专利名称：一种微体积高亮度的多led集成发光单元的制作方法
技术领域：
一种微体积高亮度的多LED集成发光单元属于LED制造领域，具体涉及LED灯的 封装。
背景技术：
在1879年爱迪生发明碳丝白炽灯之后，照明技术便进入一个崭新的时代。白炽灯 从它问世的那一天起，就带有先天性缺陷，钨丝加热耗电大，灯泡易碎耗能大，而且容易触 电。荧光灯虽说比白炽灯节电节能，但对人的视力不利，灯管内的汞也有害于人体和环境。 然而，真正引发照明技术发生质变的还是LED。LED (Light Emitting Diode)，发光二极管，有望成为“第四代光源”，与传统照明 技术相比，LED的最大区别是结构和材料的不同，它是一种能够将电能转化为可见光的半导 体，上下两层装有电极，中间有导电材料，可以发光的材料在两电极的夹层中，光的颜色根 据材料性质的不同而有所变化。LED由超导发光晶体产生超高强度的灯光，它发出的热量很 少，不像白炽灯浪费太多热量，也不像荧光灯因消耗高能量而产生有毒气体，也不像霓虹灯 要求高电压而容易损坏，LED已被全球公认为新一代的环保高科技光源。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具，在照明领域，LED发光 产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋 势，21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED具有以下优点。①可靠性高、寿命长LED为固体冷光源，抗震动，灯体内没有松动的部分，不存在 等死发光易烧、热沉积、逛衰等缺点，使用寿命可达60000 lOOOOOh，比传统光源寿命长10 倍以上。LED性能稳定，可在-30 +50°C环境下正常工作。②发光效率高目前LED的发光效率比白炽灯高2 3倍。近年来随着LED技术 的不断发展，发光效率每年都有大幅度地提高，很快就可以达到1001m/W。③发热量低LED运用冷光源，眩光小，无红外辐射，因此，在发热方面，LED比白炽 灯的发热量小许多。④响应速度快因为LED利用电子-空穴湮灭直接发光的现象，因此，发光的响应 时间非常短，通常在100ms以下。⑤耐碰撞除了光学特性之外，传统光源使用的都是玻璃管，因此具有不耐震动和 易碎的特点；LED不使用玻璃，因此具有抗振动和抗碰撞的优点。⑥体积小、轻便LED是由半导体材料制作的固体光源，具有体积小、轻便的特点， 因此在设计中可以充分利用这一点。⑦新型绿色环保光源LED运用冷光源，眩光小，无辐射，使用中不发出有害物质。 LED工作电压低，直流驱动，超低功耗(单管003 0. 06W)，电光功率转换接近100%，相同 照明效果比传统光源节能80%以上。LED环保效益更佳，LED的光谱几乎全部集中于可见 光频段，可见光效率高达80% 90%，同等光效的白炽灯可见光效率仅为10% 20%。光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于 典型的绿色照明光源。近几年，LED迅速发展，LED的发光效率增长100倍，成本下降10倍，其发展前景吸 引了全球照明产品制造商加入LED光源及市场开发。LED被誉为21世纪新光源，有望成为 继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。LED封装技术就是对LED发光芯片进行封装，制成可直接使用的光源。LED封装技 术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况 下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要四保护管芯和完成电气连接。而 LED封装则是要完成输出电信号、保护管芯正常工作、输出可见光的功能，既有电参数的设 计与技术要求，又有光参数的设计与技术要求，所以LED的封装技术对于最终LED光源的发 光特性具有非常重要的影响。常规的LED封装有炮弹型和表面贴装型。炮弹型LED封装是在带引线框架的杯内 装入LED芯片，周围用环氧树脂炮弹型封装，主要尺寸为03mm,05mm。表面贴装型LED的封 装外形千差万别，但都是在陶瓷或树脂成形的空腔内安装LED芯片，然后再在空腔填充树 脂或硅树脂等。LED以其卓越的优点有望成为“第四代光源”。但是，LED仍存在如下问题需要改 进发光量低。LED是几百微米级的半导体，通过芯片的电流有几十毫安，电压约为 3V，用电量非常低，约为IOOmW,因此尽管发光效率高，但发光量并不大，比传统光源的功率 低，发光量弱。