一种大功率LED的制作方法

本实用新型属于半导体封装领域，具体涉及一种大功率LED。

背景技术：

LED(Light Emitting Diode)发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

在上述过程中，LED输入功率中只有一部分的能量转化为光能，其它的能量转化为热能。对于功率较大的LED芯片，控制其热能量，是LED制造和灯具应该着重解决的重要问题。处于对大功率LED应用场景的限制，以及成本考虑，一般没有空间专门配备较好的散热器件供其进行主动散热，LED灯外部热沉的结构尺寸不允许太大，更不可能容许加电风扇等方式主动散热。但由于LED芯片工作的安全结温应在110℃以内，如果结温过高，会导致光强降低、光谱偏移、色温升高、热应力增高、芯片加速老化等一系列问题，大大降低了LED的使用寿命，同时，还可以导致芯片上面灌装的封装胶胶体加速老化，影响其透光效率。因此急需解决在不增加尺寸及外部散热器的情况下，提高散热性能。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种能够在不额外增加散热设备的同时提高散热性能的大功率LED。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种大功率LED，包括：散热基板本体，所述散热基板本体一表面具有多个平行设置的槽孔通道，所述散热基板本体上还设置有LED芯片，所述LED芯片上具有封装结构；

所述槽孔通道为倾斜结构，所述槽孔通道两端具有第一端面、第二端面，所述第一端面的深度大于第二端面的深度。

进一步地，所述封装结构包括：第一封装层、第二封装层，若干第一半球形透镜、若干第二半球形透镜；

所述第一半球形透镜位于所述散热基板之上，所述第一半球形透镜上包覆有所述第一封装层；

所述第二半球形透镜位于所述第一封装层之上，所述第二半球形透镜上包覆有所述第二封装层；

其中，所述第二封装层为半球形凸透结构。

进一步地，所述第一封装层、第二封装层、第一半球形透镜、第二半球形透镜均为硅胶结构。

进一步地，所述第一封装层折射率大于所述第二封装层折射率；且所述第一半球形透镜折射率大于所述第一封装层折射率，所述第二半球形透镜折射率大于所述第二封装层折射率。

进一步地，相邻两个球形透镜之间的间距为10μm-200μm。

进一步地，所述球形透镜的直径为10μm-200μm。

进一步地，所述散热基板本体为铜板。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的大功率LED通过在散热基板上设置倾斜的槽孔通道，使得产生的热量能够通过该通过流通，增加了器件内部空气的流通性，利用空气热对流原理提高散热效果，此外，通过开设该槽体也降低了散热基板耗材用量，降低了生产成本；且解决了光源照明亮度不够集中的技术问题，不需要进行二次整形，工艺简单，降低成本，不需要在芯片上涂抹荧光粉，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降，导致亮度降低的问题。

2、采用本实用新型的大功率LED采用不同折射率的硅胶，并在硅胶中形成透镜，解决了LED芯片发光分散的问题，使得光源发出的光能够更加集中，提高光源利用率。

3、本实用新型的大功率LED采用铜板作为散热基板，其热容大，不容易变形，与散热片底面接触紧密，散热效果好。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种大功率LED示意图；

图2为本实用新型实施例提供的封装结构示意图；

图3为本发明实施例提供的灯芯结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的球形透镜矩形阵列示意图；

图5为本实用新型实施例提供的球形透镜菱形阵列示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例一

图1为本实用新型实施例提供的一种大功率LED示意图，包括：散热基板本体21，所述散热基板本体21一表面具有多个平行设置的槽孔通道1，所述散热基板本体21上还设置有LED芯片，所述LED芯片上具有封装结构；

所述槽孔通道1为倾斜结构，所述槽孔通道1两端具有第一端面10、第二端面11，所述第一端面10的深度大于第二端面11的深度该槽孔通道可以是半圆柱状槽体，槽体为通孔，用于形成空气流动的风道。

本实用新型的大功率LED通过在散热基板上设置倾斜的槽孔通道，使得产生的热量能够通过该通过流通，增加了器件内部空气的流通性，利用空气热对流原理提高散热效果，此外，通过开设该槽体也降低了散热基板耗材用量，降低了生产成本；且解决了光源照明亮度不够集中的技术问题，不需要进行二次整形，工艺简单，降低成本，不需要在芯片上涂抹荧光粉，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降，导致亮度降低的问题。

槽孔通道的直径为0.3mm-2mm。优选的，槽体直径为0.5mm，其一端深度为0.5mm，另一端深度为1mm，在该尺寸下，能够达到在不改变散热基板强度的情况下，尽可能大的增加风道的尺寸。所述散热基板为铜板。所述铜板的厚度为0.5mm-10mm。其具体厚度根据槽孔通道的直径而定，采用铜材散热基板热容大，不容易变形，与散热片底面接触紧密，散热效果好。

