CN102891140B - 一种功率型led - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率型LED。该LED晶片内部设置有至少两个LED芯片；其中，至少两个LED芯片电连接，并芯片集成而成LED晶片，LED晶片具有与外界电源连接的电极端子；每颗LED晶片内的所有LED芯片是相同光色芯片，并且形成串联电路，串联电路的两端分别是正极、负极，作为与外界电源连接的电极端子，至少一颗LED晶片内的LED芯片的光色与另外一颗LED晶片内的LED芯片的光色不同。通过上述方式，本发明能够简化电路结构，实现批量化生产进而降低生产成本。

Description

一种功率型LED

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别是涉及一种功率型LED。

背景技术

功率型LED(LightEmittingDiode，发光二极管)通常指功率在0.5W以上的LED，其在照明等领域应用范围很广。目前，功率型LED封装主要有两种模式：单晶片封装后集成模式和多晶片集成封装模式，不论是单晶片或多晶片集成，每颗晶片内的LED芯片数量均为一。

现阶段国内外众多厂商在研发功率型LED时，其设计思维仍停留在传统光源方位内，可靠性低，难以形成批量化生产。

另外，对传统光源进行设计时，一般只考虑到封装的便利性和光学效果面，而忽略了应用电路的可行性。通常，红光LED的常规驱动电压在1.8V-2.4V范围内，蓝光LED的常规驱动电压在2.8V-3.8V范围内，其输入电压和输入电流较难控制。如果按照一般设计思路，需采用双电源供给模式，从而导致应用端的驱动电路设计将会变得较复杂、成本高，且电源供给困难。进一步地，要实现红光LED和蓝光LED可调光调色，驱动电路将会更复杂，因此其应用端有较大的局限性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种功率型LED，其电路结构简单，实现批量化生产进而降低生产成本。

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LED，包括：至少两颗封装在一起的LED晶片，每颗LED晶片内部设置有至少两个LED芯片；其中，至少两个LED芯片电连接，并芯片集成而成LED晶片，LED晶片具有与外界电源连接的电极端子。

其中，每颗LED晶片内的所有LED芯片是相同光色芯片，并且形成串联电路，串联电路的两端分别是正极、负极，作为与外界电源连接的电极端子，至少一颗LED晶片内的LED芯片的光色与另外一颗LED晶片内的LED芯片的光色不同、数量不同；至少一颗所述LED晶片内的LED芯片的光色为红光，至少另外一颗所述LED晶片内的LED芯片的光色为蓝光，所述红光LED晶片和蓝光LED晶片点亮时所产生的白光光通量之比为1:8，所述红光LED晶片与蓝光LED晶片的数目之比为1:1，所述红光和蓝光激发荧光粉产生白光。

其中，每颗LED晶片的供电电压相同，并且所有LED晶片之间并联连接，每颗LED晶片内部设置的所有LED芯片电连接后所形成电路的额定电压即为供电电压，供电电压是12V或其整数倍。

其中，红光LED晶片尺寸为40mil*40mil，红光LED晶片内的LED芯片数量为六颗且其尺寸为12mil*18mil；蓝光LED晶片尺寸为52mil*52mil，蓝光LED晶片内的LED芯片数量为四颗且其尺寸为24mil*24mil。

其中，功率型LED包括与LED晶片一起封装的可调驱动电路，可调驱动电路的输出端连接LED晶片的电极端子，实现3000～6000K色温可调。

其中，功率型LED采用环氧树脂、硅树脂或者硅胶进行封装。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明改变现有技术一颗LED晶片仅设置一个LED芯片的技术思维，突破性地将多个LED芯片集成于LED晶片中，其在实现相同发光效果时，相较封装多颗单芯片的LED晶片而言工艺复杂度、难度大幅降低，成本随之降低，而且封装应用简单、灵活，可靠性高；一个LED晶片中集成多个LED芯片在达到与多个LED晶片相同发光效果时，相较于后者其制造成本低且其空间使用率较高。

另外，对同一功率型LED内的各LED晶片统一驱动电压，使用一个驱动电源、一种电压输出即可，能够巧妙地解决驱动电源的匹配问题，避免对不同额定电压的负载提供不同的电压输出，进而使应用电路的复杂度大幅降低、成本更低。