可选颜色少。目前市场上作为光源使用的可购买的LED的发光颜色基本仅为红、 蓝、绿三色，对于需要其他颜色作为光源的应用场合存在很大的不便。LED在狭小空间的应用具有很大的前景。目前，LED广泛用于大面积图文显示全 彩屏、状态指示、标志照明等传统光源应用方面，而由于LED具有传统光源所不具备的体积 小、轻便的特点，在传统光源实现起来比较困难的狭小空间内，LED具有巨大的利用价值，可 以推进以往受到传统光源体积重量因素制约的科技技术研究的发展。因此，LED作为微型 光源的研究非常有前景和必要。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种在微体积内实现高强度的LED照明单元，并可调 输出光的光学特性。由于LED的用电量非常低，所以尽管发光效率高，单个LED的发光量并不大，为了 达到足够的发光量，可以排列多个LED芯片共同发光以增大发光量。为了在微体积空间内 获得高强度光，本实用新型提供一种LED的集成单元，在单位空间内尽可能多的排列LED芯 片，运用混光原理，以及光的折射、反射原理，设计空间结构使LED芯片发出的光尽量汇聚， 最终获得体积小、强度高的光源。基于以上结构设计，根据三基色原理，只要控制微体积内 红、绿、蓝三色LED芯片的光强，还可以合成出各种颜色的光源，从而实现微体积光源光学 特性的可调节。基于上述理论，本实用新型采取的技术方案如下。[0023]设计一种微体积高亮度的多LED集成单色发光单元，由基板、LED芯片、UV胶构 成，其中，五块方形基板围成一个方筒，方筒内的每个基板上贴装有一个以上的LED芯片， 各LED芯片通过细导线串联或并联，并引出总电极，且方筒内充满UV胶。所述五个基板的大小皆为ImmXlmmXO. 5mm ；或其中一个为ImmX ImmX 0. 5mm，其 余四个为ImmX2mmX0.5mm。所述基板采用陶瓷片。对于彩色发光单元有如下方案设计一种微体积高亮度的多LED集成彩色发光单元，由基板、LED芯片、UV胶构成， 其特征在于五块方形基板围成一个方筒，方筒内的每个基板上贴装有四个以上的LED芯 片，LED芯片包括红色、绿色和蓝色，或者其中两色，同色LED芯片的电极通过细导线串联起 来，并引出各自的总电极，且方筒内充满UV胶。所述五个基板的大小皆为ImmXlmmXO. 5mm ；或其中一个为ImmX ImmX 0. 5mm，其 余四个为 lmmX2mmX0. 5mm。对于包含三种颜色LED芯片的情况，所述红色、绿色和蓝色LED芯片的数量比为 7:6:7。所述基板采用树脂薄板。本实用新型的优点在于将多个LED芯片集成在微体积结构内，微体积结构实现 了 LED芯片在空间上的密集排列，极大的减少了光源的尺寸，奠定了微体积高亮度光源的 基础。并且，通过调节LED芯片的电流可以控制发光强度，从而能够较为方便的发出各种不 同光学特性的光，满足不同条件下的光源需求，对于LED的科研和应用都有重要的意义。本 实用新型提出的此种微体积高亮度光源将在狭小空间领域内大有作为，推动微技术行业的 科研进步和技术发展。
图Ia为本实用新型实施例1中基板与连接膜的连接示意图；图Ib为本实用新型实施例1中LED芯片的安置示意图；图Ic为本实用新型实施例1中微体积高亮度多LED单元的成型示意图；图Id为本实用新型实施例1中微体积高亮度多LED单元的成品示意图；图加为本实用新型实施例2中基板与连接膜的连接示意图；图2b为本实用新型实施例2中LED芯片的安置示意图；图3为本实用新型实施例2中LED芯片的电路连接原理图；图如为本实用新型实施例2中微体积高亮度多LED单元的成型示意图；图4b为本实用新型实施例2中微体积高亮度多LED单元的成品示意图。图中1、陶瓷片基板，2、橡胶连接膜，3、LED芯片，4、UV胶，5、遮光膜，8、红光LED芯 片，9、蓝光LED芯片，10、绿光LED芯片，11、树脂基板，12、耐高温薄膜。
具体实施方式
