CN103474423A - 高光效led集成光源及led灯 - Google Patents

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    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate

Abstract

本发明属于照明技术领域，尤其涉及高光效LED集成光源及LED灯。高光效LED集成光源，包括设置有凹槽和PCB线路的封装基板、置于所述凹槽中的LED芯片和将所述LED芯片灌封于所述凹槽中的荧光胶层，所述LED芯片通过电极引线与相邻LED芯片和基板PCB线路相连接，述凹槽的表面设有反射层，所述荧光胶层的上表面具有一微透镜结构。通过在荧光胶层的上表面设有微透镜结构，减少了全反射，降低了光损耗，所述凹槽表面设有反射层，如此，LED芯片发出的侧向光线，由反射层反射，经荧光胶层的上表面照射出去，大幅提高了集成光源的出光效率。采用上述高光效LED集成光源的灯具，结构紧凑，占据空间小，降低了生产成本，更具有市场竞争力，适用于各照明领域。

Description

高光效LED集成光源及LED灯
技术领域
本发明属于照明技术领域，尤其涉及高光效LED集成光源及LED灯。
背景技术
目前，在LED产业中，由于现代科技产品越来越讲究轻薄与高可携性，此外，为了节省多颗LED芯片设计的系统板空间问题，便在高功率LED系统需求中，开发出直接将芯片粘贴于系统板的COB技术（COB即Chip on Board板上芯片）。
图1为现有LED集成光源结构示意图。由图易知，LED集成光源中将LED芯片固设于所述基板102上，并通过金线108依次相连，且于所述基板102的周边设置一个围坝103，将其封装。所述LED集成光源的出光面105为一个平面，光线从光密介质荧光胶106射向光疏介质空气中，当光线角度大于全反射角时，会发生全反射，全反射光线返回光源内部，被LED芯片107、基板102或荧光胶106吸收而损失，从而导致光源的出光效率偏低。再者，LED芯片107发出的光线中，有很大一部分光从侧面发出，形成侧向光线101，集成封装后，LED芯片侧面发出的大部分侧向光线101并不直接射向出光面105，而被LED芯片107、基板102或荧光胶106吸收而损失，因此，导致光源的出光效率低。通常，集成式封装LED光源相对于单颗LED封装光效要低20%左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高光效LED集成光源及LED灯，旨在解决现有技术中光源的出光效率低的问题。
本发明是这样实现的，高光效LED集成光源，包括封装基板、LED芯片和荧光胶层，所述封装基板设置有多个凹槽和用于导电的PCB线路，所述凹槽底部固设有LED芯片，所述LED芯片通过电极引线与相邻LED芯片和基板PCB线路相连接，所述凹槽的表面设有反射层，所述荧光胶层灌封所述凹槽并将所述LED芯片覆盖，所述荧光胶层的上表面为出光面，所述出光面具有一微透镜结构。
具体地，所述微透镜结构包括多个微透镜件，所述微透镜构件呈阵列分布且各所述微透镜构件首尾相连。
具体地，所述微透镜构件呈球缺状，各所述球缺呈矩形阵列分布且沿行、列方向首尾相连排布。
具体地，所述微透镜构件呈球缺状，各所述球缺呈环形阵列分布且沿所述环形阵列的圆周方向和直径方向首尾相连排布。
进一步地，各所述凹槽的上方覆盖有至少一个所述球缺，各相邻所述球缺相连接。
进一步地，所述球缺的曲率半径为0.1mm～0.3mm，高度为0.1mm～0.15mm。
进一步地，所述PCB线路设置于所述凹槽的周边处，所述凹槽呈环形分布，各所述凹槽内设有至少一LED芯片。
进一步地，所述反射层为金属镀层，所述金属镀层由纯金或纯银制作而成。
进一步地，所述封装基板采用铝、铝合金、铜及氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷制作而成。
