CN103608935B - 管型基元led封装结构及其照明装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种管型基元LED封装结构及其照明装置。管型基元LED封装结构包括基板（10（10’））、一个或多个LED微晶芯片（2）、热沉部件（5）、透光封盖（3）和填充在管型基元LED封装结构的密封空间（6）中的氮气或惰性气体。基板（10（10’））具有多个气孔（h），气孔（h）连通基板（10（10’））的第一侧和第二侧。一个或多个LED微晶芯片（2）布置在基板（10（10’））第一侧的表面上。热沉部件（5）与基板（10（10’））的第二侧相接触。透光封盖（3）的边缘与基板（10（10’））和/或热沉部件（5）的边缘连接，形成管型基元LED封装结构的密封空间（6）。密封空间（6）和氮气或惰性气体共同形成从热沉部件（5）到透光封盖（3）的对流系统。

Description

管型基元LED封装结构及其照明装置

技术领域

本发明涉及LED（发光二极管）照明技术，更具体地说，本发明涉及一种管型基元LED封装结构、以及采用所述管型基元LED封装结构的照明装置。

背景技术

LED作为一种新型光源，在照明领域的应用中具有节能、体积小、需求电压低、易调光和变色、安全、高光效和长寿命等一系列优点。

作为第一代的应用，是将分立型LED使用在照明装置/灯具的制造中，例如中国专利授权公开CN2766345Y（又如JP2006-12859A、US2007/0025119A1）的照明装置，已经有了成熟的产品。但是，由于采用这种分立型LED制造的照明装置的发光亮度还不能和日光灯和节能灯的发光亮度相比，因此在大多数应用环境中还不能作为日光灯和节能灯的替代品。

近年来，由于采用集成电路技术制造的LED微晶芯片大批量生产和成本的大幅下降以及这种LED微晶芯片发光亮度足以和传统的日光灯和节能灯的发光亮度相抗衡的原因，使得人们将其应用从例如平板电视显示屏的背光照明的专业应用转向例如汽车、交通、以及普通照明应用。已经出现有采用这种LED微晶芯片制造的发光单元和相应的照明装置，例如本申请人在先提交的中国专利申请公开CN101566323A（申请号为200810093558.3、发明名称为：管型基元LED和由管型基元LED组成的照明装置），该申请作为相关技术在此引用作为参考。

如在上述相关技术中所描述的那样，为了采用LED微晶芯片作为发光部件而制造出照明装置，通常是以LED微晶芯片为基础（尤其是采用多个LED微晶芯片）制成发光单元，即所谓“基元LED”。基元LED指的是N（N≥1）个LED微晶芯片能够在一个玻璃管作外包载体的“基元”内相互结合组成一个能够发光的整体。这个特定的整体在本发明中被称为一个“管形基元LED”。

尽管分立型LED产生的热量与传统的日光灯或节能灯相比要小得多，但是当把数以万计的LED集成为LED微晶芯片并将其制成管形基元LED时，其集中生成的热量仍然相当可观。因为LED工作过程中所消耗的电能的70%-80%被转化成了热能，而且所耗电能与通过电流的平方成正比，所以可以认为LED半导体器件PN结产生的热量与电流的大小成近似平方的正比关系。因此，LED的散热问题是影响LED照明技术的发展而且必需解决的一个重要技术问题。

为了有效地实现对LED的散热，现有技术常采用导热性能好的银铜合金来做结点的散热片。考虑到银铜合金的高成本，人们还使用材料成本相对低廉的铝合金，并且加大、加厚与LED微晶芯片相连接的照明装置底座或支撑部件；即实质上变相增大PN结的散热片，希望通过铝合金较好的导热性能来降低芯片的结点温度。有关对于照明装置中采用的LED微晶芯片的散热技术介绍，可以参考《绿色照明LED实用技术》（陈大华主编/化学工业出版社/2009年10月第一版）一书的有关章节。但是，上述方案首先受到铝合金导热率的影响，使得结点发热量只要大于散热片导热的散热量，热量的累积效应一样会使得结点温度远高于理想值。其次，半导体材料的导热性能与其导电性能相似，是一种“半导热体”；且若LED微晶芯片与其直接相连接的基板的接触面积减小，相应的导热散热能力也随之降低。并且，通常半导体LED微晶芯片不是直接与散热片连接，而是通过绝缘材料的基板才能与散热片连接，由于通常可采用作为基板的绝缘材料的导热率都小于金属材料的导热率，因而进一步抑制了散热效果。而且，如果试图加大、加厚起到散热片作用的照明装置的底座/支撑部件，则势必增加照明装置的制造和使用成本。

