[发明专利]具有波长转换材料的密闭密封的LED模块

说明书

LED模块包括具有高热导率的衬底和安装在衬底上的至少一个LED管芯。诸如结合剂中的磷光体或量子点之类的波长转换材料具有非常低的热导率并且形成为在LED管芯之上具有相对高体积和低浓度，使得磷光体或量子点从LED管芯传导极少热量。具有高热导率的透明顶板定位在波长转换材料之上，并且形成围绕波长转换材料的衬底和顶板之间的密闭密封。LED管芯位于衬底或顶板中的腔体中。以此方式，波长转换材料的温度保持远低于LED管芯的温度。在晶片级过程中进行密封。

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED），并且具体地涉及用于密闭地密封LED管芯上方的磷光体或量子点层的技术。

背景技术

利用磷光体或量子点（QD）涂敷蓝色LED管芯，然后利用诸如硅树脂、环氧树脂或其它聚合物之类的透明聚合物封装物封装该结构是常见的。磷光体或QD将蓝色光转换到一个或多个其它波长，并且通过波长转换层泄漏的蓝色光与（多个）经转换的波长的组合可以创建大范围的颜色，包括白色光。

许多类型的磷光体和QD是对空气敏感的，这导致它们在被加热和暴露于空气中的湿气时降级。

当通量和温度超过2W/cm²和80℃时，通常用于封装LED管芯和波长转换材料的聚合物是不充足的。用于高亮度LED的封装物必须还具有良好的热导率以将热量从LED管芯传导到环境空气。常规的聚合物不具有用于高亮度/高温LED管芯的充足热导率。

需要密闭地密封叠覆高亮度LED管芯的磷光体或QD的新密封技术，其中该技术还提供LED管芯与环境空气之间的良好热导率。该技术应当引致相对低的成本并且应当高度可靠。优选地，对于高亮度（即高通量）LED管芯，密闭密封应当在远远大于80℃的温度下和高达20W/cm²的光通量的情况下保持可靠，并且磷光体或量子点的温度应当保持在130℃以下以避免降级。

发明内容

在一个实施例中，作为晶片提供的高度导热衬底被模制成具有腔体。衬底可以是玻璃、陶瓷或其它导热材料。腔体具有反射表面或者衬底是透明的。一个或多个高亮度蓝色LED管芯可以使其电极键合到每一个腔体中的对应电极。衬底包括导体，其将腔体电极连接到合适的垫以用于在单个化之后将衬底焊接到印刷电路板或另一衬底。

然后在腔体中沉积磷光体或量子点材料以完全或部分填充腔体。磷光体或量子点材料可以通过在透明结合剂中混合磷光体粉末或量子点来形成。

然后在衬底晶片之上安装导热、透明的陶瓷或玻璃板（作为晶片提供），并且围绕每一个腔体创建导热密闭密封，诸如通过将板激光熔合到衬底、将板焊接到衬底、或者在腔体周围提供其它类型的高温密封。然后单个化经键合的顶板晶片和衬底晶片以形成单独的LED模块。

由于LED管芯不直接接触密封，因此LED管芯可以生成高热量和高通量而不会使密封降级。

在另一实施例中，在其上安装LED管芯的衬底基本上是平坦的，并且透明板具有围绕磷光体或量子点的腔体。然后将围绕每一个腔体的板的部分键合到衬底以形成高温密封。

在一个实施例中，透明板具有用于每一个LED模块的波长转换材料的多个分离的子腔体，所述多个分离的子腔体在单个化之后保留，使得用于一个腔体的密封的失效不影响其它腔体的密封。

在另一实施例中，在其上安装LED管芯的衬底基本上是平坦的，将波长转换材料模制（或以其它方式沉积）在LED管芯之上以封装LED管芯，并且透明板具有围绕每一个LED管芯的腔体。然后将围绕每一个腔体的板的部分键合到衬底以形成高温密封。

由于在晶片级过程期间形成密闭密封，并且然后单个化所得晶片以创建单独的LED模块，因此过程是低成本的。顶板的边缘在单个化之后将与衬底的边缘重合，从而导致非常紧凑的LED模块。