集成封装大功率LED照明光源制作方法及LED照明灯

摘要

集成封装大功率LED照明光源制作方法及LED照明灯。制作步骤：①选若干单个白光LED晶片放于衬底上，用银胶粘结成发光芯片。②将一块以上发光芯片串或/和并联，达所需功率后成为光源芯片。③将光源芯片和衬底用环氧树脂胶、散射剂和荧光粉混合后整体封装。④将整体封装芯片贴在基板和安装在散热器上，再装入灯罩内便成为大功率LED照明光源，再接控制电路放于灯壳内，成为大功率LED照明灯。本发明与现有独立封装单粒小灯珠光点串并而成的LED多光点照明光源比，封装材料仅为1/10；光线明显柔和，接近自然光；发光均匀、无眩光、无光污染、无辐射；防视觉疲劳；衰减缓慢，三年内衰减小于5％。与传统白炽灯、钠灯、节能灯比：节能、长寿命、环保、安全、固态封装、运输方便等，特别适合功率为30-120W户外大功率路灯。

权利要求

1.集成封装大功率LED照明光源制作方法，其特征包括下列步骤：

1)按照照明灯要求的功率大小，选择若干单个白光LED晶片(1)，按一定间距放于非金属材料制作的衬底(2)上，用银胶(3)将若干单个白光LED晶片粘结固定成为发光芯片(4)，每个晶片功率为0.01-3瓦；

2)将一块以上发光芯片(4)进行串联或/和并联连接，达到所需功率；成为光源芯片(5)；

3)将光源芯片(5)和衬底用环氧树脂胶(6)、散射剂和荧光粉(7)的混合体进行整体封装，成为边长小于40mm的正方形或长方形的整体封装芯片(8)；

4)将上述整体封装芯片贴在金属材料制作的基板(9)上；再连同基板安装在散热器(10)上；最后整体装入金属灯罩(11)内，便制成集成封装大功率LED照明光源(12)，每个LED照明光源功率大于30瓦。

2.按权利要求1所述的LED照明光源制作方法，其特征是散射剂和荧光粉用量小于环氧树脂胶用量的5％。

3.按权利要求1所述的LED照明光源制作方法制成的LED照明灯，其特征是此LED照明灯包括如下部分：在照明灯灯壳(13)内，固定有集成封装大功率LED照明光源(12)和与它连接的控制电路(14)，每个LED照明光源(12)功率大于30瓦；其中LED照明光源(12)包括：金属灯罩(11)内固定有贴在金属材料制作的基板(9)上的整体封装芯片(8)，基板安装在散热器(10)上；其中整体封装芯片(8)内有：光源芯片(5)、衬底(2)和外围的环氧树脂胶、散射剂和荧光粉混合体形成的整体封装层；整体封装芯片为边长小于40mm的正方形或长方形；其中光源芯片(5)由一块以上发光芯片(4)按所需功率进行串联或/和并联而成；其中发光芯片(4)内有：非金属材料制作的衬底(2)上放置有一定间距的若干单个白光LED晶片(1)，并有银胶(3)将若干晶片粘结固定为整体的块状体；单个白光LED晶片的功率为

