CN103178190B - 发光二极管光源及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管光源，包括一基板、设于该基板上的引脚结构、设于该引脚结构上的发光元件及设于该基板上并罩设在发光元件上方的一透镜结构，所述透镜结构邻近基板的一侧包括粗糙结构，所述粗糙结构自该透镜结构中心向周缘方向的粗糙程度逐渐降低。与先前技术相比，本发明提供一表面具有粗糙结构的膜片并形成透镜结构，再与该封装基板连接形成发光二极管光源。该粗糙结构自透镜中心向周缘粗糙程度逐渐降低，粗糙程度越高处光线发散越强，射入该透镜的光线反射至该粗糙结构进行不同程度的发散，射入该粗糙结构的光线自膜片中心向周缘发散程度逐渐降低，使得该发光二极管光源的出光强度更加均匀。本发明还涉及一种该发光二极管光源的封装方法。

Description

发光二极管光源及其封装方法
技术领域
本发明涉及一种半导体结构及封装方法，尤其涉及一种发光二极管光源及其封装方法。
背景技术
发光二极管作为一种高效的发光源，具有环保、省电、寿命长等诸多特点已经被广泛的运用于各种领域。
发光二极管的出光角度一般为90度至120度，其出光角中央（出光角约为0度至30度）的光线强度较强，周围的光线强度较弱，导致整个发光二极管的出光不均匀，从而限制了其在需要均匀照明的环境中的广泛应用。
发明内容
本发明旨在提供一种出光均匀的发光二极管光源及其封装方法。
一种发光二极管光源，其包括一基板、设于该基板上的引脚结构、设于该引脚结构上的发光元件及设于该基板上并罩设在发光元件上方的一透镜结构，所述透镜结构邻近基板的一侧包括粗糙结构，所述粗糙结构自该透镜结构中心向周缘方向的粗糙程度逐渐降低。
一种发光二极管光源封装方法，包括以下步骤:
提供一膜片，其包括上表面和与该上表面相对的下表面，在该上表面形成一粗糙结构；
提供模具，将该模具抵合膜片的下表面，并使模具与该粗糙结构间形成一腔体；
向该腔体内注塑流体材料形成一透镜结构，所述透镜结构包括一收容槽；
移除模具；
提供一基板，其包括一第一表面和第二表面；
在基板的第一表面上形成相互分离的第一电极和第二电极，每一电极自该第一表面延伸至第二表面；
在第一电极上设置一发光元件，将发光元件的电极与所述第一电极和第二电极分别形成电性连接，所述发光元件位于该透镜的中心并对应该收容槽；及
在该透镜结构与该基板之间设置一支撑块，将所述透镜结构连接固定至支撑块上。
与先前技术相比，本发明提供一表面具有粗糙结构的膜片并形成透镜结构，进而与该封装基板连接形成发光二极管光源。该粗糙结构自膜片中心向周缘粗糙程度逐渐降低，根据发光二极管的发光特点，粗糙程度越高的地方其光线发散越强，射入该透镜的光线反射至该粗糙结构进行不同程度的发散，射入该粗糙结构的光线自膜片中心向周缘发散程度逐渐降低，使得该发光二极管光源的出光强度更加均匀。
附图说明
图1是本发明发光二极管光源的制造方法的第一步骤示意图。
图2是本发明发光二极管光源中膜片的俯视图。
图3是本发明发光二极管光源的制造方法的第二步骤示意图。
图4是本发明发光二极管光源的制造方法的第三步骤示意图。
图5为本发明发光二极管光源的制造方法的第四步骤示意图。
图6为本发明发光二极管光源的制造方法的第五步骤示意图。
图7为本发明发光二极管光源的制造方法的第六步骤示意图。
主要元件符号说明
发光二极管光源 100
膜片 10
通孔 11
下表面 12
上表面 13
粗糙结构 14
第一组凸起 141
第二组凸起 142
第三组凸起 143
模具 20
底模 21
顶模 22
底板 211
延伸部 212
顶板 221
密封板 222
腔体 23
透镜结构 30
入光面 31
出光面 32
收容槽 311
凹陷部 321
基板 40
第一表面 41
第二表面 42
引脚结构 50
第一电极 51
第二电极 52
发光元件 60
支撑块 70
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
第一步骤：首先请参见图1与图2，提供一膜片10，其中心开设一通孔11，所述膜片10呈环形板状。本实施例中，所述膜片10由玻璃制成。该膜片10包括一下表面12和与该下表面12相对的一上表面13。所述下表面12为一光滑平面。该上表面13形成有粗糙结构14，邻近膜片10中心的该粗糙结构14的粗糙程度高于远离该膜片10中心的该粗糙结构14的粗糙程度。所述粗糙结构14可采用蚀刻或者印刷的方式形成。
