CN108134000B - 一种发光装置及封装方法和投影*** - Google Patents

一种发光装置及封装方法和投影*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光装置及封装方法和投影***，所述发光装置包括至少两个粘结封装在一起的部件，所述部件的粘结基板界面划分为至少包括第一功能区和第二功能区，所述第一功能区涂覆有高导热胶水，所述第二功能区涂覆有低导热胶水，其中所述高导热胶水的导热率大于所述低导热胶水的导热率，所述低导热胶水的粘结性大于所述高导热胶水的粘结性。本发明的发光装置在保证高强度粘结性能的同时，也满足高导热粘结的需求，实现了发光装置的高可靠性能。

Description

一种发光装置及封装方法和投影***
技术领域
本发明涉及照明和显示技术领域，特别涉及一种发光装置及封装方法和投影***。
背景技术
众所周知，固态光源如LED或者激光二极管(LD,Laser Diode)发出的蓝色激发光，用其激发黄色或者绿色荧光粉材料能够得到相应颜色的光。在这种短波波长的激发光源激发荧光材料发生波长转换得到长波长的相应色光的同时，一部分能量也被转化成热量释放出来。随着激发光光功率的提升，得到的转换后色光的光通量不断增加，同时伴随的热量也不断增大，大量热量的积累使得荧光材料的温度不断升高，从而影响了荧光材料的量子转换效率。因此，在发光层与高导热基板之间，需要一个高效的导热界面粘结层。
传统技术是采用高导热的粘结胶水，它的主要成分是有机的粘结树脂材料和高导热的无机填料，这种胶水材料存在一个共同的缺点就是：热导率随着无机导热填料的增加而升高，粘结力随着有机树脂材料的增加而变强；为了保证有效的粘结，这种胶水的高导热填料添加比例一般不能太高，胶水的导热率在4W/(m·K)以下；添加导热填料的胶水，固化后硬度较高，随之产生的结构应力较大，在冷热循环的工作环境中，存在脱胶、开裂等问题，给产品造成可靠性隐患。
发明内容
本发明提供一种发光装置及封装方法和投影***，本发明发光装置采用高、低导热胶水结合的方式进行封装，在粘结界面按照功能区域划分，不同区域使用不同导热率和粘结性的粘结剂进行粘结，在保证高强度粘结性能的同时，也满足高导热粘结的需求，实现了发光装置的高可靠性能的封装。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种发光装置，包括至少两个粘结封装在一起的部件，上述部件的粘结基板界面划分为至少包括第一功能区和第二功能区，上述第一功能区涂覆有高导热胶水，上述第二功能区涂覆有低导热胶水，其中上述高导热胶水的导热率大于上述低导热胶水的导热率，上述低导热胶水的粘结性大于上述高导热胶水的粘结性。
进一步地，上述高导热胶水的导热率大于10w/(m·k)，上述低导热胶水的导热率小于10w/(m·k)。
进一步地，上述第一功能区的面积S第一功能区和第二功能区的面积S第二功能区，满足以下条件：
S第一功能区≥S第二功能区，且
70％*(S第一功能区+S第二功能区)≥S第一功能区≥50％*(S第一功能区+S第二功能区)。
进一步地，上述第一功能区的相对面是发热中心区域。
进一步地，上述第一功能区与上述第二功能区呈同心环状间隔分布或沿圆周方向间隔分布。
进一步地，上述部件包括陶瓷轮片和金属基板，上述陶瓷轮片包括依次层叠的发光层、反射层和陶瓷基板，上述陶瓷基板作为上述粘结基板界面，在其上有上述第一功能区和第二功能区，上述陶瓷基板与上述金属基板粘结。
进一步地，上述陶瓷轮片呈圆环型，上述第一功能区与上述第二功能区呈同心环状间隔分布或者沿圆周方向间隔分布。
进一步地，上述金属基板包括凹槽，上述陶瓷基板通过粘结在上述凹槽的内表面以实现与上述金属基板粘结。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种发光装置的封装方法，将粘结基板界面划分为至少包括第一功能区和第二功能区，在上述第一功能区涂覆高导热胶水，在上述第二功能区涂覆低导热胶水，其中上述高导热胶水的导热率大于上述低导热胶水的导热率，上述低导热胶水的粘结性大于上述高导热胶水的粘结性。