0.01-3瓦。

4.按权利要求3所述的LED照明灯，其特征是光源功率为30瓦-120瓦；整体封装芯片为边长为30mm-40mm的正方形。

5.按权利要求3或4所述的LED照明灯，其特征是散热器(10)的形状与灯罩内表面形状相配合或贴于灯罩内表面融合为一体。

说明书

集成封装大功率LED照明光源制作方法及LED照明灯

[0001] (一)技术领域：本发明涉及用于灯具的LED照明光源制作方法及LED照明灯。属照明装置零部件类(F21V)。(二)背景技术：

[0002] LED照明已成为照明发展趋势，与传统照明白炽灯、钠灯、节能灯比有如下优点：节能、长寿命、环保安全、健康光源、电压波动大使用方便等。目前，常用的LED照明系统均是采用市售的独立封装成单粒的小灯珠光点，一个个串并联而制成所需功率的照明光源，此LED光源功率低，最大只能作到2瓦，相当于白炽灯20瓦，对室内照明而言基本满足要求；但对室外大功率路灯照明，一般传统钠灯是250W-400W，对应上述LED路灯光源需要
20-40W，需要的小灯珠光点太多(少则50个，多则200个以上)。因此，对应上述LED大功率照明灯，存在以下缺点：1)由于光点太多太刺眼，有眩光产生，易产生视觉疲劳。2)发光点太多，难免有各点发光不均匀的现象、更由于各点的光衰严重的不同步、各点的发光强弱严重不均，所以照在地面上易产生星星点点而形成了眩光和光污染；3)在多点的各个发光点之间，只能采取简单的串并联连接：串联的光点电压分配不是能满足每一个点的需要；
并联的又不能保证每条电路的电流不超过极限，所以不能保证其寿命，一年后就发现至少有20％的路灯中部分点已熄灭，照度衰减严重；4)多光点中每个发光点是独立封装的，所加的散射剂和荧光粉太多，所以光线不自然，太白，且超过一定的极限还会对人体有化学辐射。
(三)发明内容

[0003] 本发明提供的集成封装大功率LED照明光源制作方法及LED照明灯，就是克服小功率灯珠组成的多点发光二极管LED光源产生眩光和光污染、寿命短、光衰严重、光线不自然、化学辐射大及功率受限等问题，其技术方案如下：

[0004] 集成封装大功率LED照明光源制作方法，其特征包括下列步骤：1)按照照明灯要求的功率大小，选择若干单个白光LED晶片1，按一定间距放于非金属材料制作的衬底2上，用导电胶状物银胶3将若干单个白光LED晶片粘结固定成为发光芯片4，每个晶片功率为0.01-3瓦；2)将一块以上发光芯片进行串联或/和并联连接，达到所需功率；成为光源芯片；3)将光源芯片和衬底用环氧树脂胶6、散射剂和荧光粉7的混合体进行整体封装，成为边长小于40mm的正方形或长方形的整体封装芯片8；4)将上述整体封装芯片贴在金属材料制作的基板9上；再连同基板安装在散热器10上；最后整体装入金属灯罩11内，便制成集成封装大功率LED照明光源12，每个光源功率大于30瓦。目前光源功率可作到30瓦-120瓦。

[0005] 按上述的集成封装大功率LED照明光源制作方法制成的LED照明灯，其特征是此LED照明灯包括如下部分：①在照明灯灯壳13内，固定有集成封装大功率LED照明光源12和与它连接的控制电路14；LED照明光源功率大于30瓦；②LED照明光源包括：金属灯罩11内固定有贴在金属材料制作的基板9上的整体封装芯片8；基板安装在散热器10上；③整体封装芯片内有：光源芯片5、衬底2和外围的环氧树脂胶、散射剂和荧光粉混合体形成的整体封装层；整体封装芯片为边长小于40mm的正方形或长方形；④光源芯片由一块以上发光芯片4按所需功率进行串联或/和并联而成；⑤发光芯片4内有：非金属材料制作的衬底2上放置有一定间距的若干单个白光LED晶片1，并有导电胶状物银胶3将若干晶片粘结固定为整体的块状体；单个白光LED晶片的功率为0.01-3瓦。

[0006] 本发明有益效果是：

[0007] 1)本发明LED照明灯与传统光源比优点如下：①节能；能耗为白炽灯的1/10、高压钠灯的1/6、节能灯的1/4。②长寿命达10万小时。③可在频繁启动和关断下工作，电压波动范围大。④环保、安全：无幅射，不用考虑散热，无温室效应。⑤固态封装；不易碎，不怕振，运输安装方便，适合高风砂区使用。

