[实用新型]无烘烤封装型高光效高散热性能高功率LED光源

说明书

技术领域

本实用新型内容属于半导体照明应用技术领域，涉及一种具有高光效、高散热性能和高功率的LED光源。

背景技术

近年来，具有节能、环保、长寿命等特性的LED照明市场已在全球范围内进入了快速稳固的发展阶段。而大功率LED光源产品的研究开发，主要是以国际上成熟的大功率LED发光芯片为基础所进行的功率扩展、电源控制、光学设计、散热设计、应用设计等技术的研究开发。解决了LED发光芯片的散热及出光率难题，使大功率LED光源能够最大限度的发挥LED发光芯片的功能。

目前，由于单只LED灯的功率≤5w，尚达不到大功率照明的要求，所以在大功率LED照明领域公知LED照明灯的光源一般均采用由多只小于或等于5w的LED芯片通过串联、并联组合而成。其基本封装工艺结构是在一块散热基板上用银胶粘接多只蓝色发光LED芯片，在LED芯片上面涂上硅胶质荧光粉，再在荧光粉上面平面封装保护硅胶。上述公知的大功率LED光源结构虽然基本解决了LED照明的功率扩容问题，但它仍存在有出光效率低、功率密度低、组合功率小、散热不充分、工艺难度大、加工周期长、成本高等不足。致使封装成品的大功率LED光源性能较低、成本很高且功率较小。出现上述问题的主要原因可以归结为：

1、在目前公知的大功率LED光源封装结构中，LED芯片所发出的光束通过荧光粉后射入硅胶时形成180°光源，光线再从硅胶射入空间。光线是由光密介质射入光疏介质，是两种不同折射率的介质，光线会发生向偏离法线方向折射现象，当入射角大于临界角时会在硅胶中产生全反射。

其中：n₁＝n_s＝1.53    n_s为硅胶折射率

      n₂＝n_A＝1.0     n_A为空气折射率则由斯涅尔公式得：θ_c＝sin^-1(n₂/n₁)＝sin^-1(1/1.53)＝41°。

因为硅胶出光面平面所致，光束从硅胶射入空气中，仅当光束中光线入射角度θ＜θ_c×2＝41°×2＝82°的部分才能折射输出至空气空间中，其余很大部分光线在硅胶内部形成全反射损耗，不能输出到空气空间。如此就会使光通量损失40％左右；另一方面光线在硅胶内的全反射能量产生热，使LED芯片温度升高，LED芯片工作在较高温度上时会大幅度降低发光效率，使LED芯片产生发光衰减。

2、常规封装结构通过银胶把大功率LED芯片和散热基板粘接在一起。银胶是由高分子环氧胶和银粉颗粒混合组成的，制备时将银胶在一定时间(90-120分钟)内以较高的温度(180-200℃)进行加热，使混合物中的高分子环氧胶固化而完成粘接作用，由混合物中的银粉颗粒完成导热和导电作用。在银胶固化过程中，高分子环氧胶对银粉颗粒进行湿润，在银粉颗粒周围形成环氧胶包裹层，使固化后银胶层的热阻和导电阻值都大幅度增大；电阻增大会使LED芯片上的电压降(VF)增加，导致LED芯片热功耗加大；而热阻增大又致使LED芯片上的热量不能充分快速的传导到散热基板上散发出去，使LED芯片上的温度远高于散热基板的温度。大功率LED芯片工作在很高温度上，必然会大幅度降低LED芯片的发光效率、降低LED光源的性能以及降低大功率LED光源的功率密度。又由于银胶的固化是在高温度(180～200℃)和长时间(90～120分钟)下进行的，也会对LED芯片产生损伤，降低LED芯片的发光效率。此外，用银胶粘接大功率LED光源的封装难度很大，封装周期很长，成本也很高，亦使对特大功率LED光源的封装难于实现。

3、常规封装用高温固化型硅胶调制荧光粉和制作表面保护透光层，硅胶的固化过程需要在高温(150℃)和长时间(120-200分钟)条件烘烤完成，也会对LED芯片产生损伤，降低LED芯片的发光效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，进而提供一种具有结构设计合理、制作成本低、散热性能好、耗电量低、光效率高、光衰减小、使用寿命长等优点的无烘烤封装型高光效高散热性能高功率LED光源。