CN102593320A - Led光源及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供LED光源及其封装方法，LED光源包括基板，基板上设有LED芯片，LED芯片上覆盖有封装胶，封装胶靠近LED芯片一侧形成隔离层，隔离层远离LED芯片一侧形成荧光粉层，封装胶的外层固化形成透镜层，隔离层、荧光粉层与透镜层一体成型。该方法包括将LED芯片固化在基板后，将基板固化有LED芯片的一侧朝下放置在模具上，向模腔内注入混有荧光粉的封装胶，放置第一预定时间后将基板未固化LED芯片一侧与模具加热，使封装胶的一部分固化形成隔离层，经过第二预定时间后将基板固化有LED芯片的一侧朝上放置，使荧光粉沉淀在隔离层上并形成荧光粉层，将模具加热使封装胶固化形成透镜层。本发明简化LED光源的封装工艺，减少LED光源光斑边缘的黄圈，提高颜色均匀度，延长LED光源的使用寿命。

Description

LED光源及其封装方法

技术领域

本发明涉及照明光源领域，具体的说，是涉及一种LED光源以及这种光源的封装方法。

背景技术

LED光源作为新型的照明光源，其具有节能、环保、使用寿命长、低耗等优点，已经广泛应用于家庭照明、商业照明、公路照明、工矿照明等场合。

现有的采用COB封装的LED光源技术视基板材料不同主要有铝基板、铜基板、陶瓷基板等，大多数LED光源采用单颗大功率方式封装。参见图1，现有一种双面覆铜陶瓷LED光源具有基板10，基板10为双面覆铜陶瓷基板，基板10的上下两个表面为覆铜层11、13，基板10的中部为陶瓷层12，在上表面的覆铜层11上固化有LED芯片14。在LED芯片14上涂敷有封装胶15，封装胶15是混有荧光粉的封装胶。

现有的LED光源封装方法是将混有荧光粉的封装胶15直接滴涂在LED芯片14上，待封装胶15固化后完成封装。由于荧光粉在封装胶固化过程中会出现沉淀现象，因此荧光粉会聚集在LED芯片14周边形成荧光粉层16，导致固化后的封装胶15内，靠近LED芯片14的地方荧光粉较多，而封装胶15外侧荧光粉较薄。

LED光源工作时，LED芯片14的PN结区，电子与空穴对复合，向外发出蓝光，蓝光激发荧光粉发出白光。由于LED芯片14工作时产生大量的热量，荧光粉层16工作时受到热量的影响，容易老化、色温发生漂移，甚至会失效，影响LED光源的光效与寿命。

此外，蓝光的光强与LED芯片14距离的平方成反比，因此与LED芯片14距离较近的荧光粉受激后形成白光，与LED芯片14距离较长的荧光粉受激后因光强相对较弱容易形成偏黄色光，通过连续曲面反射光学系统后，光斑呈现中间白、周边黄的现象。

因此，公开号为CN101916806A的发明专利申请公开了一种名为“LED封装方法及采用该方法封装成的封装结构”的发明创造，该封装方法是在LED芯片固化在基板后，将基板固化有LED芯片的一面倒置在模具上，然后向模具注入混有荧光粉的封装胶，待封装胶固化。封装胶固化的时候，荧光粉将沉淀在模具的下端，形成弯月状的荧光粉层。脱模后，荧光粉将位于封装胶的最上端，即荧光粉层不会与LED芯片直接接触。然后，再在荧光粉层上涂上保护胶。

但是，由于该方法需要进行两次涂胶的工作，即荧光粉层与外层的保护胶不是一体成型，封装的工作量较大，封装效率较低、成本高。此外，由于该封装方法是待封装胶与荧光粉层固化后再在荧光粉层上滴涂保护胶，容易发生先后两次滴涂的胶水不能很好融合的问题，封装胶中出现空气隔层，影响LED光源的光效。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种使用寿命长且封装工作量较小的LED光源。

本发明的另一目的是提供一种封装效率较高且成品出光颜色均匀度较好的LED光源封装方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供的LED光源包括基板，基板上设有一颗以上LED芯片，且每一LED芯片通过金线固化在基板上，每一LED芯片上覆盖有封装胶，封装胶靠近LED芯片一侧形成隔离层，隔离层远离LED芯片一侧形成荧光粉层，封装胶的外层固化形成透镜层，透镜层位于荧光粉层远离LED芯片的一侧，其中，隔离层、荧光粉层与透镜层一体成型。

