CN102856478A - 功率型发光二极管、发光二极管支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率型发光二极管，功率型发光二极管包括：支架、晶片以及透镜；支架包括金属基板和形成于金属基板上侧的表面的反射杯；金属基板包括正极金属区和负极金属区，反射杯形成于正极金属区和负极金属区上侧的表面，其中，反射杯的材料是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且反射杯至少内壁设置为不透明；晶片设置于负极金属区上，晶片的一金线电性连接正极金属区，晶片的另一金线电性连接负极金属区；透镜设置于晶片上方，并且与反射杯、金属基板形成密封结构。本发明还公开了一种功率型发光二极管支架及功率型发光二极管的制备方法。通过上述方式，本发明能够提高支架整体的结合性和抗老化能力，产品可靠性强，并能够降低生产成本。

Description

功率型发光二极管、发光二极管支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及功率型发光二极管封装技术领域，特别是涉及一种功率型发光二极管、发光二极管支架及其制备方法。

背景技术

随着发光二极管行业的飞速发展，发光二极管产业已进入大功率、高亮度的高速发展期。通常，功率型发光二极管指功率为0.5W以上的发光二极管，随着行业的发展，功率型发光二极管应用也越来越多。

现有技术中，功率型发光二极管其支架主要采用金属基板+PPA（Polyphthalamide，聚邻苯二甲酸胺）材料+透镜的封装形式，或者采用陶瓷基板+透镜的封装形式。然而这两种封装形式均具有各种问题，如下：

（1）金属基板+PPA材料+透镜的封装形式：其结构复杂，并且PPA材料容易发黄、老化、吸水性强、与金属结合性差，可靠性低；

（2）陶瓷基板+透镜的封装形式：陶瓷基板容易破碎，且陶瓷基板面积有限进而与硅胶结合性不高，且陶瓷基板切割效率低，成本高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种功率型发光二极管、发光二极管支架及其制备方法，能够提高支架整体的结合性和抗老化能力，产品可靠性强，并能够降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种功率型发光二极管，包括支架、晶片以及透镜；支架包括金属基板和形成于金属基板上侧的表面的反射杯；金属基板包括正极金属区和负极金属区，反射杯形成于正极金属区和负极金属区上侧的表面，其中，反射杯的材料是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且反射杯至少内壁设置为不透明；晶片设置于负极金属区上，晶片的一金线电性连接正极金属区，晶片的另一金线电性连接负极金属区；透镜设置于晶片上方，并且与反射杯、金属基板形成密封结构。

其中，发光二极管包括荧光胶，荧光胶至少覆盖晶片表面；其中，荧光胶包括灌封胶和荧光粉，灌封胶与荧光粉的重量比范围为1:0.1~0.3。

其中，透镜是硅胶透镜。

其中，发光二极管包括封装胶，封装胶是硅胶，并且封装胶填充于透镜与荧光胶之间。

其中，透镜和封装胶一体模压成型。

其中，透镜采用压合的方式或者采用使用粘合剂粘合的方式与支架结合。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种功率型发光二极管支架，包括：金属基板和形成于金属基板上侧的表面的反射杯；其中，反射杯是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且反射杯至少内壁设置为不透明。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种功率型发光二极管的制备方法，包括如下步骤：准备金属基板材料，包括冲压形成正极金属区和负极金属区，并通过压注热固的方式在正极金属区和负极金属区上形成反射杯，其中，反射杯的材料是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且将反射杯至少内壁设置为不透明；将晶片固定于负极金属区上，并将晶片的一金线电性连接正极金属区，将晶片的另一金线电性连接负极金属区；向反射杯内填充荧光胶使得荧光胶至少覆盖晶片的表面并进行烘烤固化，其中，荧光胶包括灌封胶和荧光粉，灌封胶与荧光粉的重量比范围为1:0.1~0.3；向反射杯内填充封装胶；将透镜设置于晶片上方，使得透镜与反射杯、金属基板形成密封结构。

