CN102117881B

CN102117881B - 一种提高出光率的led封装结构

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Publication number: CN102117881B
Application number: CN 201110034044
Authority: CN
Inventors: 王海军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: CN102117881A

Abstract

本发明涉及一种提高出光率的LED封装结构，其包括散热基板，散热基板上至少设有一个透明基座；透明基座的外周面上安装有LED芯片及透明保护框，透明保护框压盖于LED芯片及透明基座上，透明保护框的形状与透明基座及位于透明基座上的LED芯片形状相适应；透明基座与透明保护框相接触的外周面形成反射面及透射面。本发明透明基座与透明保护框均采用透明陶瓷材料制成时，由于透明陶瓷具有散热快，硬度高，绝缘性好；当透明基座上安装LED芯片，且利用透明保护框对LED芯片进行保护时，能极大提高LED芯片的出光率；透明基座呈球形结构时，透明基座与散热基板间的接触面积大，能提高散热效果，延长LED芯片的使用寿命；结构简单，安装使用方便，安全可靠。

Description

一种提高出光率的LED封装结构

技术领域

本发明涉及一种LED封装结构，尤其是一种提高出光率的LED封装结构，属于LED封装的技术领域。

背景技术

目前，随着LED材料外延和芯片工艺的发展，LED显示了良好的应用前景，特别是大功率LED，其应用领域不断拓展，已被广泛应用在景观照明、矿灯、路灯、应急路灯等领域。

LED是一种特殊的二极管，其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，这些半导体材料预先通过注入或掺杂等工艺生产P/N结结构。在某些半导体材料的P/N结中，LED中的电流可以轻易地从P极流向N极，两种不同的载流子即空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向P/N结，当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的方式释放出能量，而给P/N结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

目前，大功率LED封装结构中，LED的出光率不高，同时LED的散热效果差，影响LED的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高出光率的LED封装结构，其结构简单紧凑，安装使用方便，提高了LED的出光率，延长了LED使用寿命，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述提高出光率的LED封装结构，包括散热基板，所述散热基板上至少设有一个透明基座，所述透明基座固定安装于散热基板上；透明基座的外周面上安装有用于发光的LED芯片及用于保护LED芯片的透明保护框，所述透明保护框压盖于LED芯片及透明基座上，透明保护框的形状与透明基座及位于透明基座上的LED芯片形状相适应；透明基座与透明保护框相接触的外周面形成用于将入射到透明基座内的光线反射或透射后射出的反射面及透射面。

所述透明基座呈球形结构、平板状或类柱面结构。所述透明基座的材料包括透明陶瓷、镁铝尖晶石或二氧化硅晶体。所述透明基座的材料为氮化铝陶瓷。

所述透明基座呈球形结构时，透明基座的南极端嵌置于散热基板内，并与散热基板相固定；透明基座对应于嵌置于散热基板内的南极端凹设有反射槽，透明基座的北极端凹设有安装槽；LED芯片固定安装于安装槽内，并与透明基座相固定连接。

所述透明保护框对应于与LED芯片相对应的表面凹设有定位槽，所述定位槽位于LED芯片的上方，且与LED芯片的形状相对应。所述透明保护框的材料包括玻璃透镜、石英、透明类陶瓷或透明类PMMA。

所述透明保护框的中心区与LED芯片相对应的表面设有用于将LED芯片裸露的出光槽。所述散热基板对应于与透明基座相连的另一侧设有散热底板，所述散热底板上至少设有一块散热基板。所述散热基板的材料包括银、铜、硅或陶瓷。

本发明的优点：透明基座固定安装于散热基板上，透明基座上通过安装槽安装有LED芯片，透明基座上压盖有透明保护框，透明基座对应于与透明保护框相连的外周面能形成反射面及透射面，从而能够将LED芯片射入的光线反射或透射后射出，从而能LED芯片下部及端部边缘四周发出的光线导出，使LED芯片所有发光面的光线射出；且透明基座与透明保护框的透明设置，能够增加LED芯片工作时的光线的发射与透射，提高LED芯片的出光率，提高LED芯片的亮度；透明基座与透明保护框均采用透明陶瓷材料制成时，由于透明陶瓷具有散热快，硬度高，绝缘性好；当透明基座上安装LED芯片，且利用透明保护框对LED芯片进行保护时，能够极大提高LED芯片的出光率；透明基座呈球形结构时，透明基座与散热基板间的接触面积大，能够提高散热效果，延长LED芯片的使用寿命；结构简单紧凑，安装使用方便，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为本发明的另一种结构示意图。

