具有量子点玻璃安全板的led照明装置的制造方法_3

文档序号:9355421阅读:来源:国知局
场。以 此方式,由量子点板40限定的发射场的发射谱可被调整以对由主玻璃安全板140的分布式 颜色转换介质130限定的发射场的发射谱增加光学温暖感。例如,在主玻璃安全板140的 分布式颜色转换介质130将来自多个LED110的蓝色光转换为黄色的地方,通过转换一些黄 色光和泄漏的蓝色光为红色,就能调整量子点板的量子点以增加温暖感,一个优点是红色 量子点具有相对较窄的发射带,与红色磷光体由于谱尾进入IR而浪费光不同。
[0037] 主玻璃安全板140可提供为另外的量子点玻璃安全板:包括用于包含颜色转换介 质的内部体积的玻璃安全框架;分布了颜色转换的玻璃安全基体;或任何其他基本平面结 构玻璃构件、容器或适于包含颜色转换介质的组件。在制造中,硅接合层135可被提供在主 玻璃安全板140和量子点玻璃安全板40之间以允许主玻璃安全板140和量子点玻璃安全 板40的单独制造以及随后的接合。
[0038] 参见图3和图4,光源100'、100"可被描述为包括玻璃导热路径T PS和密封材料导 热路径TPE。量子点玻璃安全板40限定了从量子点分布式颜色转换介质50穿过量子点玻璃 安全板40延伸至热学散热器结构20的玻璃导热路径T PS。光源密封材料120以足以密封 多个LED 110,包括它们的引线接合和其他LED硬件的厚度分布在多个LED 110的阵列上, 并且限定了从量子点分布式颜色转换介质50穿过光源密封材料120延伸至热学散热器结 构20的密封材料导热路径T pe。
[0039] 由上注意到,本公开介绍了能够从LED照明装置的颜色转换层更加有效地移除热 量的方法以及颜色转换层中允许更大绝对温度上升的方法。这两个因素允许装置的LED被 更加困难地驱动,增加了总光输出。为此目的,光源密封材料120的厚度被优选地调整以使 导热路径T PE穿过光源密封材料120延伸小于大约100 y m。更加优选地,构想光源密封材 料的厚度可被调整以使导热路径TPE穿过光源密封材料120延伸小于大约50 ym。
[0040] 结构的热性能可根据热路径TPe和T PE的热阻来表示,两者在图3和图4中示意性 示出。对于实际的维度,相对垂直的热路径TPE占主导,主要因为它的路径比T Pe的路径更 短。在相当的LED功率下,图3和图4的相对薄玻璃密封材料基体设计降低了磷光体的温 度上升,以使多个LED能够被驱动在更高的电流上以产生更多光。此优点主要源于量子点 玻璃安全板40的薄外形以及多个LED 110上密封材料层120的经降低厚度。在热阻方面, 构想光源密封材料120的厚度可被调整以使导热路径TPE穿过光源密封材料120遭遇小于 大约15°C /W的热阻。
[0041] 关于导热路径TPE、TPG,注意到热流H(瓦特)与相关联的温度梯度成比例,在一 个维度x上是dT/dx。
[0042] 数学上
[0043]
[0044] 其中,k是材料的热导率而A是热流穿过厚度dx的无限小厚片的截面面积。如果 热流被限制在隔热的热路径中的一个维度上,那么方程1的解仅为
[0045]
[0046] 其中Rth定义为热阻而L是热路径的长度。
[0047] 对于如图1所示的LED照明装置配置,C0B阵列中的热流从磷光体穿过薄(~5 y m 厚)GaN LED和下方蓝宝石基质垂直于散热器。阵列可被模式化为一维热流并且使用以上 方程⑵计算热阻。工作在1000流明阵列将需要大约10瓦特电输入的假定下,其中5瓦 特被消耗为LED中的热量,剩下5瓦特被发射为蓝色光。在颜色转换过程中,在磷光体中作 为热量失去大约1. 3瓦特,留下大约3. 7瓦特总光输出。封装中最热的平面是磷光体的表 面。阵列可被模式化为两个串联热阻,即硅中磷光体作为第一热阻而蓝宝石LED基质作为 第二热阻。GaN膜如此薄以致于它的热阻可忽略。
