RU99245U1 - Светоизлучающая матрица - Google Patents

Abstract

1. Светоизлучающая матрица, выполненная в виде монолитной гибридной интегральной схемы, содержащей плату корпуса из материала с высокой теплопроводностью, изолирующего слоя, тонкой металлической многослойной пленки со сформированной на ней топологией, светоизлучающих кристаллов, соединенных последовательно-параллельными группами, отличающаяся тем, что изолирующий слой выполнен из полиамида толщиной в интервале 2÷10 мкм, с тепловым сопротивлением не более 20 град/Вт и напряжением пробоя не менее 500 В, вокруг области с кристаллами выполнена формирующая геометрию светящейся области рамка из эпоксидного компаунда, заполняемая люминофором, формирующая топологию пленка выполнена трехслойной из Ti, Сu, Аu. ! 2. Светоизлучающая матрица по п.1, отличающаяся наличием над излучающей плоскостью матрицы полимерной световыводящей линзы, формирующей распределение светового потока в пространстве.

Description

Полезная модель относится к светодиодной технике, а именно к мощным многокристальным источникам света и предназначена для использования при создании осветительных устройств бытового и промышленного назначения.

Известен патент РФ №22951741 на светоизлучающее устройство (аналог). Светоизлучающее устройство выполнено так, что на изолирующей подложке сформировано множество светодиодных элементов на основе GaN. Множество светодиодных элементов расположено на изолирующей подложке в виде двумерной структуры. Светодиодные элементы сгруппированы в первую группу и вторую группу с одинаковым количеством элементов, при этом первая и вторая группы включены между двумя электродами встречно-параллельно для подачи питания переменного тока. Электрод одного из светодиодных элементов первой группы электрически соединен и является общим с электродом одного из светодиодных элементов второй группы, соседним с указанным одним из светодиодных элементов первой группы. Множество светоизлучающих элементов сформировано на одной подложке в едином технологическом процессе, и излучающие элементы соединены между собой последовательно либо параллельно, в зависимости от того какое напряжение подается - постоянное или переменное. При такой структуре светоизлучающее устройство может работать при высоком напряжении возбуждения. К недостаткам этого устройства относится необходимость сопряжения со сложной системой теплоотвода, так как возникающее тепло светодиодов высокой мощности должно отводиться с очень небольшой площади.

Преимущество многокристальных светоизлучающих устройств в сравнении с однокристальными при приблизительно одинаковом световом потоке заключается в гомогенном распределении тепла.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели, прототипом, является светодиодная матрица (патент РФ №2369943). Это изобретение относится к электронной технике и предназначено для использования при производстве осветительных и сигнальных устройств. Светодиодная матрица содержит кристаллы полупроводниковых светодиодов с электрическими контактами, закрепленные на теплоотводящем основании и крышку из прозрачного материала, укрепленную на основании. На поверхности крышки над каждым светодиодным кристаллом сформированы линзы, которым изнутри соответствуют полости, заполняющиеся светопроводящей средой, обеспечивающие равномерное распределение излучения в заданном диапазоне длин волн на выходе устройства. К недостаткам изобретения №2369943 следует отнести невысокую плотность светового потока с единицы площади, высокую трудоемкость изготовления и сборки.

Техническим результатом предложенной полезной модели является создание полупроводникового источника света, обладающего высокой оптической мощностью и надежностью работы.

Сущность изобретения заключается в том, что многокристальная светоизлучающая матрица (СИМ) выполнена в виде гибридной интегральной микросхемы (ГИС) (фиг.1.). Корпус СИМ представляет собой пластину из материала с высокой теплопроводностью 1, в частном случае алюминия, на которую нанесен диэлектрический слой 2 из полиамида толщиной d=2÷10 мкм. Толщина слоя выбирается таким образом, чтобы его тепловое сопротивление не превышало 20 град\Вт, а напряжением пробоя составляло не менее 500 В. На слое полиамида нанесена многослойная пленка из металлов Ti d=0.1 мкм (3), Сu d=7÷10 мкм (4), d=3÷4 мкм Аu (5) и методом фотолитографии сформирована топология ГИС. На контактные площадки корпуса СИМ с помощью припойной пасты, либо токопроводящего клея крепятся излучающие кристаллы 6, разводка которых между собой выполнена методом термокомпрессии золотой проволокой 7 диаметром 40 мкм. Вокруг области с излучающими кристаллами выполнена формирующая геометрию светящейся области рамка 8 из эпоксидного компаунда. Область, ограниченная рамкой заполнена люминофором 9, в частном случае из алюмоиттриевого граната с добавлением Ga или Gd.

На фиг.2 показан пример коммутационного рисунка заявляемой светоизлучающей матрицы рисунка, а на фиг.3, в внешний вид матрицы для постоянного и для переменного напряжения питания. На фиг.4 для постоянного напряжения, на фиг.5 показана схема электрического соединения излучающих диодов для переменного напряжения.

В частном случае над излучающей поверхностью формируется полимерная световыводящая линза, формирующая распределение светового потока в пространстве. Форма линзы зависит от заданного распределения светового потока.

Пример практического выполнения матрицы.

Были изготовлены две партии светоизлучающих матриц по данному предложению в количестве 20 шт. каждая. Источник света в первой партии СИМ-10Б представлял собой группу из 36 шт. светоизлучающих кристаллов диодов InGaN синего цвета свечения площадью 580×580 мкм, размещенных на алюминиевой подложке. Все кристаллы электрически соединены между собой последовательно-параллельно (фиг.4). Стабилизатор обеспечивал при напряжении 10 В заданное значение прямого рабочего тока 1.2 А, возбуждающее оптическое излучение полупроводниковых кристаллов. Световой поток матрицы СИМ-10Б составлял 550 лм, угол излучения составил 120 градусов. Масса матрицы 5 г, диаметр алюминиевой подложки 22 мм, площадь излучающей области 4 см². Цвет излучения белый. Цветовая температура составила 4000÷6500°С.

Источник света второй партии СИМ-8Б-220 представлял собой группу из 144 шт. светоизлучающих кристаллов диодов InGaN синего цвета свечения площадью 580×580 мкм, размещенных на алюминиевой подложке. Все кристаллы электрически соединены между собой последовательными группами из двух диодов противоположной полярности (фиг.5). При напряжении 220 В заданное значение прямого рабочего тока 40 мА, возбуждающее оптическое излучение полупроводниковых кристаллов. Световой поток матрицы СИМ-10Б составлял 400 лм, угол излучения составил 120 градусов. Масса матрицы 5 г, диаметр алюминиевой подложки 22 мм, площадь излучающей области 4 см². Цвет излучения белый. Цветовая температура составила 4000÷6500°С.

Claims (2)

1. Светоизлучающая матрица, выполненная в виде монолитной гибридной интегральной схемы, содержащей плату корпуса из материала с высокой теплопроводностью, изолирующего слоя, тонкой металлической многослойной пленки со сформированной на ней топологией, светоизлучающих кристаллов, соединенных последовательно-параллельными группами, отличающаяся тем, что изолирующий слой выполнен из полиамида толщиной в интервале 2÷10 мкм, с тепловым сопротивлением не более 20 град/Вт и напряжением пробоя не менее 500 В, вокруг области с кристаллами выполнена формирующая геометрию светящейся области рамка из эпоксидного компаунда, заполняемая люминофором, формирующая топологию пленка выполнена трехслойной из Ti, Сu, Аu.

2. Светоизлучающая матрица по п.1, отличающаяся наличием над излучающей плоскостью матрицы полимерной световыводящей линзы, формирующей распределение светового потока в пространстве.