专利名称：一种集成led光源曲面封装方法
技术领域：
本发明涉及一种LED封装方法，确切地讲是一种集成LED光源曲面封装方法。
背景技术：
随着能源及环境问题的日益显现，节能产业及其产品越来越受到重视，半导体二极管(LED)照明的节能效果已被公认，当前LED光源可分为单颗封装和多颗集成封装，单颗封装LED光源时迄今为止应用最为广泛的一种模式，随着时间的推移，这种模式光源制作的LED灯具诸如结构复杂、传热通道过长导致的散热困难、由此而导致LED光效和寿命均大打折扣，这种情况下一些厂家开始尝试前期不被广泛看好的集成封装模式，通过一系列的科学研究集成光源模式取得很大发展，例如在灯具结构、成本、导热通道等方面较传统单颗封装光源及其应用灯具有着明显的优势，但就LED光源初始光通量而言，集成模式相较单颗模式光效通常低10-15%，究其原因在于集成封装LED光源出光面采用平面结构，光由光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时即会发生全反射而导致LED光源取光效率偏低。常规使用的有机硅封装材料折射率约为1.5，空气折射率常视为1，因此有机硅封装材料发生全发射的临界角为c =Arcsin(IAi) = Arcsin(1/1. 5) =42°，可见当LED芯片发光角度大于42°时光线将很难射出，这导致集成封装LED光源光效低于单颗封装光源。
发明内容
为了克服上述全反射、出光率不高等缺陷，本发明提出了一种集成LED光源曲面封装方法。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种集成LED光源曲面封装方法，LED芯片阵列排布固定于封装基板，若干LED由金线串联后在并联连接于光源模组正负电极，再由银光材料和封装材料灌封封装，LED光源模组出光面设置为曲面出光面，对应于单个LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个 LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，其具体步骤如下封装基板由高导热金属、陶瓷或合金材料制成片状结构，片状结构上设置固晶区；芯片筛选选取规格型号相同的LED芯片备用；固晶将LED芯片阵列置于相应固晶位置由固晶材料固定固化；焊线阵列排布的LED芯片间导线连接，若干芯片串联后再并联连接于光源模组正负极，每串LED额定压降、内阻等指标控制在允许范围内；灌封点荧光粉后由封装材料灌封或由荧光封装材料封装成型，封装材料由模具固化形成带阵列排布凸点的出光面。所述的封装基板由高导热金属、陶瓷或合金材料制成片状结构，固晶区域为平面或凹凸结构。
所述的封装材料为树脂材料、有机硅材料或透明陶瓷材料。本发明的技术原理光由光密介质射向光疏介质时，入射角增大到某一数值时， 折射角将达到90°，此时光疏介质中将不出现折射光线，入射角大于上述数值时即会发生全反射。通常使用的有机硅封装材料折射率约为1.5，空气折射率常视为1，因此有机硅封装材料发生全发射的临界角为c = Arcsin(IAi) = Arcsin(1/1. 5) =42°，可见当LED 芯片发光角度大于42°时光线将很难射出，这也导致集成封装LED光源光效低于单颗封装光源，本发明将集成封装LED光源出光面制作成带有多个突起的非平面结构，单个芯片对应于出光面设置为凸弧曲面，从LED芯片发出的光线相对于弧面的入射角将控制在较小的范围内，如此可减少全发射发生的机率，仅此技术可提高现有平面封装LED光源光效 15% -20%。本发明的有益效果本发明将集成封装LED光源出光面制作成带有多个突起的非平面结构，各个曲面对应一个LED光源芯片，尽量减少全发射发生的机率，仅此技术可提高现有平面封装LED光源光效15 % -20 %，如此集成封装LED光源相对于单颗封装LED光源光效偏低的缺陷将不复存在，集成封装大功率LED灯具的成本优势，结构性能优势将更明显。
