专利名称：Led器件及其制作方法
技术领域：
本发明涉及照明设备技术领域，更具体地说，涉及LED器件及其制作方法。
背景技术：
LED (发光二极管)器件作为一种新型固体光源，不仅具有耗电低、体积小、响应速度快、工作寿命长、易于调光调色、节能环保等优点，而且在生产、制造、应用性方面也大大超越白炽灯、荧光灯等传统光源，因此自六十年代诞生以来，得到了长足的发展。目前已广 泛应用于路灯照明、景观照明、大屏幕显示、交通信号灯、室内照明等多种照明领域。主流的LED器件主要是用蓝色光激发黄色发光粉而得，传统工艺是将黄色发光粉和硅胶混合后涂覆到蓝色芯片上，经过加热使硅胶固化，即可制成LED器件。但是，传统工艺所形成的LED器件，由于发光粉与芯片直接接触，而芯片在工作时发光粉周围的温度会迅速升高，结果发光粉因芯片发光产生的热量而老化，致使其发光效率下降。此外，发光粉的色坐标也会因工作环境温度的升高而发生偏移，最终影响LED器件的发光效率、发光颜色和使用寿命。为了解决传统LED器件中发光粉易老化的问题，人们已尝试在LED器件制作过程中使发光粉与芯片分开设置。现有工艺中的LED器件，虽然将发光粉与芯片分离开来，减缓了发光粉老化的速度，但是，由于LED芯片出光角度的局限性，由此制得的LED器件的出光角度较小，且光强分布不均匀，即在离芯片同一高度的情况下，以芯片正前方为中心，距离中心近处光强最强，随着距离的增大光强逐渐变弱。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种LED器件及其制作方法，以解决现有的LED器件出光角度小、发光不均匀、光效低及出现光圈和眩光的问题。根据本发明一个实施方式，提供一种LED器件,该LED器件包括基板；位于所述基板上的芯片；位于所述基板上并与所述芯片隔开设置的第一透镜；所述第一透镜包括光扩散粒子和反光粒子中的至少一种及发光粉。其中，所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种及发光粉各自独立地设置在所述第一透镜的内表面、外表面或内部。所述光扩散粒子能够散射芯片和发光粉发出的光，所述反光粒子能反射芯片发出的光。根据本发明另一实施方式，上述LED器件还包括设置在所述基板和所述芯片之间的反光层。更优选地，反光层上可布置有发光粉层，发光粉层可部分或全部覆盖在反光层上，其厚度优选为0. l-3000um ;反光层上的发光粉层中的发光粉的成分可有别于第一透镜中的发光粉的成分。优选的，上述LED器件中，所述第一透镜包括发光粉和反光粒子；更优选包括发光粉、反光粒子和光扩散粒子。其中，所述光扩散粒子为中心粒径为0. 5至IOOOum的玻璃微珠或树脂微珠；所述反光粒子包括Ti02、Zn0、BaSO4、CaCO3和由TiO2与CaSO4组成的复合材料中的一种或多种。所述TiO2是金红石型TiO2或锐钛型Ti02。基于所述第一透镜的总质量，所述反光粒子、光扩散粒子和发光粉的含量各自独立地为 0. 01wt% 80wt%、0. 05wt% 80wt% 和 lwt% 99wt%。根据本发明的一个实施方式，当透镜为平板型时，所述第一透镜内表面与所述芯片在所述基板上的距离为0. f200mm。根据本发明的另一个实施方式，当透镜为曲面透镜时，所述第一透镜内侧相对芯片朝向透镜内侧的表面的几何中心的曲率半径值为0.广200_。根据本发明的另一个实施方式，所述LED器件还包括位于所述第一透镜远离所述芯片的外侧并与所述第一透镜隔开设置的第二透镜，所述第二透镜包括分别设置于所述第 二透镜的外表面、内表面或内部的所述光扩散粒子和反光粒子中的一种或两种，且与所述第一透镜间的距离为0. l-200mm。本发明还提供了一种LED器件的制作方法，该方法包括提供基板；在所述基板上设置芯片；将光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和发光粉各自独立地设置在第一透镜的外表面、内表面或内部；在所述基板设置有所述芯片的一侧设置具有所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和所述发光粉的所述第一透镜，使得所述第一透镜与所述芯片隔开。根据本发明的另一个实施方式，所述方法还包括在设置所述芯片之前在所述基板上形成反光层，使得所述芯片位于所述反光层上。根据本发明的又一个实施方式，所述方法还包括在所述第一透镜远离所述芯片的外侧并与所述第一透镜隔开设置第二透镜；所述第一透镜外表面与所述第二透镜内表面之间的距离为0. I 200mm。优选的，上述方法还包括在设置所述第二透镜之前，将所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种各自独立地设置在所述第二透镜的外表面、内表面或内部。根据本发明的又一个实施方式，所述方法还包括以与设置所述第二透镜相同的方法在所述第二透镜远离所述第一透镜的外侧并彼此隔开设置的多层透镜。其中，在设置每个所述多层透镜之前，可将光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和/或发光粉各自独立地设置于每个所述多层透镜的外表面、内表面或内部。从上述技术方案可看出，本发明所提供的LED器件，由于其包括在内表面、外表面或内部设置有光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和发光粉的第一透镜和可选的第二透镜和多层透镜，使得发光粉在芯片所发光的激发下发光，且发光粉所发的光通过光扩散粒子向四周散射，使得出光角度增大，眩光和光圈现象得以消除，并使光强分布均匀；同时，反光粒子仅反射由芯片发出的光，使得芯片发出的光被反复反射至发光粉上，使得发光效率提闻。
