专利名称：一种多led立体封装设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封装设备，特别涉及一种多LED立体封装设备，属于LED制造领域，用于LED光源的封装。
背景技术：
在1879年爱迪生发明碳丝白炽灯之后，照明技术便进入一个崭新的时代。白炽灯从它问世的那一天起，就带有先天性缺陷，钨丝加热耗电大，灯泡易碎耗能大，而且容易触电。荧光灯虽说比白炽灯节电节能，但对人的视力不利，灯管内的汞也有害于人体和环境。 然而，真正引发照明技术发生质变的还是LED。LED (Light Emitting Diode)，发光二极管，有望成为“第四代光源”，与传统照明技术相比，LED的最大区别是结构和材料的不同，它是一种能够将电能转化为可见光的半导体，上下两层装有电极，中间有导电材料，可以发光的材料在两电极的夹层中，光的颜色根据材料性质的不同而有所变化。LED由超导发光晶体产生超高强度的灯光，它发出的热量很少，不像白炽灯浪费太多热量，也不像荧光灯因消耗高能量而产生有毒气体，也不像霓虹灯要求高电压而容易损坏，LED已被全球公认为新一代的环保高科技光源。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED具有以下优点。①可靠性高、寿命长LED为固体冷光源，抗震动，灯体内没有松动的部分，不存在等死发光易烧、热沉积、逛衰等缺点，使用寿命可达60000 lOOOOOh，比传统光源寿命长10 倍以上。LED性能稳定，可在-30 +50°C环境下正常工作。②发光效率高目前LED的发光效率比白炽灯高2 3倍。近年来随着LED技术的不断发展，发光效率每年都有大幅度地提高，很快就可以达到1001m/W。③发热量低LED运用冷光源，眩光小，无红外辐射，因此，在发热方面，LED比白炽灯的发热量小许多。④响应速度快因为LED利用电子-空穴湮灭直接发光的现象，因此，发光的响应时间非常短，通常在100ms以下。⑤耐碰撞除了光学特性之外，传统光源使用的都是玻璃管，因此具有不耐震动和易碎的特点；LED不使用玻璃，因此具有抗振动和抗碰撞的优点。⑥体积小、轻便LED是由半导体材料制作的固体光源，具有体积小、轻便的特点， 因此在设计中可以充分利用这一点。⑦新型绿色环保光源LED运用冷光源，眩光小，无辐射，使用中不发出有害物质。 LED工作电压低，直流驱动，超低功耗(单管0. 03 0. 06W)，电光功率转换接近100 %，相同照明效果比传统光源节能80%以上。LED环保效益更佳，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，可见光效率高达80% 90%，同等光效的白炽灯可见光效率仅为10% 20%。光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。近几年，LED迅速发展，LED的发光效率增长100倍，成本下降10倍，其发展前景吸引了全球照明产品制造商加入LED光源及市场开发。LED被誉为21世纪新光源，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。LED封装技术就是对LED发光芯片进行封装，制成可直接使用的光源。LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气连接。而 LED封装则是要完成输出电信号、保护管芯正常工作、输出可见光的功能，既有电参数的设计与技术要求，又有光参数的设计与技术要求，所以LED的封装技术对于最终LED光源的发光特性具有非常重要的影响。常规的LED封装有炮弹型和表面贴装型。炮弹型LED封装是在带引线框架的杯内装入LED芯片，周围用环氧树脂炮弹型封装，主要尺寸为03mm，05mm。表面贴装型LED 的封装外形千差万别，但都是在陶瓷或树脂成形的空腔内安装LED芯片，然后再在空腔填充树脂或硅树脂等。LED在狭小空间的应用具有很大的前景。目前，LED广泛用于大面积图文显示全彩屏、状态指示、标志照明等传统光源应用方面，而由于LED具有传统光源所不具备的体积小、轻便的特点，在传统光源实现起来比较困难的狭小空间内，LED具有巨大的利用价值，可以推进以往受到传统光源体积重量因素制约的科技技术研究的发展。因此，LED作为微型光源的研究非常有前景和必要。然而，单个LED的发光量很低。LED是几百微米级的半导体，通过芯片的电流有几十毫安，电压约为3V，用电量非常低，约为IOOmW,因此尽管发光效率高，但发光量并不大， 比传统光源的功率低，发光量弱。同时，LED的可选颜色较少。目前市场上作为光源使用的可购买的LED的发光颜色基本仅为红、蓝、绿三色，对于需要其他颜色作为光源的应用场合存在很大的不便。为了解决以上问题，现在出现了一种新的LED光源制作方法——一种微体积多 LED集成单元的封装方法，该方法能够在微体积内实现高强度的LED照明，并可调输出光的光学特性。该方法将使LED光源在对体积和重量有苛刻要求的特殊空间内，如宇航及生物微型化等领域大有作为。该方法是通过将多个LED芯片紧密贴合在由五个基板所构成的立体空间内，从而在保持了 LED微体积特性的前提下大大增加了 LED光源的发光量，同时运用三基色原理可以通过改变立体空间内红绿蓝三色LED的比例实现不同波长光输出。传统的LED光源都是在平面上对LED芯片进行布局，一种微体积多LED集成单元的封装方法创新性的提出将LED芯片在立体空间内进行布局。然而由于目前LED光源封装技术中可用的仪器都为平面操作，因此，LED立体封装设备的技术空白使得该种LED新兴封装方法在现实中难以实现。
