採用cob技術和陣列化互連的白光led光源模塊的製作方法
2023-04-23 05:06:16
專利名稱：採用cob技術和陣列化互連的白光led光源模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光源模塊，尤其涉及一種採用COB技術和 陣列化互連的白光LED光源模塊。
背景技術：
現有技術中的白光LED燈具一般是產生藍光的LED晶片與螢光 物質層緊貼並被封裝在一個密閉空間內以形成白光LED。
這種結構的缺點為產生藍光LED晶片與焚光物質層形成一個 整體，因此兩者無法相互分離，從而導致一些問題，比如由於直接在 藍光LED晶片上塗焚光粉，因此焚光粉的均勾性難以控制，進而導 致最後形成的白光LED成品的光亮度一致性差，並且難以在成品制 造後調整成品白光LED燈具的色溫；又比如由於螢光粉直接接觸藍 光LED晶片的管芯，因此藍光LED晶片發出的熱量促使焚光粉的工 作溫度偏高，最終加快了螢光粉的老化衰減過程，P爭低了螢光粉的壽 命，最終影響了整個白光LED燈具的使用壽命。
此外，公開號為CN101017814A的發明專利申請公開了 一種隔離 式螢光膜白光LED燈。在這種結構中，預先用螢光粉等材料製成熒 光膜，再將螢光膜與LED晶片保持適當距離設在LED晶片發光面的前方，最後將螢光膜與LED晶片封裝在一個密閉空間內從而形成隔 離式螢光膜白光LED燈。公開號為CN101294662A的發明專利申請 公開了 一種白光LED照明燈具及其製造方法。在這種結構和方法中， 將冷色LED光源與透光層密封在一個空間內，將塗有螢光物質層的 透光載體設於透光層前方的燈具殼體上以形成白光LED。
與產生藍光的LED晶片與螢光物質層緊貼並^皮封裝在一個密閉 空間內的現有技術相比，CN101017814A和CN101294662A公開的白 光LED燈具的焚光粉與LED晶片未緊密貼附，進而在一定程度上減 少了 二者之間產生熱的相互影響，因此既能激發焚光物質混成白光， 又降低螢光粉工作溫度，在一定程度上延長了白光LED燈的使用壽 命，提升了白光LED燈的整體性能。
然而，CN101017814A和CN101294662A ^>開的白光LED燈具 的缺點在於 一是對激發光的均勻性考慮不夠，給螢光粉的塗抹工藝 帶來不便，也就是難以實現螢光粉的均勻塗抹，因此所製得的白光的 光亮度一致性較差；二是LED晶片封裝密度難於提高，從而限制了 光源模塊單位面積的亮度和輸出光通量的提高；三是電路連接方式採 用傳統的串並聯形式，當晶片數量很多時，光源可靠性和壽命都受到 影響;四是結構和工藝上仍有可以提高的地方，對產品的後繼使用考 慮不夠。
因而，有必要提供一種改良的白光LED光源模塊，以便克服現 有技術的缺點與不足。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種光亮度均勻、亮度高、可靠性好、
結構緊湊、製作工藝簡單、後繼設計使用方便的白光LED光源模塊。 為了實現上述目的，本實用新型提供一種採用COB技術和陣列 化互連的白光LED光源模塊，包括具有開口的模塊殼體(1 )、設置 在模塊殼體(1)內部的電路板(2)、設置在電路板(2)上的LED 晶片陣列(3)、將LED晶片陣列(3)封裝在所述電^41 (2)上的 封裝膠(4)、將所述模塊殼體(1)的開口遮蓋起來的高透光出光板 (5 )、塗設在所述高透光出光板(5 )上更加靠近所述LED晶片(3 ) 的表面上的螢光物質層(6)。
本實用新型的優點在於光亮度均勻、亮度高、可靠性好、結構 緊湊、製作工藝簡單、後繼設計使用方便。
下面將結合附圖，通過優選實施例詳細描述本實用新型。
圖1是本實用新型白光LED光源模塊的剖視結構示意圖。
圖2是本實用新型白光LED光源模塊的LED晶片採用陣列化互
連的結構示意圖。
圖3是本實用新型白光LED光源模塊的LED晶片採用陣列化互
連的電路原理圖。
具體實施方式
現在參考附圖對本實用新型進行描述。
如圖1-3所示，本實用新型提供的白光LED光源模塊包括具有 開口的模塊殼體l、設置在模塊殼體l內部的電路板2、設置在電路 板2上的LED晶片陣列3、將LED晶片陣列3封裝在所述電路板2 上的封裝膠4、將所述模塊殼體1的開口遮蓋起來的高透光出光板5、 塗設在所述高透光出光板5上更加靠近所述LED晶片3的表面上的 螢光物質層6。
