专利名称：白光发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种白光发光二极管，特别是一种输出光的颜色分布均匀的白光发光二极管，用于照明、交通灯、太阳能灯、装饰灯、显示器、液晶显示背照明和手机等。
背景技术：
目前，现有技术的白光发光二极管主要有二种一种是由二种以上不同发光色的发光二极管芯片混色制成的白光发光二极管；另一种是发光二极管芯片加发光粉制成的白光发光二极管。现有的白光发光二极管主要为后一种，它包括发蓝光或近紫外光的发光二极管芯片加相应的发光粉。但是，目前，此种芯片加发光粉的白光发光二极管存在着输出光的颜色分布不均匀的缺点，往往是中央白、四周黄、即所谓“黄光圈”问题，特别是强聚焦的发光二极管，这个缺点尤为严重。这个严重地影响着白光发光二极管的推广应用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种输出光的颜色分布均匀的白光发光二极管。它包括有至少一个发光二极管芯片，至少一个金属底座，芯片上有发光粉层，一个电连接装置，用于和外电源相连，芯片的电极经引线或电连接材料与电连接装置相连；所述金属底座上有芯片安装槽，芯片被正装(即p-n结在芯片出射光的一面)或倒装在所述至少一个金属底座上的芯片安装槽内，安装槽的面积稍大于芯片的面积。
所述每个芯片安装槽内安装有至少一个发光二极管芯片，芯片之间和芯片与安装槽之间的间隙很小，其间有光反射材料或光反射层，其表面和芯片的光出射面上有发光粉层。
所述的电连接装置为引出线或电路板。
所述的发光粉层上有透光保护层。
所述的发光二极管芯片和金属底座之间有固定胶或高热导率导热层，例如红胶、环氧树脂、硅胶、银浆胶、金刚石粉胶银浆、金刚石粉胶、焊锡或银粉焊锡等。
所述的金属底座带有芯片安装槽，光反射碗和电极引出线，芯片的电极经引线或电连接材料与电极引出线相连，芯片上有发光层，其上有透光介质和透镜；所述的发光二极管的外形为柱型、表面贴型、金属基电路板型中的一种。
所述的金属底座带有至少一个螺丝或螺丝孔，由高热导率金属制成；所在金属底座上还带有一定位销。
本实用新型的白光发光二极管与现有技术的发光二极管相比，具有输出光的颜色分布均匀、发光效率高、可用于制造普通小功率的柱式发光二极管(例如3、5、9mm发光二极管)、表面贴发光二极管、金属基电路板发光二极管等，也可用于制造大功率发光二极管等优点。
图1为现有技术的小功率柱式白光发光二极管的原理结构示意图。
图2为现有技术的白光发光二极管产生“黄光圈”的原理示意图。
图3为现有技术的白光发光二极管的输出光的光谱分布图。
图4为本实用新型的输出光颜色分布均匀的白光发光二极管的一个实施例的原理结构示意图。
图5为本实用新型的输出光颜色分布均匀的白光发光二极管的又一个实施例的原理结构示意图。
图6为本实用新型的白光发光二极管的一个实施例的原理结构示意图。
图7为本实用新型的白光发光二极管的又一个实施例的原理结构示意图。
具体实施方式
附图标示如下1、1a、1b—发光二极管芯片 2—金属底座3—光反射碗4—引线5—引出线 6—发光材料层7—透光介质和透镜 8—出射光 9—芯片的光出射面10—白光区 11—蓝光峰 12—黄光峰13—黄光圈 14—固定胶 15—芯片安装槽16—光反射材料 17—光反射面 18—保护层19—光反射碗 20—透光介质 21—高导热率层22—电路板介质层 23a、23b—电路板导电层 24—焊接材料25a、25b、25c—出射光 26—螺丝 27—定位销28—芯片安装槽 29—光反射面 30—引出线下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍图1所示为现有技术的小功率柱式白光发光二极管的原理结构示意图。图中1为发光二极管芯片，2为金属底座，3为金属底座上的光反射碗，芯片1被安装在光反射碗3内，发光二极管芯片1的电极经引线4与电极引出线5相连，电极引出线5用于连接外电源。所述发光二极管芯片1上有发光粉层6，其上有透光介质和透镜7。发光二极管芯片所发的光经透镜7聚光射向前方，如图1中8所示。
图2为现有技术的白光发光二极管产生“黄光圈”的光学原理示意图。所述“黄光圈”是发光二极管聚光透镜光学成像的结果，图2为其光学成像的原理示意图。图中透镜7a表示图1中的透镜7，芯片1所发的光一部分从芯片正面9经发光粉层6直接经透镜7a形成一个模糊的像在被照射面上，如图2中10所示；这里的光由二部分光组成，一部分是由芯片直接射出的蓝光，另一部分是蓝光经发光粉6后发出的黄光，这二部分光混合成白光，其发光光谱如图3所示，图中11为蓝光峰，12为黄光峰，图3中横座标为波长，纵座标为相对光亮度。由芯片1所发的另一部分光从芯片的侧面经光反射碗3及其上的发光粉层6发出的黄光，这部分光主要是黄光，经透镜8在被照射面上形成一个“黄光圈”13，这是现有技术的白光发光二极管产生“黄光圈”的原因。
图4为本实用新型的输出光颜色分布均匀的白光发光二极管的一个实施例的原理结构示意图。图4中1a为发光二极管芯片，它可为20mA的小芯片、也可为几百mA或更大电流的大芯片，它被用胶14、例如红胶、环氧树脂、硅胶、导热胶等、固定在一个面积尺寸比芯片面积稍大的芯片安装槽15内，所述芯片安装槽15可为金属底座2a的一部分，芯片四周和芯片安装槽之间有光反射材料16或光反射面(如图3中虚线17所示)；芯片1a和光反射材料16面上有发光粉层18。芯片安装槽15上可有光反射器19和透光介质20及透镜等；图中4为芯片1a的电极引出线。
