[发明专利]大功率LED模块及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，具体涉及一种大功率LED模块及其制作方法。

背景技术

白光LED所使用的荧光料光转换效率会随温度上升而降低，当荧光材料温度超过70℃以上时其光转换效率会急剧衰退，LED结温控制在70℃以内，才能有效确保LED的使用寿命，因此，对LED结温控制非常重要。而对LED结温的控制，涉及到LED的传热和散热能力。现有的大功率LED模块中，其热流通道为由LED芯片到固晶层，再传导到基板、导热硅脂、热沉及散热模块，产生了多层接触热阻，热流通道的总热阻=散热器热阻+导热介质热阻（多层），不利于LED芯片发出的热量快速的散发出去。而且在热流通道中，硅脂层是LED模块散热的瓶颈，导热硅脂在高温环境中使用一段时间后会出现“干化”或“硬化”现象，极大地影响其传热和散热效果。

另外，现有当中的散热模块为铝基板散热模块，铝的散热能力强，但其吸热能力弱，不利于快速从热沉中吸收热量，减缓了整个热流通道的散热能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热阻小、散热性能好、使用寿命长的大功率LED模块，同时还提供了大功率LED模块的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明设计的技术方案如下：

一种大功率LED模块的制作方法，包括以下步骤：

1）将热沉回流焊接到散热模块上；

2）将芯片焊材平帖在热沉上，再将LED芯片定位在热沉上，用双金线连接好芯片支架的“+”“-”极，然后将芯片透镜固定在芯片支架上；

3）用银融合材料将散热模块和热沉融合；

4）最后在散热模块上喷涂一层热能转换层，完成大功率LED模块的制作。

优选的，可以在将热沉回流焊接到散热模块上之前，先在散热模块的表面镀上一层厚度为0.01～0.02mm的由锌、镍和铜制成的热能传递层，再在热能传递层表面涂上一层银浆。

上述方案所述散热模块可以为铜铝散热模块。由于铜比铝吸热快，但铜的散热比铝慢，用铜铝合金作为散热模块，既可以使热沉上的热量快速传导至散热模块的铝上，又使散热模块上的热量通过铜快速散发出去，达到快速传导热量和快速散热的效果。

优选的，所述热能转换层可以为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。

优选的，所述热沉可以由金刚石纳米材料和紫铜按0.8～1.2：2.5～3.5的比例混合后经高温高压制成。

优选的，所述金刚石纳米材料中可以混合有镍粉。

本发明同时还设计了由上述制作方法制成的大功率LED模块，包括带有电极的芯片支架、热沉和LED芯片，所述热沉设置在芯片支架内，所述LED芯片通过芯片焊材连接在热沉上，LED芯片通过金线与电极电连接，所述热沉下部设有散热模块，该散热模块表面上设有一层热能转换层。

优选的，所述热能转换层可以为由氮化铝纳米材料和氧化锌纳米材料制成的纳米金属材料层。

所述散热模块可以为铝散热模块、或铜铝散热模块，为了提高散热效果，所述散热模块最好为铜铝散热模块。

优选的，在散热模块和热能转换层之间还可以设有由锌、镍和铜制成的热能传递层，该热能传递层的厚度为0.01～0.02mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、将LED芯片直接倒装在热沉上，通过减少热阻，改善Vf值，可提高LED芯片光效10%；而且LED芯片和散热器（即包括热沉和散热模块）进行一体化整合，导热介质的热阻趋近于零，此时：散热热流通道的总热阻≈散热器热阻；

2、将热沉殖装在铜铝散热模块上，LED芯片和散热模块间实现单层热阻结构，相比传统大功率LED模块的多层热阻结构，可进一步减少热阻，极大的提高了灯具的传热散热能力；

3、在散热模块表面喷涂纳米材料，将热能转换成光能，以红外辐射方式加速散热，环境温度越高、功率越大，散热效果越明显，可降低灯具壳体温度的10%；

4、单层热阻结构，缩小了散热器的体积，有利于提高LED灯具的性价比；

5、本方案的导热和散热能力在原结构不变的情况下可提升2倍，30W的大功率LED模块在常温下工作，实测Tj=41.℃，壳体温度为39℃，散热器的表面温度T≈Tj，并且只需控制散热器的面积就可控制LED灯具的Tj，控制Tj也就相当于控制LED灯具的光衰和寿命，可以极大的提高灯具的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种大功率LED模块的结构示意图。