专利名称：大功率发光二极管发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率发光二极管照明和显示装置，用于照明和信息显示。
背景技术：
现有技术的发光二极管均以1或2个芯片安装于一个反射碗内，后用透光环氧树脂密封为一基本单元，此种结构芯片散热难，芯片安装密度低，难于制成大功率的发光二极管器件。发光二极管是一种对温度很敏感的器件，输入功率增加时，芯片温度上升将导致发光效率明显下降。对于大功率发光二极管，如何改进散热，特别是大电流和高芯片安装密度的情况下，散热更是一个关键的问题。
发明内容
本发明的目的是要克服上述存在的不足，而提供一种大功率发光二极管发光器件，它是通过如下技术方案来实现的，它包括有安装在反射体上的发光二极管芯片，芯片上可有透光层，所述的发光二极管芯片至少有二个，并安装在至少一个反射体上，反射体被安装在基板上，基板安装在散热器上，基板与散热器之间设置有导热胶。
所述的安装有发光二极管芯片的反射体为由银、铜、铝、合金或镀银金属等高热导率的金属制成，该反射体被安装在如陶瓷、玻璃或电路板等构成的高热导率的基板及散热器上，反射体、基板和散热器之间设置有导热胶。
它还包括有安装在反射体上的发光二极管芯片，芯片上可有透光层，所述的发光二极管芯片至少有二个，并安装在至少一个反射体上，反射体被安装在散热器上，反射体与散热器之间设置有导热胶，导热胶层内有如小玻璃珠等绝缘支柱。
前述的反射体上设置有较深的反射碗，其深度大于反射碗口径的半径，反射碗的形状可设计成有利于光输出的如抛物面等形状。
所述的大功率发光二极管发光装置，其特征在于所述的发光二极管芯片可按需串联或并联、串并联连接，并被安装在平面或曲面反射体上。
所述的大功率发光二极管发光装置，其特征在于所述发光二极管芯片和反射体上可有光转换材料。
一种大功率发光二极管灯泡，它包括一个如前所述的发光二极管发光装置，所述发光二极管芯片前方有泡壳，该泡壳固定在散热器上，散热器被设计成与灯泡相似并有利散热的如叶片、通孔或其他几何形状等形状，一个绝缘外壳用于连接散热器和下部灯头，灯头与外壳内有驱动器，其输入端经引线与灯头相连；其输出经引线与发光二极管芯片相连。
所述的泡壳的内壁上可有光转换材料，并可有保护层。
所述的泡壳为透光泡壳，被设计成如球形、蘑菇形等不同形状。
所述的泡壳可为一开口泡壳并可有反射层，基板上设置有至少一个通孔，使空气可经通孔和散热器流通。
所述导热胶内也可有绝缘支柱，如小玻璃珠，这时反射体可直接安装于散热器上。
一种大功率发光二极管显示单元，它包括一个如前所述的发光二极管发光装置，所述的发光二极管芯片前方可有泡壳，该泡壳固定在散热器上，散热器安装于显示系统的基板上。
本发明的大功率发光二极管发光装置与现有技术的发光二极管相比，具有功率大、效率高等优点，可用于制造大功率发光二极管灯和显示器。
图1为现有技术的发光二极管的结构示意图。
图2为本发明的大功率发光二极管发光装置的一个实施例的局部剖面结构示意图。
图3为本发明的大功率发光二极管发光装置的又一个实施例的局部结构示意图。
图4为图3的等效电路图。
图5为图3的A-A剖面结构示意图。
图6为本发明的大功率发光二极管发光装置的又一个实施例的局部结构示意图。
图7为本发明的大功率发光二极管灯泡的一个实施例的剖面结构示意图。
图8为本发明的大功率发光二极管灯泡的又一个实施例的剖面结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍图1所示为有一个发光二极管芯片1的例子。芯片被安装在一个反射碗2内，芯片经连接线4和阳极引线3相连，并通过发光二极管芯片的引出线6外连，芯片上还有透光环氧树脂层5。
在此种结构，芯片和反射碗均被环氧树脂密封包围，散热困难，芯片温度容易升高而导致发光效率下降，工作电流一般限于20mA以下，且芯片安装密度低，难于制成大功率的发光二极管发光装置。