图1为平面封装光线出射示意图；图2为曲面封装光线出射示意图；图3为改进型曲面封装光线出射示意图。附图中所指图例1、封装基板2、LED芯片3、封装材料4、出光面5、出射光6、临界光7、反射光8、临界角
具体实施例方式如图1所示传统集成封装LED光源LED芯片2固晶于封装基板1，金线焊接连接后由封装材料3封装，出光面4设置为平面结构，由图可见当光线入射角小于临界角8时光可从封装材料折射进入空气，这部分光即为可利用的出射光5，当光线入射角恰为临界角8 时光的折射角为90°，此时光疏介质中将不出现折射光线，入射角大于临界角8时即会发生全反射，LED发出的光将反射而被光源内部吸收，这部分光得不到利用，这是现有集成封装LED光源光效低于单颗封装光源光效的主要原因。如图2所示一种集成LED光源曲面封装方法，LED芯片阵列排布固定于封装基板，若干LED由金线串联后在并联连接于光源模组正负电极，再由银光材料和封装材料灌封封装，LED光源模组出光面设置为曲面出光面，对应于单个LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，其具体步骤如下封装基板由高导热金属、陶瓷或合金材料制成片状结构，片状结构上设置固晶区；芯片筛选选取规格型号相同的LED芯片备用；固晶将LED芯片阵列置于相应固晶位置由固晶材料固定固化；
焊线阵列排布的LED芯片间导线连接，若干芯片串联后再并联连接于光源模组正负极，每串LED额定压降、内阻等指标控制在允许范围内；灌封点荧光粉后由封装材料灌封或由荧光封装材料封装成型，封装材料由模具固化形成带阵列排布凸点的出光面。如图3所示为改进型结构，将封装基板制成片状结构，固晶区域设置凸台结构， 将LED芯片固晶于凸台面上，再设计适当的出光面可进一步减少全反射。封装材料为树脂材料、有机硅材料或透明陶瓷材料，树脂材料为传统LED封转材料，近年由于老化黄化等缺点的显现基本退出使用，有机硅材料是当前主流封装材料。
权利要求
1.一种集成LED光源曲面封装方法，LED芯片阵列排布固定于封装基板，若干LED由金线串联后在并联连接于光源模组正负电极，再由银光材料和封装材料灌封封装，其特征在于LED光源模组出光面设置为曲面出光面，对应于单个LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，其具体步骤如下封装基板由高导热金属、陶瓷或合金材料制成片状结构，片状结构上设置固晶区； 芯片筛选选取规格型号相同的LED芯片备用； 固晶将LED芯片阵列置于相应固晶位置由固晶材料固定固化； 焊线阵列排布的LED芯片间导线连接，若干芯片串联后再并联连接于光源模组正负极，每串LED额定压降、内阻等指标控制在允许范围内；灌封点荧光粉后由封装材料灌封或由荧光封装材料封装成型，封装材料由模具固化形成带阵列排布凸点的出光面。
2.根据权利要求1所述的一种集成LED光源曲面封装方法，其特征在于所述的封装基板由高导热金属、陶瓷或合金材料制成片状结构，固晶区域为平面或凹凸结构。
3.根据权利要求1所述的一种集成LED光源曲面封装方法，其特征在于所述的封装材料为树脂材料、有机硅材料或透明陶瓷材料。
全文摘要
一种集成LED光源曲面封装方法，LED芯片阵列排布固定于封装基板，若干LED由金线串联后在并联连接于光源模组正负电极，再由银光材料和封装材料灌封封装，LED光源模组出光面设置为曲面出光面，对应于单个LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，有效控制全反射现象的发生，仅此技术可提高现有平面封装LED光源光效15％-20％，如此集成封装LED光源相对于单颗封装LED光源光效偏低的缺陷将不复存在，集成封装大功率LED灯具的成本优势，结构性能优势将更明显。
文档编号H01L33/00GK102244155SQ20111015703
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者徐晓峰 申请人:徐晓峰