[发明专利]一种液浸式封装的大功率LED光源

说明书

技术领域

本发明涉及照明光源，尤其涉及一种液浸式封装的大功率LED光源。

背景技术

LED光源是新一代绿色照明光源，其耗电量只有普通白炽灯的十分之一，而寿命却长十倍以上。除此之外，LED光源还具有体积小、坚固耐用、色彩丰富等优点。为了满足更高光强的要求，LED光源通过提高单个芯片的输出功率或者采用LED阵列的方式来实现。在理想的情况下，匹配的光学材料和适当的封装结构能够充分发挥LED高效的发光性能，将大部分的电能转化为光。但是，温度对大功率LED光源的输出光强和色温性能有着非常大的影响，特别是LED芯片的PN结长期工作在高温状态，其光学性能会很快衰减，这是LED封装中需要解决的关键问题。除此之外，目前LED芯片是由半导体材料GaN和蓝宝石等制成，这些材料的折射率非常高，产生的光不容易出射到低折射率空气中，因此需要选择适当的折射率材料作匹配层来提高光源的出射效率。

目前大功率LED封装的封装技术大多采用高导热材料作为基板，然后利用导热或对流方式把热量从基板上带走。而在LED芯片的发光面采用折射率为1.5左右的环氧树脂或者硅胶作为光学输出匹配层，这种材料的导热系数很低热阻很大，热量基本不能散失。目前改善LED光源散热性能的主要方法是提高基板的导热和散热性能，采用高导热系数材料、强制对流等方法，如专利200520047169.9，提出利用微喷射流水装置来冷却LED光源。专利200610060840.2提出了一种将芯片浸入冷却液中的LED封装方法，这种方法需要依靠液体流动才能将热量带走，在小的密封结构中粘性大的液体流动性非常差，这样影响了冷却效果。为了解决这个问题，该专利提出用强制对流来解决，但是这样增加了系统的复杂性，同时这种方法也不适合小尺寸的LED封装。

从LED光源发热特性分析可知，LED芯片散热的瓶颈在芯片和基板之间，由于LED芯片体积非常小，芯片与基板之间的接触面积非常有限，特别是倒装(flip-chip)结构，发热的有源区与基板之间存在多个介质层，热阻迅速增加，详细分析参见文献《倒装大功率白光LED热场分析与测试》(光电子·激光，vol.16，num.5，pp.511-514，2005)。这样LED芯片的热量不能尽快地将散去，导致PN结温较高，而且其他光学材料如环氧树脂、硅胶和荧光剂等长期处于高温下工作，整个光源装置的性能衰减老化得很快、可靠性差，这种封装结构难以适用高功率密度的大功率LED光源。如何在低成本的前提下，采用更好的冷却方式，使LED光源工作在更低的温度上工作，获得更高的发光效率，更长的寿命，更高的可靠性，是本本发明要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种液浸式封装的大功率LED光源。

液浸式封装的大功率LED光源包括LED芯片、封装基板、冷却液、光学窗口组件、壳体、散热器；散热器上设有壳体、封装基板，封装基板上设有LED芯1，壳体顶部设有光学窗口组件，壳体内灌装有冷却液。

所述的光学窗口组件包括透镜和掺有荧光物质的光学膜片，掺有荧光物质的光学膜片上设有透镜。冷却液为丙酮、乙醇、氟利昂或水。壳体内壁设有光学反射镜。散热器是肋片式散热器或热管式散热器。壳体和散热器的内壁设有液体回流的毛细沟槽。

本发明由LED芯片、封装基板、冷却液、光学窗口组件、壳体、散热器构成。LED芯片安装在封装基板上，封装基板安装在散热器上，LED芯片和封装基板浸没在冷却液中，冷却液被封闭在光学窗口组件、密封组件和散热器构成的负压密闭空间中形成冷凝、蒸发循环。LED芯片产生的光从光学窗口组件发出，热量被冷却液传送至密封组件和散热器散出，可以有效解决大功率LED光源的散热和光强输出的问题。

附图说明

图1是液浸式封装的大功率LED光源的结构示意图；

图2是本发明的光学窗口组件的结构示意图；

图3是本发明的散热器的结构示意图；

图中：LED芯片1、封装基板2、冷却液3、光学窗口组件4、密封组件5、散热器6、透镜7、掺有荧光物质的光学膜片8、毛细沟槽9。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，液浸式封装的大功率LED光源包括LED芯片1、封装基板2、冷却液3、光学窗口组件4、壳体5、散热器6；散热器6上设有壳体5、封装基板2，封装基板2上设有LED芯片1，壳体5顶部设有光学窗口组件4，壳体5内灌装有冷却液3。