CN102496673A

CN102496673A - 发光二极管封装结构及其封装方法

Info

Publication number: CN102496673A
Application number: CN2011104366846A
Authority: CN
Inventors: 张汝京; 肖德元
Original assignee: Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种发光二极管封装结构及其封装方法，本发明通过在LED芯片表面涂覆胶体，并将一个内壁形成有荧光粉的聚焦透镜置于LED芯片之上并与胶体固化，实现荧光粉的远场激发，通过此种方式，可很好地控制荧光粉的形状与厚度，色度易控，光斑性好，保证了发光器件色温的一致性，并可通过优化聚焦透镜几何形状，如焦距及孔径等，提取回向散射的光子，使被吸入LED芯片内部的光子转为可见光溢出，即提高了器件的可靠性，又提高了光效。

Description

发光二极管封装结构及其封装方法

技术领域

本发明涉及发光器件领域，特别涉及一种发光二极管封装结构及封装方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，LED在照明领域常用作发光装置。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

传统的荧光粉涂覆方式为点粉模式，即荧光粉与胶体的混合物填充到LED芯片支架碗杯内，然后加热固化。这种涂覆方式荧光粉量难以控制，并且由于各处激发光不同，使得白光LED容易出现黄斑或者蓝斑等光色不均匀现象。为此，Lumileds公司提出了保形涂覆荧光粉的涂覆方式，它们在倒装LED芯片表面涂覆一层厚度均匀性一致的保形荧光粉，提高了白光LED的光色稳定性。保形涂覆技术具有优异的均匀性和可控性，是目前功率型L ED生产中形成均匀一致荧光粉的理想工艺，但技术难度大。这些涂覆方式都是将LED芯片与荧光粉直接接触。有研究者的光学模拟结果表明，这种荧光粉与LED芯片直接接触的近场激发方法，增加了激发光的背散射损耗，降低了器件的取光效率。澳大利亚的Sommer采用数值模拟的方法模拟Lumileds的荧光粉保形涂覆结构，结果显示这种涂覆方法并不能提供更好的角度均匀性。

随着对白光LED光学模拟的深入，荧光粉远场激发的方案显示了更多的优越性。美国Rensselear工学院LRC(照明研发中心)的科学家们研发出一种光子散射萃取工艺(SPE)，据称是固态照明的突破性技术。通过在LED芯片表面布置一个聚焦透镜，并将涂有发光粉的玻璃片置于距LED芯片一定位置，通过修整LED透镜的几何形状来提取回向散射的光子，使被吸入LED内部典型光子转为可视光溢出，这样即提高器件的可靠性，又提高了光效(达60％)。

发明内容

本发明提供一种发光二极管封装结构及其封装方法，实现荧光粉的远场激发，即提高了器件的可靠性，又提高了光效。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发光二极管封装结构，包括：

基板；

设置于所述基板上的LED芯片；

设置于所述LED芯片表面的胶体；以及

聚焦透镜，所述聚焦透镜的内壁设置有荧光粉，所述聚焦透镜设置于所述胶体上。

可选的，在所述发光二极管封装结构中，所述聚焦透镜为玻璃或树脂。

可选的，在所述发光二极管封装结构中，所述胶体为树脂或硅胶。

可选的，在所述发光二极管封装结构中，所述聚焦透镜为半球形或椭球形。

根据本发明的另一面，还提供一种发光二极管封装方法，包括：

形成聚焦透镜，所述聚焦透镜的内壁设置有荧光粉；

提供基板，所述基板上设有LED芯片，所述LED芯片表面设有胶体；

在所述胶体表面安装聚焦透镜。

可选的，在所述发光二极管封装方法中，形成聚焦透镜的步骤包括：

形成聚焦透镜阵列；

在所述聚焦透镜阵列的内壁形成荧光粉；以及

切割所述聚焦透镜阵列，形成若干个独立的聚焦透镜。

可选的，在所述发光二极管封装方法中，通过刷涂、喷涂或旋转涂敷的方式在所述聚焦透镜阵列的内壁形成荧光粉。

可选的，在所述发光二极管封装方法中，所述聚焦透镜为玻璃或树脂。

可选的，在所述发光二极管封装方法中，所述胶体为树脂或硅胶，通过固化的方式使所述聚焦透镜固定在所述胶体表面。

本发明通过在LED芯片表面涂覆胶体，并将一个内壁形成有荧光粉的聚焦透镜置于LED芯片之上并与胶体固化，实现荧光粉的远场激发，通过此种方式，可很好地控制荧光粉的形状与厚度，色度易控，光斑性好，保证了发光器件色温的一致性。进一步地，可通过优化聚焦透镜几何形状，如焦距及孔径等，提取回向散射的光子，使被吸入LED芯片内部的光子转为可见光溢出，即提高了器件的可靠性，又提高了光效。

