专利名称：液体封装的大功率led装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及照明光源领域，具体涉及液体封装的大功率LED装置。
背景技术：
大功率LED作为照明光源具有体积小、耗电少、发热少、寿命长、响应速度快、安全 电压低、耐候性好、方向性好等优点。因此大功率LED被广泛用于路灯、投光灯照明。对于LED的封装，尤其是大功率LED的封装，给LED芯片快速有效地散热是封装技 术要解决的核心问题。大功率LED芯片在工作时，结区会产生大量的热量，如果结区的热量 不能及时得到扩散，就会导致LED发光效率降低、使用寿命减少。目前常规的LED封装技术 是将LED芯片贴在支架上包裹在像环氧树脂一类的透明材料内，而一般的透明的树脂、玻 璃等材料都是阻热材料，无法有效传递热量；这就导致LED芯片产生的热量只能通过衬底 传递给支架然后扩散到外界，然而一般的衬底材料热导率不高，因此LED芯片的衬底成为 了热通道的瓶颈。为了有效解决大功率LED芯片的散热问题，就不得不采用倒装结构封装， 激光剥离衬底等封装技术，但是，成本相对较高。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决现有大功率LED封装技术存在的散热困难、显色指数 低等问题。本实用新型提供的液体封装的大功率LED装置，包括金属壳体，所述金属壳体包 括开口、内侧面、外侧面、内底面以及与所述内底面相对设置的外底面，所述腔体开口、内侧 面、内底面形成一腔体，所述开口面积大于所述内底面面积，所述内底面中央设置有底板， 所述底板上设置有LED芯片阵列，所述开口处设置有透明挡板，透光绝缘液体通过所述透 明挡板密封在所述腔体内。优选的，所述LED芯片阵列由红色、绿色、蓝色、黄色LED芯片中的两者或者两者以 上按照预定数量以及预定间距排列而成。优选的，所述金属壳体的外侧面以及外底面上设置有散热片或散热柱结构。为了克服现有液体封装LED技术所存在的问题，本实用新型采用将LED芯片阵列 置于高热导率的底板上，再将底板安置于金属壳体内，然后在芯片上方填充液体密封。该方 案可以给LED芯片提供双散热通道；一方面，芯片产生的热量通过高热导率的底板快速传 递给金属壳体，然后金属壳体快速地将热量传递到空气中去；另一方面芯片所产生的热量 能直接通过液体的对流传递给金属壳体，然后金属壳体再快速地将热量传递到空气中去。同时本实用新型中的LED阵列是由多种单色芯片组合而成，可以实现多色彩照 明。若是组合成白光照明，相比现有荧光粉封装的白光LED具有更高的显色指数、更高的光 效，而且色温可调。
图1是本实用新型实施图2是本实用新型实施图3是本实用新型实施图4是本实用新型实施图5是本实用新型实施图6是本实用新型实施
J一中大功率LED装置的截面图； J一中大功率LED装置的立体图； J一中另一大功率LED装置的立体图； J二中大功率LED装置的截面图； J二中大功率LED装置的立体图； J二中另一大功率LED装置的立体图。
具体实施方式
实施例一一种液体封装的大功率LED装置，截面示意图和立体示意图分别参考图1、图2，包 括金属壳体10，所述金属壳体10包括开口 101、内侧面102、外侧面103、内底面104以及与 所述内底面相对设置的外底面105，所述腔体开口 101、内侧面102、内底面104形成一腔体， 所述开口 101面积大于所述内底面104面积，所述内底面104中央设置有底板11，所述底板 上设置有LED芯片阵列12，所述开口处设置有透明挡板14，透光绝缘液体13通过所述透明 挡板14密封在所述腔体内。在本实施例中，所述LED芯片阵列12可以由红色、绿色、蓝色、黄色LED芯片中的 两者或者两者以上按照预定数量以及预定间距排列而成，例如，LED芯片阵列可以由一个红 色LED芯片、一个绿色LED芯片按照预定间距排列而成，也可以由一个红色LED芯片、两个 蓝色LED芯片、一个黄色LED芯片按照预定间距排列而成，具体的LED芯片的种类、数量和 间距可以根据需要进行设置，均在本实用新型的保护范围之内。