CN101949521B - 一种led集成光源板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成本低、结构及工艺简单、生产效率高、色温精度高的LED集成光源板及制造方法。光源板包括导热绝缘基板(1)、LED光源单元(30)，LED光源单元(30)包括若干LED模组(31)，LED模组(31)由多颗LED芯片(3)集成或由单颗LED芯片(3)单独构成，导热绝缘基板(1)表面敷设有由金属层构成的电路连线(21)、散热箔片(22)，LED模组(31)与电路连线(21)电连接，LED芯片(3)与散热箔片(22)相连并传导热量，各LED模组(31)周围涂布高度为0.3～1.5mm的白色胶体围堰(4)，胶体围堰(4)内填充硅胶或树脂(6)将LED芯片(3)覆盖；制造方法包括固晶、形成胶体围堰、填充硅胶或树脂(6)、固化的步骤。可应用于LED集成光源领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED集成光源板；另外，本发明还涉及一种LED集成光源板的制造方法。
背景技术
LED作为一种新型照明光源以其节能、环保、发光效率高、寿命长等突出优点正越来越广泛地应用在各种场合。采用大功率LED光源应用在灯具中现在已经可以作为路灯、洗墙灯等大型灯具使用。在大功率LED光源中普遍将LED芯片及透镜先封装成直插式灯珠或是贴片式封装，这通常称为第一次光源封装，再将封装好的LED焊接在导热绝缘基板如铝基板、铜基板上形成的一个光源板，称作第二次光源封装，并通过导热绝缘基板进行散热及作为电路连接的基板。由于其必须经过二次光源封装，其工序复杂，成本高，生产效率低。
将LED芯片直接焊接或是胶粘在导热绝缘基板或是普通电路板上的技术称作平面集成光源的技术，由于借用一次封装即可形成光源板，所以其成本低、生产效率高。但是对于平面集成LED光源，在生产过程中，其荧光粉的厚度不容易控制，因此导致光源的色温不容易控制，色温精确度较差。另外，目前在平面集成LED光源的制造过程中一般需要用到模具，使得工艺较复杂，成本较高。
目前平面集成光源的技术需要在LED芯片涂上一层硅胶或树脂作为保护层，尚未能在其表面形成有效的球面透镜，充其量仅能形成平面型透镜，其发光效率低，大多数出光全反射进入覆盖在其表面的硅胶或树脂体内，或是向周围散开而无法向前或向上发光，如图1所示。另外，对于球面透镜，如果球面透镜的焦点O在LED芯片发光水平面之下，如图2所示，其出光大多会向周围侧面散发，而无法向上或向前发射，因此出光不理想，称作散光型透镜，故理想的球面透镜其球面焦点O应位于LED芯片发光水平面上，如图3所示，其发光角度虽大，但多向前射出形成大角度透镜，如果球面透镜的焦点O位于LED芯片发光水平面之上，则大多数出光会向前或向上射出形成聚光型透镜，如图4所示。对于平面集成LED光源，若采用多芯片LED模组或者采用多颗小芯片LED集成块作为光源的单元，目前普遍采用如图5所示的方法，通过一个透镜将单元中的所有LED芯片覆盖，即采用单透镜配多芯片的模式，为了覆盖所有的LED芯片，单透镜的半径变得很大，使得整个透镜的体积较大，材料用量较大，由于透镜的材料采用光学硅胶或树脂，这种材料价格昂贵，使得透镜的成本高，不经济；而且单透镜使得其中各LED芯片的光学中心不一致，透镜配光的精确性受到一定的影响
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、结构简单、工艺简单、生产效率高、色温精度高的LED集成光源板；
另外，本发明还提供一种该LED集成光源板的制造方法。
本发明的LED集成光源板所采用的技术方案是：本发明的LED集成光源板包括导热绝缘基板、至少一个LED光源单元，所述LED光源单元包括若干个LED模组，每个所述LED模组由多颗LED芯片集成构成或由单颗LED芯片单独构成，所述导热绝缘基板的表面敷设有由金属层构成的电路连线、散热箔片，所述LED模组与所述电路连线相电连接，所述LED芯片与所述散热箔片相连接并传导热量，每个所述LED模组的周围均涂布包围有高度为0.3～1.5mm的白色胶体围堰，所述胶体围堰内填充硅胶或树脂将所述LED芯片覆盖。
所述硅胶或树脂内填充荧光粉。
