CN101887940A - 发光二极管封装结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管封装结构及其方法，所述封装结构包括支架、LED晶片、导线、以及上下分层连接的透明外封胶和添加扩散剂的外封胶，所述支架包括两根并列的电极，所述电极一端的端面设有凹槽承接座，所述LED晶片通过底胶固定于所述凹槽承接座底部，所述导线连接所述LED晶片和电极，所述透明外封胶包覆所述LED晶片、导线及凹槽承接座所在的部分所述支架，所述透明外封胶高出所述凹槽承接座，并包覆所述LED晶片，所述添加扩散剂的外封胶低于所述凹槽承接座，其中，所述添加扩散剂的外封胶分布有所述扩散剂，所述透明外封胶无扩散剂分布。本发明能够在不降低亮度的同时实现发光二极管出光的光斑好、发光均匀。

Description

发光二极管封装结构及其方法
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)技术领域，尤其涉及一种发光二极管封装结构及其方法。
背景技术
发光二极管作为光源具有使用寿命长、亮度高以及耗电量低的优点，故其可广泛地使用于照明灯、显示器、指示灯，汽车刹车灯等。
现有透明机种的发光二极管包括：正负电极支架，在其一极的上方，具一凹槽以供容置发光晶片，并以焊接线连结于晶片，以形成通路；之后在正负电极支架外经过模具灌胶水形成需要的外形，从而形成一可发出各种颜色光的发光二极管。
因外封胶使用透明胶水封装，此优点为：发光二极管亮度较高；缺点为：发光不均匀，发光不均匀、导致光斑较差从而在实际应用中显示效果不好的缺点(如图1所示)
现有技术解决上述技术问题的普遍做法为使用添加扩散剂的外封胶结构，这种方案的优点是：发光均匀，光斑较好；缺点是：发光亮度降低了。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种发光二极管封装结构及其方法，能够在不降低亮度的同时实现发光二极管出光的光斑好、发光均匀。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种发光二极管封装结构，包括支架、LED晶片、导线、以及上下分层连接的透明外封胶和添加扩散剂的外封胶，所述支架包括两根并列的电极，所述电极一端的端面设有凹槽承接座，所述LED晶片通过底胶固定于所述凹槽承接座底部，所述导线一端连接所述LED晶片，另一端连接所述支架，所述透明外封胶和添加扩散剂的外封胶包覆所述LED晶片、导线及凹槽承接座所在的部分所述支架，所述透明外封胶高出所述凹槽承接座，并包覆所述LED晶片，所述添加扩散剂的外封胶低于所述凹槽承接座，其中，所述添加扩散剂的外封胶分布有所述扩散剂，所述透明外封胶无扩散剂分布。
所述扩散剂与所述支架凹槽承接座以下区域分布扩散剂的外封胶胶水的重量比例为0.2～15∶100之间。
其中，所述重量比例为3∶100。
其中，所述支架凹槽承接座以下部位的添加扩散剂的外封胶的高度范围在0h-1h之间，其中h为支架凹槽承接座与外封胶下端底部之间的距离。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种发光二极管封装方法，包括：通过底胶将LED晶片固定在支架的凹槽承接座底部，并对已固定LED晶片的底胶进行烘烤固化；通过导线将已固定的LED晶片的电极与所述支架连接；在所述支架凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水；对所述凹槽承接座以上部位的胶水进行不充分烘烤固化，使其粘度变大；进行所述不充分烘烤固化后，在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水；对所述凹槽承接座以上和以下部位的所有胶水进行充分烘烤固化。
其中，所述在支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水步骤是指：在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的外封胶水，所述扩散剂与所述外封胶水的重量比例为0.2～15∶100之间。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种发光二极管封装方法，包括：通过底胶将LED晶片固定在支架的凹槽承接座底部，并对已固定LED晶片的底胶进行烘烤固化；通过导线将已固定的LED晶片的电极与所述支架连接；在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水；对所述凹槽承接座以下部位的胶水进行不充分烘烤固化，使其粘度变大；进行所述不充分烘烤固化后，在所述支架凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水；对所述凹槽承接座以上和以下部位的所有胶水进行充分烘烤固化。
其中，所述在支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水步骤是指：在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的外封胶水，比例为扩散剂∶胶水＝0.2～15∶100。
本发明的有益效果是：本发明另辟蹊径，绕开传统的设计，在LED出光面上方即凹槽承接座上方并不设置扩散剂层，仅在这区域灌封透明外封胶，不会直接阻挡来自LED出光面的光线，不会降低发光效率；同时在凹槽承接座下方设置添加扩散剂的外封胶，使从LED上方折射、散射回来的光线在此区域进行扩散，扩散后的光线再往上方发射时较为均匀，增加LED整体出光的均匀度。经实验，本发明能在保证出光均匀的同时，较现有技术亮度不会降低，且稍有提升。