进一步参考图1和图2来更好地理解相关技术中存在的技术问题。图1示出的截面图，可以认为是把上述相关技术CN101566323A公开的管型基元LED实际地用于照明装置的一种可能的情形，例如上述《绿色照明LED实用技术》一书118页-125页的情况。

在如图1所示已有技术的管型基元LED中，LED微晶芯片2布置在基板1的一侧。透光封盖3与基板1和/或热沉部件5密封之后，在LED微晶芯片2和透光封盖3之间形成一个空间6。如在上述相关技术中描述的那样，在该空间6中充有例如氮气或惰性气体。基板1的另一侧与热沉部件5接合，为了提高散热效果，该热沉部件5可以带有散热鳍片4。从而，该管型基元LED中的LED微晶芯片2工作时产生的热量可通过两个方向（路径）散出：一个方向是，产生的热量通过空间6中的氮气或惰性气体传导到透光封盖3后再散到外部；另一个方向是，产生的热量通过基板1传导到热沉部件5以及可能带有的散热鳍片4散发出去。

图2示出已有技术中将LED微晶芯片排列在基板1上的情形。将m×n（m，n均≥1）个LED微晶芯片阵列作为管型基元LED的发光部件（图中采用的是5×4LED微晶芯片阵列）。基板1是例如铝合金板上复合环氧树脂绝缘材料制成的PCB板。

但是，如前面讨论的那样，该结构的散热效果并不好。一方面，通常由绝缘材料制成的基板1的导热效率低，造成由LED微晶芯片2产生的热量不能很快传导到热沉部件5，所以，即使该热沉部件5以及可能带有的散热鳍片4足够大，也会由于绝缘材料制成的基板1的导热效率低，而使得产生的热量不能被有效地通过该热沉部件5以及可能带有的散热鳍片4散出。

与此同时，另一个散热路径，即通过空间6中的氮气或惰性气体传导到透光封盖3后再散到外部的散热路径的散热效率难以提高，这是因为，这一效率基本上是由于所填充的氮气或惰性气体以及制造透光封盖3的材料的性质所决定的。

这样一来，由于复合有绝缘材料制成的基板1的作用而实际上将上述存在的两个散热路径相互隔离开成为温差明显的两个部分，即空间6中的温度会明显高于热沉4中的温度。所以，当管型基元LED工作在热平衡状态时，LED微晶芯片2的环境温度可能会远高于其理想的工作环境温度，这种高温可以从与透光封盖3的接触中直接感觉到。这种LED微晶芯片2的高温工作环境造成LED微晶芯片2本身处在高温度工作状态，从而降低管型基元LED工作的可靠性和寿命。另一方面，基板1两侧的大温差必然使得基板1中的温度梯度很大，并且使得与基板1、热沉部件5形成密封的透光封盖3的密封边缘处的温度梯度很大，这些都将大大增加密封边缘的密封破裂的可能性，造成气体的泄漏，空气进入到密闭空间而形成露点，造成短路而烧毁管型基元LED。