在一个具体实施方式中，参看图2，所述封装结构包括：第一封装层23、第二封装层25，若干第一半球形透镜22、若干第二半球形透镜24；所述第一半球形透镜22位于所述散热基板21之上，所述第一半球形透镜22上包覆有所述第一封装层23；所述第二半球形透镜24位于所述第一封装层23之上，所述第二半球形透镜24上包覆有所述第二封装层25；其中，所述第二封装层25为半球形凸透结构。所述第一封装层23、所述第二封装层25、所述第一半球形透镜22、所述第二半球形透镜24均为硅胶结构。

所述第二半球形透镜、所述第二硅胶层中至少一层具有荧光粉。

在现有技术的封装结构中，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。本实用新型的大功率LED采用球形透镜，解决了光源照明亮度不够集中的技术问题，不需要进行二次整形，结构简单，降低生产成本。此外，现有的大功率LED封装中，荧光粉一般是直接涂覆在芯片表面上的。由于芯片对于后向散射的光线存在吸收作用，因此，这种直接涂覆的方式将会降低封装的取光效率。另外，将荧光粉直接涂覆在芯片上，芯片产生的高温会使荧光粉的量子效率显著下降，从而严重影响到封装的流明效率。相比现有技术本实用新型不直接在芯片上涂抹荧光粉，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降，导致亮度降低的问题。

在一个具体实施方式中，所述第一封装层23、第二封装层25、第一半球形透镜22、第二半球形透镜24均为硅胶结构。

在一个具体实施方式中，所述第一封装层23折射率大于所述第一封装层23折射率；且所述第一半球形透镜22折射率大于所述第二封装层25折射率，所述第二半球形透镜24折射率大于所述第二封装层25折射率。

本发明的工艺采用不同折射率的硅胶，并在硅胶中形成透镜，解决了LED芯片发光分散的问题，使得光源发出的光能够更加集中，提高光源利用率。在本实施例中，第二封装层折射率为1.4-1.6。例如可以选择甲基(1.41折光率)硅橡胶、苯基高折(1.54光折射率)有机硅橡胶。

硅胶层折射率从下向上依次增大是为了抑制全反射，因为全反射会导致出射光变少，全反射到内部的光会被吸收变为无用的热量。并且最外层的折射率不要太大，因为最外面一层硅胶的折射率太大，就会在外层与空气之间形成打的折射率差，全反射效应严重，不利于透光。

半球形透镜硅胶的材质可选择聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、玻璃；封装层材料可以选择环氧树脂、改性环氧树脂、有机硅材料等，当采用环氧树脂类材料时，需要与芯片隔离，以防氧化。上述材料的折射率可以根据具体成分进行调节，以便适应不同应用场景。

为了保证光从透镜出射后为聚拢状态，而不会发散，中间的硅胶层在两倍焦距以内，才能在第二层透镜中起到再一次聚焦的作用，否则光线反而更发散了，聚焦的效果降低。为了焦距计算简单，设透镜的上下两层硅胶折射率相似均为n1，透镜的折射率为n2，R为球形透镜的半径，x为上下两层球形透镜之间的距离，则焦距计算公式如下：

半球形,平凸镜：

焦距f＝R/(n2-n1),则0≤x≤2R/(n2-n1)；

一般上下两层球之间的距离应小于焦距f的两倍以下，因此本实施例的上下两层球形透镜之间的距离是0-R/(n2-n1)，在具体实施中，第二硅胶层可以更厚点。第二硅胶层直接影响其出光效率，一般有扁平，半球形和抛物面形三种形式，其中半球形出光角最大，适合于普通照明应用；抛物面出光角最小，适合于局部照明应用；而扁平形介于两者之间，适合于指示照明。

在一个具体实施方式中，所述散热基板上焊接有LED紫外灯芯。具体为AlGaN基深紫外LED结构，根据具体LED灯具指标要求，配置红、绿、蓝荧光粉的含量，并将红、绿、蓝荧光粉添加在第二硅胶层、第二半球形透镜中，使灯光呈不同颜色。其具体结构可参看图3。具体的，LED灯芯结构从下到上依次包括：蓝宝石衬底层、N型AlGaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层、P电极，所述N型AlGaN层表面还设有阴极电极。所述第一封装层和第一半球形透镜直接接触封装散热基板上的LED灯芯。半球形透镜的直径为10μm-200μm，相邻的半球形透镜的间距为10μm-200μm，采用上述尺寸能够保证在散热基板面积一定的情况下尽可能多的集中光源，提高光源利用率。

在一个具体实施方式中，所述第一半球形透镜22在所述第一封装层23上形成规则的阵列，所述第二半球形透镜24在所述第二封装层25上形成规则的阵列。具体可以是矩形阵列、菱形阵列、三角形阵列、圆形阵列等，可参看图4、图5。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。