利用室温液态金属导热的大功率ＬＥＤ光源制造技术

本发明专利技术公开了一种利用室温液态金属导热的大功率ＬＥＤ光源。它包括ＬＥＤ芯片、凹形封装基板、室温液态金属层、密封层、散热器、荧光胶层；ＬＥＤ芯片安装在凹形封装基板上，凹形封装基板上设有光学反射面，ＬＥＤ芯片上覆盖有荧光胶层，凹形封装基板安装在散热器上，凹形封装基板与散热器之间具有空隙，并由密封层密封，空隙内被室温液态金属层充满。这种方法利用室温液态金属高导热性有效解决大功率ＬＥＤ封装基板与散热器之间的接触热阻问题，实现更好的导热效果，将ＬＥＤ芯片产生的热量传输出来，保障ＬＥＤ芯片的结温保持在较低水平，从而提高大功率ＬＥＤ的运行可靠性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明光源，尤其涉及一种利用室温液态金属导热的大功率LED 光源。
技术介绍
LED光源是新一代绿色照明光源，其耗电量只有普通白炽灯的十分之一， 而寿命却长十倍以上。除此之外，LED光源还具有体积小、坚固耐用、色彩丰 富等优点。为了满足更高光强的要求，LED光源通过提高单个芯片的输出功率 或者釆用LED阵列的方式来实现。在理想的情况下，匹配的光学材料和适当的 封装结构能够充分发挥LED高效的发光性能，将大部分的电能转化为光。但是 由于LED芯片面积非常小，因此大量的热量无法及时散去，因此导致LED工作 时温度过高。温度过高对大功率LED光源的输出光强和色温性能有着非常大的 影响，特别是LED芯片的PN结长期工作在高温状态，其光学性能会很快衰减， 严重影响LED的使用寿命。这是LED封装中需要解决的关键问题。从LED光源发热特性分析可知，LED封装基板与散热器之间的接触热阻严 重影响LED的散热性能，特别当封装基板与散热器之间的表面不平整时，解决 这一问题的方法在于利用导热硅胶或其他导热材料来填充在两个表面之间。但 是这些材料导热系数非常小而且容易老化，影响器件的散热和长期稳定性。如 何在低成本的前提下，采用更好的冷却方式，使LED光源工作在更低的温度上 工作，获得更高的发光效率，更长的寿命，更高的可靠性，是本专利技术要解决的 关键问题。液体金属是一种在常温下(如摄氏100度以下)呈现为液态的金属，这种 材料具有导热系数大，常温下具有流动性，能渗透到非常细微的空间中，能够 用来减小两种不同材料间的接触热阻。200510108394.3公开了一种利用液态金 属冷却集成芯片的方法，这种方法主要针对集成芯片散热，通过在两个热界面 间加入液态金属减小热阻。本专利技术要解决的LED芯片散热问题与集成芯片散热 不同的是，LED芯片必须要安装在特定结构的封装基板上，封装基板上设置有 LED芯片的引出导线、光学反射装置以及荧光胶层的安装装置，封装基板与散 热器之间的接触热阻是需要解决的主要问题。本专利技术充分利用LED封装基板的 特性，改变封装基板和散热器之间接触面的形态，使两个接触面形成相互咬合 的凹凸表面，大大增加了两者之间的接触面积，同时利用液态金属的渗透性和流动性将两个接触面之间的空隙充满液态金属，利用液态金属的高导热性改善 封装基板和散热器之间散热，这种方法能够从根本上解决封装基板和散热器之 间接触热阻过大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用室温液态金属导热的大功率LED光源。一种利用室温液态金属导热的大功率LED光源包括LED芯片、凹形封装基 板、室温液态金属层、密封层、散热器、荧光胶层；LED芯片安装在凹形封装 基板上，凹形封装基板上设有光学反射面，LED芯片上覆盖有荧光胶层，凹形 封装基板安装在散热器上，凹形封装基板与散热器之间具有空隙，并由密封层 密封，空隙内被室温液态金属层充满。一种利用室温液态金属导热的大功率LED光源包括LED芯片、板形封装基 板、室温液态金属层、密封层、散热器、荧光胶层；LED芯片安装在板形封装 基板上，LED芯片上覆盖有荧光 胶层，板形封装基板安装在散热器上，板形封 装基板与散热器之间具有空隙，并由密封层密封，空隙内被室温液态金属层充 满，板形封装基板与散热器之间设有凹凸结构。一种利用室温液态金属导热的大功率LED光源包括LED芯片、碗形封装基 板、室温液态金属层、密封层、散热器、荧光胶层；LED芯片安装在碗形封装 基板上，碗形封装基板上设有光学反射面，LED芯片上覆盖有荧光胶层，碗形 封装基板安装在散热器上，碗形封装基板与散热器之间具有空隙，并由密封层 密封，空隙内被室温液态金属层充满，碗形封装基板与散热器之间设有凹凸结 构。