Led照明装置的制造方法
【专利说明】LED照明装置 相关申请的交叉参考
[00011 本申请要求2013年3月14日提交的美国申请13/828297的优先权，美国申请13/ 828297要求2011年10月26日提交的美国专利申请13/281671的优先权并且是其部分继续申 请，美国专利申请13/281671要求2010年10月28日提交的美国临时申请61/407710的优先 权，每一个的内容通过引用完全包含于此。
技术领域
[0002] 本发明涉及发光二极管(LED)照明装置，更具体而言，涉及封装的板上芯片（C0B) LED阵列。
【背景技术】
[0003] 首先参考图1，高亮度的LED照明装置，即，光源接近或超过1000流明，通常需要一 个显著数目的蓝色发光二极管10,其配置在二维阵列中，固定到例如金属包覆的印刷电路 板20上。在许多情况下，二极管阵列覆盖有分散在硅树脂封装材料30中的颜色转化荧光体。 这些和其它类型COB LED阵列在形状、光输出、和电驱动需求上正变得标准化并且可以设想 成为新的照明标准。
【发明内容】
[0004] 本发明人已经认识到，封装的板上芯片(COB)LED阵列的一个有效衡量标准是每个 LED的以流明为单位测量的光输出，不言自明的目标是最大化每个LED的光输出，同时最小 化每个LED的成本。然而，每个LED的光输出受限于荧光体的温度升高以及所述升高对周围 硅树脂的影响。由于在颜色转化过程中荧光体的固有转化低效率以及斯托克斯频移，一些 蓝色光转化成热，这种热可以通过经由LED热传导到底层散热器而除去。不幸的是，其中混 合了荧光体的硅树脂灌封化合物具有相对低的热传导率，即可能导致硅树脂中荧光体膜的 温度显著上升的情况。例如，给定1000流明下85°C的散热器温度，硅树脂中荧光体膜的温度 可以达到160度，这是硅树脂的最高工作温度，但一般不对应于LED的最大光输出或温度。因 此，本公开介绍了一些手段，通过这些手段热量可以更有效地从LED照明装置的颜色转化层 中被移除以允许所述装置的（多个)LED被更强力地驱动，从而增加总的光输出。
[0005] 例如，在板上芯片(COB)LED阵列中，蓝色LED通常被封装在初始为荧光体和硅树脂 的浆料中。LED上的硅树脂中荧光体(PiS)的厚度是在750μπι处被测量的。这足以使蓝色光的 一部分转化为更长的波长，同时允许一些蓝色光穿过而不被转化。由于量子效率小于完美， 例如约95 %，随着蓝色光通过荧光体被转化，会产生一些发热。由于斯托克斯频移，将较高 能量的蓝光光子交换为较长波长的较低能量的光子，会产生额外的发热。因为硅树脂是相 对较差的热导体，这些热量转而限制了蓝色LED的输出。也就是说，如果蓝色LED被更强力地 驱动，则PiS将加热到硅树脂会损坏的程度。
[0006] 根据本公开的主题，提供封装的板上芯片（COB)LED阵列，其中颜色转化介质被分 布在玻璃容纳板内，而不是硅树脂中，以在提高光输出的同时降低颜色转化介质的工作温 度并避免损伤。所述玻璃容纳板可被设置为包括用于容纳颜色转化介质的内部容积的玻璃 容纳框架、其中分布有颜色转化介质的玻璃容纳基体、或者任何其他基本上平面的结构玻 璃构件、容器、或适于包含颜色转化介质的组件。
