专利名称：一种白光led器件的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体照明领域，尤其涉及ー种白光LED器件。
背景技术：
近几年随着世界范围内的节能概念的兴起，应用白光LED的通用照明技术获得了迅猛发展，尤其是在户外照明的路灯应用领域，以蓝光LED芯片作为激发源的白光LED单灯光源效率实验室水平已达到2001m/W以上，而市场上的一般应用水平也已超过1201m/W， 已经远远超过了普通节能灯的光效，而随着白光LED技术在通用照明市场越来越广泛的应用，对白光LED器件的发光效率以及发光品质的要求也越来越高。如图I和图2所不，目前应用于通用照明市场的白光LED器件一般是将蓝光LED芯片I安装到金属(如铝、铜等)或陶瓷基底2上，基底2表层可以是平面的，也可以是具有一凹杯3，荧光胶层4涂覆在蓝光LED芯片I表面上，一般情况下，荧光胶层4会占满基底2 的表层或者充满凹杯3，不同形状的透镜5设置在荧光胶层4表面上，即设置在基底2的最表层，以得到不同发光角度的白光LED器件，有些情况下，透镜5也可以省略不做。但是上述白光LED器件在很小角度(如小于20° )和很大角度(如大于160° ) 发出的光比其他角度发出的光要偏黄，造成白光LED的光场具有一个或浓或淡的黄圈，白光LED器件光源出光的有效利用率较低，器件整体的光效不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供ー种白光LED器件，以解决现有的白光LED器件光源出光的有效利用率较低，器件整体的光效不理想的问题。该白光LED器件，包括LED芯片、封装基底、荧光胶层，所述封装基底具有至少两层的多层凹杯结构，相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低0. Imm 2mm，所述凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10° 80° ;所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且所述最内层凹杯深度比LED芯片的厚度大 0. Imm 2mm ；所述荧光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿。优选的，所述封装基底具有多层凹杯阵列。优选的，所述封装基底具有单个多层凹杯。优选的,所述封装基底最内层凹杯的深度为0.45mm。
优选的，所述封装基底最内层凹杯的杯底直径为I. Omm 4. 0mm。优选的，所述封装基底最外层凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为45°。优选的，所述封装基底的制作材料为铜。优选的，所述封装基底的制作材料为陶瓷或塑料。优选的，所述荧光胶层和LED芯片之间还包括透明材料层。优选的，所述透明材料层为透明的硅胶层或环氧树脂层。优选的，所述LED器件还包括涂覆在所述封装基底表面的具有高反射率的涂层。优选的，所述涂层为银涂层或铝涂层。优选的，所述LED器件还包括塑料支撑结构，所述封装基底设置在所述塑料支撑结构中心位置。优选的，所述LED器件还包括透镜，所述透镜设置在荧光胶层外封装基底上或塑料支撑结构上。由于本发明所提供的白光LED器件的封装基底具有至少两层的多层凹杯结构，相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低0. Imm 2mm，所述凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10° 80° ;所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且所述最内层凹杯深度比LED 芯片的厚度大0. Imm 2_ ;所述荧光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿。则所述白光LED器件可以通过封装基底的多层凹杯结构把不同角度的光汇聚到器件的出光方向上，以满足不同应用需求所要求LED器件的出光角度，通过将原有大角度的器件出光汇聚到器件特定的出光方向并与器件其它角度的出光混光，则可以解决黄圈问题，提高了白光LED器件光源出光的有效利用率，使得器件整体的光效达到更理想的效果。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
I是现有的ー种白光LED器件结构不意2是现有的另一种白光LED器件结构不意3是本发明所提供的ー种白光LED器件结构示意4是本发明所提供的另ー种白光LED器件结构示意5是本发明所提供的又ー种白光LED器件结构示意6是本发明所提供的ー种白光LED器件出光示意7是本发明所提供的又ー种白光LED器件结构示意图 8是本发明所提供的再ー种白光LED器件结构示意图 9是本发明所提供的ー种白光LED器件的配光曲线图 10是现有的ー种白光LED器件的配光曲线图。图