其中，封装胶是硅胶，透镜是硅胶透镜。

其中，透镜和封装胶采用一体模压成型。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过采用硅胶、环氧树脂或者硅树脂作为反射杯的成型材料，反射杯形成于金属基板上时需要通过粘合剂实现粘合，而硅胶或者环氧树脂或者硅树脂由于其材料本身的极性与粘合剂相近似，因此能够提高支架整体的结合性，尤其是硅胶材料和硅树脂材料本身具有良好的耐高温性和抗紫外线能力，受热不易变形，抗老化能力强，不易发黄、老化和吸水，在高温、潮湿等恶劣环境下具有较高的可靠性，并且成型方便简单，进而能够降低生产成本。

附图说明

图1是本发明功率型发光二极管实施方式的结构示意图；

图2是本发明功率型发光二极管的制备方法实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

参阅图1，图1是本发明功率型发光二极管实施方式的结构示意图。发光二极管包括：支架1、晶片2以及透镜3。

其中，支架1包括金属基板11和形成于金属基板11上侧的表面的反射杯12，进一步地，金属基板11包括正极金属区112和负极金属区111，金属基板11可选用导热性和经济性均衡的铜基板。

反射杯12形成于正极金属区112和负极金属区111上侧的表面，晶片2设置于负极金属区111上，晶片2的一金线22电性连接正极金属区112，晶片2的另一金线21电性连接负极金属区111。其中，透镜3设置于晶片2上方，并且透镜3与反射杯12、金属基板11形成密封结构。

值得注意的是，本发明实施方式中的反射杯12采用的材料是硅胶或者环氧树脂或者硅树脂，并且反射杯12至少内壁120设置为不透明，其可以通过在反射杯12的内壁120镀膜或者对形成反射杯12的硅胶或环氧树脂或硅树脂经改性剂进行改性等方式，使得反射杯12的内壁120不透明。具体地：

本发明实施方式的发光二极管还包括荧光胶4，荧光胶4至少覆盖晶片2表面，其中，荧光胶4包括灌封胶和荧光粉，灌封胶与荧光粉的重量比范围为1:0.1~0.3，灌封胶和荧光粉通过混合搅拌，均匀混合成荧光胶4。进一步地，灌封胶是硅胶或者环氧树脂或者硅树脂，当然，选择硅胶或者环氧树脂又或者硅树脂作为灌封胶时，硅胶或者环氧树脂或者硅树脂其组成和重量比可参考前文，此处不作过多描述。

本发明实施方式中的发光二极管还包括封装胶5，封装胶5填充于透镜3与荧光胶4之间，其中，封装胶5是硅胶，并且，透镜3可以是硅胶透镜3。封装胶5和透镜3可以是独立的两部分，或者，为组装方便可以将采用硅胶材料的封装胶5和采用硅胶材料的硅胶透镜3一体模压成型。当然，封装胶5也可以采用硅树脂，采用硅胶或硅树脂的封装胶5与硅胶透镜3均具有良好的粘合性。

这里采用硅胶透镜3替代传统的PC（Polycarbonate，聚碳酸酯）透镜，因为传统的PC透镜3受热易变形（热变形温度在135℃左右），而硅胶透镜3具有非常强的耐低温和抗高温能力，通常可长时间在-60℃至200℃的温度范围内正常使用，不易变形，进而能够极大程度地提升发光二极管的品质；另外，传统工艺将PC透镜压合或粘合于支架1时，制作PC透镜的模具随其工艺固定于支架1上，故模具只能使用一次，而本发明实施方式中透镜3和封装胶5采用一体模压成型的方式可以使成型模具多次重复利用；并且，反射杯12、封装胶5以及透镜3均采用硅胶材料，能进一步提高发光二极管的耐高温性，亦能进一步提高反射杯12、封装胶5以及透镜3的结合性，进而整体上提高发光二极管的品质。

进一步地，透镜3与支架1的结合可以采用压合的方式或者采用使用粘合剂粘合的方式，其中，采用粘合剂粘合的方式中，粘合剂可以选用硅胶粘合剂，如单组分室温硫化硅橡胶、单组分加温固化或双组分加温固化的硅胶粘合剂。而且因为透镜3的材料为硅胶，其与粘合剂的极性相近似，进而能够提升透镜3与支架1的结合性，提升发光二极管的品质。

