Led照明单元及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种LED照明单元（100），包括：电路板（1）；围坝（2），围坝（2）包括在电路板（1）上限定出芯片安装空间的壁；设置在芯片安装空间中的至少一个LED芯片（3）；以及填充芯片安装空间的封装体（4），其中，在壁的面对LED芯片（3）的内表面（21）上形成有反射面（22），反射面（22）设计为将来自LED芯片（3）的光线朝向远离于电路板（1）的方向反射。此外，本发明还涉及一种上述类型的LED照明单元（100）的制造方法。
【专利说明】LED照明单元及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED照明单元。此外，本发明还涉及一种上述类型的LED照明单元的制造方法。
【背景技术】
[0002]LED经过几十年的技术改良，其发光效率得到了较大的提升，并且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。同时，LED更加节能、环保并具有较长的使用寿命。LED灯具的使用寿命可达5至10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免频繁换灯之苦。为此，LED照明设备已经被应用到当今的生产和生活中。然而，随着LED照明设备的广泛意义，其成本越来越受到人们的重视。而COB板上封装技术因其价格低廉、节约空间和工艺成熟的优点而被广泛地用于封装LED芯片。
[0003]通常的COB板上封装包括几种类型，一种是在金属芯印刷电路板或者陶瓷电路板上安装LED芯片，然而用围坝将LED芯片包围起来并在围坝限定的空间中填充混合有荧光体的封装材料。然而这种形式的封装是有缺点的，这是因为，围坝被模制成圆柱体，来自芯片的多数水平光线会经围坝发射至电路板，这降低了照明装置的效率。此外，围坝本身的反射率也较低。
[0004]另外的一种COB板上封装类型是为金属芯印刷电路板上的每个LED芯片单独地配备一个反射碗，而不适用围坝。然而这种类型的封装的缺点更加明显，这是因为在电路板上需要配备多个反射碗，这导致模制工序非常复杂并且不精确，进而导致照明装置出射的光线不均匀。此外，各个反射碗需要单独地占据一定的空间，这导致芯片的安装密度较低，进而降低了照明装置输出的光线的亮度。此外，这种类型的封装的成本相对较高。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出了一种LED照明单元。根据本发明的LED照明单元采用COB板上封装技术进行封装，其围坝能够将入射到其上的光线朝向远离于芯片和电路板的方向反射，从而极大地提高了 LED照明单元的发光效率，同时其成本低廉，生产简单。此外，本发明还提出了一种上述类型的LED照明单元的制造方法。
[0006]本发明的第一个目的通过一种LED照明单元由此实现，即该LED照明单元包括电路板；围坝，围坝包括在电路板上限定出芯片安装空间的壁；设置在芯片安装空间中的至少一个LED芯片；以及填充芯片安装空间的封装体，其中，在壁的面对LED芯片的内表面上形成有反射面，该反射面设计为将来自LED芯片的光线朝向远离于电路板的方向反射。来自LED芯片的光线的一部分会朝向围坝的方向发射，例如平行或近似平行于电路板的光线会照射到围坝上，而围坝上的反射面则能够将该部分光线朝向远离与电路板的方向反射，这样就不会有光线照射到电路板上或者反射回LED芯片，从而在最大程度上提高了 LED照明单元的发光效率。
[0007]根据本发明提出，反射面设计为在远离于电路板方向上逐渐远离于光轴延伸的表面。当LED照明单元的LED芯片处于围坝圈起来的芯片安装空间中时，布置在壁上的反射面形成一种环形轮廓，而反射面在整体上近似于喇叭形，喇叭形的轮廓的直径较小的一侧布置在电路板上，从而使反射面能够将光线朝向远离与电路板的方向反射。
[0008]优选的是，作为反射面的表面为线性斜面。这种线性斜面没有复杂的构型，因此加工更加容易，进而成本更加低廉。
[0009]根据本发明提出，围坝的壁在经过LED照明单元的光轴的截面中具有梯形的轮廓，其中内表面形成为梯形的腰。通过简单的喷射注塑工艺即可形成围坝，改变注塑机的喷嘴形状即可简单地获得具有梯形截面的围坝。而将梯形的腰作为承载反射面的内表面，使得仅仅在内表面上喷涂薄薄的一层反射材料即可获得期望的反射面，这进一步简化了加工制造的工序。
[0010]优选的是，梯形为直角梯形，其中内表面为直角梯形的斜腰，围坝的外表面形成为直角梯形的直角腰。这种直角梯形的截面轮廓减少形成围坝的材料，降低了 LED照明单元的成本。
[0011]有利的是，反射面相对于电路板的倾斜角度在大于0°并且小于90°的角度范围内。因为反射面形成为喇叭形，也就是说，在截面上看，该反射面是外倾的，也就是从电路板开始在远离于电路板的方向上逐渐远离于光轴倾斜，这样就可以确保光线被朝向远离于电路板的方向反射。此外，设计人员可以在制造LED照明单元时，在大于0°并且小于90°的角度范围内任意选择反射面相对于电路板的倾斜角度，从而对LED照明单元的光分布性能进行一定程度的调整。