[0008] 2)根据本发明LED光源(也可称为单点式或3点以内的大功率LED光源)，与现有多光点LED光源样品试验比较结果，得到：①本发明组成使光源显色性极高；且因封装材料总量减少，散射剂和荧光粉用量也少，光线明显柔和，更接近自然光、日光(见图4)。②发光均匀，没有眩光和光污染，对预防视觉疲劳有积极作用。③衰减缓慢，三年之内衰减不超过5％。④因本发明结构决定所需用的环氧树脂胶、散射剂、荧光粉等化学材料总量为现有多光点光源用量的1/10以下，因此光线无化学辐射，更有利于眼和身体的健康。3)本发明大功率LED照明光源解决了现有多点LED光源不能用于功率相对较大的户外照明的问题，随研发的深入，功率可达120瓦以上，使LED半导体照明成为真正的大功率绿色照明。(四)附图说明

[0009] 图1本发明光源芯片6示意图，即LED照明光源制作方法步骤1)2)图示；

[0010] 图2本发明整体封装芯片8示意图，即LED照明光源制作方法步骤3)图示；

[0011] 图3本发明集成封装大功率LED照明光源12示意图；即LED照明光源制作方法步骤3)图示；

[0012] 图4本发明芯片封装效果图；

[0013] 图5本发明实施例1照明路灯产品原理结构示意图。(五)具体实施方式

[0014] 实施例：见图1-图5，

[0015] 本实施例集成封装大功率LED照明光源制作方法，此LED照明光源用于大功率路灯。制作方法包括下列步骤：

[0016] 1)见图1，选择六个属半导体元件的单个白光LED晶片1，按一定间距放于有机材料制作的衬底2上，用导电胶状物银胶3将六个单个白光LED晶片粘结固定成为发光芯片4；单个白光LED晶片1的功率为0.01-3瓦(可在世界上专门制作半导体-LED晶片的公司购买)。2)见图1(举例)，将六块发光芯片4进行串联(串两块)和并联(并三块)，达到所需功率为90瓦的光源芯片5。3)见图2，将光源芯片5和衬底2用环氧树脂胶6、散射剂和荧光粉7的混合体进行整体封装成为正方形整体封装芯片8；正方形每边长B8＝30-40mm。
环氧树脂胶6可由固态环氧树脂加工而成。环氧树脂胶、散射剂和荧光粉总量小于现有相同功率独立封装单粒小灯珠制成的多点光源用量的1/10；散射剂和荧光粉封装均匀用量小于环氧树脂胶用量的5％。4)见图3，将上述整体封装芯片8贴在基板9上，基板起导热和支撑作用，一般用铝板制作。带基板的整体封装芯片安装在散热器10上：最后整体装入金属灯罩11内，金属灯罩采用压铸铝，便制成集成封装大功率LED照明光源12，照明光源功率为90瓦。

[0017] 上述方法制作的LED照明路灯包括如下部分：①见图5，在照明灯灯壳13内，固定有集成封装大功率LED照明光源12和与它连接的控制电路14。控制电路如下组成：路灯交流电源(AC)220V接手动控制开关、变压整流电路将交流220V整流为直流DC24V；再经恒流驱动控制电路接照明光源12的两极8a和8b，光源功率为90瓦。此路灯灯壳13外设灯杆和支撑件15。在灯壳13内按使用需要调整光源位置。②见图3，LED照明光源12如下组成：压铸铝灯罩11内固定有贴在铝板制作的基板9上的整体封装芯片8；基板安装在散热器10上。散热器10可采用陶瓷和铝合金材料制作的散热器10.1；散热器10也可以作成与灯罩内表面形状相配合的形状或贴于灯罩内表面融合为一体的散热器10.2。见图4，在整体封装芯片8和灯罩11间装有反光件11.1。在与光源相配合位置装凸镜。③见图2，整体封装芯片8内有：光源芯片5、衬底2和外围的环氧树脂胶、散射剂和荧光粉混合体形成的整体封装层。整体封装芯片每边长B8为30mm-40mm的正方形。④见图1，光源芯片5由六块发光芯片4按所需功率90瓦进行两块串联和三块并联而成。⑤见图1，发光芯片4内有：有机材料制作的衬底2上放置有一定间距的六个单个白光LED晶片1，并有导电胶状物银胶3将六个晶片粘结固定为整体块状体。单个白光LED晶片1的功率为2.5瓦。