与现有技术相比，本发明所提供的高光效LED集成光源，通过在荧光胶层的上表面设置微透镜结构，减少全反射，降低了光损耗，以及在封装基板表面形成凹槽的结构，并于所述凹槽表面镀有反射层，如此，LED芯片发出的侧向光线，将由所述反射层反射，经所述荧光胶层的上表面照射出去，大幅提高了集成光源的出光效率。同时，荧光胶层上表面的微透镜结构还能使光源的出光更为均匀，色温均匀性更佳。
一种LED灯具，包括支架和安装于所述支架上的光源，所述光源为上述的高光效LED集成光源。
采用上述高光效LED集成光源的灯具，可使LED灯具的出光效率更高，且结构紧凑，从而减少了整个灯具所占据的空间，降低了生产成本，更具有市场竞争力，可以广泛适用于各照明领域。
附图说明
图1为现有LED集成光源结构示意图；
图2为实施例一中的高光效LED集成光源结构示意图；
图3为实施例二中的高光效LED集成光源结构示意图；
图4为实施例高光效LED集成光源未覆盖荧光胶层时的立体结构图；
图5为实施例高光效LED集成光源覆盖荧光胶层时的立体结构图。
标记说明：
101  侧向光线   201  封装基板
102  基板       202  PCB线路
103  围坝       203  LED芯片
104  全反射光线 204  电极引线
105  出光面     205  荧光胶层
106  荧光胶层   206  凹槽
107  LED芯片    207  球缺
108  金线       208  固定孔
2061 底面       2062 斜侧面
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。
本发明提供的一种高光效LED集成光源，参见图1-图5所示，其包括封装基板201、LED芯片203和荧光胶层205，本发明的实施例中，所述LED芯片203常选用为蓝光LED芯片203。所述荧光胶层205中包含有LED荧光粉，所述荧光胶层205将所述LED芯片203固定封装于所述封装基板201上，所述封装基板201设置有凹槽206和PCB线路202，所述凹槽206设有多个，所述PCB线路202用于导电，为各LED芯片203传输信号，所述LED芯片203固设于所述凹槽206的底部，所述LED芯片203通过电极引线204与相邻LED芯片203和基板PCB线路202电性连接，各所述LED芯片203通过该PCB线路202与外部电源实现电性连接；所述凹槽206的表面镀有反射层，所述荧光胶层205灌封所述凹槽206并将所述LED芯片203覆盖，所述荧光胶层205的上表面为出光面，所述出光面具有一微透镜结构。实际制造中，所述荧光胶层205通过注塑方式固定于所述封装基板201上，同时在其出光面上形成微透镜结构；本发明提供的实施例一中的所述封装基板201为氧化铝陶瓷基板；提供的实施例二中的所述封装基板201为铝基板。
与现有技术相比，本发明所提供的高光效LED集成光源，通过在荧光胶层205的上表面设置微透镜结构，减少了全反射，降低了光损耗，以及在封装基板201表面形成凹槽206的结构，并于所述凹槽206表面设有反射层，如此，LED芯片203发出的侧向光线，将由所述反射层反射，经所述荧光胶层205的上表面照射出去，且仅通过一次反射即将侧向光线穿射荧光胶层205，大幅提高了集成光源的出光效率。同时，LED芯片203发出的光在经过微透镜结构时，出光面被微透镜结构分割，从而将LED芯片203发出的光重新叠加于所需照射的照射面上，从而使得到各方向上色温一致性更佳。
具体地，参见图2和图3所示，各所述凹槽206相邻分布，所述凹槽206包括底面2061和斜侧面2062，所述斜侧面2062的一端环绕所述底面2061且与所述底面2061连接，另一端与所述金属基体的表面平齐，LED芯片203贴设于所述底面2061上，所述低面和斜侧面2062均镀设有反射层。如此设置，所述LED芯片203发出的侧向光线可最大程度的经过所述凹槽206的斜侧面2062即可反射出去，投向所需照明区域。这样，大大提高了侧向光线的出光率，且光路短，光线反射路线稳定可靠，从而保证了所述高光效LED集成光源的出光的稳定性和可靠性。
