[发明专利]芯片倒装于透明陶瓷管的4π出光LED发光管及照明灯

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明灯和LED发光器件中的4π出光LED发光管，特别涉及一种LED芯片倒装于透明陶瓷管上的4π出光LED发光管及LED照明灯；用作分立LED发光器件和LED照明灯。

背景技术

LED芯片倒装（Flipchip）技术是在1998年发展起来的，它把蓝宝石GaN LED芯片的PN结直接粘贴在导热系数高达125-150W/m-K的硅载体上，然后再把硅载体用高导热系数材料粘贴在热沉或散热器上。这种倒装技术改变了传统正装技术的热传导方式和光取出方式。传统正装技术的LED PN结工作时产生的热要经过导热系数为25-46W/m-K的蓝宝石衬底，然后再经导热胶到LED支架、热沉、金属电路板(MPCB）或散热器，其间热阻较大、导热路径长；这对于小功率LED、例如指示或显示器用的20mA的直插式和表面贴LED不是大问题，但对于照明用的几百mA至几A电流的功率型LED就是大问题，大热阻容易导致PN结的结温升高、发光效率下降、光衰加大、甚至烧毁失效。其次，这种正装结构的LED的PN结所发的光从P-GaN一面取出，P-GaN的电导率低，需要在其表面再沉淀一层电流扩散层，例如Au、Ni、ITO等薄膜，该电流扩散层及其电连接线和电连接垫要吸收和挡住部分出射的光；同时，GaN的折射率高达2.3，其到空气的出射光的临界角θc仅25.8°，光可直接出射的立体角仅为2π的1/10(立体角=2π（1-cosθc）)，大部分光要经过多次反射、吸收后出射，因而降低了发光效率。

倒装结构克服了这些缺点，其LED的PN结直接与高导热系数的硅衬底接触，再用高导热系数的导热胶、银浆或锡浆等与热沉、MPCB、散热器等连接，散热效果好；其次，其光不从P-GaN一面取出，而从蓝宝石一面取出，P-GaN的电流扩散层可以加厚，或加一层光反射层，同时又消除了电极和引线的挡光，从而提高了光取出率，即提高了发光效率。

LED的PN结所发光子在4π立体角内各方向的几率是相同的，属于4π发光；然而上述正装或倒装LED的光出射角都≤2π，4π发光被变成≤2π出光，其中大部分光要经过多次反射、多次吸收后出射，光出射效率低，即发光效率低。

目前，用上述技术的LED球泡灯的输出光通量一般都低于1000lm，发光效率约50-90lm/W，且体积大、重量重；难于制成输出光通量更高、发光效率更高的LED照明灯。

本申请人之前申请的一种LED芯片P-N结4π出光的高效率LED发光条和用它制成的LED灯泡，见中国专利申请号201010278760.0和201010610092。LED芯片PN结4π出光，发光效率高，并无需用金属散热器；可制成输出光通量为100-800lm、整灯发光效率为110-180lm/W的重量轻、体积小的LED照明灯。但在制造更高光通量、例如几千lm的照明灯时，所述的发光条负载功率有限，难于制成高光通量LED照明灯。

发明内容

本发明的目的在于进一步改进LED的PN结4π出光的LED散热问题，而提供一种LED芯片倒装于透明陶瓷管的4π出光LED发光管及照明灯，可以提高LED的输出光通量和发光效率，从而可制成输出光通量为几百至20000lm的高光通量LED发光管和照明灯。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的LED芯片倒装于透明陶瓷管的4π出光LED发光管，其包括：

一个透光泡壳，所述透光泡壳为由透光壳体和带排气管的芯柱熔封在一起构成的真空密封透光泡壳；所述排气管用于把透光泡壳先抽真空和再充入散热保护气体之后熔封；

一个固定于所述透光泡壳之内的LED发光管芯；

所述LED发光管芯包括：

一个高导热系数的透明陶瓷管；

倒装于所述透明陶瓷管外管壁上的至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片；所述倒装是指：所述至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片的PN结面用透明胶直接粘贴在透明陶瓷管的外管壁上；所述LED芯片的电极经电极引出线引出透光泡壳外。

所述的至少一串LED芯片用透明胶直接粘贴在透明陶瓷管的外管壁上，所述至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片由芯片电接线相互串联或串并联；所述至少一串相同发光色或不相同发光色的LED芯片的二端电极引出线由固定装置固定在透明陶瓷管外管壁上。