LED封装结构的制作方法

文档序号:13986377阅读:113来源:国知局

本发明属led封装技术领域,特别涉及一种led封装结构。



背景技术:

上世纪末,以gan基材料为代表的iii-v族化合物半导体在蓝光芯片领域的突破,带来了一场照明革命,这场革命的标志是以大功率发光二极管(light-emittingdiode,led)为光源的半导体照明技术(solidstatelighting,ssl)。

led具有寿命长、发光效率高、显色性好、安全可靠、色彩丰富和易于维护的特点。在当今环境污染日益严重,气候变暖和能源日益紧张的背景下,基于大功率led发展起来的半导体照明技术已经被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。这是自煤气照明、白炽灯和荧光灯之后,人类照明史上的一次大飞跃,迅速提升了人类生活的照明质量。

现在,led多采用gan基蓝光灯芯加黄色荧光的方式产生白光,以实现照明,这种方式具有以下几个问题。

1、目前,芯片多数是封装在薄金属散热基板上,由于金属散热基板较薄、热容较小,而且容易变形,导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果。

2、由于led光源发出的光一般呈发散式分布,即朗伯分布,这引起光源照明亮度不够集中,一般需要通过外部透镜进行二次整形,以适应具体场合的照明需求,这增加了生产成本。



技术实现要素:

为了提高led芯片的工作性能,本发明提供了一种led封装结构;本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:

本发明的实施例提供了一种led封装结构,包括:

led底板11;

第一透镜层12,设置于所述led底板11上;

第一硅胶层13,设置于所述led底板11和所述第一透镜层12上;

第二透镜层14,设置于所述第一硅胶层13上;

第二硅胶层15,设置于所述第一硅胶层13和所述第二透镜层14上。

在本发明的一个实施例中,所述led底板11包括散热基板和led芯片,其中,所述led芯片设置于所述散热基板上。

在本发明的一个实施例中,所述散热基板设置有若干圆孔;其中,所述圆孔沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。

在本发明的一个实施例中,所述圆孔的直径为0.2—0.4毫米、圆孔之间的间距为0.5-10毫米。

在本发明的一个实施例中,所述第一硅胶层13的折射率小于所述第二硅胶层15和所述第一透镜层12的折射率,所述第二透镜层14的折射率大于所述第一硅胶层13和所述第二硅胶层15的折射率。

在本发明的一个实施例中,所述第一透镜层12和所述第二透镜层14均包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。

在本发明的一个实施例中,所述第二硅胶层15为覆盖所述第一硅胶层12和所述第二透镜层14的半球硅胶层。

在本发明的一个实施例中,所述led封装结构还包括第三透镜层16和第三硅胶层17;其中,所述第三透镜层16和所述第三硅胶层17依次设置于所述第二硅胶层15之上。

在本发明的一个实施例中,所述led封装结构还包括第四透镜层18和第四硅胶层19;其中,所述第四透镜层18和所述第四硅胶层19依次设置于所述第三硅胶层17之上。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

1、本发明提供的led封装结构,其散热基板上采用中间通孔的方式,在强度几乎没有变化的同时,降低了散热基板成本,同时,增加空气流通的通道,利用空气的热对流,增加了散热效果。

2、本发明提供的led封装结构,在光源上采用第一透镜层、第一硅胶层、第二透镜层及第二硅胶层的多层结构;利用多层结构中不同种类硅胶折射率不同的特点,在硅胶中形成透镜,改善led芯片发光分散的问题,使光源发出的光能够更加集中。

3、本发明提供的硅胶半球可以呈矩形均匀排列,或者菱形排列。可以保证光源的光线在集中区均匀分布。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例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。

通过以下参考附图的详细说明,本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道,该附图仅仅为解释的目的设计,而不是作为本发明的范围的限定,这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道,除非另外指出,不必要依比例绘制附图,它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

图1为本发明一实施例提供的led封装结构示意图;