发明内容

本发明旨在克服相关技术的上述缺陷而提供一种能够有效地对LED微晶芯片进行散热的管型基元LED封装结构以及采用了该管型基元LED封装结构的照明装置。

更具体地说，在本发明的技术方案中，通过提供贯通管型基元LED的基板的气流通道，使得所述管型基元LED的热沉部件至LED微晶芯片和透光封盖之间实现空间连通，形成从所述的热沉部件到所述的透光封盖之间的对流系统，使得能够通过其中存在的氮气或惰性气体的对流把LED微晶芯片产生的热量直接对流传导到该热沉部件，从而通过该热沉部件更有效地降低LED微晶芯片工作环境温度，同时降低基板中以及与热沉部件相密封的透光封盖的密封边缘处的温度梯度，由此降低密封边缘被破坏的可能性，最终实现延长管型基元LED的工作寿命。

根据本发明的第一方面，提供了一种管型基元LED封装结构，其包括：

基板，所述基板中带有多个基板气孔，所述基板气孔连通所述基板的第一侧和第二侧；

一个或多个LED微晶芯片，其布置在所述基板的第一侧的表面上；

热沉部件，所述热沉部件与所述基板的第二侧相接触；

透光封盖，所述透光封盖的边缘与所述基板的边缘和所述热沉部件的边缘的之一或二者密闭连接，形成所述管型基元LED封装结构的密封空间；以及

填充在所述管型基元LED封装结构的密封空间中的氮气或惰性气体，所述管型基元LED封装结构的密封空间和所述氮气或惰性气体共同形成从所述热沉部件到所述透光封盖的对流系统。

根据本发明的一个技术方案，可以在所述热沉部件中设置导气通道，这些导气通道至少与所述基板的部分气孔相对接连通。为了实现导气通道至少与所述基板的部分气孔相对接连通的效果，可优选地设置所述热沉部件中的导气通道的孔径和所述基板的气孔的边长/直径，使得当所述热沉部件与所述基板相接合时，所述热沉部件中的每一个导气通道都与所述基板中的至少一个气孔相对接连通。在所述热沉部件中设置导气通道并且使得这些导气通道至少与所述基板的部分气孔相对接连通，将使得在所述管型基元LED封装结构的密封空间中形成的对流系统从所述热沉部件的表面深入到所述热沉部件的内部，因此大大提高了散热效果。

在根据本发明的技术方案中，通常是采用铝合金与绝缘材料（例如树脂材料）复合的薄板作为基板。在不影响该基板的布线功能和强度要求的情况下，可以尽可能多地且稠密地设置贯穿气孔。这些气孔可以通过机械加工（例如冲/钻）的方式来形成。另外，可以采用其中有贯穿微孔的耐热绝缘材料来制作基板，例如微孔陶瓷材料，该微孔陶瓷材料例如氮化铝。这将使得基板的制作简单，同时保证对流系统的散热效果。

作为一个选择，本发明的一个方案中可以在所述热沉部件的外表面上形成一个或多个散热鳍片，以便提高散热的效果。如果将所述热沉部件中的导气通道的至少一部分相对于LED微晶芯片更靠近所述散热鳍片，则将更有利于提高散热的效果。

综上所述，在本发明的管型基元LED封装结构中，基板第一侧的例如惰性气体吸收了基板第一侧的表面上的LED微晶芯片所散发出来的热量之后，由于气体膨胀密度变小，从而通过基板中密布的气孔向基板另一侧（第二侧）漂移，从而实现了基板第一侧到基板第二侧的惰性气体的对流，使得该氮气或惰性气体直接与热沉部件接触而有效地利用该热沉部件的散热能力；并且，由于热沉部件的导气通道与基板的气孔连通而使得惰性气体深入到热沉部件的内部，提高了这种对流的散热效果。更进一步，由于热沉部件的导气通道的至少一部分相对于所述LED微晶芯片更靠近通常带有的散热鳍片，所以热沉部件的导气通道中的惰性气体更容易被冷却（即，更容易被散热鳍片吸取热量），而在热沉部件的导气通道中冷却的惰性气体又通过基板气孔回到基板的第一侧，从而可进一步吸取LED微晶芯片所散发出来的热量以使得整个管型基元LED封装结构有效地散热。

