CN103000797A - 用于投影显示设备的大功率单晶led彩色光学模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，包括高导热的金属基板和LED芯片，所述高导热的金属基板包括高导热的纯金属基板和合金基板，所述LED芯片为单片的单色LED芯片，所述LED芯片直接固定电连接于所述高导热的金属基板上，所述LED芯片为正负极分别位于芯片两端的垂直结构芯片，所述LED芯片的发光面积≥1.5平方毫米。本结构使得散热效率大大提高，并且结构和生产工艺简单，成本较低，并且大面积的单片单色LED芯片结构可以满足高要求场合对色温、颜色和亮度的需求。
Description
技术领域
本发明涉及大功率电子产品领域，特别涉及一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组。
背景技术
随着LED技术的飞速发展及大功率LED生产技术的日趋成熟，其具有的低耗、高效、体积小、重量轻和长寿命等众多优点，使其得到广泛的应用，大功率LED的封装技术的发展，大大加快了大功率LED在照明领域的应用，随着彩色LED芯片技术的发展，高亮度LED彩色光学模组开始应用于对光的颜色和色温要求较高的照明或显示等领域，LED彩色光学模组的封装要求较高，不仅对LED芯片的散热问题，并对芯片排列布置以及间距等问题，都提出了较高的要求。目前低热阻大功率LED的封装方法，生产工艺复杂，产品结构也较复杂，需要金属基板、绝缘层、覆铜层、电极层和外绝缘层，其金属基板中心设有凹坑，LED芯片安装于所述凹坑中，导致加工程序较多，生产成本较高，另外，覆铜板下面的绝缘层也增加了热阻，同时目前现有的LED芯片模组发光面积较小，其发射光线的颜色和色温也不能满足一些高标准应用场合的要求，无法拓展应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种导热性能好，又具有良好的电气绝缘性能的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，包括高导热的金属基板和LED芯片，所述高导热的金属基板包括高导热的纯金属基板和合金基板，所述LED芯片为单片的单色LED芯片，所述LED芯片直接固定电连接于所述高导热的金属基板上，所述LED芯片为正负极分别位于芯片两端的垂直结构芯片，所述LED芯片的发光面积≥1.5平方毫米。
优选的，所述LED芯片的发光面的长宽比为1.3到1.8。
优选的，所述LED芯片为红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片或白光LED芯片。
优选的，所述LED芯片为单芯片光源。
优选的，所述LED芯片为红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片或白光LED芯片，或者是由蓝光LED芯片涂覆荧光粉制备的绿光LED芯片或红光LED芯片。
优选的，所述LED芯片与所述高导热的金属基板固定电连接的端为平整的芯片基座，该芯片基座为所述LED芯片的正极或负极。
优选的，所述LED芯片的发光面的尺寸为1.6mmx1.0mm、1.5mmx1.2mm或4mmx3mm。
优选的，所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组还设有透明的保护罩，所述保护罩罩设于所述LED芯片上，所述保护罩位于所述LED芯片正上方的部分为平面、球面透镜或者非球面透镜。
优选的，所述金属基板上设置有至少一个辅助定位的光学定位孔。
优选的，所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组还设有防止所述LED芯片过热损坏并能控制所述LED芯片电源通断的温度监控装置。
优选的，所述LED芯片通过导热系数≥20w/mK、银含量≥80%的锡膏或银浆固晶连接于所述金属基板上；
优选的，所述LED芯片底部的银浆或锡膏的厚度在15微米到100微米之间。
采用本技术方案的有益效果是：所述高导热的金属基板包括高导热的纯金属基板和合金基板，所述LED芯片为单片的单色LED芯片，所述LED芯片直接固定电连接于所述高导热的金属基板上，所述LED芯片为正负极分别位于芯片两端的垂直结构芯片，所述LED芯片的发光面积≥1.5平方毫米。本结构使得散热效率大大提高，并且结构和生产工艺简单，成本较低，并且大面积的单片单色LED芯片结构可以满足高要求场合对色温、颜色和亮度的需求。
附图说明
图1是本发明一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组的示意图；
图2是本发明一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组的剖视图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.金属基板 2.LED芯片 3.引脚 4.固定孔 5.光学定位孔。
6.连接层 7.保护罩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1，
如图1和图2所示，一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，包括高导热的金属基板1和LED芯片2，所述高导热的金属基板1包括高导热的纯金属基板和合金基板，所述LED芯片2为单片的单色LED芯片，所述LED芯片2直接固定电连接于所述高导热的金属基板1上，所述LED芯片2为正负极分别位于芯片两端的垂直结构芯片，所述LED芯片2的发光面积≥1.5平方毫米。金属基板1上面直接共阳极（或共阴极）焊接LED芯片2，本安装方式使金属基板作为电路的一部分，结构更简单，省略了电路层和绝缘层，散热效果更好，并进一步提高了LED芯片2和金属基板1之间的电连接性能。所述LED芯片2通过导热系数≥20w/mK、银含量≥80%的锡膏或银浆固晶连接于所述金属基板1上；所述LED芯片2底部的银浆或锡膏的厚度在15微米到100微米之间。这样能获得最优的电连接性能和热传导（低热阻）性能。所述LED芯片2底部的银浆层或锡膏层即LED芯片2与金属基板1之间的连接层6。并且，所述LED芯片2与所述高导热的金属基板2固定电连接的端为平整的芯片基座，该芯片基座为所述LED芯片2的正极或负极，这样，LED芯片2的正极或负极直接与所述金属基板1连接，简化了产品结构，省去了诸多生产工序，节约了成本，提高了散热效率。引脚3一般为两个，分别与LED芯片2的正极和负极电连接，其中一个引脚直接与金属基板1电连接即与LED芯片2的一端电连接，另一个与金属基板1之间设置绝缘层，并与LED芯片的另一端通过LED芯片的引脚、导线或导电软带电连接。
