一种光热一体化LED照明灯具及其制备方法与流程

本发明涉及一种光热一体化LED照明灯具及其制备方法，属于LED领域。

背景技术：

LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED具有低功耗、绿色节能等特点，因此可以被广泛使用在各种大功率灯具，如大功率场馆投光灯、灯塔高空射灯等；当灯具需要做较大功率时，常规的LED灯具需要设计出多个LED模组来拼组成大功率灯具，所以需要很多LED模组通过导热硅脂贴装在散热器上；导热硅脂导热系数低，热阻较大，极易导致LED光源衰减和损坏。然而这些组件在设计安装时，需要有较高的配合精度，同时占用较大面积，发光面积较大不利于灯具配光。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光热一体化LED照明灯具及其制备方法；本发明光热一体化LED照明灯具具有较大的功率；其制备方法简化了LED模组与散热器之间的连接，降低热阻。

本发明提供的光热一体化LED照明灯具，它包括散热器和LED发光光源；

所述散热器包括均温板和散热鳍片，所述均温板设于所述散热鳍片上；

所述LED发光光源设置于所述均温板上。

上述的LED照明灯具中，所述LED发光光源包括由上到下依次设置的荧光层、倒装芯片和光源基板；

所述光源基板的一面上布置线路并设置固晶区，另一面布置可焊层；

所述倒装芯片设置于所述固晶区上，所述倒装芯片上沿着所述固晶区边缘围围坝胶；

所述LED发光光源通过所述可焊层设置于所述均温板上。

上述的LED照明灯具中，所述光源基板选自氮化铝基板、氧化铝基板、铝基板和铜基板中的至少一种；

所述倒装芯片为倒装LED芯片；

所述荧光层的材料为荧光粉胶和/或荧光晶体，所述荧光粉胶为硅胶混合荧光粉或环氧树脂混合荧光粉，所述硅胶混合荧光粉或所述环氧树脂混合荧光粉中含有20～80％的荧光粉，所述荧光晶体为玻璃荧光晶体或透明荧光陶瓷。

上述的LED照明灯具中，所述荧光层的厚度可为0.1～0.8mm，具体可为0.2mm、0.1～0.2mm或0.2～0.8mm；

所述光源基板的厚度可为0.5～3mm，具体可为1.0mm、0.5～1mm、1～3mm。

上述的LED照明灯具中，所述LED发光光源经所述可焊层焊接或直接倒装在所述均温板上，具体采用可焊层上的光源焊盘焊接或直接倒装在所述均温板上；

所述可焊层采用蜂窝状。

本发明中上述LED照明灯具的制备方法，包括如下步骤：

1)将所述光源基板的一面布置电路并设置固晶区，所述光源基板的另一面设置可焊层；

2)将倒装芯片固定在所述固晶区上，进行共晶焊接，形成蓝光光源；

3)沿着所述固晶区将所述蓝光光源围围坝胶，烘烤、冷却；

4)经上述步骤3)处理的所述倒装芯片上涂覆荧光层，然后进行烘烤固定，得到所述LED发光光源；

5)将步骤4)处理得到的所述LED发光光源经所述可焊层焊接到所述散热器的所述均温板上；

所述散热器包括均温板和散热鳍片，所述均温板设于所述散热鳍片上。

上述的制备方法中，所述电路、固晶区与所述可焊层均采用丝印方法印刷得到；

所述倒装芯片的固定的方法为固晶法，所述倒装芯片的固定采用固晶机；采用共晶炉进行所述共晶焊接；

采用点胶机围所述围坝胶；

所述围坝胶的材料可为白色RTV硅胶、乳白色硅胶或透明硅胶。

上述的制备方法，步骤3)中，所述烘烤的温度可为135～165℃，具体可为150℃，所述烘烤的时间可为0.5～3h，具体可为1h；

上述步骤4)中，所述烘烤的温度可为145～175℃，具体可为165℃，所述烘烤的时间可为0.5～3h，具体可为2h。

上述的制备方法，步骤5)中，通过回流焊方法进行所述焊接。

本发明具有以下优点：

1)倒装芯片是通过共晶炉共晶到氮化铝基板上的，使得倒装芯片与氮化铝基板紧密结合成一体化结构。

2)采用共晶炉将倒装芯片共晶在氮化铝基板的固晶区上，该工艺使用倒装芯片并结合共晶工艺，不仅可以替代老工艺银胶或绝缘胶固晶，芯片不会因环境影响出现脱落的现象；而且无金线焊接，可节省大量的材料成本与人力资源，极大简化了生产过程并提高了生产效率，且没有金线与芯片和荧光粉之间的应力问题，单颗芯片在大电流的驱动下也不会出现断线死灯现象，有效解决了光源不能承受长期大电流驱动工作的问题。

