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