[发明专利]LED集成热移芯片及其灯具的制造方法

摘要

一种室外照明LED芯片集成及其灯具的制造方法，尤其是将LED晶元集成为无热沉的热移芯片，并将其焊接在流体换热器的蒸发管路上，通过：第一步热移芯片的设计及其制造流程；第二步灯具光源面积与相变循环总成规格的设计及其制造流程；第三步灯具安全性的设计及其制造流程；第四步热移芯片与相变循环蒸发管路焊接的制造流程；第五步根据总功率与循环管路腔总容积灌装工质流程，完成相变循环的LED集成热移芯片及其灯具的制造方法，280W灯具重量为2.6公斤，460W中杆灯具重量为3.6公斤，600W高杆灯具重量为5公斤，大幅度降低成本，提高可靠性，替代高压钠灯，应用在各国一线城市快速路与主干路、中、高杆照明中。

主权项

一种无热沉的LED集成热移芯片焊接在流体换热器的蒸发管路上，通过相变循环将结热近即时移出，形成LED集成热移芯片及其灯具的制造方法，其特征是由如下五步流程完成制造：第一步流程是根据国家城市道路照明光源要求，设计与制造LED热移芯片，即将LED热移芯片内晶元集成在金属化氮化铝或氧化铝的基板上，该基板厚度为0.38mm左右，一面为集成面，金属化形成集成电路图案，另一面为钎焊面，在钎焊面上金属化形成钎焊格图案，为了适于与管路焊接，无热沉基板为平板长方形，条状，管路焊接处形成相应的焊接平面，在集成面上，晶元采用贴片焊接式与倒装金线焊接式，每粒晶元的尺寸规格由0.3mm×0.7mm至3.4mm×3.6mm，其相对应的功率由0.5W/粒至10.0W/粒，功率集成度为10.0W/cm²‑30.0W/cm²，其最低值比热沉模式最高值提高20％，其最高值比热沉模式最高值提高三倍，当点光源扩展成面光源，固晶后，通过共晶焊将晶元焊接在集成电路上，由荧光胶封装形成LED照明集成热移芯片，在其发光表面上增封半圆弧型透镜与半念珠状非球面型透镜，发挥光效，由此完成两种标准化热移芯片的制造方法；第二步流程是根据路灯高度、空间、光照面的要求，以标准化热移芯片的功率集成度为依据，设计灯具的光源面积以及相变循环总成的规格，依S_{热移芯片面积}＝功率/功率集成度，计算出热移芯片面积，在确定热移芯片光强与光通量的同时，再确定热移芯片之间的间距比，及其间距总面积，热移芯片面积+间距总面积的和为光源面积，在其内计算出蒸发管的管径及其数量，另外，每一根蒸发管配套冷凝循环管，根据散热总功率及提高散热效率，冷凝管分布间距适当加大，由此形成相变循环管路的长、宽、高尺寸，并由此将蒸发管、冷凝管、连接管件均一形成标准化零件，以标准化管路为骨架，决定了散热翅片的规格与标准化，散热翅片以一定间隔垂直穿插，以相应数量平行分布到管路全程中，由此完成灯具光源面积与相变循环总成的设计及其制造方法，第三步流程是根据路灯国家安全性标准进行密封绝缘性设计，即将灯具的涉及光源面积及其四周电路连线面积上面的散热翅片底折面纵向搭接，并与所处所有的蒸发管横向搭接，蒸发管壁厚不得大于1.0mm，一并与面积对应的光源底板通过模具热压焊接，或热压粘结，一次性使散热翅片底折面所有搭接部分与光源底板形成一体化，由下而上造成光源面积及其四周的电路连线面积彻底与相变循环总成的隔离，同时在光源底板四周框形成光角，在其下形成灯罩接口，光源底板焊接前冲压出热移芯片中心线与蒸发管路中心线对称的热移芯片区位，该区位四周与热移芯片四边留有适当的绝缘密封间距与深度，并在区位之间冲压出弧面笼光栅，在灯罩接口内置密封圈，由此完成灯具热移光源面积的安全性设计及其制造方法，第四步流程是将LED集成热移芯片通过金属化钎焊图案，沿其钎焊面长边方向中心线垂直对称钎焊在流体换热器蒸发管路焊接平面的中心线上，经焊接清洗检验合格后，通过超声波线焊将集成热移芯片构成串并联电路及总功率，在热移芯片与光源底板区位形成的间距中浇灌绝缘胶固化，最后，光源底板灯罩接口通过密封圈与耐热玻璃制成的灯罩完成安装，将光源面积及其四周电路连线面积彻底密封笼罩，由此完成热移芯片与相变循环管路焊接的制造方法，第五步流程是根据总功率与循环管路腔总容积灌装工质，达到几无热阻地吸收LED热移芯片的结热，即时产生相变，近即时将结热单向移至冷凝器，相变温度与冷凝管进入端的检测温度之差为2～6℃，由此完成LED集成热移芯片及其灯具的制造方法。