CN102130225A - 一种提高集成led光源出光率的封装方法 - Google Patents

一种提高集成led光源出光率的封装方法 Download PDF

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Abstract

一种提高集成LED光源出光率的封装方法，LED芯片固晶于封装基板，阵列排布的LED芯片由金线串并联连接后由封装材料灌封封装，封装后的出光面为非平面结构，对应于每一个LED芯片封装材料由模具定型为突起状，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，有效控制全反射现象的发生，仅此技术可提高现有平面封装LED光源光效15％-20％，如此集成封装LED光源相对于单颗封装LED光源光效偏低的缺陷将不复存在，集成封装大功率LED灯具的成本优势，结构性能优势将更明显。

Description

一种提高集成LED光源出光率的封装方法
技术领域
本发明涉及一种LED封装方法，确切地讲是一种改变出光面形状以提高集成LED光源出光率的封装方法。
背景技术
随着能源及环境问题的日益显现，节能产业及其产品越来越受到重视，半导体二极管(LED)照明的节能效果已被公认，当前LED光源可分为单颗封装和多颗集成封装，单颗封装LED光源时迄今为止应用最为广泛的一种模式，随着时间的推移，这种模式光源制作的LED灯具诸如结构复杂、传热通道过长导致的散热困难、由此而导致LED光效和寿命均大打折扣，这种情况下一些厂家开始尝试前期不被广泛看好的集成封装模式，通过一系列的科学研究集成光源模式取得很大发展，例如在灯具结构、成本、导热通道等方面较传统单颗封装光源及其应用灯具有着明显的优势，但就LED光源初始光通量而言，集成模式相较单颗模式光效通常低10-15％，究其原因在于集成封装LED光源出光面采用平面结构，光由光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时即会发生全反射而导致LED光源取光效率偏低。常规使用的有机硅封装材料折射率约为1.5，空气折射率常视为1，因此有机硅封装材料发生全发射的临界角为c＝Arcsin(1/n)＝Arcsin(1/1.5)＝42°，可见当LED芯片发光角度大于42°时光线将很难射出，这导致集成封装LED光源光效低于单颗封装光源。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出了一种提高集成LED光源出光率的封装方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种提高集成LED光源出光率的封装方法，LED芯片固晶于封装基板，阵列排布的若干LED芯片由金线串并联连接，再由封装材料灌封封装，对应于LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，其具体步骤如下：
封装基板制备：封装基板由高导热金属或合金材料制成片状结构；
LED芯片筛选：选取规格型号相同的LED芯片备用；
固晶固化：将LED芯片阵列置于相应固晶位置由固晶材料固定固化；
焊线：将导线焊接于LED芯片两极形成串并联连接后连接于光源模组正负极；
封装成型：最后由封装材料整体灌封，封装材料由模具固化形成带阵列排布凸点的出光面。
所述的封装基板由高导热金属或合金制成片状结构，固晶区域为平面或凹凸结构。
所述的封装材料为树脂材料、有机硅材料或透明陶瓷材料。
本发明的技术原理：光由光密介质射向光疏介质时，入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，此时光疏介质中将不出现折射光线，入射角大于上述数值时即会发生全反射。通常使用的有机硅封装材料折射率约为1.5，空气折射率常视为1，因此有机硅封装材料发生全发射的临界角为c＝Arcsin(1/n)＝Arcsin(1/1.5)＝42°，可见当LED芯片发光角度大于42°时光线将很难射出，这也导致集成封装LED光源光效低于单颗封装光源，本发明将集成封装LED光源出光面制作成带有多个突起的非平面结构，单个芯片对应于出光面设置为凸弧曲面，从LED芯片发出的光线相对于弧面的入射角将控制在较小的范围内，如此可减少全发射发生的机率，仅此技术可提高现有平面封装LED光源光效15％-20％。
本发明的有益效果：本发明将集成封装LED光源出光面制作成带有多个突起的非平面结构，各个曲面对应一个LED光源芯片，尽量减少全发射发生的机率，仅此技术可提高现有平面封装LED光源光效15％-20％，如此集成封装LED光源相对于单颗封装LED光源光效偏低的缺陷将不复存在，集成封装大功率LED灯具的成本优势，结构性能优势将更明显。
附图说明：
图1为平面封装光线出射示意图；
图2为曲面封装光线出射示意图；
图3为改进型曲面封装光线出射示意图。
附图中所指图例
1、封装基板2、LED芯片3、封装材料4、出光面5、出射光
6、临界光7、反射光8、临界角
具体实施方式
如图1所示：传统集成封装LED光源LED芯片2固晶于封装基板1，金线焊接连接后由封装材料3封装，出光面4设置为平面结构，由图可见当光线入射角小于临界角8时光可从封装材料折射进入空气，这部分光即为可利用的出射光5，当光线入射角恰为临界角8时光的折射角为90°，此时光疏介质中将不出现折射光线，入射角大于临界角8时即会发生全反射，LED发出的光将反射而被光源内部吸收，这部分光得不到利用，这是现有集成封装LED光源光效低于单颗封装光源光效的主要原因。
如图2所示：一种提高集成LED光源出光率的封装方法，LED芯片固晶于封装基板，阵列排布的若干LED芯片由金线串并联连接，再由封装材料灌封封装，其创新点在于对应于LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，其具体做法如下：
封装基板制备：封装基板由高导热金属或合金材料制成片状结构；
LED芯片筛选：选取规格型号相同的LED芯片备用；
固晶固化：将LED芯片阵列置于相应固晶位置由固晶材料固定固化；
焊线：将导线焊接于LED芯片两极形成串并联连接后连接于光源模组正负极；
封装成型：最后由封装材料整体灌封，封装材料由模具固化形成带阵列排布凸点的出光面，封装材料为树脂材料、有机硅材料或透明陶瓷材料。
如图3所示：为改进型结构，将封装基板制成片状结构，固晶区域设置凸台结构，将LED芯片固晶于凸台面上，再设计适当的出光面可进一步减少全反射。

Claims (3)

1.一种提高集成LED光源出光率的封装方法，LED芯片固晶于封装基板，阵列排布的若干LED芯片由金线串并联连接，再由封装材料灌封封装，其特征在于：对应于LED芯片封装材料由模具定型为突起状，每个LED芯片对应于一个弧面出光面，使LED芯片发射光的入射角控制在全反射临界角以内，整个封装面形成多个凸点阵列排布的出光面，其具体步骤如下：
封装基板制备：封装基板由高导热金属或合金材料制成片状结构；
LED芯片筛选：选取规格型号相同的LED芯片备用；
固晶固化：将LED芯片阵列置于相应固晶位置由固晶材料固定固化；
焊线：将导线焊接于LED芯片两极形成串并联连接后连接于光源模组正负极；
封装成型：最后由封装材料整体灌封，封装材料由模具固化形成带阵列排布凸点的出光面。
2.根据权利要求1所述的一种提高集成LED光源出光率的封装方法，其特征在于：所述的封装基板由高导热金属或合金制成片状结构，固晶区域为平面或凹凸结构。
3.根据权利要求1所述的一种提高集成LED光源出光率的封装方法，其特征在于：所述的封装材料为树脂材料、有机硅材料或透明陶瓷材料。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Yangtze Electromechanical Science & Technology Co.,Ltd.

Assignor: Huang Jinlu

Contract record no.: 2012320000247

Denomination of invention: Packaging method for improving light efficiency of integrated LED light source

License type: Exclusive License

Open date: 20110720

Record date: 20120319

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110720