一種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及LED光源領(lǐng)域，尤其涉及一種高光強(qiáng)密度LED光源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] LED作為一種新型光源，由于具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)已經(jīng)被日益廣泛地應(yīng) 用于照明領(lǐng)域。現(xiàn)階段LED白光的實(shí)現(xiàn)方式可分為兩種：一種是不同顏色的LED芯片按照 一定的配比使用直接獲得白光。另一種是藍(lán)光LED芯片加熒光材料的形式（即phosphor converted white LED，PC-WLED)，熒光材料吸收藍(lán)光LED芯片發(fā)出的藍(lán)光，放出其他顏色的 光，這些熒光粉發(fā)出的光與LED芯片發(fā)出的藍(lán)光混合形成白光。
[0003] 上述第二種白光LED，熒光體在吸收LED芯片發(fā)出的藍(lán)光并轉(zhuǎn)化為其他顏色的光 的過(guò)程中會(huì)損失一部分能量。以黃光熒光粉為例，即使量子效率達(dá)到100%，450nm的藍(lán)光 轉(zhuǎn)化成550nm黃光過(guò)程中也要損失一部分能量?？紤]到熒光材料在光轉(zhuǎn)換過(guò)程中量子效率 并不可能達(dá)到100%，故熒光材料在使用過(guò)程中要耗散更多的能量。這部分耗散的能量最終 將以熱的形式出現(xiàn)，如果熒光材料層的散熱結(jié)構(gòu)沒(méi)有處理好將導(dǎo)致熒光層熱聚集，溫度甚 至可能超過(guò)芯片節(jié)溫。過(guò)高的溫升一方面使熒光層發(fā)生熒光熱淬滅現(xiàn)象，導(dǎo)致熒光材料效 率下降，發(fā)熱量進(jìn)一步升高。另一方面將導(dǎo)致其它封裝材料的老化，如可能導(dǎo)致樹(shù)脂發(fā)黃變 色，導(dǎo)致硅膠透過(guò)率下降等。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問(wèn)題，通過(guò)在散熱基板上增加散熱載臺(tái)將熒 光體發(fā)出的熱量導(dǎo)向散熱基板的方法解決熒光體發(fā)熱導(dǎo)致的溫升問(wèn)題。
[0005] 該芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)，包括具有散熱載臺(tái)的散熱基板，塊狀熒光體 和透明填充物；其特征在于：所述的散熱基板具有散熱載臺(tái)用于放置塊狀熒光體并為塊狀 熒光體提供散熱通道。
[0006] 所述的散熱基板含有多顆LED芯片，LED芯片的放置位置為散熱基板的凹槽內(nèi)。 所述的散熱基板采用高導(dǎo)熱的金屬材料、陶瓷材料、單晶材料、復(fù)合材料。所述的散熱基板 采用壓鑄、切割、燒結(jié)加工。所述塊狀熒光體為高導(dǎo)熱的陶瓷熒光體、單晶熒光體、玻璃熒光 體、玻璃陶瓷熒光體、在高導(dǎo)熱不發(fā)光的透明基板上進(jìn)行表面熒光粉涂覆的復(fù)合熒光體、復(fù) 合結(jié)構(gòu)材料。所述的高導(dǎo)熱固體熒光體擁有一個(gè)面或多個(gè)面能與散熱載臺(tái)充分接觸。
[0007] 所述的透明填充物填充于塊狀熒光體和散熱基板凹槽形成的封閉空腔，透明填充 物起著保護(hù)LED芯片和增強(qiáng)出光的作用；其材料可以是絕緣透明的硅膠、樹(shù)脂和油，優(yōu)選折 射率介于LED芯片和塊狀熒光體的材料。
[0008] 所述的塊狀熒光體，其與散熱基板的接觸部分通過(guò)熱界面材料連接。
[0009] 本實(shí)用新型通過(guò)使用高導(dǎo)熱固體熒光體的方法防止熒光層的熱聚集，同時(shí)通過(guò) 為塊狀熒光體提供單獨(dú)散熱通道的形式將熒光層產(chǎn)生的熱量導(dǎo)離的方法增強(qiáng)LED光源的 散熱能力，特別在高光強(qiáng)密度LED光源的應(yīng)用上具有極大的散熱優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1 一種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)示意圖一 [0011] 圖2 -種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)示意圖二
[0012] 圖3 -種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)示意圖三
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1 :