[0007] 所述玻璃容纳板，装载有颜色转化介质，恰好位于LED阵列的丝焊(wire bond)的 上方。可以采用纯的硅树脂以包围LED，而非空气，其是不良热导体。这意味着，LED上的硅树 脂的厚度可降低到丝焊高度，即在具有非常低外形变化的丝焊的情况下是丝焊约50μπι。这 种结构在许多方面是有利的。第一颜色转化介质自身可以比所述介质分散在硅树脂中的情 况耐受更高的温度，因为所述玻璃容纳板没有有机成分。另外，封装的LED将热量引导到散 热器的能力大大提高了，因为LED上方的硅树脂层的厚度大大减小了，例如，从约750μπι减小 至约50μπι。可以预期的是，使用倒装LED阵列的情况下更进一步减少厚度将是可能的，因为 丝焊将不再设定厚度要求。虽然也许最初违反直觉，但是荧光体产生热量的散热路径是通 过LED自身。
[0008] 本公开的玻璃容纳板也是有益的，因为它提供了附加的制造过程控制。具体地，所 述板可以与相应的LED阵列开测试，并且可实现适当的板到阵列配对以获得所需的颜色输 出。这不是转化介质被提供为用于封装LED阵列的硅树脂中的浆料的情况。
[0009] 根据本公开的一个实施例，提供一种照明装置，其包含板上芯片(C0B)发光二极管 (LED)光源、光源封装材料、分布式颜色转化介质以及玻璃容纳板。所述COB LED光源包括热 散热器框架以及至少一个LED，并且限定一光源封装材料空腔，其中所述光源封装材料就分 布在所述LED上。所述玻璃容纳板放置在光源封装材料空腔上，并且包含了所述分布式颜色 转化介质。所述光源封装材料以一厚度分布在所述LED上，所述厚度足以封装LED并限定封 装材料热传导路径T PE(参照图2)，该路径通过所述光源封装材料从分布式颜色转化介质延 伸到热散热器框架。
[0010] 根据本公开的另一个实施例，所述玻璃容纳板包括玻璃基体，所述分布式颜色转 化介质包括分布在所述玻璃基体中的焚光体。在根据本公开的又一个实施例，分布式颜色 转化介质包括量子点结构，所述量子点结构被包含在玻璃容纳板的内部容积中。按照本公 开的另一个实施例中，分布式颜色转化介质包括分布在玻璃基体中的荧光体，所述发光装 置还包括设置在所述玻璃容纳板上的量子点板以限定所述照明装置的补充发射场。
【附图说明】
[0011] 本公开的【具体实施方式】的以下详细描述，结合以下附图阅读时可以得到最好的理 解，其中相同的结构使用相同的附图标记表示。
[0012] 图1示出一种LED照明装置，其采用硅树脂中荧光体颜色转化介质；
[0013]图2是根据本公开一个实施例的LED照明装置的示意图；
[0014] 图3是根据本公开的另一实施例的LED照明装置的示意图；以及
[0015] 图4是根据本公开的又一实施例的LED照明装置的示意图。
【具体实施方式】
[0016] 图2-4示出COB LED照明装置ΙΟ?ΚΙΟ?/、100〃，其包含至少一个LED110,光源封装材 料120，分布式颜色转化介质130，玻璃容纳板140、14(Τ，以及热散热器框架150，其例如为包 覆金属的印刷电路板的形式。颜色转化介质130,是以二维方式分布在LED照明装置的发射 场上位于玻璃容纳板140、14(/内，并且可以包括，例如颜色转化荧光体或量子点结构。超出 这里所公开的，选择用于所述光源封装材料120,颜色转化介质130,玻璃容纳板140、14(/以 及热散热器框架150的具体材料可以从以下参考文献中获得：如授权前公开US2012/ 0107622,其主要涉及LED照明装置中颜色转化荧光体的使用、US2012/0175588,其涉及以提 供基于LED的单色和白色光源的光转化、胶状、掺杂的半导体纳米晶体的使用、以及 US7723744,其涉及一种发光器件，包括一个或多个底层LED芯片或其它光源以及具有设置 在所述光源上的纳米颗粒的一个或多个种类的层。所述纳米颗粒吸收一些由底层源发射的 光，并以不同能级重