3)氧化铝基板与散热器热沉之间通过回流焊接连接成一体化结构，至此倒装芯片、氮化铝基板、散热器均温板形成一体化，传热通道畅通，热阻会非常小，倒装芯片点亮过程中产生的热量能快速良好的导出来，并且通过散热鳍片发散到大气中，极大提高了产品的使用寿命。

4)本发明具有热电分离效果好、芯片结合牢固不易脱落、光通量高、光效好、生产工艺先进及生产效率高等特点。

附图说明

图1为传统LED灯具正面结构示意图。

图1中各标记如下：

1’LED发光源光基板；2’LED发光光源；3’基板导线孔；4’光源焊盘。

图2为图1的侧面的结构示意图。

图2中各标记如下：

1’LED发光光源基板；2’LED发光光源；5’焊接锡膏；6’导热硅脂；7’散热器均温板；8’散热鳍片。

图3为本发明光热一体化LED大功率照明灯具的光源氮化铝基板一面的结构示意图。

图4为本发明光热一体化LED大功率照明灯具正面的结构示意图。

图5为光热一体化LED大功率照明灯具侧面的结构示意图。

图3-5中各标记如下：

1均温板、2光源焊盘、3光源基板、4围坝胶、5LED发光光源；6可焊层；7散热鳍片。

图6为光源基板的线路图。

图6中各标记如下：

61固晶位置；62线路层；63供电源线焊点。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、光热一体化LED大功率照明灯具及其制备方法

如图5所示，本发明光热一体化LED大功率照明灯具，它包括散热器和LED发光光源5；散热器包括均温板1和散热鳍片7，均温板1设于散热鳍片7上。LED发光光源5具体包括由上到下依次设置的厚度为0.2mm的荧光层、倒装芯片和厚度为1.0mm的光源基板3；光源基板3的一面上布置线路并设置固晶区，另一面布置蜂窝状可焊层；倒装芯片设置于固晶区上，倒装芯片上沿着固晶区边缘围围坝胶4；LED发光光源5通过可焊层6的光源焊盘2设置于均温板1上。

其中，光源基板选自氮化铝基板；

倒装芯片为倒装LED芯片；

荧光层的材料具体为透明荧光陶瓷。

本发明光热一体化LED大功率照明灯具与如图1和图2所示的传统LED灯具相比，本发明倒装芯片、氮化铝基板、散热器均温板形成一体化，传热通道畅通，热阻会非常小，倒装芯片点亮过程中产生的热量能快速良好的导出来，并且通过散热鳍片发散到大气中，极大提高了产品的使用寿命。

本发明光热一体化LED大功率照明灯具的制备方法，包括如下步骤：

1)在氮化铝基板的一面上通过丝印印刷设置相应的线路图如图6所示(61固晶位置；62线路层；63供电源线焊点)的电路线和固晶区，氮化铝基板的另一面通过丝印方法印刷蜂窝状可焊层，如图3所示；

2)采用固晶机通过固晶方法将倒装LED芯片固定在氮化铝基板的固晶区上；

3)固好倒装芯片的氮化铝基板通过共晶炉进行共晶焊接，完成共晶工艺并形成蓝光光源；

光源焊盘和芯片电极通过回流焊焊接结合；

4)蓝光光源通过点胶机沿着固晶区围围坝胶并形成挡墙结构，烘烤，烘烤的温度150℃，烘烤的时间1h，冷却；

5)将经步骤4)处理的荧光晶体通过固晶机贴装在倒装芯片正上方并后行烘烤固定，烘烤温度165℃，烘烤的时间2h，得到设有LED发光光源的氮化铝基板；

6)将上述设有LED发光光源的氮化铝基板通过回流焊方式焊接到散热器的均温板上，使倒装芯片、氮化铝基板、散热器的均温板形成一体化；

其中散热器包括均温板和散热鳍片，均温板设于散热鳍片上。

本发明得到的光热一体化LED照明灯具的光谱测试数据如下：

测试条件：测试方法采用积分球测试；

环境温度：25.3Deg；环境湿度：65％；

测试范围：380nm-780nm；峰值IP：50917(78％)；

测量模式：精确测试积分时间：114ms。

其中，CIE颜色参数如表1所示。

表1CIE颜色参数

光参数结果如下：光通量Φ＝28674lm光效：118lm/w辐射通量Φe＝111.744w暗视觉：7348.9S/P:1.7603；

电参数结果如下：设定输入电压V＝54V，输入电流I＝4.5A，测试结果为该LED光源的功率P＝243W；功率因数PF＝1.000。

从上述数据可以看出，本发明提供的光热一体化LED灯具实现了稳定的高光通量和高光效，其光效值大于118lm/W，光通量大于28674lm。