[发明专利]LED照明装置

说明书

相关申请的交叉参考

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

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(COB)LED阵列。

背景技术

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COBLED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

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℃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。

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750μm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。

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。

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(wirebond)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50μm。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750μm减小至约50μm。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。

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。