图3为图1的一种使用状态图。

图4为图3的俯视图。

图5为图1的另一种使用状态图。

图6为本发明的第三种结构示意图。

图7为本发明透明基座为平板装结构时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1~图7所示：本发明包括LED芯片1、安装槽2、透明保护框3、透明基座4、散热基板5、散热底板6、出光槽7、定位槽8及配光镜9。

LED芯片1呈长方体结构，具有六个不同的发光面，现有的集成封装条件下，LED芯片1的下部的光线会被吸收或遮挡，不能够相应表面发出的光线提取。因此，为了提高LED芯片1的出光率，需要将LED芯片1下部发出的光线进行相应的提取，能提高LED芯片1的出光率。

如图6所示：所述散热基板5上至少设有一个透明基座4，所述透明基座4呈球形结构、平板状结构或类柱状结构；图中透明基板4采用球形结构，所述透明基座4上设有LED芯片1，透明基座4能够将LED芯片1架高后发光，透明基座4的透明设置，透明基座4不会将LED芯片1下部的光线吸收或遮挡，同时不会影响LED芯片1其他四个表面及上表面的发光，LED芯片1下部射入透明基座4内的光线由透明基座4投射或发射后射出，同时LED芯片1相应四个表面发出的光线也能通过透明基座4射出，能提高LED芯片1的出光率。透明基座4的材料包括陶瓷、镁铝尖晶石或二氧化硅晶体（水晶），优选的是透明陶瓷；在透明陶瓷中，透明基座4的材料优选的是氮化铝陶瓷，同时透明基座4还可以采用具有良好散热特性的金属材料。

如图1、图3和图4所示：为了将球形结构的透明基座4安装于散热基板5上，透明基座4的南极端嵌置于散热基板5内，并与散热基板5相固定；同时，LED芯片1位于透明基座4的北极端；透明基座4呈球形结构，透明基座4与散热基板5的接触面积大，能够增大散热面积，延长LED芯片1的使用寿命。为了更好的安装LED芯片1，透明基座4的北极端凹设有安装槽2，所述安装槽2与LED芯片1相匹配。LED芯片1嵌置于安装槽2内，LED芯片1的端部边缘分别与透明基座4对应于设置安装槽2的内壁相接触，从而将LED芯片1安装于透明基座4上；LED芯片1的电源线通过安装槽2向外连接，确保LED芯片1安装方便及可靠性。LED芯片1安装在透明基座4上的安装槽2内后，LED芯片1下部及四周表面发出的光线通过安装槽2输入到透明基座4内，透明基座4不会遮挡或吸收相应的光线，还能将相应光线透射或反射后射出，能提高LED芯片1的出光率。透明基座4对应于嵌置于散热基板5内的南极端凹设有反射槽，通过反射槽能够将射入透明基座4内的光线反射后射出，提高LED芯片1工作时的出光率。