所以，在基板第一侧和基板第二侧之间的惰性气体对流被有效利用，因此，根据本发明的管型基元LED封装结构能够有效地控制气体对流，形成了封装结构内部的LED微晶芯片与该管型基元LED封装结构外部的有效地进行热交换的系统，从而能够直接把需要散热的LED微晶芯片的热量快速有效地排散到该管型基元LED封装结构之外。

也就是说，根据本发明的管型基元LED封装结构可使得充入的惰性气体由自然的对流变为主动对流，从而提高LED微晶芯片结点温度的散热效率。因此，根据本发明的管型基元LED封装结构通过设置基元LED的内外散热器件（热沉部件、散热鳍片）的惰性气体气流通道，有效地控制了气体对流，形成了封装结构内部的LED微晶芯片与外部的有效热交换系统，从而能够直接把需要散热的LED微晶芯片的热量快速有效地带走。

为了进一步提高这种对流效果，在本发明的一个实施例中，所述基板的第二侧的表面和所述的热沉部件之间的接触可以是局部接触，例如形成点支撑接触或凸台支撑接触，从而在所述基板的第二侧的表面和所述热沉部件之间的非接触部分形成可供气体流动的缝隙。

在上述管型基元LED封装结构中，管型基元LED封装结构的透光封盖的内表面可以布置有荧光粉。并且，为了提高气体循对流环散热的效果，所充入的氮气或惰性气体的压力被选择为1个大气压以上。

根据本发明的第二方面，提供了一种照明装置，其包括根据本发明的第一方面的管型基元LED封装结构。因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的照明装置同样能够实现根据本发明的第一方面的管型基元LED封装结构所能实现的有益技术效果。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出现有技术的管型基元LED封装结构的截面图。

图2是一个正视图，示意性地示出在现有技术的管型基元LED封装结构中的LED微晶芯片布置在基板上的情况。

图3a和图3b示出体现本发明构思的在管型基元LED封装结构中使用的基板的示例。

图4a和图4b是示意图，示出在根据本发明实施例的管型基元LED封装结构中把LED微晶芯片布置在3a和图3b所示基板上的情况。

图5示意地示出根据本发明一个实施例的管型基元LED封装结构的截面图。

图6a和图6b分别示出根据本发明的实施例在热沉部件中形成导气通道的两种可选方式的示意图。

图7a和图7b分别示出将图6a和图6b所示的热沉部件分别用于图5示出的根据本发明实施例的管型基元LED封装结构时的情况。

图7c示出了将图6a所示的热沉部件用于其中基板带有贯穿微孔的管型基元LED封装结构时的情况。

图8a和图8b示出根据本发明另一个实施例的管型基元LED封装结构的截面图。

图9示出根据本发明又一个实施例的管型基元LED封装结构的截面图。

需要说明的是，附图并非按比例绘制，并且附图用于说明本发明，而非限制本发明。并且，附图中，相应的元件被标记为相同或相应的参考标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易于理解，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图3a和图3b是示意图，示出根据本发明构思的在管型基元LED封装结构中使用的基板的结构。本申请的关键在于将已有技术的管型基元LED中使用的基板1改进为透气型基板。其中最简单的实现方式如图3a和图3b所示，是在原来的绝缘基板1上形成气孔h的阵列而形成透气型基板10（或10’）。在保证基板能够承载所述的LED微晶芯片阵列和布线要求的基本强度条件下，尽可能使得基板10（或10’）上形成的气孔h的面积的总和占该基板的面积的比例越大。例如，可以选择图3a中正方形气孔的边长a或图3b中的圆型气孔的直径d小于所使用的LED微晶芯片的边长。可以通过冲压或其他任何适当的加工方式来形成这些气孔h。气孔的形状不受限制，但为了保证通气效果的均匀性和制作的简单，气孔的形状通常应该是简单的图形。例如以图3a所示的矩形和和图3b所示的圆型来形成这些气孔，也可以采用其它形状，例如矩形、椭圆形、菱形、蜂窝形等。