具體地如圖1所示，採用COB封裝技術將陣列化互連的LED芯 片3封裝在電路板2上，並在所有LED晶片3的表面覆蓋一層晶片 陣列封裝膠4，然後把電路板2安置在模塊殼體1內部。採用COB 技術使得單個發光器件(也就是LED晶片3)的體積遠小於未釆用 COB技術封裝後的體積，因此可以在小尺寸範圍集中大量的發光器 件，從而導致白光LED模塊具有亮度高、結構緊湊的特點，有可能 製作出功率、亮度和外觀尺寸與傳統光源近似的光源，方便了半導體 照明光源的推廣使用，同時節約了封裝材料，降低了生產成本。
此外在晶片3構成的陣列的正前方(也就是所述模塊殼體1的開 口處)安裝高透光出光板5，在高透光出光板5的下表面(靠近晶片 3的表面)先做毛化處理，然後塗上一層厚度優化的均勻焚光物質層 6。 LED晶片3的排布方式考慮了其光的分布，此激發光在模塊殼體 1內部混合，到達螢光物質層6時是一片均勻的光，均勻的激發光經 過螢光物質層6時進行螢光轉換形成光色均勻的白光。採用焚光粉塗 敷技術，可以對多個LED晶片發出的藍光或紫光進行螢光轉換，避免了對單個LED晶片進行螢光轉換得到白光帶來的光色不均勻現 象，同時簡化了製作工藝；由於塗敷的螢光粉與晶片沒有直接接觸， 也避免了晶片工作溫度對螢光粉發光效率和壽命的影響，提高了白光 的轉換效率和使用壽命。
所述電路板2上採用COB (chip on board) 4支術封裝了藍光或紫 光LED晶片陣列3，在LED晶片陣列3的表面覆蓋有一層封裝膠4, 其晶片陣列3的電氣連接採用陣列化互連方式；所述高透光出光板5 的下表面塗有一層均勻的焚光物質層6。
在一個優選實施例中，所述白光LED光源模塊中的LED晶片3 的數量為49個，並且形成7*7的正方形陣列。LED晶片3釆用Cree 公司的SiC襯底藍光LED晶片。
此外圖2展示了 LED晶片3所採用的陣列化互連結構。在圖中， 2為電路板，22為銅箔焊盤，3為LED晶片，44為金線，55為電源 負極，66為電源正極。如圖所示，晶片負極55與電路板2上的銅箔 焊盤22連接，正極66通過金線44與銅箔焊盤22連接。當陣列化互 連結構中的某顆晶片比如C25失效斷路時，與C25晶片串聯的C22、 C23、 C24、 C26、 C27、 C28都能正常工作，此組串聯線路上的電流 均分到與C25並聯的六顆LED晶片上，即C4、 Cll、 C18、 C32、 C39、 C46的電流變為原電流的7/6倍。在電流降額使用條件下，假定晶片 額定電流為150mA，而所i殳計的電路工作電流為120mA,當晶片C25 斷路，C4、 Cll、 C18、 C32、 C39、 C46的電流增大到140mA，仍然 在晶片的額定電流範圍內，因此仍能正常工作。再者，當其中一顆晶片失效短路時，如C25發生短路，在短路瞬間，遠遠大於金線44本 身能承載的電流加到與晶片C25連接的金線44上，金線44瞬間熔斷， 此處發生斷路，產生的效果與晶片失效斷路相同。
如上分析可知，LED陣列採用陣列化互連方式和電流降額使用 相結合，其中任何一隻LED或少數LED發生故障，都不會造成周圍 LED不亮，減少了傳統串聯和並聯連接方法一個晶片損壞對其他芯 片工作狀態的影響，因此提高了白光LED模塊的可靠性。當LED陣 列所連晶片顆數越多，優勢越明顯。
為了減少光吸收，可以在所述殼體l的內表面、電路板2的表面 鍍設一層反光率高的物質。優選地，所述殼體l由導熱材料製成，並 且可對其進行導熱結構設計，比如可以設計成各種結構形狀，並在上 面加工各式各樣的孔槽，便於其二次設計和固定安裝。
作為改進，高透光出光板5可以為如毛玻璃、改變光發射角度的 透明板等薄片，也可以為表面做有孩遞鏡陣列的透光薄膜。高透光出 光板5和螢光物質層有多種結合方式，比如在高透光出光板5的下表 面對其做毛化處理或做微透鏡陣列，或粘接一層混光薄膜等能實現光 最大化"ft射的方法，而在其上表面塗敷一層均勻螢光物質。
本實用新型白光LED光源模塊與現有技術相比，具有以下顯著 優點和有益效果