附图说明

图1是本发明LED晶片实施方式的结构示意图；

图2是本发明功率型LED第一实施方式的结构示意图；

图3是图2所示功率型LED第一实施方式的电路示意图；

图4是本发明功率型LED第二实施方式的电路示意图。

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是本发明一种LED晶片实施方式的结构示意图。本发明实施方式的LED晶片100，LED晶片100内部设置有至少两个LED芯片，如图1所示，至少包括第一LED芯片101和第二LED芯片102，第一LED芯片101和第二LED芯片102电连接并芯片集成而成该LED晶片100，其中，LED晶片100具有与外界电源(图未示)连接的电极端子，该电极端子包括正电极端子103和负电极端子104。

继续参阅图1，在一应用实施方式中，该第一LED芯片101和第二LED芯片102是相同光色芯片，第一LED芯片101和第二LED芯片102形成串联电路，串联电路的两端分别是正极、负极，该正极、负极分别作为与外界电源连接的正电极端子103、负电极端子104。当然，视具体需求情况，该第一LED芯片101和第二LED芯片102还可以形成并联电路，为并联电路时，并联电路的两端分别是正极、负极，该正极、负极亦作为与外界连接的正电极端子103、负电极端子104。另外，第一LED芯片101和第二LED芯片102还可以是不同光色芯片，LED芯片光色的相同与不同的选择视用户具体需求进行设计，此处不作过多限制。当然，上述实施方式中，LED晶片100内部的LED芯片的数量还可以是三个、四个甚至更多个，此处亦不作限定。

现有技术LED集成封装领域中，要实现功率型LED，通常惯性考虑的是在同一LED支架(或碗杯)内布局多个LED晶片，原因有两个：

A、从产业链来看，LED封装属于产业链中游，而LED晶片则属于产业链的上游，上下游之间区隔明显，一般为不同企业在各自操作，各自为战，在目前而言，处于上游的LED晶片企业一般分布于中国台湾、日本等地，而处于中游的LED封装大多数位于中国大陆。LED晶片企业一般只考虑提供统一规格的LED晶片，而LED封装企业则一般较小，难以影响到LED晶片企业的设计和开发，从历史事实来看多数处于被动接受上游LED晶片企业的供货的状况。

B、对于中游的LED封装企业来说，一般一个LED晶片对应一个LED芯片，工艺成熟、市场上容易取得，所以本领域技术人员通常只考虑如何将多颗LED晶片进行设计的方案，而不会注意到对LED晶片内部电路或结构的设计，或者说对于上游LED晶片企业而言，没有将多个LED芯片集成在一颗LED晶片的需求，而中游LED封装企业则将注意力集中在买到LED晶片后如何进行应用电路的设计这个方向上。

本发明实施方式，改变先有技术一颗LED晶片仅设置一个LED芯片的技术思维，突破性地将多个LED芯片(如图1所示的至少第一LED芯片101和第二LED芯片102的两颗LED芯片)封装在一起形成一个LED晶片100，并在LED晶片100设置与外界电源连接的正电极端子103和负电极端子104，其在实现相同发光效果时，相较封装多颗单芯片的LED晶片而言工艺复杂度、难度大幅降低，成本随之降低，而且封装应用简单、灵活，可靠性高；一个LED晶片中集成多个LED芯片在达到与多个LED晶片相同发光效果时，相较于后者其制造成本低且其空间使用率较高。其电路结构简单、适合批量化生产进而降低生产成本。

本发明还提供一种功率型LED。

请参阅图2，图2是本发明功率型LED第一实施方式的结构示意图。本发明实施方式的功率型LED200，包括：基板203、形成于基板203上方的碗杯204，其中碗杯204内设置有至少两颗与基板203电连接的LED晶片，并通过封装胶(图未示)封装在一起。

以图2所示为例，碗杯204内分别包括三颗第一LED晶片201和第二LED晶片202。其中，全部第一LED晶片201和第二LED晶片202并联设置，且第一LED晶片201内部所有的LED芯片2010电连接，第二LED晶片202内部所有的LED芯片2020电连接。如图3所示，图3是图2所示功率型LED第一实施方式的电路示意图，任意选取一颗第一LED晶片201和一颗第二LED晶片202并联设置，并对其进行说明：