本实施例中，所述LED芯片为红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片或白光LED芯片，或者是由蓝光LED芯片涂覆荧光粉制备的绿光LED芯片或红光LED芯片。单色LED芯片的应用，目的是满足某些场合对光源颜色的色温的苛刻要求，比如在红绿蓝三色单色光源进行独立控制和混合的彩色投影领域。
所述LED芯片2的发光面的尺寸为1.6mmx1.0mm，大致在16:9的长宽比例附近，这样对于投影16:9的影像时或为16:9的区域提供照明时，可以大大提高光源的使用效率，而不是用遮挡剪切的方式来获得16:9的照明或投影面积。
本实施例中，所述LED芯片为单芯片光源，也可以用经过严格筛选，性能极其接近的同色芯片紧密的排列焊接在所述金属基板上构成，只是性能不及单芯片光源。
本实施例中，为了保护好LED芯片2及防尘等需要，所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组还设有透明的保护罩7，所述保护罩罩7设于所述LED芯片2上，所述保护罩7位于所述LED芯片2正上方的部分为平面、球面透镜或者非球面透镜。并可涂覆增透膜来提高光通量。球面透镜和非球面透镜可以使LED芯片2发射的光线汇聚，以满足某些应用的需要。
另外，所述金属基板上设置有两个辅助定位的光学定位孔5和两个固定孔4，光学定位孔5和固定孔4的数量也可以是1个、3个或其它需要的数量。
为了防止芯片过热烧毁，所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组还设有防止所述LED芯片2过热损坏并能控制所述LED芯片电源通断的温度监控装置。该温度监控装置可以是热敏电阻或其它温度传感器。
实施例2，
其余与实施例1相同，不同之处在于，所述LED芯片2的发光面的尺寸为4:3。以直接满足4:3显示尺寸的要求，极大的提高了光源的使用效率。
上述实施例中，所述LED芯片2的发光面的长宽比可以选择1.3到1.8之间的数值，以适应16：9或者4:3系统的需要，比如1.5mmx1.2mm类似接近16:9的数值选择，这些数值的选择根据实际需要来确定。
采用本技术方案的有益效果是：所述高导热的金属基板包括高导热的纯金属基板和合金基板，所述LED芯片为单片的单色LED芯片，所述LED芯片直接固定电连接于所述高导热的金属基板上，所述LED芯片为正负极分别位于芯片两端的垂直结构芯片，所述LED芯片的发光面积≥1.5平方毫米。本结构直接共阳极（或共阴极）焊接LED芯片2，本安装方式使金属基板1作为电路的一部分，结构更简单，省略了电路层和绝缘层，进一步提高了LED芯片2和金属基板1之间的电连接性能，使得散热效率大大提高，并且结构和生产工艺简单，成本较低，并且大面积的单片单色LED芯片结构可以满足高要求场合对色温、颜色和亮度的需求。
所述金属基板1为导热系数在50w/mk及以上的金属片，如符合要求的铜、银、铝或其它合金。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，包括高导热的金属基板和LED芯片，所述高导热的金属基板包括高导热的纯金属基板和合金基板，其特征在于，所述LED芯片为单片的单色LED芯片，
所述LED芯片直接固定电连接于所述高导热的金属基板上，所述LED芯片为正负极分别位于芯片两端的垂直结构芯片，所述LED芯片的发光面积≥1.5平方毫米。
2.根据权利要求1所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片的发光面的长宽比为1.3到1.8。
3.根据权利要求1或2所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片为红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片或白光LED芯片。
4.根据权利要求1或2所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片为单芯片光源。
5.根据权利要求4所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片为红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片、黄光LED芯片或白光LED芯片，或者是由蓝光LED芯片涂覆荧光粉制备的绿光LED芯片或红光LED芯片。
6.根据权利要求4所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片与所述高导热的金属基板固定电连接的端为平整的芯片基座，该芯片基座为所述LED芯片的正极或负极。
7.根据权利要求4所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片的发光面的尺寸为1.6mmx1.0mm、1.5mmx1.2mm或4mmx3mm。
8.根据权利要求4所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组还设有透明的保护罩，所述保护罩罩设于所述LED芯片上，所述保护罩位于所述LED芯片正上方的部分为平面、球面透镜或者非球面透镜。
9.根据权利要求4所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述金属基板上设置有至少一个辅助定位的光学定位孔。
10.根据权利要求4所述的用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组还设有防止所述LED芯片过热损坏并能控制所述LED芯片电源通断的温度监控装置。
11.如权利要求4所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，所述LED芯片通过导热系数≥20w/mK、银含量≥80%的锡膏或银浆固晶连接于所述金属基板上。
12.如权利要求4所述用于投影显示设备的大功率单晶LED彩色光学模组，其特征在于，，所述LED芯片底部的银浆或锡膏的厚度在15微米到100微米之间。
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