专利名称：光源封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术，特别是涉及一种光源封装结构。
背景技术：
传统照明灯具通常选用热光源。热光源由于存在发光效率低、寿命短、耗 能高、污染、易碎等缺点，在能源高度紧张、成本越来越高的今天，已经成为 世界各国高度关注并计划在短期内尽快解决的一个关系到国计民生的重要问
题。而符合节能环保安全标准的发光二极管(Light Emitting Diode,以下简 称LED)等固体照明新技术、新产品所表现出来的明显优势，如寿命长、体积 小、耗电少、智能化(亮度、颜色调谐)、安全、无污染等，吸引了市场大量 投资。各种小型、低端灯具(如功率较低的照明灯具等)已经开始稳步地进入 传统灯具市场。但在高端灯具(如功率较高的照明灯具等)应用方面还不尽如 人意，具体表现在光源冷却技术及相关联的芯片寿命、发光效率等方面的问题 尚待解决，这些问题在技术上未能突破，致使大部分市场急需的高端照明产品 仍然停留在产品展示阶段，无法完全满足工业和人们生活需要。
现有技术LED光源通常是在一个印刷电路基板上安装多枚点状、且已经 独立封装好的LED光源。图1是现有技术LED光源结构示意图。每枚LED光 源结构如图1所示，LED发光光源13通过焊线11与布设在基板15上的电路 导体12连接，LED发光光源13发出的光线通过透镜14导出，在LED发光光 源13与透镜14之间填充有透明树脂16。从点状LED光源发射出的光线方向 具有随机性。对于诸如探照灯等固体照明光源的应用场景，对照明有贡献的 光线方向为背向基板的光线。点状LED光源朝向基板方向的光线，以及点状 LED光源发射的侧向光线，对LED光源整体发光照度没有贡献，这些光线相
对于LED光源整体发光照度而言，即为无效光线。可见，现有技术LED光源 的发光效率较低。此外，无效光线如果没有得到及时处理，也会使得LED光 源结构的整体温度趋于偏高；而对于一个发光效率低、封装整体温度高的光 源，光源的寿命会相应缩短，且该光源的驱动电路的寿命和稳定性能够都会 受到相应的不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种光源封装结构，用于改善发光光源发出的非轴 向无效光线引起的光源的光学不稳定性、并减少由此而产生的对光源封装结 构自身温度的提升作用。
为实现上述目的，本发明提供了一种光源封装结构，包括
印刷电路板；
至少一个发光光源，与所述印刷电路板电连接；
至少一个具有凹形结构的热光阻隔反射体，形成于所述印刷电路板表面； 凹形的所述热光阻隔反射体的内表面为反射面；所述热光阻隔反射体的凹形 内设有一所述发光光源，且所述发光光源轴向光线前进方向对应于所述热光 阻隔反射体的敞口部分；
导光体，罩设在所述发光光源和热光阻隔反射体的上方；
透明树脂，填充在所述导光体与所述印刷电路板之间的空白区域。 在上述技术方案的基础上，本发明光源封装结构的印刷电路板还可包括 至少一个电极焊点；所述热光阻隔反射体内表面的下表面为水平反射面；所 述发光光源设置在所述水平反射面上，并通过所述电极焊点与所述印刷电路 板连接。所述热光阻隔反射体的凹形深度大于或等于所述发光光源的高度。
90。。
热光阻隔反射体内表面的侧向反射面可为平面、凹弧面或凸弧面。所述热光 阻隔反射体可为与所述印刷电路板连接、且预制成型的玻璃反射体、塑料反
射体或金属反射体；或者，所述热光阻隔反射体与所述印刷电路板一体设置。 在上述技术方案的基础上，所述导光体包括整形所述发光光源发出光束 的透镜。或者，所述导光体包括均匀扩散所述发光光源发出光束的散射层。
在上述技术方案的基础上，所述印刷电路板包括印刷电路基板和形成于 所述印刷电路基板上的印刷电路；所述印刷电路基板包括微晶氧化铝陶资基 板、高导热金属基电路板或高导热电绝缘材料基板。进一步的，所述光源封 装结构还可包括与所述印刷电路板下表面连接的热电致冷器。