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，下面描述中的附图仅仅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。图广图3为本发明的第一实施方式的、包括不同形状透镜的LED器件的结构示意图；9分别为根据本发明第二实施方式至第六实施方式的LED器件的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
根据本发明的实施方式，提供了一种LED器件，包括基板；位于基板上的芯片；位于基板上并与芯片隔开设置的第一透镜；和可选的设置在所述基板和所述芯片之间的反光层。其中，该第一透镜包括光扩散粒子和反光粒子中的至少一种及发光粉，且光扩散粒子、反光粒子及发光粉各自独立地设置在所述第一透镜的内表面、外表面或内部。反光层上方可部分或全部覆盖有发光粉层。上述基板可为LED常用的任何基板，没有特别要求，例如硅基板、铝基板等。上述第一透镜可由任何对发光粉和芯片发出的光透明的材料制成，例如可为玻璃、树脂、光学塑料或陶瓷等，并可为曲面(如图I所示)、方形(如图2所示)或平板状(如图3所示)。所述曲面优选为弧形。当光扩散粒子、反光粒子及发光粉设置在透镜内表面或外表面时，第一透镜可为上述材料中的任意一种；当光扩散粒子、反光粒子及发光粉设置在透镜内部时，第一透镜优选为玻璃、树脂或光学塑料。在上述LED中，第一透镜可为包围芯片的半球形或方形，或与芯片平行相对设置，其与芯片间的距离为SU-200mm。上述芯片可为LED中常用的任何芯片，没有特别要求，例如发蓝光的芯片。上述发光粉没有特别限制，其可为LED中可用的任何发光粉，例如为黄色发光粉，例如 Y3Al5O12 = Ce3+ (YAG)0优选的，在本发明的LED器件中，透镜中的光扩散粒子的折射率在I. 2(T2. 40之间。在上述LED器件中，基于第一透镜的总重量，上述反光粒子、光扩散粒子和发光粉的含量各自独立地为0. 01wt% 80wt%、0. 05wt% 80wt%和lwt% 99wt%，优选为0. 01wt% 70wt%、0. 05wt% 70wt%和 lwt% 90wt%。上述光扩散粒子为本领域常用的能够扩散芯片和发光粉发出的光，并能透光的材料。上述光扩散粒子优选具有I. 2(T2. 40的折射率。例如玻璃微珠和树脂微珠，树脂微珠具体为环氧树脂微珠。为了使芯片发出的光线在各个方向有效扩散，光扩散粒子的中心粒径为0. 5至lOOOum。若中心粒径小于0. 5um，则不能有效扩散芯片发出的光；若中心粒径大于lOOOum，则会降低光射出效率。上述反光粒子可为任意能反射光的粒子，优选包括A1203、Y2O3> TiO2, ZnO、BaSO4,CaCO3和由TiO2与CaSO4组成的复合材料中的一种或多种。所述TiO2是金红石型TiO2或锐钛型Ti02。反光粒子的中心粒径为0. 05至lOOOum。具有该中心粒径的反光粒子能反射芯片发出的特定波长的光，并透射其它波长的光。不同的反光粒子反射某一特定波长光所对应的最佳粒径不同，具体可参见表一。表一
权利要求
1.一种LED器件，包括 基板； 位于所述基板上的芯片； 位于所述基板上并与所述芯片隔开设置的第一透镜； 所述第一透镜包括光扩散粒子和反光粒子中的至少之一以及发光粉。
2.根据权利要求I所述的LED器件，所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和所述发光粉各自独立地设置于所述第一透镜的内表面、外表面或内部。
3.根据权利要求I所述的LED器件，还包括 设置在所述基板的、未被所述芯片覆盖的部分反光层。
4.根据权利要求3所述的LED器件，其中，所述反光层上布置有发光粉层，所述发光粉层可部分或全部覆盖在反光层上。
5.根据权利要求4所述的LED器件，其中，所述发光粉层厚度为O.l-3000um。
6.根据权利要求5所述的LED器件，其中，所述发光粉层中的发光粉的成分可有别于第一透镜上的发光粉的成分。
7.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，第一透镜包括发光粉和反光粒子。
8.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，所述第一透镜包括发光粉、反光粒子和光扩散粒子。