下面结合图Ia d对本实用新型的实施例1详细说明。包括有陶瓷片基板1、橡胶连接膜2、LED芯片3、UV胶4、遮光膜5。其中，陶瓷片 基板1为五个ImmX ImmXO. 5mm的陶瓷片，橡胶连接膜2材料为橡胶薄皮，陶瓷片基板1通过橡胶连接膜2如图Ia所示连接，将五个尺寸为45mil的大功率LED芯片3分别对应固定 在陶瓷片基板1的五个陶瓷片上，如图Ib示；使用金丝球焊机6对LED芯片3焊线，使五个 LED芯片3串联连接；然后应用机械结构将四边的四个陶瓷基板1片折起，如图Ic所示，将 UV胶4滴入由陶瓷片基板1构成的立方体内，用UV灯照射UV胶4，使其固化；用遮光膜5 包围住由陶瓷片基板1构成的立方体，图Id即为制成的微体积高亮度多LED光源。下面结合图加 b、图3、图如 b对本实用新型的实施例2详细说明。包括有树脂基板11、耐高温薄膜12、LED蓝光芯片9、LED红光芯片8、LED绿光芯 片10、UV胶4、遮光膜5。其中，树脂基板11为五个2mmX2mmX0. 5mm的树脂薄板，耐高温 薄膜12材料为耐高温薄膜，PET薄膜，树脂基板11通过耐高温薄膜12如图加所示连接， 将七个尺寸为45mil的大功率蓝光LED芯片9、七个尺寸为45mil的大功率红光LED芯片 8、六个尺寸为45mil的大功率绿光LED芯片10分别固定于五个2mmX2mmX0. 5mm的树脂 基板11，每个树脂基板11上固定四个芯片，如图2b所示；用金丝球焊机6对LED芯片的电 极进行焊线，LED芯片的连接方式采用串并联连接，同种颜色芯片串联，不同颜色芯片并联， 串并联示意图如图3所示；焊接完毕后，将基板11的周围四个树脂薄板折起，形成立方体结 构，如图如所示，将UV胶4滴入立方体内，使用UV灯7照射使UV胶4固化；最后，用遮光 膜5包裹住除出光口外的其他面，图4b即为制造完成的微体积高亮度多LED光源。上述遮光膜5采用黑色包裹物，如黑胶纸、黑漆。在本实施例中，也可以将各颜色LED芯片的电极分别引出，通过调节不同颜色LED 芯片的支路电流来控制各颜色的发光量，从而获得不同光学特性的光源，实现光源可控。此 外，还可以根据需要在出光口处安装光学元件如滤光片、透镜等满足特定条件下的光源需 求。
权利要求1.一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，由基板、LED芯片、UV胶构成，其特征在 于五块方形基板围成一个方筒，方筒内的每个基板上贴装有一个以上的LED芯片，各LED 芯片通过细导线串联或并联，并引出总电极，且方筒内充满UV胶。
2.如权利要求1所述的一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，其特征在于所 述五个基板的大小皆为ImmXlmmXO. 5mm ；或其中一个为ImmXlmmXO. 5mm，其余四个为 ImmX2mmX0. 5mm。
3.如权利要求1或2所述的一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，其特征在于 所述基板采用陶瓷片。
4.一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，由基板、LED芯片、UV胶构成，其特征在 于五块方形基板围成一个方筒，方筒内的每个基板上贴装有四个以上的LED芯片，LED芯 片包括红色、绿色和蓝色，或者其中两色，同色LED芯片的电极通过细导线串联起来，并引 出各自的总电极，且方筒内充满UV胶。
5.如权利要求4所述的一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，其特征在于所 述五个基板的大小皆为ImmXlmmXO. 5mm ；或其中一个为ImmXlmmXO. 5mm，其余四个为 ImmX 2mm X0. 5mm。
6.如权利要求4所述的一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，其特征在于所述 红色、绿色和蓝色LED芯片的数量比为7 6 7。
7.如权利要求4或5所述的一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，其特征在于 所述基板采用树脂薄板。
专利摘要一种微体积高亮度的多LED集成发光单元，属于LED制造领域，具体涉及LED灯的封装方法。主要由基板、LED芯片、UV胶构成，其特征在于五块方形基板围成一个方筒，方筒内的每个基板上贴装有一个以上的LED芯片，各LED芯片通过细导线串联或并联，并引出总电极，且方筒内充满UV胶。并且可以贴装红、绿、蓝三种LED芯片，从而获得不同光学特性的光源，实现光源可控。本实用新型提出的此种微体积高亮度光源将在狭小空间领域内大有作为，推动微技术行业的科研进步和技术发展。
文档编号F21V23/06GK201916724SQ20102060825
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者刘世炳, 吴坚, 李倩, 陈涛 申请人:北京工业大学