CN102487061B - 发光二极管封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管封装结构，该发光二极管封装结构包括至少一发光二极管芯片、至少一色彩感测组件、及围绕所述发光二极管芯片的反光杯，该发光二极管芯片具有一主出光面及与主出光面相对的次出光面，发光二极管芯片从次出光面发出的光线被色彩感测组件检测该光线的光强，以监控并调节发光二极管封装结构的色温。本发明通过设置色彩感测组件并且通过色彩感测组件探测发光二极管芯片的各色彩的光强变化，以稳定发光二极管芯片的色温。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装结构，尤其涉及一种具有稳定色温的发光二极管封装结构。
背景技术
随着发光二极管的发光效率不断提升，除现有应用于指示灯、交通号志灯、LED显示屏、汽车仪表板及车内照明外，目前也已经被广泛应用在液晶平板显示器的背光源，未来进一步提升效率后，将可被广泛应用在一般照明上。
然，对照明应用而言，有其特定的行业规范，例如光场分布、色温，及演色性等，都是重要的光源质量参数，由于发光二极管的发光强度会随使用时间而逐渐衰减，且目前的发光二极管照明应用大多仍需要使用蓝光二极管激发荧光粉，经混光后形成多波长宽带谱的光线来提升演色性，使得色温常因使用时间的增加而改变。因此，如何控制发光二极管的发光强度，使色温保持在一定范围是一个重要的课题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有稳定色温的发光二极管封装结构。
一种发光二极管封装结构，该发光二极管封装结构包括至少一发光二极管芯片、至少一色彩感测组件、及围绕所述发光二极管芯片的反光杯，该发光二极管芯片具有一主出光面及与主出光面相对的次出光面，发光二极管芯片从次出光面发出的光线被色彩感测组件检测该光线的光强，以监控并调节发光二极管封装结构的色温。
本发明发光二极管封装结构通过设置色彩感测组件并且通过色彩感测组件探测发光二极管芯片的各色彩的光强变化，以稳定发光二极管芯片的色温。
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为本发明第一实施方式中发光二极管封装结构的剖面示意图。
图2为本发明第二实施方式中发光二极管封装结构的剖面示意图。
图3为本发明第三实施方式中发光二极管封装结构的剖面示意图。
主要元件符号说明
发光二极管封装结构 100、200、300
发光二极管芯片 50、250
透明绝缘层 60、260
色彩感测组件 70、270、370
基板 51、251
缓冲层 52、252
发光结构 53、253
第一半导体层 531
第二半导体层 532
发光层 533
P型接触层 54、254
透明导电层 55、255
荧光粉层 56、256
第一电极 58、258
第二电极 59、259
第一焊接垫 61、261
第二焊接垫 62、262
反射层 79
红色过滤层 76
绿色过滤层 77
蓝色过滤层 78
硅板 64
红色探测器 71
绿色探测器 72
蓝色探测器 73
透镜 63、275
第一发光二极管芯片 350
第二发光二极管芯片 390
反光杯 80、280、380
反光层 81、281、381
绝缘层 65、82、282、382
主出光面 510
次出光面 511
封装胶 90
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，所示为本发明第一实施方式的发光二极管封装结构100的剖视图。该发光二极管封装结构100包括一发光二极管芯片50、色彩感测组件70、及一连接发光二极管芯片50与色彩感测组件70的透明绝缘层60、反光杯80、及封装胶90。发光二极管芯片50发出的光线经过透明绝缘层60被色彩感测组件70检测。
该发光二极管芯片50在本实施例中为覆晶式发光二极管芯片。该发光二极管芯片50包括一基板51、一发光结构53、一第一电极58、一第二电极59。所述基板51与发光结构53之间生长一缓冲层52，该缓冲层52在本实施例中由氮化镓材料制成。所述发光结构53与该第一电极58之间设置一P型接触层54及一透明导电层55。所述基板51设置在远离色彩感测组件70的一侧，所述发光结构53、P型接触层54、透明导电层55依次自基板51向色彩感测组件70延伸。该发光二极管芯片50具有一主出光面510及相对该主出光面510的次出光面511。在本实施例中所述主出光面510为发光二极管芯片50靠近基板51的端面，所述次出光面511为靠近透明导电层55的端面。
所述基板51为透明的平板体用以使光线穿过。该基板51采用高透光率材料制作，例如蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)等。在本实施例中，该基板51的材料为蓝宝石。
所述发光结构53包括一第一半导体层531、一第二半导体层532及夹设置第一半导体层531与第二半导体层532之间的发光层533。该第一半导体层531为n型氮化镓半导体层；该第二半导体层532为p型氮化镓半导体层。该发光层533为多量子阱层(MQWs层)。在发光二极管芯片50的顶面及侧面设置一层荧光粉层56，在本实施例中该荧光粉层56为黄色荧光粉层。可以理解的，该荧光粉层可以是一种或者多种荧光粉混合形成，所发出的光线也可以是一种或多种可见光。另外，该荧光粉可以是和封装胶材混合后一起注入形成。
