CN102456808A

CN102456808A - 发光二极管封装结构

Info

Publication number: CN102456808A
Application number: CN2010105200699A
Authority: CN
Inventors: 曾坚信
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-05-16

Abstract

一种发光二极管封装结构，包括基板、发光二极管芯片、封装层及荧光层，基板上具有电路结构，发光二极管芯片设置于基板上并与电路结构电连接，封装层设置在基板上并包覆发光二极管芯片，荧光层与发光二极管芯片隔离设置，荧光层包括荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区，荧光粉涂布区的面积小于发光二极管芯片发出的光透过封装层时的发光面积。该种发光二极管封装结构的荧光层设有荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区，光线进入荧光粉未涂布区时可避免荧光粉吸收、反射，提高该部分光线的取出率，从而提高发光二极管的出光效率。

Description

发光二极管封装结构

技术领域

本发明涉及一种半导体发光元件，特别涉及一种发光二极管的封装结构。

背景技术

目前产业上形成可发出白光的发光二极管通常是采用荧光粉转换白光的方式，即在发光二极管晶粒外涂覆荧光粉，荧光粉吸收发光二极管发出的一部分光而发出与发光二极管发出的光具有不同波长的光，这些具有不同波长的光再合成得到白光。一种常见的发光二极管封装结构是在发光二极管晶粒外包覆一层采用树脂等材料制成的封胶层，再在封胶层上涂覆荧光粉层。由于封胶层和荧光粉层的折射率均较空气的大，当发光二极管光线由封胶层或荧光粉层射向外界空气时，若入射角大于临界角度就会发生全反射而无法射出。而此种结构中的发光二极管发出的光需经过封胶层和荧光粉层的两次折射才能到达外界空间，使得发生全反射的概率更大，因而影响到发光二极管的发光效率。而如何提高发光二极管的发光效率一直是业界努力的一个方向。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有较高发光效率的发光二极管封装结构。

一种发光二极管封装结构，包括基板、发光二极管芯片、封装层及荧光层，基板上具有电路结构，发光二极管芯片设置于基板上并与电路结构电连接，封装层设置在基板上并包覆发光二极管芯片，荧光层与发光二极管芯片隔离设置，荧光层包括荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区，荧光粉涂布区的面积小于发光二极管芯片发出的光透过封装层时的发光面积。

本发明发光二极管封装结构内的荧光层设有荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区，当入射角度较大的光线进入荧光粉未涂布区时，因未含荧光粉，可避免该部分光线被荧光粉吸收、反射，提高该部分光线的取出率，从而提高发光二极管的发光效率。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。

图2为沿图1中的II-II线的剖视示意图。

图3为沿图1中的III-III线的剖视示意图。

图4为本发明第二实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。

图5为沿图4中的V-V线的剖视示意图。

图6为本发明第三实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。

图7为沿图6中的VII-VII线的剖视示意图。

图8为沿图6中的VIII-VIII线的剖视示意图。

图9为本发明第四实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。

图10为沿图9中的X-X线的剖视示意图。

图11为沿图9中的XI-XI线的剖视示意图。

主要元件符号说明

基板 10

电路结构 12

反射杯 14

阶梯部 141

第一阶梯部 142

第二阶梯部 143

内侧端 15、16

发光二极管芯片 20

金线 21

封装层 30

荧光层 40

荧光粉涂布区 401、411、421

荧光粉未涂布区 402、412、422

第一荧光层 41

第二荧光层 42

荧光粉 50、51

间隙 60

具体实施方式

请参考图1-3，本发明第一实施例提供的发光二极管封装结构包括基板10，设于基板10上的发光二极管芯片20，包覆发光二极管芯片20的封装层30，及与发光二极管芯片20隔离设置的荧光层40。

基板10由导热性能良好的材料制成，例如陶瓷等。采用电镀、蒸镀等方式在基板上形成电路结构12。电路结构12由基板10的上表面延伸至基板10的下表面，由此可使发光二极管封装结构形成表面粘贴的形态。