除了通过加工处理来形成所述基板1上的气孔h之外，还可以采用其中有贯穿微孔的导热性能好的绝缘材料来制作基板，例如氮化铝微孔陶瓷材料。这将使得基板的制作简单，同时保证对流系统和原有热传导系统的散热效果。

图4a和图4b是示意图，示出在根据本发明实施例的管型基元LED封装结构中把LED微晶芯片布置在3a和图3b所示基板上的情况。以图4a为例，在把LED微晶芯片排列在图3a所示的基板10上之后，在基板10上仍然有一些气孔h没有被LED微晶芯片所覆盖或没有被LED微晶芯片完全覆盖。这些没有被覆盖或没有被完全覆盖的气孔h能够使得气体通过。从上面对于所述气孔h边长a的限定（即a小于LED微晶芯片的边长）可知，在所述的基板上会有被完全覆盖的气孔h，但通过适当地选择所述气孔h边长a，仍然会有没有被覆盖或没有被完全覆盖的气孔。

图5是根据本发明一个实施例的管型基元LED封装结构的截面图。图5是将图1所示已有技术的管型基元LED封装结构中的基板1替换为图3a或图3b所示的根据本发明的基板10（或10’）实现的。如图5所示出的那样，由于那些没有被LED微晶芯片覆盖的气孔或没有被LED微晶芯片完全覆盖的气孔的存在，使得在空间6中存在的氮气或惰性气体通过这些没有被覆盖或没有被完全覆盖的气孔与通常是由金属（例如：铜或铝）材料制成的热沉部件5直接接触，从而形成从所述的热沉部件5到所述的透光封盖3之间的对流系统，使得能够通所述氮气或惰性气体的对流把LED微晶芯片产生的热量直接对流传导和亦步亦趋地热传导到该热沉部件5，再通过热沉部件5排出到管型基元LED的外部；而且，那些被LED微晶芯片覆盖或部分覆盖的气孔也起到辐射途径的作用，由LED微晶芯片产生的热量可以通过在其下方存在的气孔直接被辐射到热沉部件5，再通过热沉部件5排出到管型基元LED封装结构的外部。如此，通过该热沉部件更有效地降低LED微晶芯片工作环境温度，同时降低基板中以及与基板相密封的透光封盖的密封边缘处的温度梯度，从而降低密封边缘破裂的可能性，最终实现延长管型基元LED的工作寿命。

图6a和图6b分别示出根据本发明的改进实施例的在热沉部件中形成导气通道的透视示意图。

图6a中示出在热沉部件50中形成有导气通道的一种方式，其中沿着图2中的A方向在热沉部件50中形成有多条导气通道C（图中为6条），并且沿着图2中的B方向在热沉部件50中形成有通孔H，将形成的多条导气通道C连通。

图6b中示出在热沉部件50’中形成有导气通道的另一种方式，其中同样沿着图2中的A方向在热沉部件50’中形成有多条导气通道C（图中为6条），并且沿着图2中的B方向在热沉部件50’中形成有几条导气缝隙H’，将形成的多条导气通道C连通。导气缝隙H’的深度可以与导气通道C等深。

图7a和图7b是截面图，分别示出将图6a和图6b所示的热沉部件50和50’分别用于图5示出的根据本发明实施例的管型基元LED封装结构时的情况。这两个截面图都是沿着图2中的B线获得的。其中，图7b是在图6b的导气缝隙H’中沿着图2中的B线获得的示意性截面图。图7b所示热沉部件50’中由实线包围的实线部分所在的平面（即截面）和由虚线包围的虚线部分所在的平面是在空间上平行的两个不同平面，这两个不同平面之间的距离不大于导气缝隙H’的宽度。图7b中的双箭头示意在导气缝隙H’中的气体流动。