进一步地，上述高导热胶水的导热率大于10w/(m·k)，上述低导热胶水的导热率小于10w/(m·k)。
进一步地，上述第一功能区的面积S第一功能区和上述第二功能区的面积S第二功能区，满足以下条件：
S第一功能区≥S第二功能区，且
70％*(S第一功能区+S第二功能区)≥S第一功能区≥50％*(S第一功能区+S第二功能区)。
进一步地，上述第一功能区的相对面是发热中心区域。
进一步地，上述发光装置包括陶瓷轮片和金属基板，上述陶瓷轮片包括依次层叠的发光层、反射层和陶瓷基板，上述陶瓷基板作为上述粘结基板界面，在其上有上述第一功能区和第二功能区，上述陶瓷基板与上述金属基板粘结。
进一步地，上述陶瓷轮片呈圆环型，上述第一功能区与上述第二功能区呈同心环状间隔分布或者沿圆周方向间隔分布。
根据本发明的第三方面，本发明提供一种光源***，包括第一方面的发光装置，还包括用于产生激发光的激发光源，上述发光装置位于上述激发光的光路上。
根据本发明的第四方面，本发明提供一种投影***，包括第三方面的光源***，还包括投影成像装置。
本发明的发光装置采用高、低导热胶水结合的方式进行封装，在粘结界面按照功能区域划分，不同区域使用不同导热率和粘结性的粘结剂进行粘结，在保证高强度粘结性能的同时，也满足高导热粘结的需求，实现了发光装置的高可靠性能的封装。
附图说明
图1为本发明实施例1中印刷有反射层和发光层的陶瓷轮片示意图；
图2为本发明实施例1中陶瓷轮片相对面的胶层分布示意图；
图3为本发明实施例1中封装后的发光装置的示意图；
图4为本发明实施例2中陶瓷轮片相对面的胶层分布示意图；
图5为本发明实施例2中封装后的发光装置的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的发光装置的封装方法采用高、低导热胶水结合的方式，适用于任何界面间的粘结，例如金属、陶瓷、玻璃、金属镀层等界面间的粘结。典型的例子是金属基板与陶瓷基板之间的粘结。
在本发明的发光装置的封装方法中，粘结基板界面被划分为不同的区域，其中至少包括第一功能区和第二功能区，第一功能区也称为高导热区，第二功能区也称为强度粘结区，在第一功能区涂覆高导热胶水，在第二功能区涂覆低导热胶水，高导热胶水的导热率大于低导热胶水的导热率，低导热胶水的粘结性大于高导热胶水的粘结性。
在本发明中，高导热区和强度粘结区是相对而言的概念，也就是说高导热区的导热率大于其他区域，而强度粘结区的粘结强度大于其他粘结区域。相应的，高导热胶水和低导热胶水也是相对而言的概念，即高导热胶水的导热率大于低导热胶水的导热率。
导热胶水一般是由有机的粘结树脂材料和高导热的无机填料组成的，其中粘结树脂材料例如环氧树脂、硅胶等；高导热的无机填料例如金属粉末(银、铜、铝、锡等)、碳材料(石墨、碳纤维、石墨烯等)及SiC、Al2O3、MgO、SiN、SiO2等。粘结树脂材料的相对含量越高，粘结强度越大，导热率越低；而无机填料的相对含量越高，导热率越高，粘结强度越小。因此，高导热胶水和低导热胶水在导热率和粘结性方面呈相反的性能表现。高导热胶水中无机填料的比例较高，一般为50％以上；低导热胶水中无机填料比例较低，一般为10％～15％，或小于30％，同时填料也一般是导热性较差的Al2O3等。
在本发明中，高导热胶水的导热率和低导热胶水的导热率可以不必严格限制。但是作为本发明的优选的实施方案，高导热胶水的导热率大于10w/(m·k)，低导热胶水的导热率小于10w/(m·k)，能够取得较好的效果，即具有良好的高强度粘结性能，也具有良好的高导热粘结性能，使得发光装置的高可靠性能更有保障。
在本发明的一些实施例中，高导热胶水选用银浆，其热导率在60～80w/(m·k)，硬度是邵A75～邵A90，剥离力范围在2.8～4.5kgf；高导热银浆的特点是导热率非常高但粘结强度低；低导热胶水在粘结树脂中添加导热的粉体填料，其热导率在0.5～3w/(m·k)，硬度是邵A65～邵A80，剥离力范围在8～12kgf，特点是导热率低但粘结强度大。