其中，第一LED晶片201内部包括六个相互电连接的LED芯片2010，该六个LED芯片2010通过芯片集成而成第一LED晶片201；第二LED晶片202内部包括四个相互电连接的LED芯片2020，该四个LED芯片2020通过芯片集成而成第二LED晶片202。第一LED晶片201和第二LED晶片202均具有与外界电源连接的电极端子205。继续参阅图3，第一LED晶片201内的所有LED芯片2010形成串联电路，该串联电路的两端分别是正极、负极，该正极、负极作为与外界电源连接的电极端子205，其中，正极对应正电极端子2051，负极作为负电极端子2052；类似的，第二LED晶片202内的所有LED芯片2020也形成串联电路，该串联电路的两端分别是正极、负极，该正极、负极作为与外界电源连接的电极端子205，其中，正极对应正电极端子2051，负极作为负电极端子2052。

并且，第一LED晶片201内的所有LED芯片2010是同一种相同光色芯片，而第二LED晶片202内的所有LED芯片2020也是同一种相同光色芯片，但有所区别的是，第一LED晶片201内的所有LED芯片2010与第二LED晶片202内的所有LED芯片2020的光色不同，即第一LED晶片201、第二LED晶片202分别呈现不同的光色。

在一具体应用实施方式中，第一LED晶片201内的所有LED芯片2010的光色是红光，即红光LED晶片201；而第二LED晶片202内的所有LED芯片2020的光色是蓝光，即蓝光LED晶片202。设计时，每颗LED晶片的供电电压相同，供电电压指每颗LED晶片内部设置的所有LED芯片电连接后所形成电路的额定电压。结合图2和图3，即第一LED晶片201内所有LED芯片2010串联后形成电路的额定电压与第二LED晶片202内所有LED芯片2020串联后形成电路的额定电压相同。通常，该供电电压可以是12V或者是12V的整数倍，供电电压的选择与LED晶片的数量、各LED晶片之间的连接方式(如串联、并联)、LED晶片内LED芯片的数量以及各LED芯片之间的连接方式相关，比如，供电电压也可以是其他非12V或者12V的整数倍的数值，比如可以是5V、8V或220V等值。也就是说，本发明实施方式可以通过比较随意的组合LED芯片和LED晶片的连接方式和连接数量来满足连接同一个输出电压的要求，而不再受限于必须提供不同的供电电压的限制。

并且，红光LED晶片201与蓝光LED晶片202在点亮时所产生的白光光通量之比为1:8，通常为激发荧光粉产生白光，此时，在点亮时红光LED晶片201发出的光线与蓝光LED晶片202发出的光线的配合，其产生的白光效果最好。另外，一般而言，红光LED晶片201与蓝光LED晶片202的数量之比为1:1，此时产生的白光效果较佳，并且能够提高应用的灵活性。当然，红光LED晶片201与蓝光LED晶片202在点亮时所产生的白光光通量设计比值并不局限于本发明实施方式中所举例的1:8，比如可以是1:2、1:3、1:9等，甚至也可以是8:1、3:1或者2:1等；类似的，红光LED晶片201与蓝光LED晶片202的数量之比也并不局限于本方面实施方式中所举例的1:1，比如可以是1:2、1:3、2:1、3:1等。上述实施方式中，供电电压、红光LED晶片201与蓝光LED晶片202点亮时产生的白光光通量比值以及红光LED晶片201与蓝光LED晶片202数量的比值视具体需求设计，此处不作过多限制。

在一具体设计中，如图2，红光LED晶片201尺寸为40mil(密尔)*40mil，红光LED晶片201内的LED芯片2010数量为六颗且其尺寸为12mil*18mil；蓝光LED晶片202尺寸为52mil*52mil，蓝光LED晶片202内的LED芯片2020数量为四颗且其尺寸为24mil*24mil。当然，红光LED晶片201、蓝光LED晶片202、红光LED晶片201内的LED芯片2010以及蓝光LED晶片202内的LED芯片2020的尺寸还可以另行设计，此处不作过多限制。

在传统功率型LED集成封装技术领域中，要实现LED较大功率，本领域技术人员使用的惯常手段是将多个LED晶片设计在同一碗杯内，而每颗LED晶片其内只有一个LED芯片，而要实现较好的光学效果，需要不同光色LED晶片的相互配合，而不同光色LED晶片的额定电压各不相同，需要设计不同的驱动电源，其电路结构复杂、可靠性低，不利于批量生产。如何设计LED晶片的驱动电路以及如何设计驱动电源等，既可使得封装工艺简单又可取得较好的发光效果一直是本领域技术人员尚未克服的难点。