所述第一电极58与透明导电层55的底部连接，所述第二电极59与所述第一半导体层531接触。该第一电极58及第二电极59均为金属导电电极。
所述透明绝缘层60的材料可以是环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicon)、喷涂玻璃(SOG，spin-on glass)、聚酰亚胺(polyimide)、双苯环丁烯(B-stagedbisbenzocyclobutene，BCB)、或玻璃(glass)。该透明绝缘层60设有一第一焊接垫61以对应连接所述第一电极58，且设有一第二焊接垫62以对应连接所述第二电极59。该第一焊接垫61、第二焊接垫62分别与外部电路电性连接。该第一焊接垫61与第一电极58可以通过共晶连接，该第二焊接垫62与第二电极59可以通过共晶连接。上述焊接垫上也可以是涂布金属导电胶，如银胶，以与发光二极管的电极形成共晶接合。
所述色彩感测组件70包括设置在远离发光二极管芯片50的一侧面的色彩过滤层、反射层79及色彩探测器。所述色彩过滤层在本实施例中为红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78。所述红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78相互并排设置，均呈“凸”字型，包括嵌入在透明绝缘层60中的容置部(图未标)及凸出透明绝缘层60的侧面的凸出部(图未标)。
所述反射层79设置在透明绝缘层60远离发光二极管芯片50的一侧面，并与色彩过滤层并排设置。该反射层79覆盖透明绝缘层60及红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78的容置部，并与色彩过滤层的凸出部平齐。该反射层79由金属材料制成，以阻挡发光二极管芯片50发出的光线穿过除色彩过滤层的凸出部外的其他部分达到色彩感测组件70上。
所述色彩探测器在本实施例为背部照光型(Back side illumination)色彩探测器，包括红色探测器71、绿色探测器72、蓝色探测器73。所述红色探测器71、绿色探测器72、蓝色探测器73设置在远离发光二极管芯片50的一侧面并依据相应颜色对应设置在红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78的底面。所述红色探测器71、绿色探测器72、蓝色探测器73容置于一硅板64内，并在硅板64内设有与外部的驱动电路连接的金属线(图未标)。所述红色探测器71、绿色探测器72、蓝色探测器73分别侦测发光二极管芯片50发出并分别穿过红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78的光线的强度，从而监控发光二极管芯片50发出的红光、蓝光、绿光的光强，传递至驱动电路中进行处理控制。当发光二极管芯片50因为老化或者其它原因造成发出光线的光强及色温变更，所述色彩感测组件70则可以探测发现并通过驱动电路调控改变电性参数，达到稳定发光二极管芯片50的光强及色温的效果。所述红色探测器71、绿色探测器72、蓝色探测器73在本实施例中为光电二极管。
所述透明绝缘层60靠近发光二极管芯片50的一侧面设有若干透镜63，每一透镜63对应设置在红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78上以会聚进入红色过滤层76、绿色过滤层77、蓝色过滤层78的光线，从而增加进入红色探测器71、绿色探测器72、蓝色探测器73的光线的光强。
可以理解地，所述透明绝缘层60在其它实施例中可以省略，其中所述透镜63、色彩过滤层可以直接固定在色彩探测器上。所述第一焊接垫61、第二焊接垫62设置在硅板64一侧，并与硅板64之间设有绝缘层65。所述反光杯80在本实施例中与硅板64为一体制成，所述第一焊接垫61、第二焊接垫62为硅板64上设置孔后填充或者镀设金属层所形成。反光杯80朝向发光二极管芯片50的内侧面设置有反光层81。该反光层81为一金属层。该反光层81与反光杯80之间、反光层81表面均设有一层绝缘层82，以避免反光层81与第一焊接垫61、第二焊接垫62电连接而造成漏电。
可以理解地，为避免色彩感测组件70接收到的发光二极管芯片50的光强过强，所述透镜63可以省略，另外可在色彩感测组件70与色彩过滤层之间设置一层弱化层(图未示)，该弱化层的反射率为90％，穿透率为10％。
可以理解地，当发光二极管芯片50可以是低功率发光二极管、高功率发光二极管、交流电发光二极管(AC LED)、高电压发光二极管(High VoltageLED)、交流电高电压发光二极管(AC/High Voltage LED)或者多晶粒串联或者并联或多晶粒串并联混合电路所形成的晶粒。另外，所述发出的光线可以为单色光，如红色，即发光二极管芯片50为红色发光二极管，该则可以将所述色彩过滤层均设有红色发光二极管，将色彩探测器设为红色探测器。