图2为本发明的大功率发光二极管发光装置的一个实施例的局部剖面结构示意图101。图2所示为一串相互串联的大功率发光二极管发光装置的例子。图中有发光二极管芯片1，它固定在反射体7上，例如金属反射碗内，所述反射碗固定在基板8上。基板8与一散热器9紧密接触，其间有导热胶10，反射碗与散热器9之间有一间隙，其中也有导热胶10，用于绝缘和导热。散热器9可为一平板或有多个槽的有利于散热的形状的板。芯片上有透光密封胶11，例如环氧树脂。所述绝缘基板7例如由陶瓷、玻璃或电路板等热导率高的材料制成。所述散热器由热导率高的材料例如铝、银、铜或合金等制成。为防止绝缘基板8因膨胀系数与散热器9不同而断裂，导热胶10可为软性胶。芯片1的排列可按需要串联、并联或串并联。绝缘基板8和散热器9可以是平面的或曲面的。为避免透光密封胶11因热膨胀而断裂，所述透光密封胶11可分成若干小块。
图2所述的结构，芯片1与散热器9之间热阻很小，可使芯片产生的热量很快散掉；同时芯片的安装密度可很高；从而可制成大功率、高效率的发光二极管发光装置。
为确保发光二极管芯片中有个别损坏时器件仍能正常工作，芯片的排列可先将若干个芯片并联后串联，如图3所示。图中1a、1b、1c...和1A、1B、1C...为芯片，另图中所示有连接线4a、4b，导电反射基板12。所述芯片可安装在平面或曲面的反射体上。
图4为图3的等效电路图，其中1a、1b、1c......并联，1A、1B、1C......并联，若干组并联的芯片相互串联。
图5为图3的A-A剖面结构示意图102，其中芯片阵列1a、1b、1c...，导电反射基板12，散热板9，二者之间有薄绝缘导热层13，如云母、人造云母等；另有导热胶层10，芯片上可有透光密封胶11。芯片和反射基板12上可有光转换材料15，可将由芯片发出的光转变成所需色的光。
以上图1和图5所示为本发明的发光二极管发光装置的结构的二个实施例的示意图。它们可用于制成平面或曲面光源，也可用于制成灯泡式的照明灯或显示单元。
图5中导热胶层10内也可有绝缘支柱，如小玻璃珠，如图6中24所示。这时反射体可直接安装于散热器上，而不用绝缘导热层13。
为得到效率更高、聚焦的出射光25，反射体上的反射碗12a可较深，例如深度大于反射碗口径的半径，如图6所示；反射碗12a的形状可设计成有利于光输出的形状、如抛物面等。图6中其它数字的意义与图5中相同。
图7为本发明的大功率发光二极管灯泡的一个实施例的结构剖面示意图。其中发光二极管发光可用图2(101)、图5(102)或图6(103)的结构，图6中所示为用图5所示结构的例子。图中数字1a、1b......，9，10，11，12，和13所代表的意义与图5相同；其中散热器9被设计成与灯泡相似并有利散热的形状，如叶片、通孔或其他几何形状。芯片阵列1a、1b......上有一透光泡壳14，由玻璃或塑料制成，固定在散热器9上，其内壁上可有光转换材料15，可将由芯片发出的光转变成所需色的光。光转换材料15上可有保护层16以保护光转换材料。图中有灯头17，绝缘外壳18由塑料或陶瓷制成，用于连接散热器与灯头。驱动电路19，其输入端经引线20与灯头17相连；其输出经引线21与发光二极管芯片相连，当外电源经灯头接通时，驱动器的输出即可点亮发光二极管芯片，使灯泡发光。
泡壳14内壁上也可不用光转换材料，泡壳为透明或乳白色。
芯片1a、1b......可为相同发光色或不同发光色的，以得到所需色的光输出。可用于制造照明灯泡或显示器。
图7所示的整灯的形状，可设计成其它几何形状，如球形、蘑菇形等。泡壳14也可以是开口的，其内壁上可有反射层22，如图8所示。图7中所示为用图6所示结构的例子。图7中其他数字的意义与图5中相同。这时散热器9上和反射基板12上可有至少一个通孔23，使空气经散热器流通，以增加散热效果。