每个所述LED模组的出光方向均覆有球面透镜，所述球面透镜采用点胶方式由硅胶或树脂固化形成。
所述球面透镜的焦点位于所述LED模组的出光表面的同一平面内或者位于所述LED模组的出光表面之上。
所述导热绝缘基板为金属基板，所述金属基板的上表面设有导热绝缘层。
或者，所述导热绝缘基板为陶瓷基板或PCB电路板。
所述胶体围堰呈圆形或方形，所述胶体围堰反光不透光。
所述导热绝缘基板上设有若干安装固定孔。
每个所述LED模组内的所述LED芯片之间串联或并联或串并联组合连接，各所述LED模组之间串联或并联或串并联组合连接。
本发明的LED集成光源板的制造方法所采用的技术方案是：包括以下步骤：
(a)在导热绝缘基板上将由多颗LED芯片集成构成或由单颗LED芯片单独构成的LED模组固定在散热箔片上，通过打线将所述LED芯片相互间串联或并联或串并联组合进行电连接，同时将所述LED模组的正负极与电路连线相电连接；
(b)在所述LED模组的周围通过手工或涂胶机涂布一圈高度为0.3～1.5mm白色的可室温固化、半流淌的有机硅胶或树脂胶体胶体，形成胶体围堰，并在100～180℃下烘烤固化30～90分钟；
(c)在所述胶体围堰内填充硅胶或树脂，并在100～180℃下对其再烘烤固化30～90分钟。
进一步，每个所述LED模组的出光方向均覆有球面透镜，所述制造方法在步骤(c)后还包括以下步骤：
(d)通过手工或涂胶机将粘度为25000～40000cps的透明硅胶或树脂胶体滴在固化后的所述胶体围堰及硅胶或树脂区域上，依靠透明硅胶或树脂的表面张力自然形成球状鼓包，使其覆盖在所述LED模组上形成球形胶体；
(e)在100～180℃下对所述球形胶体烘烤60～300分钟，使其固化，形成所述球面透镜。
进一步，步骤(c)中，在所述胶体围堰内填充的所述硅胶或树脂中含有荧光粉。
本发明的有益效果是：由于本发明的LED集成光源板包括导热绝缘基板、至少一个LED光源单元，所述LED光源单元包括若干个LED模组，每个所述LED模组由多颗LED芯片集成构成或由单颗LED芯片单独构成，所述导热绝缘基板的表面敷设有由金属层构成的电路连线、散热箔片，所述LED模组与所述电路连线相电连接，所述LED芯片与所述散热箔片相连接并传导热量，每个所述LED模组的周围均涂布包围有高度为0.3～1.5mm的白色胶体围堰，所述胶体围堰内填充硅胶或树脂将所述LED芯片覆盖，本发明采用较简单的制造工艺，在所述导热绝缘基板上同步平面封装LED模组，只通过胶体围堰就可以有效控制硅胶或树脂的厚度，如果硅胶或树脂内填充荧光粉，则可以精确控制光源的色温，胶体围堰的形成可以通过常用的涂胶机自动形成，生产效率高，且不需要专用模具，故本发明的LED集成光源板成本低、结构简单、工艺简单、生产效率高、色温精度高；
由于本发明的每个所述LED模组的出光方向均覆有球面透镜，所述球面透镜采用点胶方式由硅胶或树脂固化形成，可避免平面型透镜在发光角度较大时固有的全反射现象，因此提高了光源的发光效率，另外本发明采用LED模组及其球面透镜同步一次封装的方法，在应用于灯具中时，只需模块化直接安装即可，克服了现有技术中单颗LED芯片独立贴片封装成本高、生产效率低的弊端，故本发明的LED集成光源板成本低、生产效率高，能够提高发光效率；
由于本发明的每个所述LED模组的出光方向均覆有球面透镜，在保证覆盖所有的LED芯片的情况下，将LED光源单元中配置一个大半径大体积的单透镜变为多个小半径的透镜形式，使得整个透镜的体积减少，材料用量减少，节省了价格昂贵的光学硅胶或树脂的用量，使得透镜的成本大大降低，经济性得到明显提升，另外多透镜使得其中各LED芯片的光学中心更加精确，透镜配光的精确性更高，故本发明的LED集成光源板成本低、能够提高配光精确性。
附图说明
图1是LED芯片位于平面透镜内的发光示意图；
图2是LED芯片位于球形透镜的焦点O上方的发光示意图；
图3是LED芯片位于球形透镜的焦点O处的发光示意图；
图4是LED芯片位于球形透镜的焦点O下方的发光示意图；
图5是单透镜配多芯片的模式的结构示意图；
图6是本发明实施例一的LED集成光源板的正面结构示意图；
图7是图6所示的N-N断面放大结构示意图；
图8是是图7所示的Ⅰ处局部放大结构示意图；
图9是本发明实施例二与图7位置对应的断面放大结构示意图；