在本实施例所述大功率LED装置的外形可以根据需求进行设计，其外形可以设计 为如图2所示意的方柱形，也可以为多棱柱形，也可以为图3示意的圆柱形，还可以设计成 其他规则或不规则的多面体形。在本实施例中，大功率LED装置的金属壳体的内侧面是平面，如图2所示，所述内 侧面也可以设置成曲面，如图3所示，当然，曲面类型不限于图3所示的形状，也可以是抛物 面，双曲面等形状，本领域的技术人员在本实用新型基础上所作的常规简单变形均在本实 用新型的保护范围之内。所述大功率LED装置的特点在于，为LED芯片阵列提供了双散热通道；一方面，芯 片产生的热量通过高热导率的底板快速传递给金属壳体，然后金属壳体快速地将热量传递 到空气中去；另一方面芯片所产生的热量能直接通过液体的对流传递给金属壳体，然后金 属壳体再快速地将热量传递到空气中去。同时，所述大功率LED装置中的LED阵列是由多 种单色芯片组合而成，可以实现多色彩照明。若是组合成白光照明，相比现有荧光粉封装的 白光LED具有更高的显色指数、更高的光效，而且色温可调。实施例二一种液体封装的大功率LED装置，包括金属壳体20，所述金属壳体20包括开口 201、内侧面202、外侧面203、内底面204以及与所述内底面204相对设置的外底面205，所 述腔体开口 201、内侧面202、内底面204形成一腔体，所述开口面积大于所述内底面面积， 所述内底面中央设置有底板21，所述底板上设置有LED芯片阵列22，所述开口处设置有透明挡板对，透光绝缘液体23通过所述透明挡板M密封在所述腔体内。在本实施例中，所 述金属壳体20的外侧面203以及外底面205上设置有散热片结构206。在金属壳体20上 设置散热片结构206可以扩大金属壳体与空气的接触面积，有利于金属壳体向外界扩散热 量。当然，所述金属壳体也可以选择地设置在外侧面或者外底面的其中一种上，均不构成对 本实用新型的限制。作为对本实用新型实施例的进一步改进，所述金属壳体20内侧面202上可以设置 有反光材料。反光材料是对可见光有高反射率的材料，可以是金、银、铝等材料，这些材料可 以通过镀膜、印刷等方式沉积在金属壳体20的内侧面202和内底面204上。在金属壳体20 内侧面202上设置反光材料，可以提高LED装置的整体出光效率。作为对本实用新型实施例的进一步改进，可以在金属壳体20内设置有管道，管道 可以是穿过内底面204和外底面205将透光绝缘液体23与外界连通的管道，也可以是穿过 内侧面202和外侧面203将透光绝缘液体23与外界连通的管道。管道的材质可以是金属 也可以是塑料，管道可以焊接或粘结在金属壳体20内。管道将金属壳体20内的透光绝缘 液体23与外界连通，采用这样的结构，可以使得腔体内的压强与外界一致，从而可以避免 因透光绝缘液体膨胀造成的LED装置损坏。作为对本实用新型实施例的进一步改进，可以将透明挡板制作成透镜，透明挡板 的材质可以是石英、玻璃或者有机材料。将透明挡板制作成透镜可以改变LED装置光路。作为对本实用新型实施例的进一步改进，透光绝缘液体23可以是硅油。硅油具有 高化学稳定性、高闪点、无毒无公害、价格便宜等优点，是一种优良的透光绝缘液体。本实用新型实施例中的LED芯片阵列22，由预定数量的单色芯片按预定的规则排 列而成，其中单色芯片包括红色芯片，黄色芯片，绿色芯片和蓝色芯片。针对于白光照明，有 两种优选的LED芯片阵列的设计方案，其一为红色、绿色、蓝色芯片以1 2 1的比例组 合排列，另一为黄色、蓝色芯片以1 1的比例，再加少量红色芯片组合排列。这两种白光 LED阵列设计方案的优点在于，在合理的电路驱动下，可以实现高显色指数(> 85)照明； 同时在这两种方案所设计的光源的色温可大范围调节(3000-7000)。这些优点是目前以荧 光粉封装的白光LED所没有的。本实用新型实施例中的用于承载LED芯片阵列22的底板21可以是陶瓷材质，可 以是金属材质，也可以是晶体材质。优选之一是氮化铝陶瓷，优点有三价格相对晶体材料 便宜，热导系数高，热膨胀系数与LED芯片接近；优选之二是氧化铝陶瓷，其优点有二 价格 低廉，其金属化工艺非常成熟；优选之三是铜，其最大优点是热导系数高，可以达到400。