所述芯片1a四周和芯片安装槽15之间的间隙很小，例如5-300微米，芯片发出的蓝光或近紫外光经光反射材料16或反射层17反射后射向发光粉层的光强与芯片直接射向发光粉层的光强相近，使整个发光粉层所发出的光的颜色和光谱分布均匀，从而获得输出光的颜色分布均匀的白光发光二极管，即使制成强聚焦的发光二极管也能得到颜色分布均匀的输出光。
图5为本实用新型的输出光颜色分布均匀的白光发光二极管的又一个实施例的原理结构示意图。其特征在于所述的发光二极管芯片为至少一个芯片1b被倒装在金属底座2b上；芯片1b和金属底座之间有高热导率导热层21，例如银浆胶、金刚石粉胶银浆、金刚石粉胶、焊锡或银粉焊锡等；15a为芯片安装槽，22为金属底座2b上的电路板绝缘层，23a和23b为电路板上的导电层，芯片的电极经电连接材料24、例如焊锡、与导电层23a、23b相连，后经导电层23a与外电源相连。16为光反射材料层。芯片1b和光反射材料层16上有发光粉层18；17为其保护层。芯片1a四周和芯片安装槽15a之间以及芯片1a之间的间隙很小，例如5-300微米，芯片1a所发的光可直接由芯片正面出射，如图5中25a所示；也可经发光粉变为黄光后出射，如图5中25b所示；也可经反射材料16反射后出射，如图5中25c所示；从而制成输出光的颜色分布均匀的白光发光二极管。
图6为本实用新型的白光发光二极管的一个实施例的原理结构示意图。图6中2c为带有发光二极管芯片安装槽15的金属底座，发光二极管芯片1a被安装在安装槽15内，18为发光粉层，19为光反射碗，其结构与图4所示相同；图6中所示的其它数字的意义与图1、4中所示的相同。
图7为本实用新型的白光发光二极管的又一个实施例的原理结构示意图。图7中2c为带有至少一个螺丝26或螺丝孔的金属底座，由高热导率金属、例如铜、银、铝或合金制成，所述金属底座还可带有一定位销27，至少一个芯片1b被倒装在金属底座2c上，安装方法与图5相同。芯片安装槽由反射碗28与金属底座2c构成，反射碗28的上部为锥形或其它曲面的光反射面29。芯片和发光层上有透光介质和透镜7a。图7所示的其它数字的意义与图5所示的相同。
本发明要求保护的范围不限于本文中介绍的各实施例，涉及的专门技术是本专业一般人员所熟悉的，因此只要了解本发明的内容，可以做各种形式的变换和代换。
权利要求1.一种白光发光二极管，它包括有至少一个发光二极管芯片，至少一个金属底座，芯片上有发光粉层，一个电连接装置，用于和外电源相连，芯片的电极经引线(4)或电连接材料(24)与电连接装置相连；其特征在于所述金属底座(2a、2b、2c)上有芯片安装槽(15、15a、28)，芯片(1a、1b)被正装(即p-n结在芯片出射光的一面)或倒装在所述至少一个金属底座上的芯片安装槽内，安装槽的面积稍大于芯片的面积。
2.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于所述每个芯片安装槽内安装有至少一个发光二极管芯片，芯片之间和芯片与安装槽之间的间隙很小，其间有光反射材料(16)或光反射层(17)，其表面和芯片的光出射面上有发光粉层(18)。
3.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于所述的电连接装置为引出线(5、30)或电路板(22、23a、23b)。
4.根据权利要求1、2所述的白光发光二极管，其特征在于所述的发光粉层(18)上有透光保护层(17)。
5.根据权利要求1、2所述的白光发光二极管，其特征在于所述的发光二极管芯片(1a、1b)和金属底座(2a、2b、2c)之间有固定胶(14)或高热导率导热层(21)，例如红胶、环氧树脂、硅胶、银浆胶、金刚石粉胶银浆、金刚石粉胶、焊锡或银粉焊锡等。
6.根据权利要求5所述的白光发光二极管，其特征在于所述的金属底座(2c)带有芯片安装槽(15、28)，光反射碗(19、29)和电极引出线(5、30)，芯片的电极经引线(4)或电连接材料(24)与电极引出线(5、30)相连，芯片上有发光层(18)，其上有透光介质和透镜7a；所述的发光二极管的外形为柱型、表面贴型、金属基电路板型中的一种。
7.根据权利要求6所述的白光发光二极管，其特征在于所述的金属底座(2c)带有至少一个螺丝(26)或螺丝孔，由高热导率金属制成；所在金属底座上还带有一定位销(27)。
专利摘要一种白光发光二极管，它包括有至少一个发光二极管芯片，至少一个金属底座，一个电连接装置，发光二极管芯片被正装或倒装在金属底座的芯片安装槽内，安装槽的面积稍大于芯片的面积，其间有光反射材料，芯片和光反射材料面上有发光粉层，芯片四周和安装槽之间的间隙很小，整个发光粉层所发出的光的颜色和光谱分布均匀，可制成输出光的颜色分布均匀的白光发光二极管，从而使本实用新型的白光发光二极管具有输出光的颜色分布均匀、无黄圈、发光效率高等优点。
文档编号H01L33/00GK2686099SQ20042000809
公开日2005年3月16日 申请日期2004年3月9日 优先权日2004年3月9日
发明者葛世潮 申请人:葛世潮