在发光二极管封装技术领域，通常采用PPA材料作为发光二极管的反射杯的成型材料，一方面因为PPA材料本身具有不透明的特性，在市场上非常容易取得，另一方面作为发光二极管的反射杯，本身需要不透明的材料形成，因此早在发光二极管出现的初期，本领域技术人员采用PPA作为发光二极管的反射杯材料。对于硅胶材料、环氧树脂材料以及硅树脂材料而言，三者本身具有透明的特性，因此在现有技术中，如果采用硅胶材料或环氧树脂材料或硅树脂材料作为反射杯的成型材料，发光二极管晶片在点亮时，光线就会通过采用硅胶材料或环氧树脂材料或硅树脂材料的反射杯透射出去，极大降低了发光效率。因此本领域技术人员在早前研发发光二极管时，并不采用硅胶材料或环氧树脂材料或硅树脂材料。虽然，几十年来，PPA材料具有高温易变黄、老化、吸水等缺陷，但由于PPA材料技术成熟，在惯性技术思维以及一定的技术偏见下，本领域技术人员并未考虑轻易弃用容易得到的PPA材料作为反射杯形成材料、而费时耗力地研究如何将透明的硅胶或环氧树脂亦或硅树脂应用到形成反射杯的技术方案。

而本发明实施方式，通过采用硅胶或者环氧树脂或者硅树脂作为反射杯12的成型材料，反射杯12形成于金属基板11上时需要通过粘合剂实现粘合，而硅胶或者环氧树脂或者硅树脂由于其材料本身的极性与粘合剂相近似，因此能够提高支架1整体的结合性，尤其是硅胶和硅树脂材料本身具有良好的耐高温性和抗紫外线能力，受热不易变形，抗老化能力强，不易发黄、老化和吸水，在高温、潮湿等恶劣环境下具有较高的可靠性，并且成型方便简单，进而能够降低生产成本。进一步地，反射杯12、封装胶5以及透镜3均采用硅胶制得时，发光二极管的整体结合性、耐高温性得到极大提升，产品整体品质增强，可靠性更佳。

本发明还提供一种功率型发光二极管支架的实施方式。

可参阅图1，该功率型发光二极管支架包括金属基板（参阅图1的金属基板11）和形成于该金属基板上侧表面的反射杯（参阅图1的反射杯12），其中，金属基板包括正极金属区（参阅图1的正极金属区112）和负极金属区（参见图1的负极金属区111），反射杯形成于正极金属区和负极金属区上侧的表面。进一步地，反射杯的材料是硅胶或者环氧树脂或者硅树脂，并且反射杯至少内壁（参见图1的内壁120）设置为不透明。

本发明实施方式，通过采用硅胶或者环氧树脂或者硅树脂作为反射杯的成型材料，反射杯形成于金属基板上时需要通过粘合剂实现粘合，而硅胶或者环氧树脂或者硅树脂由于其材料本身的极性与粘合剂相近似，因此能够提高支架整体的结合性，尤其是硅胶和硅树脂材料本身具有良好的耐高温性和抗紫外线能力，受热不易变形，抗老化能力强，不易发黄、老化和吸水，在高温、潮湿等恶劣环境下具有较高的可靠性，并且成型方便简单，进而能够降低生产成本。

另外，本发明还提供一种功率型发光二极管的制备方法的实施方式。

参阅图2，图2是本发明功率型发光二极管的制备方法实施方式的流程示意图。本发明实施方式包括如下步骤：

步骤S11，准备金属基板材料，包括冲压形成正极金属区和负极金属区，并通过压注热固的方式在所述正极金属区和负极金属区上形成反射杯。其中，所述反射杯的材料是硅胶或者环氧树脂或者硅树脂，并且将反射杯至少内壁设置为不透明。

步骤S12，将晶片固定于负极金属区上，并将晶片的一金线电性连接正极金属区，将晶片的另一金线电性连接负极金属区。

步骤S13，向反射杯内填充荧光胶使得荧光胶至少覆盖晶片的表面并进行烘烤固化。其中，荧光胶包括灌封胶和荧光粉，灌封胶与荧光粉的重量比范围为1:0.1~0.3。比如，灌封胶与荧光粉的重量比可以是1:0.1，或1:0.2，又或1:0.3。其生产配比方便、精度高。