[0012]进一步优选的是，内表面的表面涂覆有反射涂层，以形成反射面。通过简单地涂覆反射涂层可以在最大程度上简化反射面的制造工艺。当然，也可以采用在内表面上粘附另外的反射结构的方法来获得期望的反射面。
[0013]有利的是，反射涂层由AlGaAs基的DBR材料制成。当然，也可以采用其他适合的反射材料来形成反射涂层。
[0014]根据本发明提出，封装体由透明的硅树脂材料制成。在LED照明单元中，尤其是在COB板上封装的LED照明单元中，封装体主要用于将LED芯片包封起来，以防止外界污染物侵害LED芯片。
[0015]有利的是，封装体中混合有荧光粉。在实际的应用中，设计人员可能希望生产出发射白光或者其他颜色的光线的LED照明单元，例如采用蓝光LED芯片，而在封装体中混合有黄色荧光粉，从而获得白光。
[0016]本发明的另一个目的通过一种上述类型的LED照明单元的制造方法实现，该方法包括一下步骤:a)提供电路板；b)在电路板上形成围坝，该围坝包括在电路板上限定出芯片安装空间的壁，其中，在壁的面对LED芯片的内表面上形成反射面，该反射面将LED芯片发射的光线朝向远离于电路板的方向反射；c)将至少一个LED芯片布置在芯片安装空间中；以及d)将封装体填充至芯片安装空间中。
[0017]优选的是，在步骤b)中，通过喷射注塑工艺形成围坝。有利的是，如此形成围坝，使得围坝的壁在经过LED照明单元的光轴的截面中具有梯形的轮廓，其中内表面形成为梯形的腰。
[0018]进一步优选的是，在步骤b)中，通过溅射或者蒸镀工艺在内表面上涂覆反射涂层，以形成反射面。当然也可以通过其他工艺形成该反射面，或者设置独立的反射面并通过粘贴工艺粘附在壁的内表面上。
[0019]应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出:
[0021]图1是根据本发明的LED照明单元的分解示意图；
[0022]图2是根据本发明的LED照明单元的截面图。
【具体实施方式】
[0023]在下面详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，其中，以例证的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。关于图，诸如“上”、“下”、“远离”、“靠近”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。由于本发明实施例的组件可以在许多不同方向上放置，所以方向术语仅用于说明，而没有任何限制的意思。应该理解的是，可以使用其它实施例，并且在不背离本发明的范围的前提下可以进行结构或逻辑改变。所以，下面详细描述不应被理解为限制性的意思，并且本发明由所附的权利要求限定。
[0024]图1示出了根据本发明的LED照明单元100的分解示意图，从图中可见，LED照明单元100包括:电路板I ;围坝2，该围坝2包括在电路板I上限定出芯片安装空间的壁；设置在该芯片安装空间中的至少一个LED芯片3;以及填充芯片安装空间的封装体4，其中，在壁的面对LED芯片3的内表面21上形成有反射面22，反射面22设计为将来自LED芯片3的光线朝向远离于电路板I的方向反射。
[0025]图2示出了根据本发明的LED照明单元100的截面图，从图中可见，反射面22设计为在远离于所述电路板I方向上逐渐远离于光轴延伸的表面。该表面可以为线性斜面。在本实施例中，该表面在截面上看为一直线。在其他的实施例中，截面也可以设计曲面。此夕卜，反射面22相对于电路板I的倾斜角度在大于0°并且小于90°的角度范围内。在本实施例中，该倾斜角度选择为45°，来自LED芯片3的平行于电路板I的光线照射到反射面22上以后以垂直于电路板I的方向出射。
[0026]此外，从图2中进一步可见，壁在经过LED照明单元100的光轴的截面中具有梯形的轮廓，其中内表面21形成为梯形的腰。在图中示出的具体实施例中，梯形为直角梯形，其中内表面21为直角梯形的斜腰，壁的外表面23形成为直角梯形的直角腰。在本发明的其他实施例中，壁的截面也可以为其他的轮廓，例如三角形、菱形等等。
[0027]另外，在本实施例中，在内表面21上涂覆有具有闻反射率的反射涂层，以形成反射面22，其中，反射涂层由AlGaAs基的DBR材料制成。
[0028]此外，在图2中可见，在电路板I的上方有一个封装体4，该封装体4还未填充在芯片安装空间中。在填充完毕的状态下，该封装体4在周向上完全由围坝2包围，并且封装体4将LED芯片3包封在其中。在本实施例中，封装体4由透明的硅树脂材料制成，并且在其中混合有荧光粉。在本发明的其他实施例中，也可以采用其他的能够在高温下熔化并在低温下凝固的透明材料来制成封装体4。在本实施例中，LED芯片发射蓝光，而在封装体4中填充有黄色荧光粉，从而获得预期的白光。