本实施例中在基板10上还形成反射杯14，反射杯14内部形成容置空间。反射杯14的侧边顶部形成阶梯部141。其中反射杯14的两相对侧边的阶梯部141在该两相对侧边的中间部分的宽度比其他部分的宽度更大，使得反射杯14的开口处大致形成“十”字形。反射杯14的材料可以与基板10的材料相同，并与基板10一体成型，当然也可以分开成型，再将反射杯14固定于基板10上。

发光二极管芯片20可以发出可见光或者紫外光，特别是蓝光和近紫外光。发光二极管芯片20中的发光层材料可以为氮化铝铟镓材料，化学式为Ga_1-x-yIn_xAl_yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。发光二极管芯片20设置在反射杯14的底部，并固定在基板10上同时与基板10上的电路结构12形成电连接。若发光二极管芯片20的基板是由例如蓝宝石等非导电材料制成，发光二极管芯片20也可以直接固定在基板10的电路结构12上，并通过金线21将发光二极管芯片20的两个电极与电路结构12形成电连接。可以理解地，在其他实施例中，还可采用覆晶、共晶接合等方式将发光二极管芯片20的电极与电路结构12形成电连接。

封装层30设置在反射杯14的容置空间内并包覆发光二极管芯片20及金线21。本实施例中，封装层30的高度与反射杯14的阶梯部141平齐。封装层30可由透明材料例如树脂、硅胶等制成。封装层30由环氧树脂制成时，可在环氧树脂内添加酸酐等物，以防止树脂的黄化。还可在封装层30内加入一定的稀释剂，以提高封装层30的挠曲性，可使封装层30与发光二极管芯片20之间的热应力降低，从而可防止封装层30龟裂或金线21断裂等问题。

荧光层40设置在封装层30上及反射杯14的侧边上。荧光层40也由可透光材料制成。在本实施例中，荧光层40为一层状结构，平铺在封装层30上以及反射杯14的阶梯部141上，并大致与反射杯14的顶部平齐。荧光层40包括荧光粉涂布区401和荧光粉未涂布区402。荧光粉涂布区401内含有荧光粉50。荧光粉50可以为石榴石基荧光粉、硅酸盐基荧光粉、原硅酸盐基荧光粉、硫化物基荧光粉、硫代镓酸盐基荧光粉或氮化物基荧光粉。荧光粉未涂布区402内不含荧光粉。本实施例中的荧光粉未涂布区402分为两块，并分别设置在荧光粉涂布区401的两侧端。该两侧端与发光二极管芯片20之间的距离较荧光粉涂布区401的其他部位与发光二极管芯片20之间的距离远，到达该荧光粉未涂布区402的光线的入射角较其他位置的大。荧光粉涂布区401设置在发光二极管芯片20的上方，荧光粉涂布区401的面积小于封装层30最外层处的面积，也即小于发光二极管芯片20的光线透过封装层30时的发光面积。

在封装层30相对较远的两侧端只设荧光粉未涂布区402，而未设荧光粉涂布区401，入射角较大的光线到达该处后，不再被荧光粉50所吸收、反射或折射而直接到达外部，可降低产生全反射的概率，以提升该部分光线的取出率，从而提升发光二极管的发光效率。

其他实施例中的荧光粉涂布区401与荧光粉未涂布区402的分布可按实际需求变更，例如可将荧光粉涂布区401设置在中央，而周围被荧光粉未涂布区402围绕，或者荧光粉涂布区401与荧光粉未涂布区402并排设置在封装层30的上方，而且保持荧光粉涂布区401的面积小于光线透过封装层30时的发光面积。

另外，荧光层40的表面均可设置成粗糙的表面，例如可以是外表面，也可以是与封装层30接触的面。粗糙的表面既可以是设在荧光粉涂布区401，也可以是设在荧光粉未涂布区402。粗糙的表面可以进一步破坏光线的全反射，以提升出光效率。

进一步的，在荧光层40内还可添加扩散粒子，加强荧光层40的散射能力，进一步破坏光线的全反射。

荧光层40与发光二极管芯片20隔离设置，也可避免发光二极管芯片20的热量对荧光层40的影响，提高荧光层40的使用寿命。其他实施例中的荧光层40并非要直接设置在封装层30上，也可与封装层30相间隔。