而本发明实施方式，对LED晶片和LED芯片的结构进行重新设计，将多个LED芯片集成于LED晶片中，封装应用简单、灵活，可靠性高，可实现批量生产；且一个LED晶片中集成多个LED芯片在达到与多个LED晶片相同发光效果时，相较于后者其制造成本低且其空间使用率较高。另外，对同一功率型LED200内的各LED晶片统一驱动电压，只需要使用一个驱动电源以提供同一驱动电压即可，能够解决驱动电源的匹配问题，应用电路更简单、成本更低，且红光LED晶片201和蓝光LED晶片202相互配合，可取得较佳的发光效果。

上述实施方式中，LED晶片以及封装于该LED晶片内的LED芯片的数量并不局限于文中所举出的示例，LED晶片的数量大于等于两个，以及各LED晶片内的LED芯片的数量大于等于两个均包括在上述实施方式中，其工作原理相似，此处不再一一赘述。

参阅图4，图4是本发明功率型LED第二实施方式的电路示意图。本发明实施方式的功率型LED，进一步包括可调驱动电路306。

其中，该可调驱动电路306与LED晶片一起封装于功率型LED的碗杯内，该可调驱动电路306的输出端3061连接LED晶片的电极端子，如图4，图4示出了该可调驱动电路306的输出端3061连接红光LED晶片301的正电极端子3051，调节该可调驱动电路306即可实现3000K～6000K范围的色温可调。其中，该可调驱动电路306通常可以是恒流芯片。具体地，只要调节红光LED晶片301的亮度即可实现该功率型LED在3000K～6000K范围的色温可调。当然，继续参阅图4，还可以设置另一可调驱动电路307，该另一可调驱动电路307的输出端3071连接蓝光LED晶片302的正电极端子3051，以调节蓝光LED晶片302的发光亮度。红光LED晶片301与蓝光LED晶片302的亮度调节配合可实现更好的色温调节。

本发明实施方式，增设与LED晶片一起封装于碗杯的可调驱动电路，可对该功率型LED色温进行调节，以满足不同场合的不同需求，而且应用电路更简单、成本更低，容易形成标准模块，方便LED的安装、更换。

上述实施方式中，各LED芯片通常为HVLED芯片，即高压LED芯片；另外，该功率型LED选择环氧树脂、硅树脂或者硅胶作为封装胶进行封装，因为环氧树脂、硅树脂或者硅胶均具有良好的导热效果，有利于提高功率型LED的可靠性。

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 (5)

1.一种功率型LED，其特征在于，包括：

至少两颗封装在一起的LED晶片，每颗所述LED晶片内部设置有至少两个LED芯片；

其中，所述至少两个LED芯片电连接，并芯片集成而成所述LED晶片，所述LED晶片具有与外界电源连接的电极端子；

每颗所述LED晶片内的所有LED芯片是相同光色芯片，并且形成串联电路，所述串联电路的两端分别是正极、负极，作为所述与外界电源连接的电极端子，至少一颗所述LED晶片内的LED芯片的光色与另外一颗所述LED晶片内的LED芯片的光色不同、数量不同，以使每颗LED晶片的供电电压相同时，不同光色LED晶片内的LED芯片的供电电压不同；

至少一颗所述LED晶片内的LED芯片的光色为红光，至少另外一颗所述LED晶片内的LED芯片的光色为蓝光，所述红光LED晶片和蓝光LED晶片点亮时所产生的白光光通量之比为1:8，所述红光LED晶片与蓝光LED晶片的数目之比为1:1，所述红光和蓝光激发荧光粉产生白光。

2.根据权利要求1所述的功率型LED，其特征在于，

每颗所述LED晶片的供电电压相同，并且所有所述LED晶片之间并联连接，每颗所述LED晶片内部设置的所有LED芯片电连接后所形成电路的额定电压即为供电电压，所述供电电压是12V或其整数倍。

3.根据权利要求2所述的功率型LED，其特征在于，

所述红光LED晶片尺寸为40mil*40mil，所述红光LED晶片内的LED芯片数量为六颗且其尺寸为12mil*18mil；

所述蓝光LED晶片尺寸为52mil*52mil，所述蓝光LED晶片内的LED芯片数量为四颗且其尺寸为24mil*24mil。

4.根据权利要求2所述的功率型LED，其特征在于，

所述功率型LED包括与所述LED晶片一起封装的可调驱动电路，所述可调驱动电路的输出端连接所述LED晶片的电极端子，实现3000～6000K色温可调。

5.根据权利要求2所述的功率型LED，其特征在于，

所述功率型LED采用环氧树脂、硅树脂或者硅胶进行封装。