本实施例中，该粗糙结构14包括多个呈三角锥状的凸起，各凸起的竖直剖面呈三角形。本实施例中，粗糙结构14包括依次远离膜片10中心的第一组凸起141、第二组凸起142、第三组凸起143，该第一组凸起141具有相同的高度，该第二组凸起142也具有相同的高度，且第一组凸起141的高度高于第二组凸起142，该第三组凸起143具有相同的高度，且该第三组凸起143的高度低于第二组凸起142。当然，所述粗糙结构14并不限于仅包括具有三种不同高度的凸起，而且凸起的高度也可延膜片10的径向方向由中心朝周缘逐渐降低。
第二步骤：请参见图3，提供一模具20，其包括一底模21和一顶模22。所述底模21包括一底板211和自该底板211中部向上凸伸的一延伸部212。所述底板211呈圆盘状。所述延伸部212呈圆柱状，且其顶部为一弧形表面，其后续用于穿设过所述膜片的通孔11以配合注塑形成透镜结构30。所述顶模22包括一顶板221及自该顶板221两侧向下延伸的两密封板222，所述顶板221的外表面为一光滑的平面，其内表面为一凹曲面。具体的，所述顶模的内表面中心处向该底模21方向凸伸，且该凸伸的顶点与所述密封板222之间的连接面朝向该顶板221外表面一侧凹陷。
第三步骤：请参见图4，将该膜片10置于该底模21上，所述底模21的延伸部212穿设过该膜片10中心处的通孔11，所述膜片10的径向直径略小于该底板211的直径。将所述顶模22扣设于该底模21上，所述顶模22的两密封板222与所述底板211的两侧边缘在竖直方向上齐平。所述底模21、顶模22及膜片10共同围设形成一腔体23，所述腔体23的剖面呈蝠翼状。往该腔体23内注塑透明流体材料，该流体材料填满该腔体后固化而形成透镜结构30。
第四步骤：请参见图5，移除模具20。所述透镜结构30呈蝠翼状，其包括一入光面31和与该入光面31相对的一出光面32。所述入光面31由一收容槽311与该收容槽311侧壁连接的所述膜片10组成，所述收容槽311自该膜片10中心处朝该出光面32方向凹陷形成，所述收容槽311与该底模21延伸部212的形状相吻合，其大致呈倒置的筒状且其内表面为一弧形面，后续发光元件60发出的光线经由所述收容槽311的内表面射入该透镜结构30。所述膜片10的粗糙结构14的凸伸方向朝向该透镜结构30的出光面32，其用于后续增强出射光线的均匀度。所述出光面32用于出射射入该透镜结构30的部分光线，同时将部分入射至其上的光线反射向粗糙结构14，经粗糙结构14散射后的光线再射向出光面32并出射，该出光面32为一凸面且其中部凹陷形成一凹陷部321。
第五步骤：请参见图6，提供一基板40，该基板40包括一第一表面41和一第二表面42，所述基板40为绝缘基板，可由如下材料中的一种或多种制成：硅（Si）、砷化镓（GaAs）、氧化锌（ZnO）及磷化铟（InP）等。
在该基板40的第一表面41形成一引脚结构50，所述引脚结构50包括相互分离的一第一电极51和一第二电极52，每一电极51、52自该基板40的第一表面41延伸至该第二表面42。
本实施例中，在该第一电极51的、靠近该第二电极52一端的表面上设置一发光元件60。该发光元件60与该第一电极51形成电性连接，并通过导线电连接至该第二电极52，也即该发光元件60的两个电极分别与第一电极51和第二电极52形成电性连接。本实施例中该发光元件60为发光二极管晶粒。在本步骤中，也可将发光元件60以晶片倒装的形式固定在引脚结构50上，并借由导电的固晶胶使发光元件60的两个电极分别与第一电极51、第二电极52形成电性连接。
第六步骤，请参见图7，将所述透镜结构30连接固定至该基板40上。具体的，在该两电极51、52位于该第一表面41的两边缘分别设置一支撑块70，所述两支撑块70相互对称。将所述透镜结构30设于该支撑块70上，所述透镜结构30的外缘端面与该支撑块70的侧面齐平，所述透镜结构30与该引脚结构50之间相互间隔一段间距，以保证发光二极管光源100的散热效果，同时由于所述引脚结构50未与所述透镜结构30接触，可避免较高温度传至该透镜结构30，从而保证透镜结构30不受损害。所述透镜结构30的收容槽311对应罩设所述发光元件60。
