适用于流体传热的led发光模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供了适用于流体传热的LED发光模块，包括基板、LED芯片，所述基板上设有用于连接电路并与基板绝缘的导电层，所述导电层包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板与导电层的正极部分或负极部分的孔眼，被贯穿的导电层上盖设有封闭所述孔眼的铜片，所述孔眼用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片垂直封装在铜片背离孔眼的一面上，并通过晶线连接导电层另一极部分。本发明其结构简单、合理，将导热流体与LED光源模块很好地结合起来，减少多层热阻，并能够保持较大的换热接触面，为开发低热阻超高功率密度的LED光源模块、集成超大功率光源和灯具技术奠定了基础，将使LED照明技术有大幅度的提升。
【专利说明】适用于流体传热的LED发光模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明设备发光模块的【技术领域】，特别是涉及适用于流体传热的LED发光模块。
【背景技术】
[0002]LED (Light Emitting D1de，称发光二极管)，属于固态光源，具有非常好的节能环保优势，相同光效下耗能仅为白炽灯的10?20%，被誉为"21世纪的照明新光源〃，近年来已经成为研究和开发热点。其发光机理是靠电子在能带间跃迁产生光，光谱中不包含红外部分，所以热量不能靠辐射散出。与传统光源相比，半导体光源有节能、高效、体积小、寿命长、响应速度快、驱动电压低、抗震动等优点。但是通常的大功率LED灯具的光电转换效率大概在15% -20%之间，仍有约80%左右的电能转化为热能。若没有良好的散热系统，长时间工作将导致LED芯片的结温过高而使光衰速度加快，使用寿命减短。
[0003]目前市场上存在的LED发光模块都是将基板背面涂上导热膏或导热膜后贴在铝制散热器上进行散热，有较大的接触热阻，不能很好的满足高功率密度LED发光模块的散热需求。这也是为何目前LED灯具设计成点阵式光源的原因。随着LED技术的进步，集成封装，甚至是超高功率密度封装的LED模块将成为发展的趋势。因为集成封装或超高功率密度封装可以使LED光源成本进一步大幅度的降低，有利于LED节能照明技术的推广。但其困难在于在很小的发光模块上集中了大量的热，也就是会出现越来越高的热流密度。现有的用固体面接触导热的LED发光模块设计方式很难满足高功率密度的LED光源散热需求。由此，出现了流体相变传热的LED灯具，如利用热管、热柱等流体相变辅助传热技术和水冷等散热方法，但其仍沿用为直接固体面接触散热方法而设计的LED光源模块，没有将传热的流体与LED光源模块很好地结合起来，因而还不能充分发挥该散热方式的效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种散热效果好、成本较低的适用于流体传热的LED发光模块，以满足高功率密度的LED照明应用需求。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
[0006]适用于流体传热的LED发光模块，包括基板、LED芯片，所述基板上设有用于连接电路并与基板绝缘的导电层，所述导电层包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板与导电层的正极部分或负极部分的孔眼，被贯穿的导电层上盖设有封闭所述孔眼的铜片，所述孔眼用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片垂直封装在铜片背离孔眼的一面上，并通过晶线连接导电层另一极部分。
[0007]本发明的优点是:孔眼内填充的绝缘导热流体与铜片的一面接触，同时铜片的另一面与LED芯片接触，从而能够把LED芯片发出的热量依次传递给铜片、导热流体，导热流体再通过相变传热或者单相液冷的方式，将热量散发掉；其结构简单、合理，将导热流体与LED光源模块很好地结合起来，减少多层热阻，并能够保持较大的换热接触面，为开发低热阻超高功率密度的LED光源模块、集成超大功率光源和灯具技术奠定了基础，将使LED照明技术有大幅度的提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明实施例1的结构示意图；
[0009]图2为实施例1的剖面结构示意图；
[0010]图3为本发明实施例2的结构示意图；
[0011]图4为实施例2的剖面结构示意图；