图2为本发明一实施例提供的led封装的散热基板示意图;

图3为本发明另一实施例提供的led封装方法流程图;

图4为本发明再一实施例提供的三层透镜led封装结构示意图;

图5为本发明又一实施例提供的四层透镜led封装结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1,图1为本发明一实施例提供的led封装结构示意图,包括:

led底板11;

第一透镜层12,设置于所述led底板11上;

第一硅胶层13,设置于所述led底板11和所述第一透镜层12上;

第二透镜层14,设置于所述第一硅胶层13上;

第二硅胶层15,设置于所述第一硅胶层13和所述第二透镜层14上。

具体地,第一硅胶层13、第一透镜层12、第二硅胶层15以及第二透镜层14的折射率依次增加;可以有效抑制全反射并保证led芯片的光线能够更多的透过封装材料照射出去。

进一步地,在该led封装结构中第一透镜层12可以看作为“平凸镜”,其焦距优选为满足公式①:

r1/(n2-n1);------------①

其中,n1为第一硅胶层13中硅胶的折射率,n2为形成第一透镜层12的硅胶材料的折射率,r1为第一透镜层12中硅胶球的半径;

第二透镜层14焦距优选为满足公式②:

r2/(n4-n3);------------②

其中,n3为第二硅胶层15中硅胶的折射率,n4为形成第二透镜层14的硅胶材料的折射率,r2为第二透镜层14中硅胶球的半径。这样才能很好地保证led的出光率最高。

另外,通过实验证明,出光率最优的led的其他参数还包括:

第一硅胶层13的厚度h1应满足公式③:

r1/2+2×r1/(n2-n1)≥h1≥r1/2;----------------③

其中,h1为第一硅胶层13的厚度;

第二硅胶层15的厚度应满足公式④:

r2/2+2×r2/(n4-n3)≥h2≥r2/2;----------------④

其中,h2为第二硅胶层15的厚度。当然,第一硅胶层13和第二硅胶层15的厚度也不能太厚,太厚也会影响其出光率。

优选地,r1=r2=r,且r优选为5μm~100μm,且球间距a优选为5μm~100μm。led基板11的宽度优选为:w=5mil(1mil=1/45mm),其厚度d优选为90μm~140μm。

具体地,所述led底板11包括散热基板和led芯片,其中,所述led芯片设置于所述散热基板上。

具体地,所述led芯片包括红光led芯片、绿光led芯片和蓝光led芯片。其中,采用三基色led芯片其硅胶层均不掺杂荧光粉,可以避免荧光粉掺杂不均匀导致出光不均匀和出光率下降的问题。

进一步地,请参见图2,图2为本发明一实施例提供的led封装的散热基板示意图,所述散热基板设置有若干圆孔;其中,所述圆孔沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。

优选地,所述圆孔的直径为0.2—0.4毫米、圆孔之间的间距为0.5-10毫米。

优选地,所述第一透镜层12和所述第二透镜层14均包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。

具体地,所述第二硅胶层15为覆盖所述第一硅胶层12和所述第二透镜层14的半球硅胶层。

本实施例提供的led封装结构,采用散热基板上采用中间通孔的方式,解决了由于金属散热基板较薄、热容较小,而且容易变形,导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果的问题;同时,在强度几乎没有变化的同时,降低了散热基板成本,增加空气流通的通道,利用空气的热对流,增加了散热效果。

实施例二

请参照图3,图3为本发明另一实施例提供的led封装方法流程图,本实施例在上述实施例的基础上,对本发明的led封装结构的封装方法进行详细描述如下。具体地,包括如下步骤:

s21、选取led芯片;

s22、选取散热基板和支架;

s23、将所述led芯片焊接于所述散热基板;

s24、在所述led芯片上依次交叉制备多个透镜区和硅胶层;

s25、在100-150℃温度下,烘烤4-12小时以完成所述led封装。

具体地,s22可以包括:

s221、选取支架和散热基板;

s222、清洗所述支架和所述散热基板;

s223、将所述支架和所述散热基板烘烤干。

优选地,所述散热基板采用带有圆孔的铁材料;