透明基座4上设有透明保护框3，所述透明保护框3压盖于透明基座4上，透明保护框3与透明基座4相接触的端部形状与透明基座4的形状相对应，透明保护框3与LED芯片1相对应的表面凹设有定位槽8，所述定位槽8位于LED芯片1上方，且与LED芯片1的形状相对应；当透明保护框3压盖于透明基座4上时，透明保护框3通过定位槽8与透明基座4上的LED芯片1相对应位置安装固定，透明保护框3能够对LED芯片1进行保护，同时能够防止LED芯片1上的荧光粉和硅胶外溢。透明保护框3的材料玻璃透镜、水晶晶体、透明类陶瓷或透明类PMMA（Polymethyl Methacrylate）等注塑塑胶材料；透明基座4与透明保护框3均采用透明陶瓷材料制成时，透明陶瓷具有散热快，硬度高，绝缘性好；当透明基座4上安装LED芯片1，且利用透明保护框3对LED芯片1进行保护时，能够极大提高LED芯片1的出光率。透明保护框3的端部与散热基板5相连，透明保护框3与散热基板5间形成密闭的整体，将透明基座4与LED芯片1封闭起来，能够作为LED芯片1的配光。同时，透明基座4对应于与透明保护框3相接触的外周面形成反射面及透射面，所述全反射面能够将LED芯片1通过安装槽2射入透明基座4的光线反射或透射出去，大大提高LED芯片1工作时的出光率，提高发光亮度。如图3和图4所示：为散热基板5上设置三个透明基座4的结构示意图，将散热基板5上设置多个均匀分布的透明基座4及相应的LED芯片1后，能够提高LED芯片1作为光源的发光亮度。

如图7所示：当透明基座4采用平板式结构时，透明基座4上同时设置多颗LED芯片1，平板式的透明基座4能够增大与散热基板5的接触面积，提高LED芯片1工作时的散热效率，有效延长LED芯片1的使用寿命。图7中，透明基座7上同时均匀布置了三颗LED芯片1，LED芯片1上设置配光镜9，配光镜9同时压盖于三颗LED芯片1上，用于对LED芯片1的发光进行配光。LED芯片1通过配光镜9配光后，在配光镜9上压盖有透明保护框3，所述透明保护框3的形状与配光镜9的形状相对应，透明保护框3将配光镜9封盖于透明基座4上。透明基座4、配光镜9及透明保护框3相对应配合后，能够将LED芯片1下部发出的光线，从而提高了LED芯片1的出光率。

当透明基座4采用圆柱体或半个圆柱体结构时，LED芯片1位于圆柱体透明基座4的顶端，透明基座4与LED芯片1相接触的表面不会遮挡或吸收LED芯片1发出的光线，LED芯片1下部发出的光线射入透明基座4内后，透明基座4能够将相应的光线反射或投射后射出。透明基座4上对应于安装LED芯片1的端部设置配光透镜，并通过透明保护框3将配光透镜与散热基板5连接成封闭的整体。

如图2所示：为本发明的另一种结构示意图。图2中，透明基座4采用球形结构，所述透明保护框3与LED芯片1相对应的表面上设有出光槽7，所述出光槽7位于透明基座4北极端的上部，同时将透明基座4上的LED芯片1裸露出来，LED芯片1工作时发出的光线大部分通过出光槽7向外射出。

如图5所示：为本发明同时将多个散热基板5同时使用的结构示意图。散热基板5同时均匀分布于散热底板6上，散热底板6能够扩大散热基板5的散热面积，将散热基板5传导出来的热量有效散热出去。散热底板6与散热基板5的材料包括银、铜、硅或陶瓷，具有良好的散热效果。

如图1~图5所示：使用时，透明基座4的南极端嵌置于散热基板5内，并与散热基板5固定，透明基座4呈球形结构时，透明基座4具有较大的散热表面积，透明基座4嵌置于散热基板5内，提高了散热接触面积，能够将LED芯片1发出的热量快速有效的散去。透明基座4的北极端凹设有安装槽2，安装槽2内设有LED芯片1，将LED芯片1的电源线安装好后，在透明基座4上压盖有透明保护框3。透明保护框3能够保护LED芯片1，透明保护框3与散热基板5相接触，形成一个相对封闭的整体；透明保护框3采用透镜制成，能够将LED芯片1入射进的光线透射出去。散热基板5均匀分布于散热底板6上，散热底板6上设置多个散热基板5后，能够增大LED芯片1工作时作为光源的亮度，同时增大了散热面积，能有效延长LED芯片1的使用寿命。工作时，将LED芯片1的电源接通，使LED芯片1处于发光工作状态。LED芯片1发光时的光线大部分直射出去，但是会有部分光线通过安装槽2的内壁射入透明基座4内。由于透明基座4与透明保护框3均为透明结构，且透明基座4对应于与透明保护框3相接触的外周面形成反射面及透射面，因此进入透明基座4的光线能够透射出去或通过反射面射出，从而将LED芯片1下表面发光有效输出，LED芯片1四周表面发出的光线能够也能通过透明基座4及透明保护框3射出，提取了LED芯片1所有发光表面的光线，避免了现有集成封装条件下LED芯片1下部不能发光的缺点，提高了LED芯片1的出光率，提高了LED芯片1的工作亮度。LED芯片1工作时发出的热量，通过透明基座4传递到散热基板5上，透明基座4与散热基板5的接触面积大，提高了散热效果；同时散热基板5分布于散热底板6上，进一步提高了散热效果，延长LED芯片1的使用寿命。