由上述方案可见，靠近LED芯片的隔离层、荧光粉层以及透镜层是一体成型的，避免封装过程中多次滴涂胶水，降低了封装过程的工作量，提高封装效率。并且，由于荧光粉层并不是直接与LED芯片直接接触，LED芯片发出的热量并不会直接作用在荧光粉层上，避免荧光粉层过早老化或失效，延长LED光源的使用寿命。

一个优选的方案是，透镜层的外表面为非球面。这样，荧光粉发出黄光经折射后回到被照面的中部，减轻光斑周边的黄光，提高LED光源的颜色均匀度。

为实现上述的另一目的，本发明提供的LED光源封装方法包括使用固晶胶将LED芯片固化在基板的一个表面上，并将金线焊接在LED芯片与基板之间，将基板固化有LED芯片的一侧朝下放置在模具上，模具具有向下凹陷的模腔，向模腔内注入混有荧光粉的液态封装胶，然后，待基板在模具上放置第一预定时间后，将热源靠近基板未固化LED芯片的一侧，将基板未固化LED芯片一侧加热至第一预定温度，同时将模具加热至第二预定温度，加热时间为第二预定时间，第一预定温度高于第二预定温度，使封装胶的一部分在基板靠近LED芯片一侧固化形成隔离层，经过第二预定时间后，将基板固化有LED芯片的一侧朝上放置，在常温下放置第三预定时间，使荧光粉沉淀在隔离层上并形成荧光粉层，将模具加热至第三预定温度，使封装胶靠近模具的部分固化形成透镜层。

由上述方案可见，本发明的封装方法只需要一次注入封装胶，通过多次不同温度下固化封装胶，形成隔离层、荧光粉层以及透镜层，既能简化封装步骤，提高封装效率，又能避免荧光粉层直接与LED芯片接触，延长LED光源的使用寿命。

一个优选的方案是，模腔的内表面为非球面。这样，固化后的封装胶所形成的透镜层外表面为非球面形状，非球面的透镜层能够将原本发出的黄光折射至被照面的中部，从而避免在光斑的周边形成黄色圈，提高LED光斑的颜色均匀度。

附图说明

图1是现有LED光源的结构示意图。

图2是本发明LED光源第一实施例的结构示意图。

图3是本发明LED光源封装方法第一实施例中LED芯片及金线固化到基板后的示意图。

图4是本发明LED光源封装方法第一实施例中基板倒置在模具后的示意图。

图5是本发明LED光源封装方法第一实施例中向模具注入封装胶后的示意图。

图6是本发明LED光源封装方法第一实施例中形成隔离层后的示意图。

图7是本发明LED光源第二实施例的结构示意图。

图8是本发明LED光源封装方法第二实施例所使用的模具半剖图。

图9是本发明LED光源第二实施例的局部放大图。

以下结合各实施例及其附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

LED光源及其封装方法第一实施例：

参见图2，本实施例的LED光源具有基板20，基板20为双面覆铜陶瓷基板，其具有位于中间的陶瓷层22以及位于陶瓷层22上下两表面的覆铜层21、23，覆铜层21上固化有LED芯片24，LED芯片24上涂覆有封装胶，封装胶固化后形成隔离层25、荧光粉层26以及透镜层27，且隔离层25、荧光粉层26以及透镜层27分别由LED芯片24处向外依次设置。

由图2可见，荧光粉层26并不是直接与LED芯片24接触，这样能够避免荧光粉长期受到LED芯片24产生热量的影响而迅速老化，确保荧光粉层26有较长的使用寿命，也就延长了LED光源的使用寿命。

封装LED光源时，首先使用固晶胶将LED芯片24固化在基板20的一个表面上，如图3所示，然后将金线28焊接在LED芯片24与基板20的覆铜层23之间，实现LED芯片24与覆铜层23的电气连接。

然后，如图4所示，将基板20固化有LED芯片24的一侧朝下地放置在模具30上，即将基板20倒置在模具30上。模具30具有模腔31，模腔31为向下凹陷的模腔，其内表面32为球面。优选地，基板20倒置在模具30后，LED芯片24位于模腔31的中间。模具30还设有注胶通道34、35，注胶通道34、35均与模腔31连通，以便于将封装胶注入模腔31内。