所述的凹凸结构是截面为方形、梯形、三角形、圆形的条状或点状凸起物 或凹陷面。所述的室温液态金属层是一种在摄氏100度以下就呈现为液态的金属或合 金，包括以下元素的至少一种镓、铟、锌、锡、镁、铜或金。所述的散热器是翅片形散热器或者热管散热器。 所述的密封层是由硅胶或者环氧树脂材料构成的薄层。本专利技术充分利用LED封装基板的特性，改变封装基板和散热器之间接触面 的形态，使两个接触面形成相互咬合的凹凸表面，大大增加了两者之间的接触 面积，同时利用液态金属的渗透性和流动性将两个接触面之间的空隙充满液态 金属，利用液态金属的高导热性改善封装基板和散热器之间散热，这种方法能够从根本上解决封装基板和散热器之间接触热阻过大的问题。这种方法的优点 在于室温液体金属是一种在摄氏100度以下就呈现为液态的金属，例如镓等， 这些金属具有非常大的导热系数，是普通硅胶导热系数的几十倍到上百倍，将 这种材料填充在封装基板和散热器之间，LED芯片产生的热量经过封装基板向 散热器传导的热阻降极大减小，除此之外液态金属还会在空隙中产生对流传热， 进一步增强了散热效果。这种方法所起到的效果相当于将封装基板和散热器完 全融合在一起。这种融合不同于将封装基板和散热器之间的焊接或银胶绑定， 可以有效避免两者之间因焊接和绑定带来的应力和变形问题。为了进一步增加 封装基板和散热器之间的散热面积，在封装基板和散热器相接的两个表面设置 许多凹凸结构，这些结构相互咬合在一起，中间的空隙充满室温液体金属，能实现更好的传热效果，将LED芯片产生的大量热量传输出来，保障LED芯片的 结温保持在较低水平，从而提高了大功率LED的运行可靠性和使用寿命。 附图说明图1是利用室温液态金属导热的大功率LED光源I型结构示意图； 图2是利用室温液态金属导热的大功率LED光源II型结构示意图； 图3是利用室温液态金属导热的大功率LED光源m型结构示意图； 图4是多芯片阵列的大功率LED光源示结构意图。 图5是具有圆台形凸起的封装基板示意图中LED芯片1、凹形封装基板2、室温液态金属层3、密封层4、散热 器5、荧光胶层6、凹凸结构7、光学反射面8、板形封装基板9、碗形封装基板 10、第一LED芯片ll、第二LED芯片12、第三LED芯片13、第四LED芯片 14、圆台形凸起15。 具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，利用室温液态金属导热的大功率LED光源包括LED芯片1、 凹形封装基板2、室温液态金属层3、密封层4、散热器5、荧光胶层6; LED 芯片1安装在凹形封装基板2上，凹形封装基板2上设有光学反射面8， LED 芯片1上覆盖有荧光胶层6，凹形封装基板2安装在散热器5上，凹形封装基板 2与散热器5之间具有空隙，并由密封层4密封，空隙内被室温液态金属层3充 满。室温液态金属层3是一种在摄氏100度以下就呈现为液态的金属或合金， 包括以下元素的至少一种镓、铟、锌、锡、镁、铜或金。散热器5是翅片形 散热器或者热管散热器。密封层4是由硅胶或者环氧树脂材料构成的薄层。LED芯片1产生的光通过荧光胶层6发出，LED芯片1产生的绝大部分热 量经过凹形封装基板2向散热器5传导。凹形封装基板2和散热器5 —般采用 的金属材质，导热系数较高。但是凹形封装基板2和散热器5之间依靠接触传 热，由于加工精度的原因，两个面之间难以做到很好地接触，因此凹形封装基 板2和散热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用室温液态金属导热的大功率ＬＥＤ光源，其特征在于包括ＬＥＤ芯片（１）、凹形封装基板（２）、室温液态金属层（３）、密封层（４）、散热器（５）、荧光胶层（６）；ＬＥＤ芯片（１）安装在凹形封装基板（２）上，凹形封装基板（２）上设有光学反射面（８），ＬＥＤ芯片（１）上覆盖有荧光胶层（６），凹形封装基板（２）安装在散热器（５）上，凹形封装基板（２）与散热器（５）之间具有空隙，并由密封层（４）密封，空隙内被室温液态金属层（３）充满。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符建，
申请(专利权)人：符建，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]