由上述技术方案可知，本发明提供的光源封装结构具有以下有益效果 1、本发明光源封装结构通过在印刷电路板表面设置具有凹形结构的热光 阻隔反射体，在热光阻隔反射体的凹形内设置发光光源，且该凹形的热光阻 隔反射体的内表面为反射面，这使得当发光光源发出非轴向无效光线，热光 阻隔反射体可将这些非轴向无效光线反射到光源封装结构之外，有利于改善 光源封装结构的光学稳定性，并降低非轴向无效光线的光学辐射对光源封装 结构自身温度的提升作用。
2 、在本发明光源封装结构包括多个发光光源和多个具有凹形结构的热光 阻隔反射体，发光光源与热光阻隔反射体——对应设置，即在每个热光阻隔 反射体的凹形内设一个发光光源，这使得热光阻隔反射体可有效阻挡并反射 发光光源发出的平行分量光束射入相邻发光光源对应的出光口 ，降低对相邻 发光光源对相邻发光光源的光干扰作用，从而有效减少了非轴向无效光线对 相邻发光光源之间的光学辐射，有利于改善光源封装结构的光学稳定性。
3、 通过对本发明光源封装结构中热光阻隔反射体内表面的侧向反射面的 形状、曲率、表面积极表面反射率的调整，可将发光光源发出的非轴向的无 效光线转变为对光源整体发光照度有贡献的有效光线，从而有利于提高光源 封装结构的电光转换效率。
4、 本发明光源封装结构可选用高导热性能材料制备印刷电路基板，或采 用有源致冷方式，使得光源封装结构内部热量快速传递到结构外，从而有利于降低光源封装结构的工作温度，有利于提高发光光源的使用寿命，提高驱 动电源的稳定性，延长发光光源的使用寿命，降低光源生产及使用成本。
图1是现有技术LED光源结构示意图2为本发明光源封装结构第一实施例结构示意图3为本发明光源封装结构第二实施例结构示意图4为本发明蜂窝状排列的光源封装结构示意图5为本发明方块矩阵排列的光源封装结构示意图6为本发明光源封装结构工作原理示意图7为本发明光源封装结构第三实施例结构示意图8为本发明光源封装结构第四实施例结构示意图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 图2为本发明光源封装结构第一实施例结构示意图。如图2所示，本实
施例包括印刷电路板21、发光光源22、热光阻隔反射体23、导光体24和透
明树脂25。
印刷电路板21包括印刷电路基板和印刷电路。
发光光源22通过电导体与印刷电路板21电连接。具体的，发光光源22 可为一个LED发光芯片组件、有机电电致发光二极管(Organic Light Emitting Diode ，简称0LED)芯片组件，高频无极灯源(high-frequency electrodeless discharge lamp) 或其它发光光源。
热光阻隔反射体23具有凹形结构，形成于印刷电路板21表面。热光阻 隔反射体23的凹形内设有一个发光光源22，且发光光源22发出的轴向光线 前进方向对应于热光阻隔反射体23的敞口部分。热光阻隔反射体23的内表
面为反射面。具有凹形结构的热光阻隔反射体23的敞口可作为发光光源22 的出光口，该敞口的具体形状和大小可根据实际需要进行设计，如热光阻隔 反射体23的敞口形状为方形或圓形等。
该热光阻隔反射体23的作用是阻挡并反射发光光源22出射光束中非轴 向光束产生的热辐射，使得非轴向光线产生的热辐射不会对光源封装结构产 生加热作用。该非轴向无效光线包括发光光源22出射的侧向光线以及靠近印 刷电路板21方向的光线。
导光体24罩设在发光光源22和热光阻隔反射体23的上方。该导光体 24可为透镜。具体的，导光体24可采用衍射型透镜，以利用衍射型透镜聚 光效果好、效率高、镜片薄的优点；或者，导光体24还可选用预成型非球面 镜等其他透镜。
在导光体24与印刷电路板21之间的空白区域填充有透明树脂25，透明 树脂25用于保护发光光源22。透明树脂25填充在在导光体24下表面与印 刷电路板21之间的区域，并同时被限制在热光阻隔反射体23围绕发光光源 22形成的区域内，即被热光阻隔反射体23围绕的发光光源22边缘和上方均 填充有透明树脂25。