[0048] 热模式的相关说明如下表所示:
[0049]
[0050] 因为蓝宝石的热导率在70°C时是17. 35瓦特/毫开尔文,36mm2面积、0. 125mm厚的 蓝宝石的热阻(方程(2))是札=0.2度/瓦特。磷光体层中的温度上升是更加复杂的,因 为热载分布在整个膜上。由于吸收和散射,蓝色光将被预期为根据比尔定律(Beer's Law) 指数衰减,所以相关联的热载应该具有同样的分布。假设90%被吸收在t = 0. 757mm厚磷 光体层中,吸收深度d大约是0. 3285mm。最热平面的温度能够被估计,假设磷光体中所产生 的整个1. 3watts流过等效厚度给定为 _ (3)
[0052] 有t = 0? 757mm,d = 0? 3285mm,等效厚度teq= 0? 244mm。假设娃中磷光体的热 导率是0. 22瓦特/毫开尔文,与硅一样,那么磷光体层的热阻是Rp= 30. 8度/瓦特,大于 蓝宝石的热阻大约60倍。
[0053] 使用这些数据,我们能够估算GaN LED与磷光体膜的温度上升。给定12. 8W(12. 2 伏特X 1. 05安培)的电输入功率,我们有8. 1瓦特流过蓝宝石以及1. 66瓦特消耗在磷光 体内。假设散热器温度是85°C,LED和磷光体平面的温度将分别是87°C和138°C,并且可容 易地与表示图2的LED照明装置的相似模式化数据相比较,其中,蓝宝石热阻是相同的0. 2 度/瓦特,以及在~150 y m厚"玻璃中磷光体(PiG) "膜流过薄硅膜所产生的1. 66瓦特。 膜应该尽可能地薄以最小化对于热量从"玻璃中磷光体(PiG)"膜流到GaN散热器的热阻, 并且构想50 ym厚度应该足以越过LED引线接合。使用0. 22度/毫瓦的硅热导率以及同 样36mm2总LED面积,垂直路径的热阻是6.3度/瓦特。
[0054] 在"玻璃中磷光体(PiG) "中具有相同1. 66瓦特热量消耗的磷光体的温度上升因 此是10度,示出了如与图1的配置相比,图2配置极大地降低了磷光体温度。这些结果被 概况在下列表格中。
[0055]
[0056] 对于图3和图4的照明装置配置将期望相似的结果。 '
[0057] 在已经详细描述本公开主题并参考其特定实施例的情况下,应注意本文中公开的 各个细节不应被用于暗示这些细节涉及作为本文中描述的各实施例的基本组件的元件,即 使在特定元件在说明书附图的每一幅图中示出的情况下也是如此。反而,所附权利要求书 应该被用作本公开的广度的唯一表示以及本文所述的各种发明的相应范围。进一步,显而 易见的是,修改和变化而不脱离所附权利要求书所限定本发明的范围是可能的。更具体地, 虽然本公开的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有优势的,但可构想本公开不一定 限于这些方面。
[0058] 注意,本文中对本发明的部件以特定方式"配置"以使特定属性具体化、或以特定 方式起作用的叙述都是结构性的叙述,与期望用途的叙述相反。更特别地,本文提到组件 "构造"的方式是指所述组件的存在的物理条件,并且同样地被作为所述组件的结构特征的 明确的表述。还应注意,本文中对"至少一个"组件、元件等等的记载不应当用于推断冠词 "一"或"一个"仅限于单个组件、元件等等。
[0059] 注意,类似"优选"、
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