是多種波長大尺寸大功率LED芯片組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光功率密度LED光源模塊，其中置放在基板凹槽內(nèi)的多個LED發(fā)光芯片，是通過金絲壓焊、倒裝焊接或者共晶焊接的方法實現(xiàn)與基板表面電路的電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光功率密度LED光源模塊，其中遠程熒光粉層是受LED發(fā)光芯片發(fā)射波長激發(fā)的熒光玻璃、透明熒光陶瓷或是固化有熒光粉膠層的高透光率的石英玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高光功率密度LED光源模塊，其中遠程熒光粉層為固化有熒光粉膠層的高透光率的石英玻璃時，用來混合熒光粉的膠體為高透光率高折射率的硅膠或者環(huán)氧樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光功率密度LED光源模塊，其中散熱器與基板密封連接形成密閉的空腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高光功率密度LED光源模塊，其中散熱器與基板之間空腔內(nèi)部注有的相變散熱的液體為，水或液態(tài)金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高光功率密度LED光源模塊，其中該液體與基板的背面直接接觸。
【專利摘要】一種高光功率密度LED光源模塊，包括：一基板，該基板的中間有一凹槽；多個LED發(fā)光芯片，該多個LED發(fā)光芯片制作在基板上的凹槽內(nèi)，組成LED發(fā)光芯片陣列；一遠程熒光粉層，該遠程熒光粉層制作在基板凹槽的上方；一散熱器，該散熱器為一槽體，該散熱器固定在基板的下方，該散熱器與基板之間形成一個密封的空腔，空腔內(nèi)部注有相變散熱的液體，用于散發(fā)多個LED發(fā)光芯片的熱能。本發(fā)明具有輸出光功率高，光斑面積小且光斑亮度均勻，使用壽命長的特點。
【IPC分類】F21V7-22, F21V29-51, F21Y101-02, F21V23-00
【公開號】CN104534421
【申請?zhí)枴緾N201410818531
【發(fā)明人】盧鵬志, 楊華, 鄭懷文, 薛斌, 李璟, 王國宏, 王軍喜, 李晉閩
【申請人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月24日