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具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。正如背景技术所述，现有的白光LED器件光源出光的有效利用率较低，器件整体的光效不理想。发明人经研究发现，白光LED器件发出的光充满器件表面0° 180°的所有角度，由白光LED器件的发光机理所決定的，小角度如小于20°和大角度如大于160°发出的光比其他角度发出的光要偏黄，造成白光LED的光场具有一个或浓或淡的黄圈，从而影响了白光LED的光品质和光的一致性，并且白光LED器件在很小角度和很大角度发出的光在大多数的应用场合很难得到有效利用，进ー步的降低了光源出光的有效利用率，导致了现有的白光LED器件光源出光的有效利用率较低，器件整体的光效不理想问题的产生。本发明公开了ー种白光LED器件，包括LED芯片、封装基底、荧光胶层，所述封装基底具有至少两层的多层凹杯结构，相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低 0. Imm 2mm,所述凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10° 80° ;所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且所述最内层凹杯深度比LED芯片的厚度大 0. Imm 2mm ；所述荧光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿。由上述方案可以看出，由于本发明所提供的白光LED器件设置有多层凹杯结构， 则所述白光LED器件可以通过封装基底的多层凹杯结构把不同角度的光汇聚到器件的出光方向上，以满足不同应用需求所要求LED器件的出光角度，通过将原有大角度的器件出光汇聚到器件特定的出光方向并与器件其它角度的出光混光，则可以解决黄圈问题，提高了白光LED器件光源出光的有效利用率，使得器件整体的光效达到更理想的效果。以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明实施例公开了ー种白光LED器件，包括LED芯片、封装基底、荧光胶层，所述封装基底具有至少两层的多层凹杯结构，相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低0. Imm 2mm,所述凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10° 80° ;所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且所述最内层凹杯深度比LED芯片的厚度大0. Imm 2mm ;所述突光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿。具体以具有双层凹杯结构封装基底的白光LED器件为例，如图3所示，所述白光 LED器件包括
LED芯片10，所述LED芯片10为蓝光LED芯片，所述LED芯片10依据具体要求选取，规格不限，本实施例选取的LED芯片10为I. 14mmxl. 14mm的方形芯片，厚度为0. 15mm。封装基底11，所述封装基底11具有单个双层凹杯结构，即内层凹杯110和外层凹杯111,内层凹杯110的杯底直径为2mm，比LED芯片10的对角线尺寸大0. 39mm，所述内层凹杯110的杯底直径还可以在Imm 4mm之间变动，此时则需要根据内层凹杯110的内层凹杯 110的杯底直径来确定LED芯片10的尺寸，所述内层凹杯110的深度为0. 45mm,比LED芯片 10的厚度大0. 3mm,所述内层凹杯110的深度与LED芯片10的厚度之差还可以在0. Imm 2mm之间变动，即所述内层凹杯110的深度还可以比LED芯片10的厚度大0. Imm 2mm,可依据LED芯片10的厚度在上述范围内调整内层凹杯110的深度，则所述内层凹杯110完全可以容纳LED芯片10。内层凹杯110的侧壁与竖直方向呈10°角向外倾斜，呈凹杯状，所述侧壁还可以为弧形，侧壁与竖直方向的倾角还可以在10° 80°的范围内变动。所述内层凹杯110的杯沿比外层凹杯111的杯沿低0. 35mm,此高度差还可以在0. Imm 2mm之间变动，可依据内层凹杯110的深度在上述范围内调整外层凹杯111的深度。外层凹杯111的杯底直径为3. 5mm，外层凹杯111侧壁与内层凹杯110的侧壁类似，仅差异在外层凹杯111 的侧壁与竖直方向呈45°角向外倾斜，在此不做赘述。所述外层凹杯111的杯底与内层凹杯110的杯沿持平或在一般情况下，由于封装基底11的凹杯为模压制作，模压时会使内层凹杯110的杯沿与外层凹杯111的杯底之间产生一定距离，即内层凹杯110的杯沿比外层凹杯111的杯底高一定的距离，这ー距离有利于分离内层凹杯HO与外层凹杯111，防止在涂敷荧光胶时，将荧光胶涂敷到外层凹杯110侧壁上。