接着，如图5所示，通过注胶通道34、35向模腔31注入液态的封装胶38，封装胶38是混有荧光粉的封装胶。注胶前，需要将颗粒状的荧光粉混入封装胶38内，并将封装胶38与荧光粉搅拌均匀。注入封装胶38后，将模具30以及基板20一并放入烤箱，放置一个预定的时间，优选地，该预定时间为1个小时，当然，该预定时间可以在1-3小时内选择。然后，将热源靠近基板20没有固化LED芯片24一侧，开始加热。

由于基板20倒置在模具30上1个小时，封装胶38内的荧光粉发生沉淀现象，将位于靠近模腔31的内表面32处，而不会靠近LED芯片24处。加热时，将基板20没有固化LED芯片24一侧的温度加热至预定的温度，如100℃，并将模具30加热至另一个预定的温度，如25℃。由于封装胶38的固化速度随温度越增高而变快，因此，靠近基板20一侧的封装胶首先固化。将基板20及模具30加热一个预定的时间，如1小时后，靠近基板20一侧的封装胶固化并形成了隔离层25，靠近模具30一侧的封装胶38仍为液态，如图6所示。当然，加热的预定时间可以在1-5小时内选择。

由于封装胶38是在基板20倒置的情况下固化的，因此形成的隔离层25内往往不含有荧光粉或者荧光粉的含量很低。

形成隔离层25后，将基板20与模具30一并倒置，即基板20固化有LED芯片24的一侧朝上设置，模块30位于LED芯片24的上方，在常温下放置预定的时间，如1个小时。当然，基板20在常温下放置的预定时间可以在1-8小时内选择。放置预定的时间后，颗粒状的荧光粉将沉淀在隔离层25上，形成荧光粉层26。由于荧光粉是颗粒状的，且封装胶38仍为液态，因此通过设定合适的放置时间，能够让荧光粉均匀地沉淀在隔离层25上，即荧光粉将均匀地分布在荧光粉层26内。

最后，在基板20固化有LED芯片24一面朝上的情况下将模具加热至预定的温度，如120℃，并加热预定的时间，如1小时，封装胶38将完全固化，形成位于荧光粉层26外的透镜层27。待封装胶38完全固化后，进行脱模处理，即完成了LED光源的封装。

由于在LED光源封装过程中，采用分段加热固化的方法，能够实现一次注胶即可实现封装，简化封装的工序，提高封装的效率。同时，本方法封装后的LED光源隔离层25、荧光粉层26以及透镜层27是一体成型的，能够避免荧光粉层26与透镜层27连接不牢固的问题。此外，封装后的LED芯片24不会与荧光粉层25直接接触，避免荧光粉层26过早老化或失效，延长LED光源的使用寿命。

并且，封装胶38固化形成透镜层27过程中，封装胶能够从注胶通道34、35补充到模腔31内，避免封装胶38固化过程中因收缩而在透镜层27内部形成凹陷。

LED光源及其封装方法第二实施例：

参见图7，本实施例的LED光源具有基板40，基板40上固化有LED芯片41，LED芯片41上涂覆有封装胶，封装胶固化后形成隔离层42、荧光粉层43以及透镜层44，隔离层42、荧光粉层43以及透镜层44依次从LED芯片41向外延伸，且荧光粉层43不会直接与LED芯片41接触，避免荧光粉层43过早老化或失效，延长LED光源的使用寿命。

本实施例与第一实施例不同的是，透镜层的外表面是非球面，在封装胶的周边形成向上翘起的斜面45。因此，封装LED光源时，所使用的模具模腔的内表面形状也有所改变，如图8所示，模具50的模腔51内表面52为非球面，其与封装胶的外表面形状吻合，即靠近开口的一端形成向上翘起的斜面。

参见图9，当LED芯片41发出的蓝光穿过荧光粉层43后散射的光线穿过斜面45时，能够改变光线的折射方向，使原本射向被照面周边的黄光被折射至被照面的中部，减少光斑边缘的黄色光斑，因此封装胶外表面非球面的设计能够有效地减轻LED光斑周边的黄色光，提高LED光源的颜色均匀度。

