一种远程荧光LED器件的制作方法

本实用新型涉及一种LED器件，特别是涉及一种远程荧光LED器件。

背景技术：

随着技术进步及应用领域的拓展，大功率的LED光源越来越受到人们的重视。传统LED光源一般是使用荧光粉混合有机胶体进行封装，这样的封装方式使得荧光粉紧贴LED芯片。在功率较小时，该封装形式是有效可行的，但随着功率密度增大，尤其是采用集成封装的方式时，两个大功率热源会互相叠加。这会导致LED芯片的结温极速升高，而荧光粉会出现衰减老化同时有机胶体甚至会出现碳化，从而造成光源发光效率降低寿命减少。

为了解决大功率LED光源荧光材料的耐热及散热问题，块状固体荧光材料结合远程荧光的激发方式被越来越广泛地使用。发明专利201310493235.4虽然使用了远程荧光的激发方式，但是在LED芯片与块状荧光材料之间没有用硅胶填充。其不益的效果为，增加了芯片界面的全反射，降低了芯片的外量子效率。同时远程荧光材料悬空的设计也很不利于荧光材料自身的散热。

常用的远程块状固体荧光材料大功率LED集成封装(也包括板上封装或称为COB封装)方式为：在封装基板的功能区内(一般为高反射率的材料)固定LED芯片，一般是多颗LED芯片进行有序的阵列式摆放，再按照开启电压与使用电流的要求进行电气连接的操作(合理的串并联数量)，用硅胶或混合了荧光粉的硅胶将散热基板的功能区填满，再将块状荧光材料贴于功能区的上方，最后经烘烤将硅胶固化。这种大功率LED光源结构及封装方法容易产生块状荧光材料的错位(由于烘胶过程要经历一个硅胶粘度变小的过程，这阶段块状荧光材料容易滑动)和功能区气泡问题(块状荧光材料贴合时可能封入气泡，硅胶烘烤过程中微气泡合并变大无法排出)。

发明专利201510602713.X同样提供了一种远程荧光的封装方式，即在散热基板上开有一个注射通孔，并往注射通孔内注入流体介质。该流体介质的粘度为30-1000mm²/s，其目的为用于充当冷却液。并非解决块状荧光材料应用硅胶填充并粘合产生的错位与气泡问题。同时目前市面上大功率LED所使用的硅胶，其粘度都在3000mm²/s以上，故其简单的一个注射通孔的设计也不能很好地解决以上问题。

同时该方法没有有效地对块状固体荧光体进行有效的散热，容易使块状固体荧光材料的温度升高，量子效率降低。同时在块状固体荧光体的中心与边缘产生较大的温度梯度，增加了荧光材料的热应力，使其断裂的可能性大大增强。

发明专利201510965435.4也是应用远程荧光的方式实现的LED器件，同时该发明专利也提出了应用导热柱对固体荧光材料进行散热。但其发明的技术实质为在封装基板上再安装导热柱，且导热柱与封装基板的连接方式为胶体连接。这样的结构在固体荧光材料与器件使用时的散热器之间有三个热界面，分别为固态荧光材料与导热柱的热界面；导热柱与封装基板间的热界面以及封装基板与散热器间的热界面。由于其技术实质是将导热柱用有机类胶体粘接于散热基板之上，而有机类胶体的热导率一般低于0.2W˙m^-1˙K^-1，这个界面将成为这个热通道上的最大制约因素，将大大降低对固态荧光体的散热效果。而如果使用热导率大于1W˙m^-1˙K^-1以上有机类粘结剂，该类粘结剂通常反射率较低，这将大大影响LED芯片的出光效率。所以该热界面的存在将影响固态荧光材料的散热效果。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种远程荧光LED器件，改善了以上所述远程荧光LED器件的制备及有效散热的难题。

本实用新型的技术方案为：

一种远程荧光LED器件，包含封装基板、块状固体荧光材料、带导热柱的散热器、蓝光LED芯片和透明填充物；

其中，所述封装基板设置有功能区域，所述功能区域内进一步设置通孔；

所述功能区用于固定所述蓝光LED芯片，所述蓝光LED芯片与封装基板的电极实现电性连接；

所述通孔的数量至少为2个；

所述块状固体荧光材料贴于LED封装基板功能区的正上方，并与封装基板的功能区形成空腔；

所述透明填充物填满所述空腔；

所述散热器上的导热柱插入封装基板功能区的通孔，使散热器与封装基板完全接触。

其中，对于所述通孔的形状没有限制，为可插入任何型号散热器的导热柱的形状，例如为圆形，矩形，弧形或扇形等一切可机械加工的形状。

根据本实用新型，所述块状固体荧光材料可以为具有荧光功能的陶瓷材料，单晶材料，玻璃体材料或有机材料。

根据本实用新型，对于所述块状固体荧光材料的形状和大小没有特别限制，与封装基板的功能区形成一个空腔即可，例如可以为直径略大于所述功能区域的片状、半球状或球面状。

根据本实用新型，对于所述透明填充物没有特别限制，为用于填充封装基板与块状固体荧光材料即可，例如可以为封装硅胶。

根据本实用新型，所述散热器上的导热柱为高导热不吸光的铝柱、表面镀银铜柱、蓝宝石柱或氧化铝陶瓷柱。

所述导热柱与所述块状固体荧光材料的距离为0-3mm，优选为0-2mm，最优选为导热柱与块状固体荧光材料的下表面完全接触。

所述导热柱的直径不大于所述通孔的直径。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型所述LED光源采用蓝光LED芯片远程激发块状固体荧光材料的方式获得白光，块状固体荧光材料放置于LED封装基板发光面的上方，并与封装基板构成一个完整封闭的腔体，同时所述的封装基板在功能区内设有通孔，所述的散热器上的导热柱贯穿封装基板的功能区内的通孔并靠近或完全接触块状固体荧光材料，为块状固体荧光材料提供导热通道。