发明内容
为了很好地解决上述问题，本发明提供了一种多LED立体封装设备，能够实现微体积多LED封装技术中提到的贴装有多个LED芯片的基板从平面向空间的转动，并可控转动角度，为微体积多LED集成单元的封装方法的具体实现提供了技术保障。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案一种多LED立体封装设备，由底座和围绕底座对称分布的四个步进电机转动系统构成，所述步进电机转动系统由稳固架、轴承、支撑架、步进电机、联轴器、转动轴以及转动板构成；其中，稳固架安装在底座上，轴承安装在稳固架上，支撑架安装在底座上，步进电机安装在支撑架上，联轴器一端安装在步进电机轴上，转动轴一端安装在联轴器另一端上，转动轴穿入轴承中间通孔，转动板安装在转动轴另一端上；底座的中心位置设置有一圆柱，其上设置有一中心板；四个步进电机转动系统围绕中心板对称设置从而构成多LED立体封装设备。所述的一种多LED立体封装设备，支撑架和底座上设置有对应的39mmX 6mm的长方形通孔，使用螺栓和螺母固定。所述的一种多LED立体封装设备，支撑架的上部和步进电机的两侧设置有对应的通孔，使用螺栓和螺母固定。所述的一种多LED立体封装设备，联轴器内设置有对称的八个锁紧螺钉，可将联轴器与步进电机的轴以及转动轴分别固定。所述的一种多LED立体封装设备，稳固架和底座上设置有对应的30mmX 6mm的长方形通孔，使用螺栓和螺母固定。所述的一种多LED立体封装设备，稳固架上部设置有与轴承外径相匹配的通孔， 采用胶合的方式将稳固架与轴承连接。所述的一种多LED立体封装设备，使用胶合方式将转动轴与轴承固定。所述的一种多LED立体封装设备，转动轴的另一端设置有直径为1. 3mm的凸起圆柱，转动板设置有与转动轴的凸起圆柱对应的通孔，采用胶合的方式将转动轴的凸起圆柱与转动板的通孔连接，从而固定转动轴与转动板。所述的一种多LED立体封装设备，底座的中心位置设置的圆柱高为44mm、直径为 5mm，中心板尺寸为IOmmX 10mm。所述的一种多LED立体封装设备，其中，转动板和中心板为适应不同的转动基板尺寸，可根据实际情况设计成不同尺寸，如5mm X 5mm等。控制步进电机的转动，即可实现一种微体积多LED集成单元的封装方法中提到的基板转动。分别精确控制四个步进电机的转动角度，即可使一种微体积多LED集成单元的封装方法中提到的四个基板分别转动不同角度，从而构成不同的聚光结构，以供进一步研究一种微体积多LED集成单元的封装方法提出的光源聚光结构对出光光束质量的影响，从而找出能够进一步加强一种微体积多LED集成单元的封装方法制作的LED光源的出光光束质量的聚光结构。有益效果经实验验证，本发明可很好的解决一种微体积多LED集成单元的封装方法中提到的光源基板的精确转动问题，从而使一种微体积多LED集成单元的封装方法的现实实现成为可能，填补了多LED立体封装设备的技术空白，并为进一步研究一种微体积多LED集成单
5元的封装方法提出的光源聚光结构对出光光束质量的影响提供了技术支持。
图1为本发明实施例的第一个步进电机转动系统的俯视图；图2为本发明实施例的第一个步进电机转动系统的侧面剖视图A-A ；图3为本发明实施例的第一个步进电机转动系统的侧面剖视图B-B ；
图4为本发明实施例的多LED立体封装设备整体俯视图。图中1、底座，2、9、16、23、稳固架，3、10、17、24、轴承，4、11、18、25、支撑架，5、12、
19、26、步进电机，6、13、20、27、联轴器，7、14、21、28、转动轴，8、15、22、29、转动板，30、支撑架4的方形通孔，31、底座1的长方形通孔，32、34、步进电机5的圆形通孔，33、35、支撑架4 的圆形通孔，36、37、联轴器6的锁紧螺钉，38、稳固架2的方形通孔，39、底座1的方形通孔， 40、转动板8的通孔。
具体实施例方式下面结合图1 4对本发明的实施例详细说明。本实施例包括有底座1和四个步进电机转动系统组成。其中，第一个步进电机转动系统包括稳固架2、轴承3、支撑架4、步进电机5、联轴器6、转动轴7、转动板8，第二个步进电机转动系统包括稳固架9、轴承10、支撑架11、步进电机12、联轴器13、转动轴14、转动板15，第三个步进电机转动系统包括稳固架16、轴承17、支撑架18、步进电机19、联轴器
