CN102263195A - 采用荧光粉导热结构的功率型发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用荧光粉导热结构的功率型发光二极管，LED芯片键合在热沉的中心区的上方，热沉的边缘区的上方通过导热胶粘合着环形陶瓷片，在环形陶瓷片上粘合着荧光粉散热片，软性PCB制作的正电极和负电极均绝缘粘合在荧光粉散热片上，正电极和负电极均通过焊线与LED芯片相连，在荧光粉散热片上安装着光学透镜，LED芯片发出的光线通过光学透镜出射，其特征在于：光学透镜包括透镜层，透镜层的一侧涂覆有荧光粉层，荧光粉层的另一侧设有传热镀层，传热镀层延展至光学透镜的底部。本发明可以将荧光粉的温度降到较低的温度，保证荧光粉的使用寿命，避免荧光粉在高温工作时颜色偏移问题，同时也降低了LED的总体工作温度。
Description
技术领域
本发明属于光电材料与器件领域，具体涉及采用荧光粉导热结构的功率型发光二极管。
背景技术
功率型发光二极管（LED）通常是指功率在0.5W以上的LED，制造技术日渐成熟，在国内外已经具有大量专利技术，LED产品已经大量使用并取得巨大市场效益。目前，LED使用过程中存在一些技术瓶颈：（1）荧光粉长时间使用会变黄，导致LED色温变化；（2）荧光粉工作温度高自身使用寿命短；（3）LED结温过高，导致LED使用寿命短；（4）LED工作温度高，致使器件可靠性降低。
现在功率型LED的制造技术还是处于发展过程中，上述技术难题有待于继续解决和提升，才能够保证LED长使用寿命，LED灯具替代传统灯具还需要一段比较长时间。LED的荧光粉与芯片分离的技术有N100411210C，US20040223315A1，KR2004044701-A等专利，这些技术尽管都具有一定的创新性，但是都没有将荧光粉自身的温度降低，因此，同时降低LED芯片、荧光粉温度，才能使得LED工作温度减下来，实现功率型LED低热阻。
发明内容
本发明的目的是针对上述功率型LED制造技术中存在的问题，提供一种采用荧光粉导热结构的功率型发光二极管，其采用热电分离形式，设计光学透镜将荧光粉均匀涂覆到表面，荧光粉表面均匀蒸镀传热镀层来传递热量，设计有荧光粉散热片，实现LED荧光粉和芯片同时散热，使得LED工作在较低温度，保证其长使用寿命。
本发明的技术方案是：
采用荧光粉导热结构的功率型发光二极管，LED芯片键合在热沉的中心区的上方，热沉的边缘区的上方粘合着环形陶瓷片，在环形陶瓷片上粘合着荧光粉散热片，软性PCB制作的正电极和负电极均绝缘粘合在荧光粉散热片上，正电极和负电极均通过焊线分别与LED芯片相连，在荧光粉散热片上安装着光学透镜，LED芯片发出的光线通过光学透镜出射，其特征在于：光学透镜包括透镜层，透镜层的一侧涂覆有荧光粉层，荧光粉层的另一侧设有传热镀层，传热镀层延展至光学透镜的底部，传热镀层与荧光粉散热片接触连接。荧光粉层涂覆在透镜层的内侧或外侧。其中环形陶瓷片起到电气隔离的作用，采用了正电极和负电极与热沉隔离方式，即热电分离，光学透镜具有荧光粉散热作用。
进一步的，所述传热镀层的厚度为100～500nm。
进一步的，传热镀层的材料为铝、金或者氧化锌。
LED制作过程如下：热沉上通过导热胶粘合环形陶瓷片，在环形陶瓷片上再粘合荧光粉散热片，利用软性PCB制作正电极和负电极，并将两个电极绝缘粘合到荧光粉散热片上，LED芯片键合到热沉上，利用金丝将LED芯片与正电极和负电极焊接，然后安装光学透镜。