本实施例光源封装结构，通过将发光光源布设在热光阻隔反射体的凹形 内，热光阻隔反射体的内表面为反射面，即该热光阻隔反射体与发光光源相 邻的表面为反射面，这使得当发光光源发出非轴向无效光线，热光阻隔反射 体可将这些非轴向无效光线反射到光源封装结构之外，从而有利于改善光源 封装结构的光学稳定性，并降低非轴向无效光线的光学辐射对光源封装结构 自身温度的提升作用；同时，本发明光源封装结构还有利于将非轴向的无效 光线转变为对光源整体发光照度有贡献的有效光线，从而有利于提高光源封 装结构的电光转换效率。
图3为本发明光源封装结构第二实施例结构示意图。本实施例在图2所 示实施例的基础上，示出了包括多个发光光源和多个具有凹形结构的热光阻
隔反射体的光源封装结构。如图3所示，本实施例中，每个热光阻隔反射体 23凹形内设有一个发光光源22，发光光源22发出的轴向光线前进方向对应 于热光阻隔反射体23的敞口部分。
为便于说明本实施例技术方案，将一个热光阻隔反射体23凹形内设有一 个发光光源22、且发光光源22发出的轴向光线前进方向对应于热光阻隔反 射体23的敞口部分的结构，称为一个有效发光单元。多个有效发光单元以矩 阵排列，这样，相邻的发光光源22之间通过热光阻隔反射体23相互隔离了。 导光体24罩设在多个发光光源22和多个热光阻隔反射体23上方，在导光体 与印刷电路板21之间的空白区域填充有透明树脂25。
本实施例中，具有凹形结构的热光阻隔反射体23的内表面均为反射面， 即热光阻隔反射体23与发光光源22相邻的各表面均为反射面，具体的，热 光阻隔反射体23内表面的侧面为側向反射面231，且热光阻隔反射体23内 表面的下表面为与发光光源22底部相邻的水平反射面232。印刷电路板21 包括有用于定位发光光源22的电极焊点26。发光光源22设置在水平反射面 232上，并通过电极焊点26与印刷电路板21电连接。
在本实施例技术方案的基础上，热光阻隔反射体23的敞口的具体形状和 大小可根据实际需要进行设计。图4为本发明蜂窝状排列的光源封装结构示 意图。如图4所示，热光阻隔反射体23的敞口形状可为圓形，光源封装结构 具有圆形敞口的凹形结构热光阻隔反射体23与发光光源22组成的多个有效 发光单元矩阵排列，从而形成呈蜂窝状排列的光源封装结构。图5为本发明 方块矩阵排列的光源封装结构示意图。如图5所示，热光阻隔反射体23的敞 口形状可为方形，具有方形敞口的凹形结构热光阻隔反射体2 3与发光光源 22组成的多个有效发光单元矩阵排列，从而形成呈方块矩阵排列的光源封装 结构。此外，热光阻隔反射体23的敞口的大小可根据实际需要进行设计。
为了使得热阻隔反射体23能够有效阻挡发光光源22出射光束的平行分 量中可能射入相邻发光光源对应的出光口位置的光线，避免发光光源22平行
分量对相邻发光光源22产生光干扰作用，热阻隔反射体23的凹形深度大于 或等于发光光源22的高度。为了使得热阻隔反射体23能有效阻挡并反射发 光光源22出射光束中侧向及靠近印刷电路板21方向的热辐射，使这些辐射 不对相邻发光光源22及光源封装结构整体产生加热作用，热光阻隔反射体 23内表面的側向反射面231与印刷电路^反21的夹角大于90° 。进一步的， 热光阻隔反射体23的侧向反射面231可为平面、凹孤面或凸弧面。在光源封 装结构的实际设计中，通过进行热光阻隔反射体23的侧向反射面231表面形 状、曲率、表面积以及表面反射率的调整，可将发光光源22中出射的非轴向 无效光线反射出光源封装结构外，从而有效降低光源封装结构总体温度，提 高电光转换效率；同时也可以对输出光束发散角加以控制。