20、转动轴21、转动板22，第四个步进电机转动系统包括稳固架23、轴承M、支撑架25、步进电机26、联轴器27、转动轴观、转动板四。支撑架4和底座1使用两个螺栓穿过对应设置的方形通孔30、31，并使用螺母和垫圈锁紧。支撑架4和步进电机5使用螺栓和螺母通过对应设置的两对圆形通孔32、33和通孔34、35连接。步进电机5的轴插入联轴器6 —端， 拧动联轴器6内的锁紧螺钉36进行固定。联轴器6的另一端插入转动轴7，并使用联轴器 6内的锁紧螺钉37进行固定。采用胶合的方式将轴承3固定于稳固架2的通孔中，稳固架 2和底座1使用两个螺栓穿过对应设置的方形通孔38、39，并使用螺母和垫圈锁紧。将转动轴7穿入轴承3的孔中，采用胶合方式固定。将转动轴7 —端的凸起圆柱插入对应设置的转动板8的通孔40中，采用胶合方式固定。第一个步进电机转动系统安装完毕，使用同样的方法安装其余三个步进电机转动系统，即构成多LED立体封装设备。底座的中心位置设置有高为44mm、直径为5mm的圆柱，其上设置有IOmmX IOmm的中心板，四个步进电机转动系统围绕中心板对称安置构成多LED立体封装设备。其中，凸起圆柱直径为1. 3mm，稳固架和底座上设置的长方形通孔为30mm X 6mm，支撑架和底座上设置的长方形通孔为39mm X 6mm。将五个由连接膜连接的其上贴装有LED芯片及金丝焊线的基板对应放置于多LED 立体封装设备的中心板和转动板上，使用电路控制系统按照所需角度控制四个步进电机分别转动，带动相应的转动板转动，从而使五个贴装有LED芯片的基板构成所要求的空间结构，使封装步骤得以继续，最终得以制成微体积高强度的LED光源。
权利要求
1.一种多LED立体封装设备，其特征在于由底座和围绕底座对称分布的四个步进电机转动系统构成，所述步进电机转动系统由稳固架、轴承、支撑架、步进电机、联轴器、转动轴以及转动板构成；其中，稳固架安装在底座上，轴承安装在稳固架上，支撑架安装在底座上，步进电机安装在支撑架上，联轴器一端安装在步进电机轴上，转动轴一端安装在联轴器另一端上，转动轴穿入轴承中间通孔，转动板安装在转动轴另一端上；底座的中心位置设置有一圆柱，其上设置有一中心板；四个步进电机转动系统围绕中心板对称设置从而构成多 LED立体封装设备。
2.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于支撑架和底座上设置有对应的39mmX6mm的长方形通孔，使用螺栓和螺母固定。
3.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于支撑架的上部和步进电机的两侧设置有对应的通孔，使用螺栓和螺母固定。
4.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于联轴器内设置有对称的八个锁紧螺钉，可将联轴器与步进电机的轴以及转动轴分别固定。
5.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于稳固架和底座上设置有对应的30mmX6mm的长方形通孔，使用螺栓和螺母固定。
6.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于稳固架上部设置有与轴承外径相匹配的通孔，采用胶合的方式将稳固架与轴承连接。
7.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于使用胶合方式将转动轴与轴承固定。
8.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于转动轴的另一端设置有直径为1.3mm的凸起圆柱，转动板设置有与转动轴的凸起圆柱对应的通孔，采用胶合的方式将转动轴的凸起圆柱与转动板的通孔连接，从而固定转动轴与转动板。
9.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于底座的中心位置设置的圆柱高为44mm、直径为5mm，中心板尺寸为IOmmX 10mm。
10.根据权利要求1所述的一种多LED立体封装设备，其特征在于转动板和中心板的尺寸可根据实际情况设计成不同尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种封装设备，特别涉及一种多LED立体封装设备，属于LED制造领域，其由底座和围绕底座对称分布的四个步进电机转动系统构成，步进电机转动系统由安装在底座上的稳固架、安装在稳固架上的轴承、安装在底座上的支撑架、安装在支撑架上的步进电机、安装在步进电机轴上的联轴器、安装在联轴器上的转动轴、安装在转动轴上的转动板构成。本发明可很好的解决一种微体积多LED集成单元的封装方法中提到的光源基板的精确转动问题，从而使一种微体积多LED集成单元的封装方法的现实实现成为可能，并为进一步研究一种微体积多LED集成单元的封装方法提出的光源聚光结构对出光光束质量的影响提供了技术支持。
文档编号H01L33/00GK102231415SQ201110153468
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者刘世炳, 吴坚, 李倩, 陈涛 申请人:北京工业大学