图10是图9所示的Ⅱ处局部放大结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图6～图8所示，本实施例的LED集成光源板是一种可同时同步生产多单元并可直接接于220V交流市电的不带透镜的平面LED集成光源板，包括导热绝缘基板1、六个互相之间各自独立无关联的LED光源单元30，所述LED光源单元30包括24个互相串联的LED模组31，每个所述LED模组31由四颗互相串联的LED芯片3集成构成，当然所述LED模组31也可以由单颗LED芯片3单独构成，所述导热绝缘基板1为金属铝基板，当然也可以采用铜基板等其他金属基板，所述金属基板的上表面设有导热绝缘层10，所述导热绝缘基板1的表面敷设有由金属层构成的电路连线21、散热箔片22，所述LED模组31与所述电路连线21相电连接，每个所述LED模组31内的所述LED芯片3之间以及各所述LED模组31之间的电路串、并联关系可根据实际电源的情况进行设置，当然，LED照明电路还可能包括其他必要的电子元件及模块，在此不予赘述，所述LED芯片3与所述散热箔片22相连接并传导热量，所述导热绝缘基板1上设有便于同步生产定位识别的若干安装固定孔11，每个所述LED模组31的周围均涂布包围有高度为0.3～1.5mm的白色不透明的有机胶体围堰4，所述胶体围堰4内填充硅胶或树脂6将所述LED芯片3覆盖，所述硅胶或树脂6内填充荧光粉，所述胶体围堰4呈圆形，当然也可以为方形或其他形状，所述胶体围堰4反光不透光，有利于将所述LED芯片3侧面发出的光反射出去，提高发光效率。
本实施例的LED集成光源板的制造方法包括以下步骤：
(a)在导热绝缘基板1上将由多颗LED芯片3集成构成的LED模组31固定在散热箔片22上，通过打线5将所述LED芯片3相互间串联电连接，同时将所述LED模组31的正负极与电路连线21相电连接；
(b)在所述LED模组31的周围通过自动涂胶机涂布一圈高度为0.3～1.5mm白色的可室温固化、半流淌的有机硅胶胶体，形成胶体围堰4，并在100～180℃下烘烤固化30～90分钟，当然也可以采用手工涂胶，而且也可以涂布树脂胶体；
(c)在所述胶体围堰4内填充含有荧光粉的硅胶或树脂6，并在100～180℃下对其再烘烤固化30～90分钟。
实施例二：
如图9、图10所示，本实施例的LED集成光源板与实施例一的区别特征在于：本实施例中，所述导热绝缘基板1为Al2O3或AlN等陶瓷基板，因此所述陶瓷基板的表面不需要设有导热绝缘层；每个所述LED模组31的出光方向均覆有球面透镜41，所述球面透镜41采用点胶方式并固化形成，所述球面透镜41的焦点位于所述LED模组31的的出光表面的同一平面内，如图3所示，此时LED芯片发出的光都能有效射出，不会有全反射现象，同样条件下其出光率可比实施例一提高5～20％，是一种大角度透镜的配光设计，此时光源的发光效率最高，当然所述球面透镜41的焦点也可以位于所述LED模组31的出光表面之上，如图4所示，此时LED芯片发出的光能有效发散出来，并且缩小了发光角度，以达到聚光的效果，是一种聚光型透镜的配光设计，所述球面透镜41由透明的硅胶或树脂固化形成。
另外，本实施例的LED集成光源板的制造方法在实施例一的步骤(c)后还包括以下步骤：
(d)通过自动涂胶机将粘度为25000～40000cps的透明硅胶或树脂胶体滴在固化后的所述胶体围堰4及硅胶或树脂6区域上，当然也可以采用手工滴胶，依靠透明硅胶或树脂的表面张力自然形成球状鼓包，使其覆盖在所述LED模组31上形成球形胶体；
(e)在100～180℃下对所述球形胶体烘烤60～300分钟，使其固化，形成所述球面透镜41。
本实施例的其余特征与实施例一相同。
本实施例可避免平面型透镜在发光角度较大时固有的全反射现象，因此提高了光源的发光效率，另外本实施例采用LED模组31及其球面透镜41同步一次封装的方法，在应用于灯具中时，只需模块化直接安装即可，克服了现有技术中单颗LED芯片独立贴片封装成本高、生产效率低的弊端；本实施例在保证覆盖所有的LED芯片3的情况下，将LED光源单元30中配置一个大半径大体积的单透镜变为多个小半径的透镜形式，使得整个透镜的体积减少，材料用量减少，节省了价格昂贵的光学硅胶或树脂的用量，使得透镜的成本大大降低，经济性得到明显提升，另外多透镜使得其中各LED芯片3的光学中心更加精确，透镜配光的精确性更高；因此本实施例的成本低、生产效率高，能够提高发光效率和配光精确性。