另外，如上所述，除了通过加工处理形成基板10上的气孔h以及基板10’上的气孔h’之外，还可以采用其自身带有贯穿微孔的导热性能好的绝缘材料（例如，氮化铝微孔陶瓷材料）制作的基板。图7c示出了将图6a的热沉部件50和自身带有贯穿微孔的绝缘基板100结合时的情况。如图7c所示，其中基板100为氮化铝微孔陶瓷材料制成的基板，其上带有贯穿微孔，这些微孔可以起到图3a和图3b所示的气孔h和h’的作用。采用这种基板，可是省去在基板上加工贯穿气孔的步骤，使得制作简单，同时又能保证获得如上述采用带有气孔h或h’的基板10或10’类似的对流系统和散热效果。类似地，也可以采用图6b所示的热沉部件50’与带有贯穿微孔的绝缘基板相结合的方式（未示出）来实现上述的对流系统和散热效果。

以图7a为例，导气通道C的作用在于提高了对流气体与热沉部件50的接触面积，这将大大提高热沉部件50的散热效果。同时，由于通孔H将这几条存在的导气通道C连通，在进一步提高热沉部件50的散热效果的同时，还使得整个封装的管型基元LED温度平衡性得到改善。

具体地说，基板1中设置的气孔h的至少一部分将会与热沉部件50中设置的导气通道C对接连通。由于热沉部件50中设置了导气通道C使得此时的热沉部件50具有了类似于通常设置在该热沉部件50的外表面的散热鳍片4相似的改进的散热效果。而且如图6a示出的那样，通孔H的设置位置靠近在该热沉部件50外表面设置的散热鳍片4，将有利于发挥所述散热鳍片4的散热效果。

管型基元LED中充有氮气或惰性气体。在点亮该管型基元LED之后，LED微晶芯片产生的热量主要被散发到从LED微晶芯片所在的一侧（称为第一侧）到透光封盖3之间的空间6中，另有部分热量通过基板1中的气孔h辐射到热沉部件50上。氮气或惰性气体受热膨胀后比重变轻，沿基板1中的气孔h到达片基板1的另一侧（称为第二侧），并通过与该气孔相对接连通的该热沉部件50中的气体的导气通道C和通孔H。通过热沉部件50以及通常与热沉部件50连接的外部散热鳍片4实现散热。

随后，由于较高温度的氮气或惰性气体被热沉部件50和可选的散热鳍片4迅速冷却，该氮气或惰性气体的体积收缩并且比重变大后反向流动，例如沿热沉部件50相对靠近边侧的导气通道C返回到空间6中被再度加热。从而再次吸收LED微晶芯片工作时产生的热量。

如此，基板1上设置的基板气孔h（气流的通道）、热沉部件50中设置的导气通道C和通孔H（气流的通道）、从LED微晶芯片2到透光封盖3之间的空间6共同形成了一个连通空间。通过在此连通空间中充斥的惰性气体或氮气的对流作用，形成一个气体循环散热系统，从而提高了散热效率和整个管型基元LED温度平衡性。

上述这样一个气体对流的过程循环进行。并且，微晶芯片发出的热量越多，充斥的氮气或惰性气体被加热越快，循环也就越快，散热效率也就越高。以此达到芯片在一个较低温度下的热平衡。

图8a和图8b示出根据本发明另一个实施例的管型基元LED封装结构的截面图。是对图5实施例的进一步的改进。

为了进一步提高充斥在管型基元LED中的氮气或惰性气体的循环散热效果，如图8a所示，可对热沉部件5相对于基板10（或10’）的布置进行设计，例如使得热沉部件5与基板10（或10’）之间形成局部接触，亦即在基板10（或10’）和热沉部件5之间的非接触部分形成狭小的缝隙S，以便加速气体的流动，实现在不影响良好的热传导效果的同时，进一步提高气体对流的效果。具体地说，热沉部件5与基板10（或10’）之间形成的局部接触可以是通过例如在基板10（或10’）和热沉部件5之间的凸点支撑接触或凸台支撑接触而实现，图8a中以标记T表示凸台。这样，由于基板10（或10’）和热沉部件5之间只是几个凸点或几个凸台T的接触，而在其他非接触部分形成了在热沉部件5与基板10（或10’）之间的缝隙S，进一步提供了气体在管型基元LED中循环对流的通路。所述的凸台T可以形成在热沉部件5与基板10（或10’）相接的表面上，也可以形成在基板10（或10’）的下表面（第二侧的表面）上。形成的凸台T的高度不大于1mm，例如1/2mm，以便不显著增加制成的管型基元LED的体积。