与先前技术相比，该种方法提供一表面具有粗糙结构14的膜片10并在该膜片10上形成透镜结构30，进而与该基板40连接形成发光二极管光源100。所述发光元件60发出的光线通过该收容槽311射入该透镜结构30，部分光线通过该出光面32射出，部分光线被出光面32反射至该粗糙结构14、并再经由粗糙结构14反射向出光面32而出射。所述到达粗糙结构14的光线经由第一、第二、第三组凸起141、142、143的倾斜表面反射后再重新射向出光面32时会更加发散，由于粗糙结构14的粗糙程度越大、其发散光线的能力越强，而距离膜片10中心最近第一组凸起141接收到的主要为发光元件60出光角中心部位的高强度光线，因此第一组凸起141对接收到的高强度光线进行较大程度的发散，而第二、第三组凸起142、143接收到的光线主要为发光元件60出光角外缘的相对较弱强度的光线，使得第二组凸起142、第三组凸起143对强度较弱的光线进行较小程度的发散，从而达到均匀发光二极管光源100出光强度的效果。
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相应的改变与变形，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 (10)

1.一种发光二极管光源，其包括一基板、设于该基板上的引脚结构、设于该引脚结构上的发光元件及设于该基板上并罩设在发光元件上方的一透镜结构，其特征在于：所述透镜结构邻近基板的一侧包括粗糙结构，所述粗糙结构相互间隔地排布于该透镜结构临近基板一侧的整个表面，所述粗糙结构自该透镜结构中心向周缘方向的粗糙程度逐渐降低。
2.如权利要求1所述的发光二极管光源，其特征在于，所述透镜包括一入光面和一出光面，该出光面为一远离发光元件凸起的凸面且其中部向发光元件一侧凹陷形成一凹陷部。
3.如权利要求2所述的发光二极管光源，其特征在于，该透镜结构邻近发光元件的一侧还包括一收容槽，该收容槽自该入光面中心处朝该出光面方向凹陷形成，所述粗糙结构的粗糙度自该收容槽周围向透镜结构外缘方向逐渐降低。
4.如权利要求1所述的发光二极管光源，其特征在于，该粗糙结构包括依次远离透镜结构中心的第一组凸起、第二组凸起及第三组凸起，该每一组凸起均具有相同的高度，且该第一组凸起的高度高于第二组凸起的高度，且该第二组凸起高于第三组凸起的高度。
5.一种发光二极管光源封装方法，包括以下步骤:
提供一中心开设有通孔的环形膜片，其包括上表面和与该上表面相对的下表面，在该上表面形成一粗糙结构；
提供模具，将该模具抵合膜片的下表面，并使模具与该粗糙结构间形成一腔体；
向该腔体内注塑流体材料形成一透镜结构，所述透镜结构包括一收容槽；
移除模具；
提供一基板，其包括一第一表面和第二表面；
在基板的第一表面上形成相互分离的第一电极和第二电极，每一电极自该第一表面延伸至第二表面；
在第一电极上设置一发光元件，将发光元件的电极与所述第一电极和第二电极分别形成电性连接，将所述发光元件设置于该透镜的中心并使发光元件罩设在收容槽下方；及
在该透镜结构与该基板之间设置一支撑块，将所述透镜结构连接固定至支撑块上。
6.如权利要求5所述的发光二极管光源封装方法，其特征在于，所述粗糙结构自通孔向该膜片周缘方向粗糙程度逐渐降低。
7.如权利要求5所述的发光二极管光源封装方法，其特征在于，所述模具包括一底模，所述底模抵合膜片的下表面，该底模中心凸伸一延伸部，所述延伸部穿设所述通孔。
8.如权利要求7所述的发光二极管光源封装方法，其特征在于，所述模具还包括一顶模，所述顶模包括一顶板及自该顶板两侧向下延伸的两密封板，所述顶板朝向膜片的内表面为一凹曲面，所述顶模的两密封板与所述底模的两侧边缘在竖直方向上齐平，所述顶模、底模及膜片围设形成该腔体。
9.如权利要求8所述的发光二极管光源封装方法，其特征在于，该粗糙结构的凸伸方向自该底模朝向所述顶模。
10.如权利要求8所述的发光二极管光源封装方法，其特征在于，所述顶模的内表面中心处向该底模方向凸伸，且该凸伸的顶点与所述密封板之间的连接面朝向该顶板外表面一侧凹陷。
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