附图说明
图1是现有技术发光二极管封装结构出光的光斑示意图；
图2是本发明发光二极管封装结构的示意图；
图3是本发明发光二极管光路图；
图4是本发明发光原理示意图；
图5是本发明发光二极管封装结构出光的光斑示意图；
图6是本发明发光二极管封装方法实施例一的流程图；
图7是本发明发光二极管封装方法实施例二的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图2，本发明发光二极管封装结构实施例包括：
支架10、LED晶片20、导线30、以及上下分层连接的透明外封胶40和添加扩散剂的外封胶50；
所述支架10包括两根并列的电极60，所述电极60一端的端面设有凹槽承接座，所述LED晶片20通过底胶70固定于所述凹槽承接座底部；
所述导线30一端连接所述LED晶片20，另一端连接所述支架10；
所述透明外封胶40和添加扩散剂的外封胶50包覆所述LED晶片20、导线30及凹槽承接座所在的部分所述支架10，所述透明外封胶40高出所述凹槽承接座，并包覆所述LED晶片20，所述添加扩散剂的外封胶50低于所述凹槽承接座，其中，所述添加扩散剂的外封胶50分布有所述扩散剂，所述透明外封胶40无扩散剂分布。
所述导线30可能是一或两根，对于不同种类LED晶片20而言，对单电极60晶片所述导线30为一根导线30，对双电极60晶片所述导线30为两根导线30。
以下对本发明实施例的光路进行分析；
1.本发明LED晶片20发出的光经过胶水(透明外封胶40)与空气的临界面有一部分光经过折射传播到空气中，一部分光反射回胶水中。
在空气和胶水的交界面，参阅图3和图4，由折射定律可知：
sina/sinb＝n2/n1
sina＝n2*sinb/n1
当b＝90°时，a即是临界角；
sina＝n2*sin90°/n1
sina＝n2/n1
所以临界角＝arcsin(n2/n1)
因此当入射光线P的入射角＞arcsin(n2/n1)时发光二极管的光未折射到空气中，会全反射回透明外封胶40中。
2.当入射光线P的入射角＞arcsin(n2/n1)时光被全反射回透明外封胶40内部，当此光经过透明外封胶40与添加扩散剂的外封胶50之间临界面时部分光会反射回来，再经过透明外封胶40顶部折射到空气中。
参阅图4，由折射定律可知：
sinc/sind＝n3/n1
sinc＝n3*sind/n1
sinc＝n3*sin90°/n1
sinc＝n3/n1
c＝arcsin(n3/n1)
因此当入射光线T的入射角＞arcsin(n3/n1)时，LED晶片20所发的光，在经过透明外封胶40与添加扩散剂的外封胶50的临界面时部分光会反射回到透明外封胶40中，然后经过透明外封胶40顶部折射到空气中。
相对现有技术外封胶全部使用添加扩散剂胶水的思路，本发明另辟蹊径，绕开传统的设计，在LED出光面上方即凹槽承接座上方并不设置扩散剂层，仅在这区域灌封透明外封胶，不会直接阻挡来自LED出光面的光线，不会降低发光效率；同时在凹槽承接座下方设置添加扩散剂的外封胶，使从LED上方折射、散射回来的光线在此区域进行扩散，扩散后的光线再往上方发射时较为均匀，增加LED整体出光的均匀度。
经实验，本发明能在保证出光均匀的同时(参阅图5)，较现有技术亮度不会降低，且稍有提升，如下表所示。
  方法   成品亮度   相对比值
  现有技术产品   12986   100.0％
  本发明产品   13169   101.4％
表一：本发明LED与现有技术LED在相同功率情况下的亮度对比
本发明可以在不降低LED亮度(表一)的同时制造出光斑好、发光均匀的产品。
在一个实施例中，所述扩散剂与所述支架10凹槽承接座以下区域分布扩散剂的外封胶胶水的重量比例为0.2～15∶100之间，在此范围内，能够最大程度保证亮度和均匀性，取得两者的最佳平衡。具体到每种扩散剂和LED封装产品，对添加扩散剂量的添加量可以适当调整。比如扩散剂的添加比例可以设为3％。
在一个实施例中，所述支架10凹槽承接座以下部位的添加扩散剂的外封胶50的高度范围在0h-1h之间，其中h为支架10凹槽承接座与外封胶下端底部之间的距离。
其中，所述LED晶片20可以为蓝光晶片、黄光晶片、绿光晶片或红光晶片。
参阅图6，本发明还提供一种发光二极管封装方法实施例，包括步骤：
步骤401：通过底胶70将LED晶片20固定在支架10的凹槽承接座底部，并对已固定LED晶片20的底胶70进行烘烤固化；
步骤402：通过导线30将已固定的LED晶片20的电极60与所述支架10连接；
步骤403：在所述支架10凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水；
步骤404：对所述凹槽承接座以上部位的胶水进行不充分烘烤固化，使其粘度变大；所述不充分烘烤固化的方法，可以是用比常规的烘烤时间短的时间等，所述粘度变大，可以是稍微变粘，目的是在所述支架10凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水时无法与上面的透明胶水融合到一起，防止降低出光亮度；烘烤的结果是不完全固化或没有固化；
步骤405：进行所述不充分烘烤固化后，在所述支架10凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水；所述扩散剂可以是预先添加好，也可以是在灌胶水的本步骤中同时添加，所述扩散剂可以是二氧化硅等等；
步骤406：对所述凹槽承接座以上和以下部位的所有胶水进行充分烘烤固化，本步骤是对整体进行烘烤，将全部胶水固化。
经过上述步骤，可以得到低于所述凹槽承接座底面的所述外封胶区域分布有扩散剂(对应上述添加扩散剂的外封胶)、高出所述凹槽承接座的所述外封胶区域(对应上述透明外封胶)无扩散剂分布的LED封装结构。