附图说明

图1为现有的基于SPE技术的LED封装结构的示意图；

图2为本发明较佳实施例的发光二极管封装方法的流程示意图；

图3至图7为本发明较佳实施例的发光二极管封装方法制作过程中的器件剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图2，其为本发明较佳实施例的发光二极管封装方法的流程示意图。所述发光二极管封装方法包括如下步骤：

S21：形成聚焦透镜，所述聚焦透镜的内壁设置有荧光粉；

S22：提供基板，所述基板上设有LED芯片，所述LED芯片表面设有胶体；

S23：在所述胶体表面安装聚焦透镜。

需要说明的是，可以先进行步骤S21，再进行步骤S22，亦可以反之，即，先进行步骤S22，再进行步骤S21，或两者同时进行。

本发明通过在LED芯片表面涂覆胶体，并将一个内壁形成有荧光粉的聚焦透镜置于LED芯片之上并与胶体固化，实现荧光粉的远场激发。通过此种方式，可很好地控制荧光粉的形状与厚度，色度易控，光斑性好，保证了发光器件色温的一致性，并可通过优化聚焦透镜几何形状，如焦距及孔径等，提取回向散射的光子，使被吸入LED芯片内部的光子转为可见光溢出，即提高了器件的可靠性，又提高了光效。

下面结合图3至图7更详细的介绍的本发明的发光二极管封装方法。

如图3所示，首先，形成聚焦透镜阵列100，所述聚焦透镜阵列100的材料为玻璃或树脂。

如图4所示，在所述聚焦透镜阵列100的内壁形成荧光粉110，可通过刷涂、喷涂或旋转涂敷的方式在所述聚焦透镜阵列100的内壁形成荧光粉110，可根据实际需要选择合适的荧光粉，且其厚度也可根据实际需要设定，此处不再赘述。

如图5所示，切割所述聚焦透镜阵列，形成若干个独立的聚焦透镜101，所述聚焦透镜101为半球形或椭球形，可根据实际的器件需要设置相应的聚焦透镜，本发明并不限定聚焦透镜的形状和尺寸。

如图6所示，LED芯片200上基板300，并进行固晶、打引线，点胶体400，所述胶体400可以为硅胶或树脂。

如图7所示，在所述胶体400表面安装聚焦透镜101，本实施例中，由于所述胶体400为硅胶或树脂，因此可通过固化的方式使所述聚焦透镜101固定在所述胶体400表面。至此，即可完成发光二极管的封装过程。

综上，本发明通过在LED芯片200表面涂覆胶体400，并将一个内壁形成有荧光粉110的聚焦透镜101置于LED芯片200之上并与胶体400固化，实现荧光粉的远场激发。通过此种方式，可很好地控制荧光粉的形状与厚度，色度易控，光斑性好，保证了发光器件色温的一致性。进一步地，可通过优化聚焦透镜几何形状，如焦距及孔径等，提取回向散射的光子，使被吸入LED芯片内部的光子转为可见光溢出，即提高了器件的可靠性，又提高了光效。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：

基板；

设置于所述基板上的LED芯片；

设置于所述LED芯片表面的胶体；以及

2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述聚焦透镜为玻璃或树脂。

3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述胶体为树脂或硅胶。

4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，所述聚焦透镜为半球形或椭球形。

5.一种发光二极管封装方法，其特征在于，包括：

形成聚焦透镜，所述聚焦透镜的内壁设置有荧光粉；

在所述胶体表面安装聚焦透镜。

6.如权利要求5所述的发光二极管封装方法，其特征在于，形成聚焦透镜的步骤包括：

形成聚焦透镜阵列；

在所述聚焦透镜阵列的内壁形成荧光粉；以及

切割所述聚焦透镜阵列，形成若干个独立的聚焦透镜。

7.如权利要求6所述的发光二极管封装方法，其特征在于，通过刷涂、喷涂或旋转涂敷的方式在所述聚焦透镜阵列的内壁形成荧光粉。

8.如权利要求5所述的发光二极管封装方法，其特征在于，所述聚焦透镜为玻璃或树脂。

9.如权利要求5所述的发光二极管封装方法，其特征在于，所述胶体为树脂或硅胶，通过固化的方式使所述聚焦透镜固定在所述胶体表面。