[0014] 塊狀熒光體的尺寸為20mmX20mmXlmm，為0. 7mm厚的雙面拋光氧化鋁與0. 3mm熒 光膠組合的復(fù)合熒光體。采用尺寸為25mmX 25mmX Imm的鋁材作為散熱基板，使用圍墻膠 在散熱基板中心畫(huà)出18mmX 18mm白色娃膠圍壩。在圍壩內(nèi)均勾固三列LED芯片，每列芯片 10顆，再進(jìn)行10串3并焊線(xiàn)連接。貼裝PCB板充當(dāng)LED光源電極。圍墻膠內(nèi)注滿(mǎn)透明硅 膠，然后將塊狀熒光體覆蓋在硅膠上。外接1.05A的恒流源，總輸入功率為30W。LED光源 點(diǎn)亮后約5min開(kāi)始達(dá)到熱平衡狀態(tài)，紅外熱成像測(cè)試塊狀熒光體的溫度為102°C。此常規(guī) 封裝方案用于與本實(shí)用新型方案做對(duì)比。
[0015] 使用一種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)示意圖一結(jié)構(gòu)。11模塊對(duì)應(yīng)散熱基板， 12模塊對(duì)應(yīng)塊狀熒光體。塊狀熒光體的尺寸為20mmX 20mmX 1mm，為0. 7mm厚的雙面拋光 氧化鋁與0. 3mm熒光膠組合的復(fù)合熒光體。散熱基板載臺(tái)尺寸略大于塊狀熒光體尺寸，復(fù) 合熒光體外圈與散熱基板載臺(tái)充分接觸，并在他們的接觸面上涂抹導(dǎo)熱硅脂。散熱基板凹 槽尺寸為18mmX 18mm，在散熱基板凹槽內(nèi)均勻固晶三列芯片，每列芯片10顆，再進(jìn)行10串 3并焊線(xiàn)。在凹槽側(cè)邊開(kāi)槽，貼裝PCB板充當(dāng)LED光源電極。在復(fù)合熒光體和散熱基板凹槽 形成的空腔內(nèi)填充硅膠。外接I. 05A的恒流源，總輸入功率為30W。LED光源點(diǎn)亮后約5min 開(kāi)始達(dá)到熱平衡狀態(tài)，紅外熱成像測(cè)試塊狀熒光體（復(fù)合熒光體）的溫度為75°C。
[0016] 實(shí)施例2:
[0017] 使用一種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)示意圖一結(jié)構(gòu)。11模塊對(duì)應(yīng)散熱基板， 12模塊對(duì)應(yīng)塊狀熒光體。塊狀熒光體的尺寸為20mmX 20mmX 1mm，為Ce :YAG陶瓷熒光體。 散熱基板載臺(tái)尺寸略大于塊狀熒光體尺寸，陶瓷熒光體外圈與散熱基板載臺(tái)充分接觸，并 在他們的接觸面上涂抹導(dǎo)熱硅脂。散熱基板凹槽尺寸為18mmX 18mm，在散熱基板凹槽內(nèi)均 勻固晶三列芯片，每列芯片10顆，再進(jìn)行10串3并焊線(xiàn)。在凹槽側(cè)邊開(kāi)槽，貼裝PCB板充 當(dāng)LED光源電極。在塊狀熒光陶瓷和散熱基板凹槽形成的空腔內(nèi)填充硅膠。外接I. 05A的 恒流源，總輸入功率為30W。LED光源點(diǎn)亮后約5min開(kāi)始達(dá)到熱平衡狀態(tài)，紅外熱成像測(cè)試 塊狀熒光體（Ce :YAG熒光陶瓷）的溫度為65°C。
[0018] 實(shí)施例3 :
[0019] 使用塊狀熒光體尺寸為020 mmx2 mm,其材質(zhì)為低溫玻璃熒光體。散熱基板為 Imm厚平板，使用圍墻膠在散熱基板上畫(huà)出直徑16mm白色硅膠圍壩。在圍壩內(nèi)固三列LED 芯片，每列芯片10顆，再進(jìn)行10串3并焊線(xiàn)。貼裝PCB板充當(dāng)LED光源電極。圍墻膠內(nèi)注 滿(mǎn)透明硅膠，然后將玻璃熒光體覆蓋在硅膠上。外接I. 05A的恒流源，總輸入功率為30W。 LED光源點(diǎn)亮后約5min開(kāi)始達(dá)到熱平衡狀態(tài)，紅外熱成像測(cè)試玻璃熒光體的溫度為106°C。 此常規(guī)封裝方案用于與本實(shí)用新型方案做對(duì)比。
[0020] 使用一種芯片與熒光體分離式熱管理結(jié)構(gòu)示意圖二結(jié)構(gòu)。21模塊對(duì)應(yīng)散熱基板， 22模塊對(duì)應(yīng)塊狀熒光體，23模塊對(duì)應(yīng)散熱蓋板。使用塊狀熒光體尺寸為020 mm x2 mm, 其材質(zhì)為低溫玻璃熒光體。散熱基板由直徑為30_，厚度為4mm的紫銅塊加工而成。散熱 基板凹槽尺寸為直徑16mm，深3mm的圓形，在散熱基板凹槽內(nèi)固三列LED芯片，每列芯片10 顆，再進(jìn)行10串3并焊線(xiàn)。在凹槽側(cè)邊開(kāi)槽，貼裝PCB板充當(dāng)LED光源電極。載臺(tái)尺寸為 外徑20mm，內(nèi)徑為16mm的圓環(huán)，深度為1mm，玻璃焚光體外圈與散熱基板載臺(tái)充分接觸，并 在他們的接觸面上涂抹導(dǎo)熱硅脂。在玻璃熒光體