在本发明中，第一功能区的面积S第一功能区和第二功能区的面积S第二功能区，对封装效果有一定的影响，发明人发现满足以下条件能够保证最佳的导热率和粘结强度：S第一功能区≥S第二功能区，且70％*(S第一功能区+S第二功能区)≥S第一功能区≥50％*(S第一功能区+S第二功能区)。值得说明的是，即使S第一功能区不满足上述条件，也能基本实现本发明的效果，然而在满足上述条件的情况下，导热率和粘结强度会更好，发光装置的高可靠性能更有保障。
从最优化本发明的封装效果的目的出发，第一功能区主要是用于导热，因此在本发明的一个优选的实施例中，第一功能区的相对面是发热中心区域，由于发热中心区域的发热量较大，在其相对面是高导热的第一功能区，利于充分散热。
以下通过实施例详细说明本发明的技术方案，应当理解的是，实施例仅是示例性的，不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例中，在一个圆环型的陶瓷基板的一面，印刷有反射层及反射层表面的发光层，如图1所示，陶瓷轮片包括发光层101-a，反射层101-b，陶瓷基板101-c；整个构成陶瓷轮片101。
如图2所示，在陶瓷轮片的另一面，按照图2所示的分布示意，即高导热胶水103区域与低导热胶水104区域沿圆周方向间隔分布，分别交替涂覆高导热胶水103(导热率大于10w/(m·k))和粘结性较强的低导热胶水104(导热率小于10w/(m·k))，要求高导热胶水103区域面积S103≥S104，且70％*S104+103≥S103≥50％*S104+103，这样能够保证最佳的导热率和粘结强度。本实施例示例性而非限定性地显示，在过圆心的线上高导热胶水103与低导热胶水104以对称分布方式涂覆，两种胶水的固化方式相同，同属于加热固化或者常温湿气固化，且固化条件相同或者很接近，两者互不影响固化性能。
如图3所示，将陶瓷轮片101的涂覆胶水面贴在金属基板102(例如铝板、铜板或合金板等)凹槽内表面，待胶水完全固化后，在金属基板102上安装马达件105，即完成整个发光装置部件的封装。金属基板102上的凹槽具有限位作用，避免陶瓷轮片101过于凸出，便于安装。
此实施例中，采用高、低导热率粘结胶水交替涂布方式，交替的胶水区域宽度大小可以在一定范围内任意调整，高导热的胶水无机导热填料含量较高，胶水硬度较大，固化产生的应力较大，而粘结强度大的低导热胶水，硬度较小，在提供较强的粘结可靠性的同时也能提供应力缓冲与释放作用。
实施例2
本实施例中，在一个圆环型的陶瓷基板的一面，印刷有反射层及反射层表面的发光层，如图1所示，陶瓷轮片包括发光层101-a，反射层101-b，陶瓷基板101-c；整个构成陶瓷轮片101。
如图4所示，在陶瓷轮片的另一面，按照图4所示的分布示意，即高导热胶水103区域与低导热胶水104区域呈同心环状间隔分布的方式，分别点涂(或印刷)高导热胶水103和粘结性较强的低导热胶水104，要求高导热胶水103区域面积S103≥S104，且70％*S104+103≥S103≥50％*S104+103。
如图5所示，高导热胶水103区域的相对面是发光层的受激光光斑照射区域106，该区域为发热中心区域，因此相对面需用高导热胶水粘结；两种胶水的固化方式相同，同属于加热固化或者常温湿气固化，且固化条件相同或者很接近，两者互不影响固化性能。
将陶瓷轮片101的涂覆胶水面贴在金属基板102(例如铝板、铜板或合金板等)凹槽内表面，待胶水完全固化后，在金属基板102上安装马达件105，即完成整个发光装置部件的封装。金属基板102上的凹槽具有限位作用，避免陶瓷轮片101过于凸出，便于安装。
此实施例中，采用高、低导热率粘结胶水结合粘结的方式，发热中心区域的相对面采用高导热的胶水粘结，即高导热胶水103区域，在高导热粘结区域的两边区域，即低导热胶水104区域，采用低导热、高粘结强度的胶水粘结。高导热的胶水粘结区域能够有效地将高发热区域的热量传递到下面的金属基板，主要起到导热作用；内圈和外圈的高粘结强度、低导热的胶水，保证了两界面有效的粘结强度，保障了产品的粘结可靠性。