图6和图7所示的装置也可用于制造显示单元，这时灯头17和外壳18可不用，直接把散热器9安装于显示系统基板上，散热器9也可以是显示系统基板本身。
本发明要求保护的范围不限于本文中介绍的各实施例，涉及的专门技术是本专业一般人员所熟悉的，因此只要了解本发明的内容，可以做各种形式的变换和代换。
权利要求
1.一种大功率发光二极管发光装置，它包括有安装在反射体上的发光二极管芯片，芯片上可有透光层，其特征在于所述的发光二极管芯片(1)至少有二个，并安装在至少一个反射体(2)上，反射体被安装在基板(8、13)上，基板安装在散热器(9)上，基板与散热器之间设置有导热胶(10)。
2.如权利要求1所述的大功率发光二极管发光装置，其特征在于安装有发光二极管芯片的反射体为由银、铜、铝、合金或镀银金属等高热导率的金属制成，该反射体被安装在如陶瓷、玻璃、电路板、云母、人造云母等构成的高热导率的基板(8、13)及散热器(9)上，反射体、基板和散热器之间设置有导热胶(10)。
3.一种大功率发光二极管发光装置，它包括有安装在反射体上的发光二极管芯片，芯片上可有透光层，其特征在于所述的发光二极管芯片至少有二个，并安装在至少一个反射体上，反射体被安装在散热器(9)上，反射体与散热器之间设置有导热胶(10)，导热胶(10)层内有如小玻璃珠的绝缘支柱(24)。
4.如权利要求1和3所述的大功率发光二极管发光装置，其特征在于所述的反射体上制成有一较深的反射碗(12a)，其深度大于反射碗口径的半径，反射碗的形状可设计成有利于光输出的如抛物面等形状。
5.如权利要求1和3所述的大功率发光二极管发光装置，其特征在于所述的发光二极管芯片可按需要串联、并联或串并联连接，并被安装在平面或曲面反射体上。
6.如权利要求1和3所述的大功率发光二极管发光装置，其特征在于所述发光二极管芯片(1、1a、1b......)和反射体(7、12、12a)上可有光转换材料(15)。
7.一种大功率发光二极管灯泡，它包括一个如前所述的发光二极管发光装置(101、102、103)，其特征在于发光二极管芯片前方有泡壳(14)，该泡壳(14)固定在散热器(9)上，散热器(9)被设计成与灯泡相似并有利散热的如叶片、通孔或其他几何形状等形状，；一个绝缘外壳(18)用于连接散热器(9)和下部灯头(17)，灯头(17)与外壳(18)内有驱动器(19)，其输入端经引线(20)与灯头相连；其输出经引线(22)与发光二极管芯片相连。
8.如权利要求7所述的大功率发光二极管灯泡或显示单元，其特征在于所述的泡壳(14)的内壁上有光转换材料(15)，并可有保护层(16)。
9.如权利要求7或8所述的大功率发光二极管灯泡或显示单元，其特征在于所述的泡壳(14)为透光泡壳，并被设计成如球形、蘑菇形等不同形状。
10.如权利要求7所述的大功率发光二极管灯泡，其特征在于所述的泡壳(14)可为一开口泡壳并可有反射层(21)，基板(12、13)散热器(9)上设置有至少一个通孔(23)，空气可经通孔(23)和散热器(9)流通。
11.一种大功率发光二极管显示单元，它包括一个如前所述的发光二极管发光装置(101、102、103)，其特征在于发光二极管芯片前方有泡壳(14)，该泡壳(14)固定在散热器(9)上，散热器(9)安装于显示系统的基板上。
全文摘要
一种大功率发光二极管发光装置,包括有至少二个发光二极管芯片,它们被安装在至少一个反射体上,反射体被安装在一个基板和一个散热器上;一个透光容器,安装在反射体上方,透光容器内壁可有光转换材料,可将发光二极管芯片发出的光转变成所需色的光;至少一个驱动电路和一个电连接器,电连接器与外电源相连,其输出与发光二极管芯片相连,它可用于制造大功率、高效率发光二极管灯泡或平板式光源和显示器。
文档编号H01L33/00GK1341966SQ0113539
公开日2002年3月27日 申请日期2001年9月29日 优先权日2001年9月29日
发明者葛世潮 申请人:葛世潮