^线有效转换为对光源 结构整体光照度有贡献的有效光线，从而实现较高光电转换效率并降低该光 源封装结构总体温度、增加光源及相关驱动电路的寿命及长期稳定性，本实 施例热光阻隔反射体23与发光光源22相邻的每个側向反射面231和水平反 射面232均可设计成光线的全反射面。側向反射面231与印刷电路板21的夹 角不小于90。。当热光阻隔反射体23的侧向反射面231为凹弧面时，发光 光源22出射并入射、或经水平反射面232反射到侧向反射面231的光线夹角 通常为115° -155° 。图6为本发明光源封装结构工作原理示意图。如图6 所示，本发明光源封装结构在实际运行过程中，由于热光阻隔反射体23邻近 发光光源22的侧向反射面231和水平反射面232对入射光线都具有反射作 用，当发光光源22向下方及側方等不同角度出射的光线入射到侧向反射面 231或水平反射面232时，入射光线会被側向反射面231和/或水平反射面232 反射，反射出的光线透过透明树脂25从透镜24射出。实际使用表明，本发 明光源封装结构可充分运用发光光源22发出的各角度光线，基于光阻隔反射 体23的侧向反射面231和水平反射面232,将发光光源22的无效光线反射 为对光源封装结构整体照度有贡献的有效光线。
热光阻隔反射体23选用预制成型的玻璃反射体、塑料反射体或金属反射 体等，在制备本实施例光源封装结构时，将这些预制成型的玻璃反射体、塑 料反射体或金属反射体与印刷电路板21连接为一体。或者，热光阻隔反射体 23亦可采用金属镀膜、晶材生长、表面沉积或电镀技术等直接沉积在印刷电 路基板表面，与印刷电路基板形成为一体。热光阻隔反射体23的側向反射面 231和水平反射面232均可为金属镀膜镜面或其他具有反射功能的表面。
通过上述分析可见，本发明光源封装结构在实际工作过程中，已将发光
避免本发明光源封装结构对无用光辐射的吸收，因而进一步防止本发明光源 封装结温度的提升，也可避免由于光干涉而引起的光功率波动；当发光光源 顶部出射的轴向光线透过透明树脂填充层从透镜射出，本发明光源封装结构 已具备一般现有光源产品的发光效果；进一步的，本发明光源封装结构还可 将发光光源出射光束中向下方及侧方等方向的无效光线转换成为对光源封装 结构整体照明有贡献的有效光辐射，因此，有利于提高本发明光源封装结构 的电光转换效率，降低光源封装结构的总体工作温度，明显提高了发光光源 的工作寿命，较一般现有的光源产品的具有更大的优势。
图7为本发明光源封装结构第三实施例结构示意图。如图7所示，本实 施例与图3所示实施例的区别在于，本实施例导光体具体为散射层242。散 射层242罩设在透明树脂25填充层的上方，用于均匀散射发光光源22从透 明树脂25透射的光线。在具体实现上，散射层242可为散射片，或者在透明 树脂25上涂敷具有透光作用的散射剂涂料等。
本实施例在印刷电路板21包括印刷电路基板和印刷电路，印刷电路形成 在印刷电路基板上。在上述技术方案的基础上，为了提高本实施例光源封装 结构的热传导性，可选择具有高导热性能的材料制备印刷电路基板，例如 印刷电路基板可包括微晶氧化铝陶瓷基板、高导热金属基电路板或高导热
电绝缘材料基板等；其中，高导热金属基电路板可包括铝基板或铜基板等。
通过选用具有高导热性能材料制备印刷电路板21,使得本实施例光源封装结 构内部热量可通过印刷电路基板快速传递到结构外，从而有利于降低光源封 装结构的工作温度，有利于提高发光光源的使用寿命，提高驱动电源的稳定 性，延长发光光源的使用寿命，降低光源生产及使用成本。
此外，为了提高本实施例光源封装结构的热传导性，在上述技术方案的 基础上，还可选用有源致冷的方式降低光源封装结构的工作温度。
图8为本发明光源封装结构第四实施例结构示意图。如图8所示，本实 施例在印刷电路板21下表面连接热电致冷器(Thermo electric Cooler,简 称TEC) 27。热电致冷器27可以焊接或热导胶粘接方式与印刷电路板21下 表面连接为一体。当对热电致冷器27施加工作电压后，热电致冷器27则会 迅速将印刷电路板21上聚集的热量带走，使得印刷电路板21上发光光源22 的工作温度保持在一个较为理想的水平。