所述外层凹杯111与内层凹杯110 共用ー个中心点，且所述LED芯片10设置在内层凹杯110中。所述封装基底11的制作材料为铝或铜或钥或其他合金，此外，还可以为陶瓷或塑料等材料，本实施例所述封装基底11 优选金属铜作为制作材料。荧光胶层12，所述荧光胶层12涂覆在所述LED芯片10表面，充满或不充满内层凹杯110，且所述荧光胶层12的高度不超出外层凹杯111的杯沿，在一般情况下，所述荧光胶层12的表面为球面，以得到均匀的出光效果，在某些特定场合，还会用到其他形状的荧光胶层，因此，荧光胶层12也可以依据具体情况选取其他形状。由于所述LED芯片10是蓝光 LED芯片，因此，需要通过荧光胶层12将蓝光转变为白光。在荧光胶充满内层凹杯110吋， 内层凹杯110的杯底直径就代表了光源的大小，对于本发明实施例所提供的白光LED器件, 相当于光源的面积直径为Imm 4mm,而且光源的面积直径为Imm 4mm会有比较一致的出光效果，所以本实施例将内层凹杯110的杯底直径定在了 Imm 4mm,而LED芯片10的尺寸可以根据内层凹杯110的杯底直径来调整。如图4所示，所述荧光胶层12和LED芯片之间还包括透明材料层14，所述透明材料层14直接涂覆在LED芯片10表面上，则所述荧光胶层12涂覆在透明材料层14的表面上，所述透明材料14优选透明的硅胶层或环氧树脂层或其他的透明材料层。一般情况下，所述荧光胶层12为由透明有机胶、荧光粉和荧光粉激活剂混合而成的胶层，所述透明有机胶可以是硅胶、环氧树脂等，所述荧光粉可以是硅酸盐荧光粉、卤磷酸钙荧光粉、氟锗酸镁粉、磷酸锌锶粉和稀土钇铝石榴石(YAG)荧光粉等，所述荧光粉激活剂可以是锑、锰、锡、锶、铈等。若荧光胶层12直接涂覆在LED芯片10表面上，则会有部分荧光粉颗粒与LED芯片10直接接触，会反射LED芯片10发出的光，进而降低LED芯片10的出光利用率，而上述透明材料层14的存在，可以使荧光胶层12上的荧光粉颗粒不会与LED芯片10直接接触，减少荧光粉颗粒对LED芯片10出光的反射，进而提高LED芯片10的出光利用率。并且，一般情况下LED芯片的产热量比较大，需要较好的散热环境，由于荧光粉颗粒在荧光胶层12内并不是绝对均匀分布的，所以若荧光胶层12直接涂覆在LED芯片10表面上，则会造成LED 芯片10表面热分布的不均匀，影响器件长期工作的可靠性，所以在所述荧光胶层12和LED 芯片之间设置透明材料层14还可以使LED芯片10表面热分布更加均匀，进而提高器件长期工作的可靠性。所述LED器件还包括涂覆在所述封装基底11表面的具有高反射率的涂层，此吋， 所述荧光胶层12涂覆在所述涂层表面。所述涂层为银涂层或铝涂层或其他具有高反射率的涂层，所述涂层的存在可以增大封装基底11表面对光线的反射能力，进而得到更加高效的白光。所述LED器件还包括透镜13，所述透镜13设置在荧光胶层12外的封装基底11 上，位于荧光胶层12上方，如图5所示，所述透镜13为双峰透镜，还可依据具体情况和要求选取为其他形状，在此不做具体限定。如图6所示，本实施例所提供的LED器件在很大或很小角度发出的光线会经过封装基底11的反射，例如，外层凹杯杯沿的高度比内层凹杯杯沿的高度大0. 1mm，则本实施例所提供的LED器件可以把0° 5°和175° 180°的光线汇聚到器件出光方向，即器件的整体出光角度在170°的范围内，而外层凹杯杯沿的高度比内层凹杯杯沿的高度大
0.2mm的LED器件则可以把0° 10°和170° 180°范围内的光线汇聚到器件出光方向，即器件的整体出光角度在160°范围内，其他情况类似，在此不再赘述。可见，本实施例所提供的白光LED器件可以通过封装基底的多层凹杯结构把不同角度的光汇聚到器件的出光方向上，以满足不同应用需求所要求LED器件的出光角度，通过将原有大角度的器件出光汇聚到器件特定的出光方向并与器件其它角度的出光混光，则可以解决黄圈问题，而且通过外层凹杯的反射聚光作用还可以減少LED器件出光受封装透镜全反射影响所造成的损耗，从而可以进ー步提升LED器件的出光效率，进而提高了白光 LED器件光源出光的有效利用率，使得器件整体的光效达到更理想的效果。此外，所述白光LED器件的封装基底还可以具有三层或更多层的多层凹杯结构， 相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低0. Imm 2mm，所述凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10° 80° ;所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且所述最内层凹杯深度比LED 芯片的厚度大0. Imm 2_ ;所述荧光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿，其具体结构可以为上述双层凹杯结构封装基底的白光LED器件的外层凹杯的重复扩展，其中，四层凹杯结构封装基底的白光LED器件如图7所示，其他多层凹杯的情形依此类推，在此不做赘述。