当然，封装胶外表面还可以是其他形状，只有不是球面，即外表面的靠近基板40的周边不是球环面，而是沿着背向基板40方向倾斜变化的斜面或弧面，也可以实现本发明的目的。

封装本实施例的LED光源时，首先在基板40上固化LED芯片41，并焊接金线连接LED芯片41以及基板40上的覆铜层。接着，将基板40固化有LED芯片41的一面朝下放置在模具上，模具的模腔内表面为非球面形状，然后将模腔注入混有荧光粉的封装胶，放置1个小时后，对基板40以及模具加热1个小时，基板40没有固化LED芯片41一侧的温度高于模具的温度，使靠近基板40的一侧的部分封装胶固化形成隔离层42。然后，将基板40固化有LED芯片41的一面朝上，常温下放置1个小时，待荧光粉沉淀形成荧光粉层43。最后，将模具加热至120℃，加热1个小时后，使液态的封装胶完全固化，形成透镜层44，透镜层44为封装胶的外层，位于荧光粉层43远离LED芯片41的一侧，即完成LED光源的封装。

当然，上述实施例仅是本发明较佳的实施方案，实际应用时还可以有更多的变化，例如，封装胶的外表面可以根据LED光源使用的实际需要设计成不同的形状，这样模具也需要相应地修改；或者，基板上设置多颗LED芯片，多颗LED芯片的布置可根据LED光源使用的实际情况排列，这些改变也是可以实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，诸如封装胶类型的改变、基板形状及构造的改变、加热的预定温度、预定时间的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.LED光源，包括

基板，所述基板上设有一颗以上LED芯片，且每一所述LED芯片通过金线固化在所述基板上；

每一所述LED芯片上覆盖有封装胶，所述封装胶靠近所述LED芯片一侧形成隔离层，所述隔离层远离所述LED芯片一侧形成荧光粉层，所述封装胶的外层固化形成透镜层，所述透镜层位于所述荧光粉层远离所述LED芯片的一侧；

其特征在于：

所述隔离层、所述荧光粉层与所述透镜层一体成型。

2.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于：

所述透镜层的外表面为非球面。

3.根据权利要求1或2所述的LED光源，其特征在于：

所述荧光粉层中包含有颗粒状的荧光粉，所述荧光粉均匀地分布在所述荧光粉层内。

4.LED光源的封装方法，包括

使用固晶胶将LED芯片固化在基板的一个表面上，并将金线焊接在所述LED芯片与所述基板之间；

将所述基板固化有所述LED芯片的一侧朝下放置在模具上，所述模具具有向下凹陷的模腔；

向所述模腔内注入混有荧光粉的液态封装胶；

其特征在于：

待所述基板在所述模具上放置第一预定时间后，将热源靠近所述基板未固化所述LED芯片的一侧，将所述基板未固化所述LED芯片一侧加热至第一预定温度，同时将所述模具加热至第二预定温度，加热时间为第二预定时间，所述第一预定温度高于所述第二预定温度，使所述封装胶的一部分在所述基板靠近所述LED芯片一侧固化形成隔离层；

经过第二预定时间后，将所述基板固化有所述LED芯片的一侧朝上放置，在常温下放置第三预定时间，使所述荧光粉沉淀在所述隔离层上并形成荧光粉层；

将所述模具加热至第三预定温度，使所述封装胶靠近所述模具的部分的固化形成透镜层。

5.根据权利要求4所述的LED光源的封装方法，其特征在于：

所述模腔的内表面为非球面。

6.根据权利要求4或5所述的LED光源的封装方法，其特征在于：

将所述封装胶注入所述模腔前，将颗粒状的荧光粉混入所述封装胶内并搅拌均匀。

7.根据权利要求4或5所述的LED光源的封装方法，其特征在于：

所述第一预定温度为100℃，所述第二预定温度为25℃。

8.根据权利要求7所述的LED光源的封装方法，其特征在于：

所述第三预定温度为120℃。

9.根据权利要求4或5所述的LED光源的封装方法，其特征在于：

所述第一预定时间为1-3小时，所述第二预定时间为1-5小时。

10.根据权利要求4或5所述的LED光源的封装方法，其特征在于：

所述第三预定时间为1-8小时。

Images