还可以结合基板10（或10’）的边缘、热沉部件5的边缘和透光封盖3边缘的密封连接来形成所述的缝隙S。如图8b所示，在环绕热沉部件5与基板10（或10’）接触面的边缘位置处，在热沉部件5或基板10（或10’）的下表面上形成凸台，而在基板10（或10’）与热沉部件5相接触的边缘部分之外的中心部分少量形成甚至不形成凸台，从而构成了缝隙S。这样的设计保持了如图5所示的基板10（或10’）的边缘、热沉部件5的边缘和透光封盖3边缘这三者相接触的密封连接，使得不会由于为了实现在基板10（或10’）和热沉部件5之间形成微小缝隙S而降低整个管型基元LED密封的可靠性。

同样可以在图7a和7b的实施例中进行类似的改进而在基板10（或10’）和热沉部件50和50’之间形成微小缝隙S。并且，以图6a为例，当热沉部件50中的通孔H越是靠近该热沉部件50的外侧，即越靠近可能存在的散热鳍片4时，气体循环的效果越好，因此散热效果越好。

优选地，所充入本发明管型基元LED封装结构的氮气或惰性气体的压力为1个大气压以上；因为大于1的氮气或惰性气体的充气气压能提高气体循环对流的散热效果。

前面附图中示出的管型基元LED封装结构的透光封盖3的形状是平坦的结构。但是可以优选为圆形或者弧形的结构，如图9所示。尤其在考虑把氮气或惰性气体的充气气压提高到大于1的情况下。从机械承载能力的角度来看，选择弧形结构的透光封盖3会使得整个透光封盖3的受力更加均匀。

并且，此处使用的术语“透光封盖”可广义地包含任何适于通光的完全透明或者半透明的管型基元LED的封盖。

在本发明的上述管型基元LED封装结构的实施例中，在所述透光封盖3的内表面上涂覆有荧光粉7，如图9所示。

现有技术中，可以将荧光粉涂覆在LED微晶芯片的表面，这不仅使得LED芯片的热量由于表面被覆盖而无法良好的散发，而且使得其本身被光子激发时所产生大量的热量也堆积在芯片表面。有鉴于此，根据本发明的一个实施例，管型基元LED封装结构中的LED微晶芯片2的表面上不直接涂覆荧光粉（即，LED微晶芯片2的外表面未涂敷荧光粉），而是把荧光粉涂覆在玻璃透镜（即，透光封盖3）的内表面上。由此，LED微晶芯片上没有荧光粉层覆盖之后，其表面热的散发能力提高，并且还减少了由于光子从LED微晶芯片引出后被荧光粉层包裹吸收而引起的发热。

当然，将荧光粉涂覆在透光封盖3的内表面上的这一特征并非实现本发明的必要特征，该特征仅仅是优选特征，其有利于芯片的进一步散热。但是，实际上，对于本发明通过控制惰性气体对流进行散热的原理来说，设置基板10（或10’）中的气孔h是实现本发明基本技术方案的核心特征，而热沉部件50（或50’）中的导气通道C和通孔H（或导气缝隙H’）以及缝隙S实现了本发明改进的技术方案。

在本申请的实施例中，透光封盖3的边缘与所述基板10（或10’）的边缘和所述热沉部件5（50或50’）的边缘的之一或二者的密封（尤其是气密性）连接可以通过多种方式实现。例如通过在透光封盖3的边缘、所述基板10（或10’）的边缘、所述热沉部件5（50或50’）的边缘的之一或二者的连接面的中间衬垫一优质硅胶垫圈，然后再采用机械机构，如螺丝锁紧或者扣边压紧，再在锁紧部位的隙缝中刮填充入环氧树脂。此外通过塑接或通过粘接密封或其它适当的方式实现密封都是可行的。尤其是在特殊气密性要求的情况下，可以混用机械方式、塑接方式和粘接方式来实现密封。