本发明还提供一种光源***，包括本发明实施例的发光装置，还包括用于产生激发光的激发光源，上述发光装置位于上述激发光的光路上。
本发明还提供一种投影***，包括本发明实施例的光源***，还包括投影成像装置。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种发光装置，其特征在于，包括至少两个粘结封装在一起的部件，所述部件的粘结基板界面划分为至少包括高导热区和强度粘结区，所述高导热区的相对面为发热中心区，所述高导热区涂覆有高导热胶水，所述强度粘结区涂覆有低导热胶水，其中所述高导热胶水的导热率大于所述低导热胶水的导热率，所述低导热胶水的粘结性大于所述高导热胶水的粘结性。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述高导热胶水的导热率大于10w/(m·k)，所述低导热胶水的导热率小于10w/(m·k)。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述高导热区的面积S高导热区和强度粘结区的面积S强度粘结区，满足以下条件：
S高导热区≥S强度粘结区，且
70％*(S高导热区+S强度粘结区)≥S高导热区≥50％*(S高导热区+S强度粘结区)。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述高导热区与所述强度粘结区呈同心环状间隔分布或沿圆周方向间隔分布。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述部件包括陶瓷轮片和金属基板，所述陶瓷轮片包括依次层叠的发光层、反射层和陶瓷基板，所述陶瓷基板作为所述粘结基板界面，在其上有所述高导热区和强度粘结区，所述陶瓷基板与所述金属基板粘结。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述陶瓷轮片呈圆环型，所述高导热区与所述强度粘结区呈同心环状间隔分布或者沿圆周方向间隔分布。
7.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述金属基板包括凹槽，所述陶瓷基板通过粘结在所述凹槽的内表面以实现与所述金属基板粘结。
8.一种发光装置的封装方法，其特征在于，将粘结基板界面划分为至少包括高导热区和强度粘结区，在所述高导热区涂覆高导热胶水，在所述强度粘结区涂覆低导热胶水，其中所述高导热胶水的导热率大于所述低导热胶水的导热率，所述低导热胶水的粘结性大于所述高导热胶水的粘结性。
9.根据权利要求8所述的发光装置的封装方法，其特征在于，所述高导热胶水的导热率大于10w/(m·k)，所述低导热胶水的导热率小于10w/(m·k)。
10.根据权利要求8所述的发光装置的封装方法，其特征在于，所述高导热区的面积S高导热区和所述强度粘结区的面积S强度粘结区，满足以下条件：
S高导热区≥S强度粘结区，且
70％*(S高导热区+S强度粘结区)≥S高导热区≥50％*(S高导热区+S强度粘结区)。
11.根据权利要求8所述的发光装置的封装方法，其特征在于，所述高导热区的相对面是发热中心区域。
12.根据权利要求8所述的发光装置的封装方法，其特征在于，所述发光装置包括陶瓷轮片和金属基板，所述陶瓷轮片包括依次层叠的发光层、反射层和陶瓷基板，所述陶瓷基板作为所述粘结基板界面，在其上有所述高导热区和强度粘结区，所述陶瓷基板与所述金属基板粘结。
13.根据权利要求12所述的发光装置的封装方法，其特征在于，所述陶瓷轮片呈圆环型，所述高导热区与所述强度粘结区呈同心环状间隔分布或者沿圆周方向间隔分布。
14.一种光源***，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的发光装置，还包括用于产生激发光的激发光源，所述发光装置位于所述激发光的光路上。
15.一种投影***，其特征在于，包括权利要求14所述的光源***，还包括投影成像装置。
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