1、本實用新型採用COB技術和陣列化互連的白光LED光源模 塊，採用COB封裝技術，單個發光器件的體積遠小於封裝後的體積， 可以在小尺寸範圍集中大量的發光器件，具有亮度高、結構緊湊的特
9點，有可能製作出功率、亮度和外觀尺寸與傳統光源近似的光源，方 便了半導體照明光源的推廣使用，同時節約了封裝材料，P爭低了生產
成本o
2、 本實用新型採用COB技術和陣列化互連的白光LED光源模 塊，其LED陣列的電氣連接方式採用陣列化互連。對於多數量的LED 陣列，採用陣列化互連和電流降額使用相結合，能大大提高陣列的可 靠性，即每一個LED晶片或封裝好的LED器件都是電路連接陣列中 的一個節點，其中任何一隻LED發生故障，都不會造成周圍LED不 亮，減少了傳統串聯和並聯連接方法一個晶片損壞對其他晶片工作狀 態的影響，提高了白光LED模塊的可靠性。
3、 本實用新型一種採用COB技術和陣列化互連的白光LED光 源模塊，利用晶片陣列的合理排布或在模塊殼體內部做結構或是採用 混光層技術等方法，使藍光或紫光激發光趨於均勻分布， 一方面能實 現大面積螢光物質均勻塗敷，簡化了工藝；另一方面，光強的趨於均 勻分布，提高了出光的一致性、同時也大幅度降低了眩光。
4、 本實用新型一種採用COB技術和陣列化互連的白光LED光 源模塊，其結構簡單，整體造型靈活，通過模塊化技術，可以將多個 此白光LED光源模塊按照隨意形狀進行組合，也可以將此模塊進行 後繼設計(如二次光學設計等)，來滿足不同領域的照明要求，給生 產和應用提供了更大的設計空間。
以上所揭露的僅為本實用新型的優選實施例而已，當然不能以此 來限定本實用新型4〖又利範圍，因此依本實用新型申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍
權利要求1.一種採用COB技術和陣列化互連的白光LED光源模塊，其特徵在於包括具有開口的模塊殼體、設置在模塊殼體內部的電路板、以陣列形式設置在電路板上的LED晶片陣列、將LED晶片陣列封裝在所述電路板上的晶片封裝膠、將所述模塊殼體的開口遮蓋起來的高透光出光板、塗設在高透光出光板上更加靠近所述LED晶片的表面上的螢光物質層。
2. 根據權利要求1所述的採用COB技術和陣列化互連的白光LED 光源模塊，其特徵在於所述電路板上具有銅箔焊盤、與所述銅箔焊 盤連接的電源正極和電源負極，LED晶片陣列電性地連接在所述電 源正才及和電源負才及之間。
3. 根據權利要求1所述的採用COB技術和陣列化互連的白光LED 光源模塊，其特徵在於採用COB技術，單個發光器件的體積遠小 於封裝後的體積，可以在小尺寸範圍集中大量的發光器件。
4. 根據權利要求1所述的採用COB技術和陣列化互連的白光LED 光源模塊，其特徵在於採用陣列化晶片連接結構，每一個LED芯 片或封裝好的LED器件都是電路連接陣列中的一個節點。
5. 根據權利要求1所述的採用COB技術和陣列化互連的白光LED 光源模塊，其特徵在於所述殼體的內表面、所述電路板的表面塗設 反光率高的物質層。
6. 根據權利要求1所述的採用COB技術和陣列化互連的白光LED光源模塊，其特徵在於所述殼體由導熱材料製成，並且殼體上面加 工有用於散熱和固定安裝的孔槽。
7.根據權利要求1所述的採用COB技術和陣列化互連的白光LED 光源模塊，其特徵在於所i高透光出光板為毛玻璃板、改變光發射 角度的透明板、表面加工有微透鏡陣列的透明板等。
專利摘要一種採用COB技術和陣列化互連的白光LED光源模塊，包括具有開口的模塊殼體(1)、設置在模塊殼體(1)內部的電路板(2)、設置在電路板(2)上的LED晶片陣列(3)、將LED晶片陣列(3)封裝在所述電路板(2)上的封裝膠(4)、將所述模塊殼體(1)的開口遮蓋起來的高透光出光板(5)、塗設在所述高透光出光板(5)上更加靠近所述LED晶片(3)的表面上的螢光物質層(6)。白光LED光源模塊的光亮度均勻、亮度高、可靠性好、結構緊湊、製作工藝簡單、後繼設計使用方便。
文檔編號F21V15/02GK201373272SQ200920050678
公開日2009年12月30日 申請日期2009年1月22日 優先權日2009年1月22日
發明者李炳乾, 鄭同場 申請人:深圳市成光興實業發展有限公司