CN104534421A - 高光功率密度led光源模块 - Google Patents

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杨华
郑怀文
薛斌
李璟
王国宏
王军喜
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

一种高光功率密度LED光源模块，包括：一基板，该基板的中间有一凹槽；多个LED发光芯片，该多个LED发光芯片制作在基板上的凹槽内，组成LED发光芯片阵列；一远程荧光粉层，该远程荧光粉层制作在基板凹槽的上方；一散热器，该散热器为一槽体，该散热器固定在基板的下方，该散热器与基板之间形成一个密封的空腔，空腔内部注有相变散热的液体，用于散发多个LED发光芯片的热能。本发明具有输出光功率高，光斑面积小且光斑亮度均匀，使用寿命长的特点。

Description

高光功率密度LED光源模块
技术领域
本发明涉及到一种高光功率密度的LED光源模块，属于LED照明，LED投影等领域。
背景技术
LED(light emitting diode)，即发光二极管，作为新型高效固体光源，具有长寿命、节能、绿色环保等显著优点，是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，被认为是第3代的照明新技术，其经济和社会意义巨大。
随着半导体技术的不断发展，LED科技发展迅速，LED在发光强度、峰值波长、半波带宽等参数性能上有很大提高。现阶段单个LED的光功率越来越高；峰值波长越来越稳定，半波带宽更窄，单色性能好；方向性好；覆盖波长从紫外到红外，几乎可以找到任意波长的单色LED，驱动电路易于控制，使用寿命长，价格低廉，这些特性为LED应用于光医学、光生物学、光化学催化、光通信等领域提供了技术基础。虽然单个LED的光通量目前可以达到5-20个流明，但是毕竟输出光功率有限。采用多颗LED排列成大面积的发光板，在一定程度上可以提高输出光功率，但是由于发光板的面积过大，无法在较小的照射面积获得高的光功率密度，在实际应用中容易受到限制。另外，多颗LED排列在一起产生的散热问题也会大大降低总光输出功率，稳定性和使用寿命。还有外加的聚光器对光的吸收也会降低总光输出功率，这些因素都制约了LED在光医学、光生物学、光化学催化、光通信等领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高光功率密度LED光源模块，该高光功率密度LED光源模块具有输出光功率高，光斑面积小且光斑亮度均匀，使用寿命长的特点。
本发明提供一种高光功率密度LED光源模块，包括：
一基板，该基板的中间有一凹槽；
多个LED发光芯片，该多个LED发光芯片制作在基板上的凹槽内，组成LED发光芯片阵列；
一远程荧光粉层，该远程荧光粉层制作在基板凹槽的上方；
一散热器，该散热器为一槽体，该散热器固定在基板的下方，该散热器与基板之间形成一个密封的空腔，空腔内部注有相变散热的液体，用于散发多个LED发光芯片的热能。
本发明的有益效果是，在所述的高光功率密度LED光源模块中，采用了高导热性材料制成基板，并整体采用散热器，使LED点亮后产生的热量能够高效散出，改善散热性能，提高了高光功率密度LED光源模块的可靠性，减小光衰。所使用的聚光器的表面镀有高反射率的金属膜或光学膜，起到减小光吸收率，提高光反射率的作用，将多颗LED发光芯片发出的光汇聚到同一照射平面上，形成高光功率密度的均匀光斑。该结构适合应用在光医学、光生物学、光化学催化、光通信等领域。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，其中：
图1是本发明高光功率密度LED光源模块一实施例的结构示意图；
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种高光功率密度LED光源模块，包括：
一基板1，该基板1的材料为铜、铝或氮化铝陶瓷。这些材料都为易实现电路加工的高导热率材料。该基板1的中间有一凹槽；该凹槽深度2-5mm，低于基板厚度，凹槽表面制作有电路层，用于芯片的电路连接。