本发明的所述导热绝缘基板1不限于实施例中所述，也可以采用PCB电路板或其它导热绝缘基板。
本发明采用较简单的制造工艺，在所述导热绝缘基板1上同步平面封装LED模组31，只通过胶体围堰4就可以有效控制荧光粉的厚度，从而精确控制光源的色温，胶体围堰4的形成可以通过常用的涂胶机自动形成，生产效率高，且不需要专用模具，因此本发明的LED集成光源板成本低、结构简单、工艺简单、生产效率高、色温精度高。
本发明可广泛应用于LED集成光源领域。
Claims (8)
1.一种LED集成光源板，其特征在于：包括导热绝缘基板(1)、至少一个LED光源单元(30)，所述LED光源单元(30)包括若干个LED模组(31)，每个所述LED模组(31)由多颗LED芯片(3)集成构成或由单颗LED芯片(3)单独构成，所述导热绝缘基板(1)的表面敷设有由金属层构成的电路连线(21)、散热箔片(22)，所述LED模组(31)与所述电路连线(21)相电连接，每个所述LED模组(31)内的所述LED芯片(3)之间串联或并联或串并联组合连接，各所述LED模组(31)之间串联或并联或串并联组合连接，所述LED芯片(3)与所述散热箔片(22)相连接并传导热量，每个所述LED模组(31)的周围均涂布包围有高度为0.3～1.5mm的白色胶体围堰(4)，所述胶体围堰(4)内填充硅胶或树脂(6)将所述LED芯片(3)覆盖，每个所述LED模组(31)的出光方向均覆有球面透镜(41)，所述球面透镜(41)采用点胶方式由硅胶或树脂固化形成，所述球面透镜(41)的焦点位于所述LED模组(31)的出光表面的同一平面内或者位于所述LED模组(31)的出光表面之上。
2.根据权利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于：所述硅胶或树脂(6)内填充荧光粉。
3.根据权利要求1或2所述的LED集成光源板，其特征在于：所述导热绝缘基板(1)为金属基板，所述金属基板的上表面设有导热绝缘层(10)。
4.根据权利要求1或2所述的LED集成光源板，其特征在于：所述导热绝缘基板(1)为陶瓷基板或PCB电路板。
5.根据权利要求1或2所述的LED集成光源板，其特征在于：所述胶体围堰(4)呈圆形或方形，所述胶体围堰(4)反光不透光。
6.根据权利要求1或2所述的LED集成光源板，其特征在于：所述导热绝缘基板(1)上设有若干安装固定孔(11)。
7.一种制造权利要求1所述的LED集成光源板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)在导热绝缘基板(1)上将由多颗LED芯片(3)集成构成或由单颗LED芯片(3)单独构成的LED模组(31)固定在散热箔片(22)上，通过打线(5)将所述LED芯片(3)相互间串联或并联或串并联组合进行电连接，同时将所述LED模组(31)的正负极与电路连线(21)相电连接；
(b)在所述LED模组(31)的周围通过手工或涂胶机涂布一圈高度为0.3～1.5mm白色的可室温固化、半流淌的有机硅胶或树脂胶体，形成胶体围堰(4)，并在100～180℃下烘烤固化30～90分钟；
(c)在所述胶体围堰(4)内填充硅胶或树脂(6)，并在100～180℃下对其再烘烤固化30～90分钟；
(d)通过手工或涂胶机将粘度为25000～40000cps的透明硅胶或树脂胶体滴在固化后的所述胶体围堰(4)及硅胶或树脂(6)区域上，依靠透明硅胶或树脂的表面张力自然形成球状鼓包，使其覆盖在所述LED模组(31)上形成球形胶体；
(e)在100～180℃下对所述球形胶体烘烤60～300分钟，使其固化，形成所述球面透镜(41)。
8.根据权利要求7所述的LED集成光源板的制造方法，其特征在于：步骤(c)中，在所述胶体围堰(4)内填充的所述硅胶或树脂(6)中含有荧光粉。
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2010
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