其中，所述在支架10凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水步骤是指：在所述支架10凹槽承接座以下部位添加扩散剂的外封胶50水，比例为0.2％-15％。
参阅图7，本发明还提供另一种发光二极管封装方法实施例，包括步骤：
步骤501：通过底胶70将LED晶片20固定在支架10的凹槽承接座底部，并对已固定LED晶片20的底胶70进行烘烤固化；
步骤502：通过导线30将已固定的LED晶片20的电极60与所述支架10连接；
步骤503：在所述支架10凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水；
步骤504：对所述凹槽承接座以下部位的胶水进行不充分烘烤固化，使其粘度变大但不固化或不完全固化；
步骤505：进行所述不充分烘烤固化后，在所述支架10凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水；
步骤506：对所述凹槽承接座以上和以下部位的所有胶水进行充分烘烤固化。
本实施例与上一实施例的区别在于，先在所述支架10凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水，再在所述支架10凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水，两个步骤对调。
其中，所述在支架10凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水步骤是指：在所述支架10凹槽承接座以下部位添加扩散剂的外封胶50水，比例为扩散剂∶胶水＝0.2～15∶100。
其中，所述LED晶片20可以为蓝光晶片、黄光晶片、绿光晶片或红光晶片。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括支架、LED晶片、导线、以及上下分层连接的透明外封胶和添加扩散剂的外封胶，所述支架包括两根并列的电极，所述电极一端的端面设有凹槽承接座，所述LED晶片通过底胶固定于所述凹槽承接座底部，所述导线一端连接所述LED晶片，另一端连接所述支架，所述透明外封胶和添加扩散剂的外封胶包覆所述LED晶片、导线、凹槽承接座所在的部分所述支架，所述透明外封胶高出所述凹槽承接座，并包覆所述LED晶片，所述添加扩散剂的外封胶低于所述凹槽承接座，其中，所述添加扩散剂的外封胶分布有所述扩散剂，所述透明外封胶无扩散剂分布。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述扩散剂与所述支架凹槽承接座以下区域分布扩散剂的外封胶胶水的重量比例为0.2～15∶100之间。
3.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述重量比例为3∶100。
4.根据权利要求2所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述支架凹槽承接座以下部位的添加扩散剂的外封胶的高度范围在0h-1h之间，其中h为支架凹槽承接座与外封胶下端底部之间的距离。
5.根据权利要求1至4任一项所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述LED晶片为蓝光晶片、黄光晶片、绿光晶片或红光晶片。
6.一种发光二极管封装方法，其特征在于，包括：
通过底胶将LED晶片固定在支架的凹槽承接座底部，并对已固定LED晶片的底胶进行烘烤固化；
通过导线将已固定的LED晶片的电极与所述支架连接；
在所述支架凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水；
对所述凹槽承接座以上部位的胶水进行不充分烘烤固化，使其粘度变大；
进行所述不充分烘烤固化后，在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水；
对所述凹槽承接座以上和以下部位的所有胶水进行充分烘烤固化。
7.根据权利要求6所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述在支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水步骤是指：在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的外封胶水，所述扩散剂与所述外封胶水的重量比例为0.2～15∶100之间。
8.一种发光二极管封装方法，其特征在于，包括：
通过底胶将LED晶片固定在支架的凹槽承接座底部，并对已固定LED晶片的底胶进行烘烤固化；
通过导线将已固定的LED晶片的电极与所述支架连接；
在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水；
对所述凹槽承接座以下部位的胶水进行不充分烘烤固化，使其粘度变大；
进行所述不充分烘烤固化后，在所述支架凹槽承接座以上部位灌透明不含扩散剂的胶水；
对所述凹槽承接座以上和以下部位的所有胶水进行充分烘烤固化。
9.根据权利要求8所述的发光二极管封装方法，其特征在于：所述在支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的胶水步骤是指：在所述支架凹槽承接座以下部位灌添加扩散剂的外封胶水，比例为扩散剂∶胶水＝0.2～15∶100。
10.据权利要求8所述的发光二极管封装方法，其特征在于：所述LED晶片为蓝光晶片、黄光晶片、绿光晶片或红光晶片。
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