9.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，所述光扩散粒子的折射率为I.2(Γ2. 40。
10.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，所述光扩散粒子的中心粒径为O.5至1000 μ m。
11.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，所述反光粒子的中心粒径为O.05至lOOOum。
12.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，基于所述第一透镜的总质量，所述反光粒子、光扩散粒子和发光粉的含量各自独立地为O. O lwt9T80wt%、O. 05wt9T80wt%和lwt%^99wt%o
13.根据权利要求7所述的LED器件，还包括 位于所述第一透镜远离所述芯片的外侧并与所述第一透镜隔开设置的第二透镜。
14.根据权利要求13所述的LED器件，其特征在于， 所述第二透镜包括分别设置于所述第二透镜的外表面、内表面或内部的所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的LED器件，其特征在于， 第二透镜进一步包含设置于所述第二透镜的外表面、内表面或内部的发光粉。
16.根据权利要求14或15所述的LED器件，其特征在于，所述第二透镜内侧与所述第一透镜外侧之间的距离为O. f200mm。
17.根据权利要求12所述的LED器件，还包括 位于所述第二透镜远离所述第一透镜的外侧并与所述第二透镜隔开设置的多层透镜，且所述多层透镜彼此隔开设置。
18.根据权利要求17所述的LED器件，其特征在于，所述多层透镜各自包含设置于外表面、内表面或内部的光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和/或发光粉。
19.根据权利要求I或13所述的LED器件，还包括 设置于所述第一透镜靠近所述芯片的内侧的支撑透镜，该支撑透镜与所述第一透镜紧密接触。
20.根据权利要求19所述的LED器件，其中，所述第一透镜为软质透光材料，并且所述支撑透镜为硬质透光材料。
21.根据权利要求20所述的LED器件，所述软质透光材料为硅橡胶，所述硬质透光材料为玻璃、PMMA和PC材料中的一种或多种的组合。
22.根据权利要求1-6之一所述的LED器件，所述反光粒子包括TiO2、Zn0、BaS04、CaC03和由TiO2与CaSO4组成的复合材料中的一种或多种。
23.根据权利要求22所述的LED器件，所述TiO2是金红石型TiO2或锐钛型Ti02。
24.一种LED器件的制作方法，包括 提供基板； 在所述基板上设置芯片； 将光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和发光粉各自独立地设置在第一透镜的外表面、内表面或内部； 在所述基板设置有所述芯片的一侧设置具有所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和所述发光粉的所述第一透镜，使得所述第一透镜与所述芯片隔开。
25.根据权利要求24所述的LED器件制作方法，还包括 在设置所述芯片之前在所述基板上形成反光层，使得所述芯片位于所述反光层上。
26.根据权利要求24所述的LED器件制作方法，还包括 在所述第一透镜远离所述芯片的外侧并与所述第一透镜隔开设置第二透镜。
27.根据权利要求26所述的LED器件制作方法，包括在设置所述第二透镜之前，将所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种各自独立地设置在所述第二透镜的外表面、内表面或内部。
28.根据权利要求26所述的LED器件制作方法，包括在设置所述第二透镜之前，将所述光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和发光粉各自独立地设置于所述第二透镜的外表面、内表面或内部。
29.根据权利要求26所述的LED器件制作方法，进一步包括在所述第二透镜远离所述第一透镜的外侧并彼此隔开设置的多层透镜。
30.根据权利要求29所述的LED器件制作方法，包括在设置每个所述多层透镜之前，将光扩散粒子和反光粒子中的至少一种和/或发光粉各自独立地设置于每个所述多层透镜的外表面、内表面或内部。
全文摘要
本发明公开了一种LED器件及其制作方法。所述LED器件包括基板；位于所述基板上的芯片；位于所述基板上并与所述芯片隔开设置的第一透镜，所述第一透镜包括光扩散粒子和反光粒子中的至少一种及发光粉。本发明所提供的LED器件发光效率高，且可解决现有技术中LED器件出光角度小、出光不均匀的问题。
文档编号H01L33/60GK102769096SQ20121026843
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月31日 优先权日2011年11月25日
发明者张明, 王森, 赵昆 申请人:四川新力光源有限公司