请参考图4-5，本发明第二实施例提供的发光二极管封装结构与第一实施例中的相似，只是荧光层40中的荧光粉涂布区401内可包括多种不同的荧光粉50、51，如此，发光二极管芯片20发出的光可使多种不同的荧光粉50、51受激发从而形成多种不同波长的光，这些不同波长的光合成的白光具有更好的显色性。

请参考图6-8，本发明第三实施例提供的发光二极管封装结构与第二实施例中的相比，不同之处在于荧光层的设置位置及方式。

该发光二极管封装结构中的反射杯14的两个相对的内侧端15上形成第一阶梯部142，且第一阶梯部142在该两个内侧端15的中间部分比其他部分的宽度更大。在反射杯14的另外两个相对的内侧端16上形成第二阶梯部143，其中第二阶梯部143的高度比第一阶梯部142小，也即第二阶梯部143在第一阶梯部142所处的水平面之下。封装层30包覆发光二极管芯片20且封装层30的高度与第二阶梯部143平齐。

该发光二极管封装结构中包含多层荧光层，例如是两层，即第一荧光层41和第二荧光层42。可以理解，在其他实施例中还可以设置成不同数量的荧光层。第一荧光层41设置在第一阶梯部142上并大致与反射杯14的顶部平齐，第二荧光层42设置在第二阶梯部143上。第一荧光层41和第二荧光层42可以设置成互相接触，也可以设置成互相间隔。本实施例中，第二荧光层42与第一荧光层41之间形成一个间隙60。间隙60内也可填充其他透光材料。第一荧光层41包含有荧光粉涂布区411和荧光粉未涂布区412。第二荧光层42包含有荧光粉涂布区421和荧光粉未涂布区422。第一荧光层41中的荧光粉涂布区411含有的荧光粉50与第二荧光层42中的荧光粉涂布区421含有的荧光粉51不同，如此可避免多种荧光粉同时存在于同一区域时，荧光粉互相干扰产生散射或者吸收，从而有利于整体的光转换效率和光输出强度。第一荧光层41和第二荧光层42可以设置成平行，也可以设置成非平行。本实施例中的第一荧光层41和第二荧光层42的荧光粉涂布区411、421互相重叠，均设置在发光二极管芯片20的正上方。

请再参考图9-11，本发明第四实施例提供的发光二极管封装结构与第三实施例中的相比，不同之处在于第一荧光层41中的荧光粉涂布区411和第二荧光层42中的荧光粉涂布区421互相错开设置。例如第一荧光层41中的荧光粉涂布区411可设置在发光二极管芯片20的正上方，而第二荧光层42中的荧光粉涂布区421可设置在发光二极管芯片20的侧上方。如此设置，可使各层荧光层41、42中的荧光粉50、51充分受到发光二极管芯片的光线的激发，避免被其他层中的荧光粉遮挡，从而提高光转换效率及光输出强度。

Claims

1.一种发光二极管封装结构，包括基板、发光二极管芯片、封装层及荧光层，基板上具有电路结构，发光二极管芯片设置于基板上并与电路结构电连接，封装层设置在基板上并包覆发光二极管芯片，荧光层与发光二极管芯片隔离设置，其特征在于：荧光层包括荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区，荧光粉涂布区的面积小于发光二极管芯片发出的光透过封装层时的发光面积。

2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：还包括设置在基板上的反射杯，封装层设置在反射杯内，荧光层设置在封装层上及反射杯的侧边上。

3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述荧光层的荧光粉涂布区内具有多种不同类型的荧光粉，所述不同类型的荧光粉用于吸收发光二极管芯片的光发出不同波长的光。

4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述荧光层具有粗糙的表面。

5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述荧光层包括多层，每层荧光层包括荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区。

6.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于：各层荧光层的荧光粉涂布区互相错开设置。

7.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于：各层荧光层的荧光粉涂布区互相重叠设置。

8.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于：各层荧光层的荧光粉涂布区内的荧光粉类型不同。

9.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述荧光层内含有扩散粒子。

10.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述发光二极管芯片的发光层为氮化铝铟镓材料。