[0012]附图标记说明:1、基板；2、导电层(a-正极部分，b-负极部分)；3、铜片；4、LED芯片；5、晶线；6、孔眼；7、螺丝孔。
【具体实施方式】
[0013]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0014]实施例1
[0015]如图1、图2所不,适用于流体传热的LED发光模块,包括基板1、LED芯片4,所述基板I上设有用于连接电路并与基板I绝缘的导电层2，所述导电层2包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板I与导电层2的正极部分或负极部分的孔眼6，被贯穿的导电层2上盖设有封闭所述孔眼6的铜片3，所述孔眼6用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片4垂直封装在铜片3背离孔眼6的一面上，并通过晶线5连接导电层2另一极部分。
[0016]通常将导电性能良好的铜覆盖在基板I上，形成导电层2。导电层2分为正极部分和负极部分，被孔眼6贯穿部分的导电层2上通过焊锡焊接或其他方式设置铜片3，铜片3上垂直封装LED芯片4，芯片通过导电层2和晶线5实现电气连接。在通电工作过程中，LED芯片4配合荧光粉、透镜等通用的其它部件发光，本发明在此不作限制，荧光粉、透镜等在图中省略。图中，螺丝孔7用于使LED发光模块与配合进行流体传热的灯具之间实现紧固密封连接，并防止导热流体泄漏，本发明在此亦不作限制。
[0017]本发明的LED发光模块在应用过程中，基板11背面覆盖绝缘的导热流体，导热流体通过孔眼6与铜片3直接接触，而LED芯片4发出的热量传导给铜片3后被导热流体吸收带走，进而传给相关灯具上设置的散热器，最终将热量散发掉。由于导热流体是绝缘的，灯具不会出现漏电的情况，而导热流体的传热是金属导热的几十、甚至上百倍，可使得LED芯片4在很小的芯片面积(如2mmX2mm)上实现数十瓦的功率，从而真正实现高功率密度的点光源应用。
[0018]实施例2
[0019]实施例一为单芯片的LED发光模块，其高功率密度可满足中小型灯具使用，但对于更大功率的LED灯具，需要多芯片组合的集成封装结构，如图3和图4所示。该模块中每个芯片的封装基本结构与实施例一相同，这里不再赘述。不同的是多个芯片通过晶线5和导电层2的电路设计实现串联或并联，组合在一起使用，从而实现整个多芯片模块整体上的功率大型化，如几百瓦或上千瓦，适用于高杆灯等大功率照明场合。
[0020]另外，整个基板I结构也要有利于流体的密封，例如一个带法兰和密封槽的圆帽形状等，同时还需要有一定结构强度，能够承受流体的蒸汽压力。此举将颠覆传统基板I为一平板结构直接贴合使用的单一模式，开创新一种适用于流体传热的LED发光模块类型。
[0021]本发明提出适用于流体传热的LED光源模块，特别是高功率密度模块。开发低热阻超高功率密度LED光源模块和灯具技术，是根据国家节能减排的政策，针对现有集成封装光源功率小及散热方法相对较差，热阻大等等的问题，研发和改进低热阻、集成超大功率光源和灯具技术。实现后将会使LED照明技术有大幅度的提升。
[0022]本发明与现有LED发光模块相比，具有如下的优点:(a)与传统的非流体传热LED发光模块直接接触式散热灯具相比少了三层热阻:一是传统LED灯具之间基板与散热器的接触热阻，二是减少了基板上的绝缘层热阻，三是在LED芯片垂直封装结构中，可减少了蓝宝石的热阻；(b)LED芯片与导热流体之间只有一个导热非常好的铜片层，热阻小，适用于流体传热，而流体传热可承受比直接金属接触导热大得多的热流密度，可以开发高功率密度的LED发光模块。随着功率密度的提高，可以减少芯片的使用数量和荧光粉和透镜的数量与成本，光学设计也变得更加简单。
[0023]上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【权利要求】
1.适用于流体传热的LED发光模块，包括基板、LED芯片，其特征在于，所述基板上设有用于连接电路并与基板绝缘的导电层，所述导电层包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板与导电层的正极部分或负极部分的孔眼，被贯穿的导电层上盖设有封闭所述孔眼的铜片，所述孔眼用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片垂直封装在铜片背离孔眼的一面上，并通过晶线连接导电层另一极部分。
【文档编号】H01L33/64GK104362247SQ201410621634
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】岑继文, 王亦伟, 蒋方明 申请人:中国科学院广州能源研究所