本实施例通过有源方式对光源封装结构致冷，其冷却效果非常明显，适 用任何功率水平的发光光源，特别是对于大功率(如将功率超过O. 5W的 LED发光光源称为大功率LED发光光源)的冷却效果尤为明显。本实施例为 光源封装结构提供了有效的冷却方案，明显提高了光源的可靠性，延长光源 的使用寿命。
在上述技术方案的1^出上，为方^更形成美观、外形丰富的光源，本发明光 源封装结构的印刷电路板可选用柔性(flexible)印刷电路板。基于柔性印刷电 路板的光源封装结构可弯曲形成柱形光源、塔形光源等外形丰富的灯具，同时可 以对发光立体角进行有效控制，方便用户根据实际应用场景的需要进行选用。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术
方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种光源封装结构，其特征在于，包括印刷电路板；至少一个发光光源，与所述印刷电路板电连接；至少一个具有凹形结构的热光阻隔反射体，形成于所述印刷电路板表面；凹形的所述热光阻隔反射体的内表面为反射面；所述热光阻隔反射体的凹形内设有一所述发光光源，且所述发光光源发出的轴向光线前进方向对应于热光阻隔反射体的敞口部分；导光体，罩设在所述发光光源和热光阻隔反射体的上方；透明树脂，填充在所述导光体与所述印刷电路板之间的空白区域。
2、 根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述印刷电路板包括至少一个电极焊点；所述热光阻隔反射体内表面的下表面为水平反射面； 所述发光光源设置在所述水平反射面上，并通过所述电极焊点与所述印刷电 路板连接。
3、 根据权利要求l所述的光源封装结构，其特征在于，所述热光阻隔反射体的凹形深度大于或等于所述发光光源的高度。
4、 根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，所述热光阻隔反射体内表面的側向反射面与所述印刷电路板的夹角大于90°。
5、 根据权利要求l所述的光源封装结构，其特征在于，所述热光阻隔反射体内表面的侧向反射面为平面、凹弧面或凸孤面。
6、 根据权利要求l所述的光源封装结构，其特征在于，所述热光阻隔反射体为与所述印刷电路板连接且预制成型的玻璃反射体、塑料反射体或金属 反射体；或者，所述热光阻隔反射体与所述印刷电路板一体设置。
7、 根据权利要求l所述的光源封装结构，其特征在于，所述导光体包括整形所述发光光源发出光束的透镜。
8、 根据权利要求l所述的光源封装结构，其特征在于，所述导光体包括均匀扩散所述发光光源发出光束的散射层。
9、 根据权利要求l所述的光源封装结构，其特征在于，所述印刷电路板 包括印刷电路基板和形成于所述印刷电路基板上的印刷电路；所述印刷电路 基板包括微晶氧化铝陶瓷基板、高导热金属基电路板或高导热电绝缘材料基 板。
10、 根据权利要求1所述的光源封装结构，其特征在于，还包括与所述 印刷电路板下表面连接的热电致冷器。
全文摘要
本发明涉及一种光源封装结构。光源封装结构包括印刷电路板；至少一个发光光源，与印刷电路板电连接；至少一个具有凹形结构的热光阻隔反射体，形成于印刷电路板表面；凹形的所述热光阻隔反射体的内表面为反射面；热光阻隔反射体的凹形内设有一发光光源，且发光光源轴向光线前进方向对应于热光阻隔反射体的敞口部分；导光体，罩设在发光光源和热光阻隔反射体的上方；透明树脂，填充在导光体与印刷电路板之间的空白区域。本发明光源封装结构有利于改善光源封装结构的光学稳定性，降低非轴向无效光线的光学辐射对光源封装结构自身温度的提升作用，并有利于提高光源封装结构的电光转换效率。
文档编号F21S2/00GK101387372SQ20081022507
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者伟 秦 申请人:伟 秦