本发明另一实施例公开了另一白光LED器件，与上述实施例不同之处在于，如图8 所示，所述封装基底具有多层凹杯阵列结构，所述多层凹杯为至少双层的凹杯，且所述多层凹杯以阵列排布方式设置在所述封装基底上，呈多层凹杯阵列结构，以此可以获得大面积光源的白光LED器件。另外，所述LED器件还包括塑料支撑结构，所述封装基底设置在所述塑料支撑结构中心位置，并且透镜可以制作在所述塑料支撑结构上，所述塑料支撑结构可以方便所述白光LED器件的进ー步安装应用。发明人还选取了第一实施例中所述双层凹杯结构封装基底的白光LED器件和传统的平面封装基底的白光LED做了光学测试，两种LED器件除了封装基底形状不同外，其他结构和材料均相同，所采用的蓝光LED芯片具有完全一致光电性能，封装为白光LED器件后具体测试结果如下表所示
权利要求
1.ー种白光LED器件，包括LED芯片、封装基底、荧光胶层，其特征在干，所述封装基底具有至少两层的多层凹杯结构，相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低 0. Imm 2mm,所述凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10° 80° ;所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且所述最内层凹杯深度比LED芯片的厚度大0.Imm 2mm ；所述荧光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿。
2.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述封装基底具有多层凹杯阵列。
3.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述封装基底具有单个多层凹杯。
4.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述封装基底最内层凹杯的深度为0.45_。
5.根据权利要求4所述器件，其特征在于，所述封装基底最内层凹杯的杯底直径为1.Omm 4. Omnin
6.根据权利要求4所述器件，其特征在干，所述封装基底最外层凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为45°。
7.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述封装基底的制作材料为铜。
8.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述封装基底的制作材料为陶瓷或塑料。
9.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述荧光胶层和LED芯片之间还包括透明材料层。
10.根据权利要求9所述器件，其特征在于，所述透明材料层为透明的硅胶层或环氧树脂层。
11.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述LED器件还包括涂覆在所述封装基底表面的具有闻反射率的涂层。
12.根据权利要求11所述器件，其特征在于，所述涂层为银涂层或铝涂层。
13.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述LED器件还包括塑料支撑结构，所述封装基底设置在所述塑料支撑结构中心位置。
14.根据权利要求I所述器件，其特征在于，所述LED器件还包括透镜，所述透镜设置在荧光胶层外封装基底上或塑料支撑结构上。
全文摘要
本发明公开了一种白光LED器件，包括LED芯片、封装基底、荧光胶层，封装基底具有至少两层的多层凹杯结构，相邻的两层凹杯，内层凹杯杯沿比外层凹杯杯沿低0.1mm～2mm，凹杯的侧壁与竖直方向的夹角为10°～80°；所述LED芯片设置在最内层凹杯中，且最内层凹杯深度比LED芯片的厚度大0.1mm～2mm；所述荧光胶层涂覆在LED芯片表面，所述荧光胶层充满或不充满最内层凹杯，且所述荧光胶层的高度不超出最外层凹杯的杯沿。所述封装基底的多层凹杯结构把不同角度的光汇聚到器件的出光方向上，满足不同应用需求所要求的出光角度，将原有大角度的出光汇聚到特定的出光方向并与其它角度的出光混光，解决黄圈问题，提高白光LED器件光源出光的有效利用率，使器件整体的光效达到更理想的效果。
文档编号H01L33/58GK102610736SQ201210101288
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年3月29日
发明者侯艳红, 刘凯, 孙夕庆, 赵乐令 申请人:中微光电子(潍坊)有限公司