多个LED发光芯片2，该多个LED发光芯片2制作在基板1上的凹槽内，组成LED发光芯片阵列；所述多个LED发光芯片2是由多个大尺寸大功率LED芯片经过串联、并联或串并联结合而成，单个大尺寸大功率LED发光芯片2的尺寸大于2mm*2mm，单个LED发光芯片2的工作功率大于5W，LED发光芯片2是正装，垂直或者倒装结构芯片。LED发光芯片2的数量为四个以上，是同一种单波长大尺寸大功率LED芯片或是多种波长大尺寸大功率LED芯片组合。置放在基板1凹槽内的多个LED发光芯片2，是通过金丝压焊、倒装焊接或者共晶焊接的方法实现与基板1表面电路的电连接。
一远程荧光粉层3，该远程荧光粉层3制作在基板1凹槽的上方；远程荧光粉层3是受LED发光芯片2发射波长激发的荧光玻璃、透明荧光陶瓷或是固化有荧光粉胶层的高透光率的石英玻璃。该远程荧光粉层3的厚度为500微米到2毫米之间，使用荧光玻璃或透明荧光陶瓷不仅具有高的荧光转换效率，还有利于散热。远程荧光粉层3为固化有荧光粉胶层的高透光率的石英玻璃时，用来混合荧光粉的胶体为高透光率高折射率的硅胶或者环氧树脂。荧光粉与硅胶或者环氧树脂的混合比例在质量比3∶1到15∶1之间，两者充分搅拌混合在一起，放入真空脱泡机脱去内部气泡。根据所需光源的色温要求及荧光粉胶层的厚度选择合适的配比，荧光粉胶层的厚度一般为200微米到2毫米之间。荧光粉胶层均匀涂敷在高透光率的石英玻璃表面，放入高温烘箱进行固化，固化温度为130℃，时间为100分钟。
一散热器4，该散热器4为一槽体，该散热器4固定在基板1的下方，该散热器4与基板1之间形成一个密封的空腔，空腔内部注有相变散热的液体，用于散发多个LED发光芯片2的热能。散热器4与基板1密封连接形成密闭的空腔。散热器4与基板1之间空腔内部注有的相变散热的液体为，水或液态金属。使用时，将光源向下放置，该相变散热的液体与基板1的背面直接接触，有利于将热量迅速导出。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光功率密度LED光源模块，包括：
一基板，该基板的中间有一凹槽；
多个LED发光芯片，该多个LED发光芯片制作在基板上的凹槽内，组成LED发光芯片阵列；
一远程荧光粉层，该远程荧光粉层制作在基板凹槽的上方；
一散热器，该散热器为一槽体，该散热器固定在基板的下方，该散热器与基板之间形成一个密封的空腔，空腔内部注有相变散热的液体，用于散发多个LED发光芯片的热能。
2.根据权利要求1所述的高光功率密度LED光源模块，其中所述基板上的凹槽表面制作有电路层，基板的材料为铜、铝或氮化铝陶瓷。
3.根据权利要求1所述的高光功率密度LED光源模块，其中所述多个LED发光芯片是由多个大尺寸大功率LED芯片经过串联、并联或串并联结合而成，单个大尺寸大功率LED发光芯片的尺寸大于2mm*2mm，单个LED发光芯片的工作功率大于5W，LED发光芯片是正装，垂直或者倒装结构芯片。
4.根据权利要求3所述的高光功率密度LED光源模块，其中LED发光芯片的数量为四个以上，是同一种单波长大尺寸大功率LED芯片或是多种波长大尺寸大功率LED芯片组合。
5.根据权利要求3所述的高光功率密度LED光源模块，其中置放在基板凹槽内的多个LED发光芯片，是通过金丝压焊、倒装焊接或者共晶焊接的方法实现与基板表面电路的电连接。
6.根据权利要求1所述的高光功率密度LED光源模块，其中远程荧光粉层是受LED发光芯片发射波长激发的荧光玻璃、透明荧光陶瓷或是固化有荧光粉胶层的高透光率的石英玻璃。
7.根据权利要求6所述的高光功率密度LED光源模块，其中远程荧光粉层为固化有荧光粉胶层的高透光率的石英玻璃时，用来混合荧光粉的胶体为高透光率高折射率的硅胶或者环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的高光功率密度LED光源模块，其中散热器与基板密封连接形成密闭的空腔。
9.根据权利要求8所述的高光功率密度LED光源模块，其中散热器与基板之间空腔内部注有的相变散热的液体为，水或液态金属。
10.根据权利要求9所述的高光功率密度LED光源模块，其中该液体与基板的背面直接接触。
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