2)本实用新型所述远程荧光LED器件结构，有效地解决了固体荧光材料基的LED器件在制备过程中的灌胶难题；此外，同时直接贯通LED封装基板的导热柱，以及直接与导热柱连接的散热器，直接消除了导热柱与封装基板间的热界面，以及导热柱与散热器间的热界面，使所述块状固体荧光材料在使用过程中产生的热量可以直接导至散热器上，大大提高了导热能力，同时不会对LED芯片的出光造成损失，有效地改善了远程荧光LED器件散热的问题。

附图说明

图1实施例1LED器件结构的示意图。

图2实施例1LED器件结构的侧视图。

图3实施例2LED器件结构的示意图。

图4实施例3LED器件结构的示意图。

其中，图1-4中各附图标记含义如下：封装基板10、功能区12、蓝光LED芯片20、通孔11、块状固体荧光材料30、空腔40、导热柱51、散热器50。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本实用新型的远程荧光LED器件做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的零部件为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1如图1所示，本实施例使用的LED封装基板10为氧化铝陶瓷封装基板，其功能区12为圆形，在其圆形功能区内均匀排布着蓝光LED芯片20，在功能区的中心以及边缘处设有多个圆形通孔11。块状固体荧光材料30为Ce:YAG陶瓷，其外形为圆片形，其直径略大于功能区圆的直径。将块状固体荧光材料的圆周边缘涂抹产业上常用的LED封装硅胶，后将该块状固体荧光材料30贴于已经安装了LED芯片的封装基板10上。块状固体荧光材料30与LED封装基板10的功能区12的圆心共轴。安装完成后将LED器件放入烤箱烘烤，以使硅胶固化。当硅胶固化后，块状固体荧光材料30与封装基板10间形成一个空腔40，如图2所示。再将封装硅胶由封装基板中心的圆形通孔11注入该空腔40内。封装硅胶在注入空腔40的过程中，逐渐将空腔内的空气由封装基板边缘的其他通孔排出，最后达到的效果为，硅胶完全占满空腔40，无残留的空气泡。再将图1与图2中的带导热柱51的散热器50上的导热柱按照对位的要求，插入封装基板相应尺寸的通孔内，导热柱51为实心铜柱，表面镀银，导热柱51为在铜散热器50的表面铣出的。导热柱的下表面与封装基板的上表面平齐，上表面与块状固体荧光体的距离小于0.2mm。将插入镀银铜导热柱的LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个器件的制作过程。

实施例2如图3所示，本实施例使用的LED封装基板10为功能区12电镀银的铜基板，其功能区12为圆形，在其圆形功能区内均匀排布着蓝光LED芯片20，在功能区12分布有圆弧形的通孔11，圆弧形的通孔都以功能区12的圆为圆心。与实施例1的方法类似，块状固体荧光材料30为荧光粉玻璃体，其外形为圆片形，其直径略大于功能区圆的直径。将块状固体荧光材料30的圆周边缘涂抹产业上常用的LED封装硅胶，后将该块状固体荧光材料贴于已经安装了LED芯片20的基板10上。块状固体荧光材料30与LED封装基板10的功能区12的圆心共轴。安装完成后将光源放入烤箱烘烤，以使硅胶固化。当硅胶固化后，块状固体荧光材料30与封装基板10间形成一个空腔40。再将封装硅胶由功能区一部分的圆弧形通孔11注入该空腔40内。封装硅胶在注入空腔40的过程中，逐渐将空腔内的空气由另一部分弧形通孔11排出，最后达到的效果为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。再将与通孔外形类似，但尺寸略小的散热器50上的导热柱51插入通孔，导热柱51的材质为铝，表面经过抛光。导热柱51的下表面与封装基板10的下表面平齐，上表面与块状固体荧光材料的距离小于3mm。将插入导热柱的LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个器件的制作过程。

实施例3如图3所示，本实施例使用的LED封装基板10为镜面铝基板，其功能区12为圆形，同时具有镜面的效果，在其圆形功能区内均匀排布着蓝光LED芯片20，在功能区12分布有长条形的通孔11。与实施例1的方法类似，块状固体荧光材料30为Ce:YAG单晶，其外形为圆片形，其直径略大于功能区圆的直径。将块状固体荧光材料30的圆周边缘电镀金属后，将该块状固体荧光材料30贴于已经安装了LED芯片20的基板10上。块状固体荧光材料30与LED封装基板10的功能区12的圆心共轴。安装完成后通过金属焊接的方式将块状固体荧光材料30与封装基板10粘合，其间形成一个空腔40。再将封装硅胶由功能区一部分的通孔11注入该空腔40内。封装硅胶在注入空腔40的过程中，逐渐将空腔内的空气由另一部分通孔11排出，最后达到的效果为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。再将与通孔外形类似，但尺寸略小的散热器50上的导热柱51插入通孔，导热柱51为在铝散热器50的表面铣出的外形。导热柱51的下表面与封装基板10的下表面平齐，上表面与块状固体荧光材料相接触。将插入导热柱的LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个器件的制作过程。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。