本发明透明基座4固定安装于散热基板5上，透明基座4上通过安装槽2安装有LED芯片1，透明基座4上压盖有透明保护框3，透明基座4对应于与透明保护框3相连的外周面能形成反射面及透射面，从而能LED芯片1下部及端部边缘四周发出的光线导出，使LED芯片1所有发光面的光线射出，将LED芯片1下部的发光有效输出，使LED芯片1所有发光面的光线射出；且透明基座4与透明保护框3的透明设置，能够增加LED芯片1工作时的光线的发射与透射，提高LED芯片1的出光率，提高LED芯片1的亮度；透明基座4与透明保护框3均采用透明陶瓷材料制成时，由于透明陶瓷具有散热快，硬度高，绝缘性好；当透明基座4上安装LED芯片1，且利用透明保护框3对LED芯片1进行保护时，能够极大提高LED芯片1的出光率；透明基座4呈球形结构时，透明基座4与散热基板5间的接触面积大，能够提高散热效果，延长LED芯片1的使用寿命；结构简单紧凑，安装使用方便，安全可靠。

Claims

1. 一种提高出光率的LED封装结构，其特征是：包括散热基板（5），所述散热基板（5）上至少设有一个透明基座（4），所述透明基座（4）固定安装于散热基板（5）上；透明基座（4）的外周面上安装有用于发光的LED芯片（1）及用于保护LED芯片（1）的透明保护框（3），所述透明保护框（3）压盖于LED芯片（1）及透明基座（4）上，透明保护框（3）的形状与透明基座（4）及位于透明基座（4）上的LED芯片（1）形状相适应；透明基座（4）与透明保护框（3）相接触的外周面形成用于将入射到透明基座（4）内的光线反射或透射后射出的反射面及透射面；所述透明基座（4）呈球形结构，透明基座（4）的南极端嵌置于散热基板（5）内，并与散热基板（5）相固定；透明基座（4）的北极端凹设有安装槽（2）；LED芯片（1）固定安装于安装槽（2）内，并与透明基座（4）相固定连接；所述透明保护框（3）与LED芯片（1）相对应的表面凹设有定位槽（8），所述定位槽（8）位于LED芯片（1）的上方，且与LED芯片（1）的形状相对应。

2.根据权利要求1所述的提高出光率的LED封装结构，其特征是：所述透明基座（4）的材料包括透明陶瓷、镁铝尖晶石或二氧化硅晶体。

3.根据权利要求1所述的提高出光率的LED封装结构，其特征是：所述透明基座（4）的材料为氮化铝陶瓷。

4.根据权利要求1所述的提高出光率的LED封装结构，其特征是：所述透明保护框（3）的材料包括玻璃透镜、石英或透明类陶瓷。

5.根据权利要求1所述的提高出光率的LED封装结构，其特征是：所述透明保护框（3）的中心区与LED芯片（1）相对应的表面设有用于将LED芯片（1）裸露的出光槽（7）。

6.根据权利要求1所述的提高出光率的LED封装结构，其特征是：所述散热基板（5）均匀分布于散热底板（6）上，所述散热底板（6）上至少设有一块散热基板（5）。

7.根据权利要求1所述的提高出光率的LED封装结构，其特征是：所述散热基板（5）的材料包括银、铜、硅或陶瓷。