请参阅图2，所示为本发明第二实施方式的发光二极管封装结构200的剖视图。该发光二极管封装结构200包括一发光二极管芯片250、色彩感测组件270、及一连接发光二极管芯片250与色彩感测组件270的透明绝缘层260、及反光杯280。与第一实施例的发光二极管封装结构100不同之处在于，发光二极管封装结构200的发光二极管芯片250为一般的水平电极结构的发光二极管芯片。
所述发光二极管芯片250与第一实施例的发光二极管芯片50的结构相似。所述发光二极管芯片250包括连接所述透明绝缘层260的基板251、缓冲层252、发光结构253、P型接触层254、透明导电层255、连接透明导电层255的第一电极258、及连接P型接触层254的第二电极259。所述第一电极258、第二电极259通过导线(图未标)分别与第一焊接垫261、第二焊接垫262连接。在发光二极管芯片250的顶面及侧面设置一层荧光粉层256，在本实施例中该荧光粉层256为黄色荧光粉层。所述色彩感测组件270的结构与第一实施例中的色彩感测组件70相同。所述透明绝缘层260内设有透镜275与色彩感测组件270对应。所述反光杯280与第一实施例的反光杯80结构相同，包括朝向发光二极管芯片250的反光层281及绝缘层282。
当发光二极管封装结构200工作时，发光二极管芯片250发出的部分光线向下穿过缓冲层252、基板251、透明绝缘层260及透镜275达到色彩感测组件270，由色彩感测组件270检测出发光二极管芯片250发出的光强及色温，反馈至驱动电路中；当所检测的值超出设定范围值，则通过控制电路调整发光二极管芯片250的光强及色温。
请参阅图3，所示为本发明第三实施方式的发光二极管封装结构300的剖视图。该发光二极管封装结构300包括一第一发光二极管芯片350、一第二发光二极管芯片390、分别对应第一发光二极管芯片350和第二发光二极管芯片390的色彩感测组件370。其中该第一发光二极管芯片350的结构与第一实施例的发光二极管芯片50相同，为蓝光发光二极管芯片外涂一层黄色荧光粉；第二发光二极管芯片390为红色发光二极管芯片。第一发光二极管芯片350和第二发光二极管芯片390发出的光线被反光杯380的反光层381反射。所述色彩感测组件370分别侦测该第一发光二极管芯片350、第二发光二极管芯片390发出的光线的强度，传递至驱动电路中进行处理控制，从而稳定发光二极管封装结构300的光强及色温。可以理解地，由于第二发光二极管芯片390是红色发光二极管芯片，对应侦测第二发光二极管芯片390的色彩感测组件370可以全部是红色探测器。
综上，本发明发光二极管通过设置色彩感测组件并且通过透明绝缘层将色彩感测组件与发光二极管芯片连接起来，通过色彩感测组件实时探测发光二极管芯片的光强及色温变化，以稳定发光二极管芯片的光强及色温。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种发光二极管封装结构，其特征在于：该发光二极管包括至少一发光二极管芯片、至少一色彩感测组件、及围绕所述发光二极管芯片的反光杯，该发光二极管芯片具有一主出光面及与主出光面相对的次出光面，发光二极管芯片从次出光面发出的光线被色彩感测组件检测该光线的光强，以监控并调节发光二极管的色温，所述色彩感测组件包括色彩过滤层、位于色彩过滤层下方的色彩探测器及与色彩过滤层并排、以阻挡发光二极管芯片发出的光线穿过除色彩过滤层以外的其它部分到达色彩感探测器的反射层，发光二极管芯片从次出光面发出的光线经过色彩过滤层后被色彩探测器检测。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述色彩过滤层与色彩探测器之间设有弱化层。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述色彩感测组件还包括对应所述色彩探测器的透镜。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述发光二极管芯片可以是低功率发光二极管芯片、高功率发光二极管芯片、交流电发光二极管芯片、多晶粒串联或并联混合电路所形成的发光二极管芯片。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述反光杯上设有金属反射层，该金属反射层与反光杯之间设有绝缘层。
6.如权利要求5所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述色彩感测组件设置在一硅板内，该硅板与反光杯为一体制成。
7.如权利要求6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包括第一电极及第二电极，所述硅板内设置有电性连接所述第一电极的第一焊接垫、及连接所述第二电极的第二焊接垫，第一焊接垫、第二焊接垫与硅板之间设有绝缘层。
8.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于：所述发光二极管包括至少一种荧光粉。
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