一种芯片与荧光体分离式热管理结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED光源领域，尤其涉及一种高光强密度LED光源领域。
【背景技术】
[0002] LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长等特点已经被日益广泛地应 用于照明领域。现阶段LED白光的实现方式可分为两种：一种是不同颜色的LED芯片按照 一定的配比使用直接获得白光。另一种是蓝光LED芯片加荧光材料的形式（即phosphor converted white LED，PC-WLED)，荧光材料吸收蓝光LED芯片发出的蓝光，放出其他颜色的 光，这些荧光粉发出的光与LED芯片发出的蓝光混合形成白光。
[0003] 上述第二种白光LED，荧光体在吸收LED芯片发出的蓝光并转化为其他颜色的光 的过程中会损失一部分能量。以黄光荧光粉为例，即使量子效率达到100%，450nm的蓝光 转化成550nm黄光过程中也要损失一部分能量。考虑到荧光材料在光转换过程中量子效率 并不可能达到100%，故荧光材料在使用过程中要耗散更多的能量。这部分耗散的能量最终 将以热的形式出现，如果荧光材料层的散热结构没有处理好将导致荧光层热聚集，温度甚 至可能超过芯片节温。过高的温升一方面使荧光层发生荧光热淬灭现象，导致荧光材料效 率下降，发热量进一步升高。另一方面将导致其它封装材料的老化，如可能导致树脂发黄变 色，导致硅胶透过率下降等。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型旨在解决现有技术的前述问题，通过在散热基板上增加散热载台将荧 光体发出的热量导向散热基板的方法解决荧光体发热导致的温升问题。
[0005] 该芯片与荧光体分离式热管理结构，包括具有散热载台的散热基板，块状荧光体 和透明填充物；其特征在于：所述的散热基板具有散热载台用于放置块状荧光体并为块状 荧光体提供散热通道。
[0006] 所述的散热基板含有多颗LED芯片，LED芯片的放置位置为散热基板的凹槽内。 所述的散热基板采用高导热的金属材料、陶瓷材料、单晶材料、复合材料。所述的散热基板 采用压铸、切割、烧结加工。所述块状荧光体为高导热的陶瓷荧光体、单晶荧光体、玻璃荧光 体、玻璃陶瓷荧光体、在高导热不发光的透明基板上进行表面荧光粉涂覆的复合荧光体、复 合结构材料。所述的高导热固体荧光体拥有一个面或多个面能与散热载台充分接触。
[0007] 所述的透明填充物填充于块状荧光体和散热基板凹槽形成的封闭空腔，透明填充 物起着保护LED芯片和增强出光的作用；其材料可以是绝缘透明的硅胶、树脂和油，优选折 射率介于LED芯片和块状荧光体的材料。
[0008] 所述的块状荧光体，其与散热基板的接触部分通过热界面材料连接。
[0009] 本实用新型通过使用高导热固体荧光体的方法防止荧光层的热聚集，同时通过 为块状荧光体提供单独散热通道的形式将荧光层产生的热量导离的方法增强LED光源的 散热能力，特别在高光强密度LED光源的应用上具有极大的散热优势。
【附图说明】
[0010] 图1 一种芯片与荧光体分离式热管理结构示意图一 [0011] 图2 -种芯片与荧光体分离式热管理结构示意图二
[0012] 图3 -种芯片与荧光体分离式热管理结构示意图三
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 :
[0014] 块状荧光体的尺寸为20mmX20mmXlmm，为0. 7mm厚的双面抛光氧化铝与0. 3mm荧 光胶组合的复合荧光体。采用尺寸为25mmX 25mmX Imm的铝材作为散热基板，使用围墙胶 在散热基板中心画出18mmX 18mm白色娃胶围坝。在围坝内均勾固三列LED芯片，每列芯片 10颗，再进行10串3并焊线连接。贴装PCB板充当LED光源电极。围墙胶内注满透明硅 胶，然后将块状荧光体覆盖在硅胶上。外接1.05A的恒流源，总输入功率为30W。LED光源 点亮后约5min开始达到热平衡状态，红外热成像测试块状荧光体的温度为102°C。此常规 封装方案用于与本实用新型方案做对比。
[0015] 使用一种芯片与荧光体分离式热管理结构示意图一结构。11模块对应散热基板， 12模块对应块状荧光体。块状荧光体的尺寸为20mmX 20mmX 1mm，为0. 7mm厚的双面抛光 氧化铝与0. 3mm荧光胶组合的复合荧光体。散热基板载台尺寸略大于块状荧光体尺寸，复 合荧光体外圈与散热基板载台充分接触，并在他们的接触面上涂抹导热硅脂。散热基板凹 槽尺寸为18mmX 18mm，在散热基板凹槽内均匀固晶三列芯片，每列芯片10颗，再进行10串 3并焊线。在凹槽侧边开槽，贴装PCB板充当LED光源电极。在复合荧光体和散热基板凹槽 形成的空腔内填充硅胶。外接I. 05A的恒流源，总输入功率为30W。LED光源点亮后约5min 开始达到热平衡状态，红外热成像测试块状荧光体（复合荧光体）的温度为75°C。
[0016] 实施例2:
[0017] 使用一种芯片与荧光体分离式热管理结构示意图一结构。11模块对应散热基板， 12模块对应块状荧光体。块状荧光体的尺寸为20mmX 20mmX 1mm，为Ce :YAG陶瓷荧光体。 散热基板载台尺寸略大于块状荧光体尺寸，陶瓷荧光体外圈与散热基板载台充分接触，并 在他们的接触面上涂抹导热硅脂。散热基板凹槽尺寸为18mmX 18mm，在散热基板凹槽内均 匀固晶三列芯片，每列芯片10颗，再进行10串3并焊线。在凹槽侧边开槽，贴装PCB板充 当LED光源电极。在块状荧光陶瓷和散热基板凹槽形成的空腔内填充硅胶。外接I. 05A的 恒流源，总输入功率为30W。LED光源点亮后约5min开始达到热平衡状态，红外热成像测试 块状荧光体（Ce :YAG荧光陶瓷）的温度为65°C。
[0018] 实施例3 :
[0019] 使用块状荧光体尺寸为020 mmx2 mm,其材质为低温玻璃荧光体。散热基板为 Imm厚平板，使用围墙胶在散热基板上画出直径16mm白色硅胶围坝。在围坝内固三列LED 芯片，每列芯片10颗，再进行10串3并焊线。贴装PCB板充当LED光源电极。围墙胶内注 满透明硅胶，然后将玻璃荧光体覆盖在硅胶上。外接I. 05A的恒流源，总输入功率为30W。 LED光源点亮后约5min开始达到热平衡状态，红外热成像测试玻璃荧光体的温度为106°C。 此常规封装方案用于与本实用新型方案做对比。
[0020] 使用一种芯片与荧光体分离式热管理结构示意图二结构。21模块对应散热基板， 22模块对应块状荧光体，23模块对应散热盖板。使用块状荧光体尺寸为020 mm x2 mm, 其材质为低温玻璃荧光体。散热基板由直径为30_，厚度为4mm的紫铜块加工而成。散热 基板凹槽尺寸为直径16mm，深3mm的圆形，在散热基板凹槽内固三列LED芯片，每列芯片10 颗，再进行10串3并焊线。在凹槽侧边开槽，贴装PCB板充当LED光源电极。载台尺寸为 外径20mm，内径为16mm的圆环，深度为1mm，玻璃焚光体外圈与散热基板载台充分接触，并 在他们的接触面上涂抹导热硅脂。在玻璃荧光体