本发明的有益效果是采用电极与热沉的热电分离形式，荧光粉均匀涂覆在光学透镜一表面，荧光粉表面再均匀蒸镀传热镀层将荧光粉层的热量传递到荧光粉散热片上，即使LED芯片与光学透镜距离很近，也同样可以将荧光粉的温度降到较低的温度，保证荧光粉的使用寿命，避免荧光粉在高温工作时颜色偏移问题，同时也降低了LED的总体工作温度。
附图说明
图1是本发明的LED结构示意图。
图2是本发明的LED俯视图。
图3是图2中A-A’剖面图。
图4是图2中B-B’剖面图。
图5是内置传热镀层的光学透镜剖面图。
图6是内置传热镀层的光学透镜的示意图。
图7是外置传热镀层的光学透镜剖面图。
在图1至图7中，1：LED芯片，21：电极焊线，22：电极焊线，3：正电极，4：负电极，5：热沉，6：环形陶瓷片，7：荧光粉散热片，8：传热镀层，9：荧光粉层，10：透镜层，11：光学透镜，12：荧光粉层，13：传热镀层。
具体实施方式
如图1至图4所示的功率型LED结构，LED制作步骤如下：热沉5上通过导热胶粘合环形陶瓷片6，在环形陶瓷片6上再粘合荧光粉散热片7，利用软性PCB制作正电极3和负电极4，并将两个电极绝缘粘合到荧光粉散热片7上，LED芯片1键合到热沉5上，利用金丝将正电极和负电极分别与LED芯片1焊接，形成电极焊线21和电极焊线22，然后安装光学透镜11。按图5和图6所示光学透镜11的形状设计模具，利用硅胶或聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）材料，加热到200℃以上，通过注塑、挤塑方式将加热后的材料注入到模具中，压制成光学透镜，经过脱模即制作成光学透镜。
荧光粉制备：将荧光粉与硅胶按照一定比例混合成液体形式，可选Dow coming的硅胶，以及YAG：Ce荧光粉，在真空情况下脱去液体中的气泡，荧光粉均匀涂覆到如图5和图6所示的透镜层10内侧，形成荧光粉层9，然后放置到高温箱中进行烘烤，荧光粉层9与透镜层10固化成一体。
采用低温溅射方法溅射Al或Au或ZnO导热材料并透光材料，镀膜厚度在100～500nm，保证蒸镀层具有大于70%的透光率，达到荧光粉层9表面、透镜层10的底部边缘均匀的传热镀层8，其中荧光粉层9表面传热镀层起到将荧光粉的热量传递作用，透镜层10底部边缘的传热镀层起到将荧光粉热量传递到荧光粉散热片7。也可以按照图7所示将荧光粉均匀涂到透镜层10的外侧，形成荧光粉层12，再在荧光粉层12外表面、透镜层10的底部边缘蒸镀传热镀层13。
Claims (5)
1.采用荧光粉导热结构的功率型发光二极管，LED芯片键合在热沉的中心区的上方，热沉的边缘区的上方粘合着环形陶瓷片，在环形陶瓷片上粘合着荧光粉散热片，软性PCB制作的正电极和负电极均绝缘粘合在荧光粉散热片上，正电极和负电极均通过焊线分别与LED芯片相连，在荧光粉散热片上安装着光学透镜，LED芯片发出的光线通过光学透镜出射，其特征在于：光学透镜包括透镜层，透镜层的一侧涂覆有荧光粉层，荧光粉层的另一侧设有传热镀层，传热镀层延展至光学透镜的底部，传热镀层与荧光粉散热片接触连接。
2.根据权利要求1所述的功率型发光二极管，其特征在于：所述传热镀层的厚度为100～500nm。
3.根据权利要求2所述的功率型发光二极管，其特征在于：传热镀层的材料为铝、金或者氧化锌。
4.根据权利要求1至3任一项所述的功率型发光二极管，其特征在于：荧光粉层涂覆在透镜层的内侧。
5.根据权利要求1至3任一项所述的功率型发光二极管，其特征在于：荧光粉层涂覆在透镜层的外侧。
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