[0029]根据本发明的LED照明单元采用了 COB板上封装工艺来进行制造，为此需要首先提供电路板1，该电路板可以为金属芯电路板或者陶瓷电路板。然后在电路板I上形成围坝2，围坝2包括在电路板I上限定出芯片安装空间的壁，其中，在壁的面对LED芯片3的内表面21上形成反射面22，反射面22将LED芯片3发射的光线朝向远离于电路板I的方向反射。随后将LED芯片3布置在芯片安装空间中，最后封装体4填充至芯片安装空间中。在根据本发明的方法的一个具体实施例中，通过喷射注塑工艺形成围坝2，并且在形成围坝2时，使得围坝2的壁在经过LED照明单元100的光轴的截面中具有梯形的轮廓，其中内表面21形成为梯形的腰。同时，通过溅射或者蒸镀工艺在内表面21上涂覆反射涂层，以形成反射面22。当然也可以通过其他工艺形成该反射面22，或者设置独立的反射面22并通过粘贴工艺粘附在围坝的内表面21上。
[0030]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0031]参考标号
[0032]I 电路板
[0033]2 围坝
[0034]21 内表面
[0035]22 反射面
[0036]23 外表面
[0037]3 LED 芯片
[0038]4 封装体
【权利要求】
1.一种LED照明单元(100)，包括:电路板(I);围坝(2)，所述围坝(2)包括在所述电路板(I)上限定出芯片安装空间的壁；设置在所述芯片安装空间中的至少一个LED芯片(3)；以及填充所述芯片安装空间的封装体(4)，其特征在于，所述壁的面对所述LED芯片(3)的内表面(21)上形成有反射面(22 )，所述反射面(22 )设计为将来自所述LED芯片(3 )的光线朝向远离于所述电路板(I)的方向反射。
2.根据权利要求1所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述反射面(22)设计为在远离于所述电路板(I)的方向上逐渐远离于所述光轴延伸的表面。
3.根据权利要求2所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述反射面(22)为线性斜面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述壁在经过所述LED照明单元(100)的光轴的截面中具有梯形的轮廓，其中所述内表面(21)形成为所述梯形的腰。
5.根据权利要求4所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述梯形为直角梯形，其中所述内表面(21)为所述直角梯形的斜腰，所述围坝(2)的外表面(23)形成为所述直角梯形的直角腰。
6.根据权利要求5所述LED照明单元(100)，其特征在于，所述反射面(22)相对于所述电路板(I)的倾斜角度在大于0°并且小于90°的角度范围内。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述内表面(21)的表面涂覆有反射涂层，以形成所述反射面(22)。
8.根据权利要求7所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述反射涂层由AlGaAs基的DBR材料制成。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述封装体(4)由透明的硅树脂材料制成。
10.根据权利要求9所述的LED照明单元(100)，其特征在于，所述封装体(4)中混合有荧光粉。
11.一种LED照明单元的制造方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤: a)提供电路板(I); b)在所述电路板(I)上形成围坝(2)，所述围坝(2)包括在所述电路板(I)上限定出芯片安装空间的壁，其中，在所述壁的面对所述LED芯片(3)的内表面(21)上形成反射面(22)，所述反射面(22)将所述LED芯片(3)发射的光线朝向远离于所述电路板(I)的方向反射； c)将至少一个LED芯片(3)布置在所述芯片安装空间中；以及 d)将封装体(4)填充至所述芯片安装空间中。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤b)中，通过喷射注塑工艺形成所述围坝(2)。
13.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤b)中，如此形成所述围坝(2)，使得所述壁在经过所述LED照明单元的光轴的截面中具有梯形的轮廓，其中所述内表面(21)形成为所述梯形的腰。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤b)中，通过溅射或者蒸镀工艺 在所述内表面(21)上涂覆反射涂层，以形成所述反射面(22)。
【文档编号】H01L25/075GK103715346SQ201210370908
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】钟传鹏, 明玉生, 欧智君, 杨江辉 申请人:欧司朗股份有限公司