在步骤S13中，还包括：在20-25℃温度范围内，并在30%-40%湿度范围内，以及在100℃/1h烘烤条件下混合并搅拌灌封胶与荧光粉以制备荧光胶。荧光胶的制备条件容易满足和控制，实现简单、易于操作。

步骤S14，向反射杯内填充封装胶。其中，封装胶是硅胶，当然封装胶亦可采用硅树脂。

步骤S15，将透镜设置于晶片上方，使得透镜与反射杯、金属基板形成密封结构。其中，透镜是硅胶透镜。

上述步骤S14和步骤S15中，封装胶是硅胶，且透镜是硅胶透镜时，可以先将封装胶与透镜一体模压成型后设置于晶片上方，从而使得透镜与反射杯、金属基板形成密封结构。方便快捷，能够节省工艺步骤，进而降低生产成本。

本发明实施方式，通过采用硅胶或者环氧树脂或者硅树脂作为反射杯的成型材料，反射杯形成于金属基板上时需要通过粘合剂实现粘合，而硅胶或者环氧树脂或者硅树脂由于其材料本身的极性与粘合剂相近似，因此能够提高支架整体的结合性，尤其是硅胶和硅树脂材料本身具有良好的耐高温性和抗紫外线能力，受热不易变形，抗老化能力强，不易发黄、老化和吸水，在高温、潮湿等恶劣环境下具有较高的可靠性，并且成型方便简单，进而能够降低生产成本。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种功率型发光二极管，其特征在于，包括：

支架、晶片以及透镜；

所述支架包括金属基板和形成于所述金属基板上侧的表面的反射杯；

所述金属基板包括正极金属区和负极金属区，所述反射杯形成于正极金属区和负极金属区上侧的表面，其中，所述反射杯的材料是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且所述反射杯至少内壁设置为不透明；

所述晶片设置于负极金属区上，所述晶片的一金线电性连接正极金属区，所述晶片的另一金线电性连接负极金属区；

所述透镜设置于晶片上方，并且与所述反射杯、金属基板形成密封结构。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，

所述发光二极管包括荧光胶，所述荧光胶至少覆盖晶片表面；

其中，所述荧光胶包括灌封胶和荧光粉，所述灌封胶与荧光粉的重量比范围为1:0.1~0.3。

3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，

所述透镜是硅胶透镜。

4.根据权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，

所述发光二极管包括封装胶，所述封装胶是硅胶，并且所述封装胶填充于透镜与荧光胶之间。

5.根据权利要求4所述的发光二极管，其特征在于，

所述透镜和封装胶一体模压成型。

6.根据权利要求2-4任一项所述的发光二极管，其特征在于，

所述透镜采用压合的方式或者采用使用粘合剂粘合的方式与支架结合。

7.一种功率型发光二极管支架，其特征在于，包括：

金属基板和形成于所述金属基板上侧的表面的反射杯；

其中，所述反射杯是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且所述反射杯至少内壁设置为不透明。

8.一种功率型发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备金属基板材料，包括冲压形成正极金属区和负极金属区，并通过压注热固的方式在所述正极金属区和负极金属区上形成反射杯，其中，所述反射杯的材料是硅胶、环氧树脂或者硅树脂，并且将所述反射杯至少内壁设置为不透明；

将晶片固定于所述负极金属区上，并将所述晶片的一金线电性连接正极金属区，将所述晶片的另一金线电性连接负极金属区；

向所述反射杯内填充荧光胶使得所述荧光胶至少覆盖晶片的表面并进行烘烤固化，其中，所述荧光胶包括灌封胶和荧光粉，所述灌封胶与荧光粉的重量比范围为1:0.1~0.3；

向所述反射杯内填充封装胶；

将透镜设置于所述晶片上方，使得所述透镜与反射杯、金属基板形成密封结构，。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

所述封装胶是硅胶，所述透镜是硅胶透镜。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

所述透镜和封装胶采用一体模压成型。

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