[實用新型]一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源

無效

• 申請號: 201020656736.1
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN202049951U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 黃金鹿;繆應明;刁文和
• 申請（專利權）人: 黃金鹿
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/48;H01L33/64;H01L33/50;H01L33/56;C04B33/32;C04B35/64;C04B35/645
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技術領域

本實用新型涉及一種白光LED光源，確切地講是一種由透明熒光陶瓷材料集成封裝的大功率LED光源。

背景技術

當前，國內外現行的白光LED封裝工藝方法有多種，其中“藍光芯片+熒光粉”封裝工藝中，由于環氧樹脂具有優良的粘結性、電絕緣性、密封性和介電性能且成本較低、易成型等優點成為LED封裝的主流材料。但是隨著白光LED亮度和功率的不斷提高，對LED的封裝材料提出更高的要求，而環氧樹脂自身存在的吸濕性、易老化、耐熱性差、高溫和短波光照下易變色等缺陷暴露了出來，環氧樹脂也不易實現與熒光粉的均勻摻雜，從而大大影響和縮短LED器件的性能和使用壽命。為了解決環氧樹脂存在的上述問題，有機硅材料由于具有良好的透明性、耐高低溫性、耐候性、絕緣性等，受到了國內外研究者的廣泛關注，被認為是替代環氧樹脂的理想材料。但有機硅作為封裝材料也存在一些缺點，有機硅沒有解決熒光粉均勻摻雜的問題，有機硅的折射率在1.5左右，與LED芯片的折射率相差較大，不利于光的輸出；另外，有機硅雖然較環氧樹脂在耐熱性、力學性能方面有所提高，但在高溫、高腐蝕性等惡劣環境下工作的能力較差。而且由于有機硅的生產工藝較復雜、成本較高，當前市場上的有機硅價格十分昂貴，不利于白光LED的推廣及應用。

發明內容

為了克服上述缺陷，本實用新型提出了一種由高折射率透明陶瓷材料與熒光粉摻雜共燒形成的透明熒光陶瓷集成封裝的大功率LED光源。

本實用新型為了解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種透明熒光陶瓷集成大功率LED光源，由LED芯片、封裝基板、支架、電極和透明熒光陶瓷封裝材料構成，封裝基板和支架組合安裝，若干LED芯片陣列排布固晶于封裝基板固晶區，并由金線串并聯后連接于正負電極，LED芯片由透明熒光陶瓷材料整體封裝，出光面為平面或曲面，曲面出光面對應于LED芯片透明熒光陶瓷材料由模具定型為突起的曲面。

所述透明熒光陶瓷由熒光粉與透明陶瓷粉體摻雜共燒而成，分為無壓燒結工藝或真空熱壓燒結工藝；

無壓燒結工藝：將壓制成型和燒結工藝分開進行，先將粉體冷壓成型，成型方式選擇鋼模冷壓成型、或鋪以冷等靜壓成型和濕法成型中的一種，之后進行素燒以去除一些添加劑，再在真空、氫氣或其他惰性氣體條件下進行高溫燒結；

真空熱壓燒結：成型和燒結在同一工序完成，先將粉體放入模具冷壓成型，然后將成型樣品放入真空熱壓爐進行熱壓燒結，所得制品再放入熱等靜壓爐內高溫、高壓下進行后處理，爐內溫度1600-1800℃，氬氣條件下壓力150-200Mpa，進而提高熒光透明陶瓷的光學性能。

所述透明陶瓷選用高純原料，通過工藝手段排除氣孔獲得，其折射率大于1.7。

所述封裝基板由高導熱金屬或合金制成片狀結構，固晶區域為平面或凹凸結構。

所述曲面出光面為規則弧面出光面或異形曲面出光面。

本實用新型的有益效果：折射率差異過大易導致全反射發生，而將光線反射回芯片內部無法有效導出，因此提高封裝材料的折射率將可減少全反射的發生。以藍光芯片/黃色YAG熒光粉的白光LED組件為例，藍光LED芯片折射率為2.5，當封裝材料的折射率從1.5時提升至1.7時，光取出效率提升了近30％；因此，提升封裝材料的折射率降低芯片與封裝材料間折射率差異來達到提升出光效能，MgAl₂O₄透明熒光陶瓷的折射率在1.7左右，比環氧樹脂和有機硅有較大提高，采用這種材料封裝將有效提高LED光源取光效率。

MgAl₂O₄透明陶瓷熱導率較高(17.0W/m·K)，約為環氧樹脂和有機硅的十倍，可以使工作中產生的熱量更為及時地傳遞出去，有利于降低熒光物質的工作溫度，延長熒光物質的壽命，有助于降低芯片結溫，從而可以提高工作電流，進一步提高LED發光強度。

由于透明熒光陶瓷有比環氧樹脂和有機硅更高的熱導率和折射率，可同時解決散熱和高效率問題；由于陶瓷材料有比有機材料更高的強度、硬度、更耐腐蝕，能夠大幅度提高LED制品的壽命，并為實現白光LED在高溫、高沖擊、腐蝕性等惡劣工作環境下長時間工作的使用提供了可能性。

附圖說明：

圖1為平面出光面LED光源剖視圖；

圖2為曲面出光面LED光源剖視圖；

圖3為封裝基板和支架組合示意圖I；

圖4為封裝基板和支架組合示意圖II；

圖5為平面出光面LED光源結構示意圖；

圖6為平面出光面LED光源立體圖；