本 实用新型所涉及的底板表面有通过金属陶瓷化或陶瓷金属化等工艺制得的图样电极，该电 极用于与LED芯片的正、负电极相连。本实用新型实施例中的金属壳体20，其作用在于以下三点1.支撑底板和LED芯 片阵列；2.为LED芯片阵列高效散热；3.汇聚LED芯片阵列发出的光线。金属壳体20可 以为铜、铝或合金等材料制作，因为铜和铝有相对较高的热导系数。本实用新型中的金属壳 体的特点之一在于，腔体可以设计成喇叭形开口，根据不同的照明要求，开口可以设计成圆 形、规则的多边形或者不规则的多边形；其特点之二在于，金属壳体20上设置有散热片或 散热柱结构206，用于增加金属壳体与空气的接触面积。另外，为了提高出光效率，可以在金 属壳体内侧面设置反光材料；为了将底板21与外部驱动电路连接起来，所述金属壳体上可以穿插有导线，或者在金属壳体20内侧面和内底面制作有图形电极。本实用新型实施例中的透光绝缘液体，其作用在于当LED芯片工作时，其结区所 产生的热量能够通过液体的对流和热传导快速传递到金属壳体上。由于本实用新型中的金 属壳体有很高的热导系数，所以液体传递给金属壳体的热量，能很快的被金属壳体扩散到 外界。透光绝缘液体可以完全充满金属壳体，也可以不完全充满金属壳体。本实用新型中 的透光绝缘液体需要具备不导电、粘度系数低、化学稳定性好、不腐蚀金属和LED芯片、无 公害、价格便宜等特点；针对于此，我们优选的是低粘度的硅油。本实用新型是实施例中的透明挡板，其作用在于作为出光窗口的透明挡板可以 制作成透镜用来调节出光角度，同时也可以在透明挡板上设置增透膜用来提高出光效率。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本实用新型说明书中内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种液体封装的大功率LED装置，其特征在于所述液体封装的大功率LED装置包 括金属壳体，所述金属壳体包括开口、内侧面、外侧面、内底面以及与所述内底面相对设置 的外底面，所述腔体开口、内侧面、内底面形成一腔体，所述开口面积大于所述内底面面积， 所述内底面中央设置有底板，所述底板上设置有LED芯片阵列，所述开口处设置有透明挡 板，透光绝缘液体通过所透明挡板密封在所述腔体内。
2.如权利要求1所述的液体封装的大功率LED装置，其特征在于所述LED芯片阵列 由红色、绿色、蓝色、黄色LED芯片中的两者或者两者以上按照预定数量以及预定间距排列 而成。
3.如权利要求2所述的液体封装的大功率LED装置，其特征在于所述金属壳体的外 侧面以及外底面上设置有散热片或散热柱结构。
4.如权利要求3所述的液体封装的大功率LED装置，其特征在于所述金属壳体内侧 面上设置有反光材料。
5.如权利要求4所述的液体封装的大功率LED装置，其特征在于所述金属壳体上设 置有穿过所述内底面和所述外底面将所述透光绝缘液体与外界连通的管道。
6.如权利要求1至5任意一项所述的液体封装的大功率LED装置其特征在于，所述 透明挡板是透镜。
7.如权利要求1至5任意一项所述的液体封装的大功率LED装置其特征在于，所述 透光绝缘液体是硅油。
专利摘要本实用新型公开了一种液体封装的大功率LED装置，包括金属壳体，所述金属壳体包括开口、内侧面、外侧面、内底面以及与所述内底面相对设置的外底面，所述腔体开口、内侧面、内底面形成一腔体，所述开口面积大于所述内底面面积，所述内底面中央设置有底板，所述底板上设置有LED芯片阵列，所述开口处设置有透明挡板，透光绝缘液体通过所述透明挡板密封在所述腔体内。本实用新型所提供的液体封装大功率LED的方法以及大功率LED装置，给LED芯片提供了双散热通道，可以解决现有大功率LED封装技术存在的散热困难、显色指数低等问题。
文档编号H01L33/64GK201904335SQ201020679968
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者冯丹华, 郑伟, 鲍锋辉 申请人:郑伟