优选地，如附图中所示，散热鳍片4布置在热沉部件5（50或50’）的边框的外表面上。并且，优选地，在管型基元LED封装结构中，所述热沉部件5（50或50’）和所述散热鳍片4均由导热金属制成，例如铜、铝或者合金。

本领域技术人员可以理解的是，虽然以5×4的LED微晶芯片阵列的示例说明了本发明，但是实际上，可以根据实际所生产的照明装置的需要来选择LED微晶芯片阵列的规格，例如6×8、30×40、100×100等。并且，附图中虽然只示出了管型基元LED封装结构的上部外表面布置有散热鳍片4的示例，但是，实际上可以根据需求而在不影响安装使用的情况下在其它表面布置散热鳍片4。当然还可以根据实际照明装置的使用环境来选择不同形式的散热鳍片4，例如当把本发明的管型基元LED用于交通照明时，由于通常金属灯柱和连接装置本身有着很好的散热鳍片作用，因此本发明的管型基元LED可以不包括散热鳍片4。

此外，本发明中，惰性气体可以采用氮气、氩气、氖气等。热沉部件和散热鳍片的材料需要具有较高的导热性能，例如可以采用铝、铜之类的单质导热金属或者合金材料。在管型基元LED封装结构中所充入的惰性气体的气压可以根据应用的场合以及预期的管型基元LED封装结构的发热量而适当调节，以实现最佳效果。作为一种可选方式，热沉部件5和透光封盖3之间采用优质耐热硅胶垫圈机械压合，并且在缝隙内涂覆环氧树脂，以保证长效气密性。

此外，本领域技术人员可以理解的是，在本发明的有利实施例中，还提供了一种照明装置，只要所述照明装置中布置了根据本发明上述实施例之一所描述的管型基元LED封装结构，则根据本发明的照明装置同样能够实现上述实施例所描述的技术效果及功能。因此，本领域技术人员可以理解的是，有利地采用了根据本发明的管型基元LED封装结构的照明装置同样落入本发明的保护范围。

对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变和变形。本领域技术人员可以理解的是，所描述的实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明；本发明并不限于所述实施例，而是仅由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.一种管型基元LED封装结构，其包括：

基板，所述基板中带有多个基板气孔，所述基板气孔连通所述基板的第一侧和第二侧；

一个或多个LED微晶芯片，其布置在所述基板的第一侧的表面上；

热沉部件，所述热沉部件与所述基板的第二侧相接触；

透光封盖，所述透光封盖的边缘与所述基板的边缘和所述热沉部件的边缘的之一或二者密闭连接，形成所述管型基元LED封装结构的密封空间；以及

填充在所述管型基元LED封装结构的密封空间中的氮气或惰性气体，所述管型基元LED封装结构的密封空间和所述氮气或惰性气体共同形成从所述热沉部件到所述透光封盖的对流系统。

2.根据权利要求1的管型基元LED封装结构，其中所述热沉部件中设置有导气通道，所述导气通道至少与所述基板的部分基板气孔相对接连通。

3.根据权利要求1或2的管型基元LED封装结构，其中所述基板的第二侧的表面和所述的热沉部件之间的接触是局部接触,以便在所述基板的第二侧的表面和所述的热沉部件之间的非接触部分形成可供气体流动的缝隙。

4.根据权利要求1的管型基元LED封装结构，其中所述的基板是由加工成带有贯穿气孔的绝缘材料薄板制成或由带有贯穿微孔的绝缘材料薄板制成。

5.根据权利要求4的管型基元LED封装结构，其中所述的绝缘材料是树脂或微孔陶瓷之一。

6.一种照明装置，其特征在于包括根据权利要求1至5之一所述的管型基元LED封装结构。