其中,采用中间斜圆槽的方式,在强度几乎没有变化的同时,降低了散热基板成本;同时增加空气流通的通道,利用烟囱效应提升空气的热对流速率,增加了散热效果。

具体地,s23可以包括:

s231、印刷焊料并检验所述焊料的固晶:

s232、采用回流焊接工艺,将所述led芯片焊接于所述散热基板,并将所述散热基板安装于所述支架。

具体地,s24可以包括:

s241、在所述led芯片上制备第一透镜层;

s242、在所述第一透镜层上涂敷第一硅胶形成第一硅胶层;

s243、在所述第一硅胶层上制备第二透镜层;

s244、在所述第二透镜层上涂敷第二硅胶形成第二硅胶层。

进一步地,在s244之后还可以包括:

s245、在所述第二硅胶层上制备第三透镜层;

s246、在所述第三透镜层上涂敷第三硅胶形成第三硅胶层。

优选地,在s246之后还可以包括:

s247、在所述第三硅胶层上制备第四透镜层;

s248、在所述第四透镜层上涂敷第四硅胶形成第四硅胶层。

优选地,s241可以包括:

s2411、在所述led芯片上涂敷第五硅胶;

s2412、利用半球形模具在所述第五硅胶上制备若干第一半球形透镜;

s2413、带模具烘烤后去掉模具形成所述第一透镜层。

优选地,s242可以包括:

s2421、在所述第一透镜层上涂敷所述第一硅胶;

s2422、烘烤后形成所述第一硅胶层;

进一步地,s243可以包括:

s2431、在所述led芯片上涂敷第六硅胶;

s2432、利用半球形模具在所述第六硅胶上制备若干第二半球形透镜;

s2433、带模具烘烤后去掉模具形成所述第二透镜层。

优选地,当所述第二硅胶层为led封装结构的最外层时,s244可以包括:

s2441、在所述第二透镜层上涂敷所述第二硅胶;

s2442、采用半球形模具在所述第二硅胶上形成外层半球;

s2443、带模具烘烤后去掉模具形成所述第二硅胶层。

具体地,s25之后还包括:对所述led封装结构进行检测包装。

实施例三

进一步地,请参照图4,图4为本发明再一实施例提供的三层透镜led封装结构示意图,具体地,led封装结构包括:由下往上依次包括led底板31、第一透镜层32、第一硅胶层33、第二透镜层34、第二硅胶层35、第三透镜层36以及第三硅胶层37。

优选地,led底板31包括散热基板和设置于散热基板上的led芯片。

进一步地,第一透镜层32、第二透镜层34和第三透镜层36包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。

实施例四

进一步地,请参照图5,图5为本发明又一实施例提供的四层透镜led封装结构示意图,具体地,led封装结构包括:由下往上依次包括led底板41、第一透镜层42、第一硅胶层43、第二透镜层44、第二硅胶层45、第三透镜层46、第三硅胶层47、第四透镜层48以及第四硅胶层49。

优选地,led底板41包括散热基板和设置于散热基板上的led芯片。

其中,多层结构中硅胶层的折射率由下往上依次增加,每一个透镜层的折射率大于其相邻硅胶层的折射率;可以保证led芯片光源能够更多的透过封装材料照射出去。

进一步地,第一透镜层42、第二透镜层44、第三透镜层46和第四透镜层48包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。

本实施例提供的led封装结构,采用多层透镜层和多层硅胶层交叉设置的多层结构;多层结构中硅胶层的折射率依次增加,每一个透镜层的折射率大于其相邻硅胶层的折射率,改善led芯片发光分散的问题,使光源发出的光能够更加集中;也可以保证led芯片的能够更多的透过封装材料照射出去。

综上所述,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制,本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

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