具体地，所述微透镜结构包括多个微透镜构件，所述微透镜构件阵列分布且各所述微透镜构件首尾相连。如此，可将由LED芯片203发出的光打散，进行重新分布，扩大该LED集成光源的照明区域，使得效LED集成光源的出光更为均匀，色温均匀性更佳。
优选地，如图2和图3所示，所述微透镜构件呈球缺状，如图5所示，各所述球缺207呈矩形阵列分布且沿行、列方向首尾相连排布。如图2和图3所示，所述微透镜结构的出光面呈波浪状。于出光面的顶部，各波峰和波谷依次交替延伸分布，形成一个透镜曲面，减少所述LED芯片朝各个方向发出的光线发生全反射，进而，减少了光损耗，提高了出光效率。
当然，也可将各所述球缺207环形阵列布置，并使其沿环形阵列的圆周方向和直径方向首尾相连排布，这样整个LED集成光源的出光面呈现为一个圆形。可以理解，实际应用中，根据具体的需要合理的设置该球缺207的排列方式，一方面可以保证出光的效率，另一方面可丰富LED集成光源出光面的外观，提升美感，更具有市场竞争力。
进一步地，各所述凹槽206的上方覆盖有至少一个所述球缺207，各相邻所述球缺207彼此连接。如此，可以保证各个凹槽206内的LED芯片203发出的光都能通过该球缺207投射到所需要照明的区域。
可以理解的，根据具体的需要，合理设置各所述凹槽206的上方覆盖的球缺207的数量和大小，如图2所述，所述凹槽206的上方覆盖的球缺207数量为4个，如图3所述，所述凹槽206上方覆盖的球缺207数量为2个。
优选地，将各个所述凹槽206的上方覆盖的球缺207的数量设置为双数。如此，可进一步确保所述LED发出可呈对称分布，使得LED集成光源发出的光投射的更加均匀，保证了照明效果。
进一步地，所述球缺207的曲率半径的数值处于0.1mm～0.3mm之间，高度数值处于0.1mm～0.15mm之间。实际使用中，将所述球缺207的曲率半径设置为0.2mm，高度设置为0.12mm，可将所述LED集成光源的出光效率提升至最大值，即便，此时，所述LED集成光源的出光效率最高。
当然，该微透镜构件的曲率半径、透镜高度、透镜大小等参数，可以根据实际需要相应设定。
进一步地，所述PCB线路202设置于所述凹槽206的周边处，如此设计，结构简单易于加工制作，同时，缩短了电性连接的导通路径，减少了电极引线204的长度，确保了电性连接的可靠性，节约了制作成本。另见，图5所示，所述荧光胶层205将该PCB线路202密封，与外界空气隔绝，如此，避免了外界污染物对所述PCB线路202和LED芯片203的腐蚀，减缓其老化速度，使得所述LED集成光源使用时更加可靠，延长了产品的使用寿命。如图4所示，所述凹槽206呈环形分布，各所述凹槽206内设有至少一LED芯片203。具体地，如图2所示，实施例一中所述凹槽206内设有一个LED芯片203，如图3所示，实施例二中所述凹槽206内设有三个LED芯片203。实际制作中，根据具体需要可以合理的设置凹槽206内的LED芯片203的数量，使其有足够的照明强度的同时又具备良好的散热性能。
具体地，所述反射层为金属镀层，实际制作中，所述金属镀层通常由纯金或纯银制作而成。采用纯金或纯银制作该发射层，一方面所述发射层具有良好的镜面效率，另一方面，纯金或纯银的导热性能较佳，性价比高。如此，利于提高整个LED集成光源的性价比，使其更具有市场竞争力。
具体地，所述封装基板201采用铝合金、铜或氮化铝陶瓷制作而成。这样，所述封装基板201一方面具有良好的结构强度，同时质量轻，便于所述LED集成光源的应用，另一方面，具有良好的散热效果，使其工作温度较低，工作状态稳定可靠，减缓其老化，延长述LED集成光源的使用寿命。
参见图4和图5所示，图4为实施例高光效LED集成光源未覆盖荧光胶层205时的立体结构图；图5为实施例高光效LED集成光源覆盖荧光胶层205时的立体结构图。所述封装基板201呈矩形且边角处开设有用于安装固定的固定孔208，所述固定孔208设置至少有两个且呈对角分布。如此设计，便于所述LED集成光源的安装定位。
本发明还提供了一种LED灯具，包括支架和安装于所述支架上的光源，所述光源为上述的高光效LED集成光源。
采用上述高光效LED集成光源的灯具，可使LED灯具的出光效率更高，且结构紧凑，从而减少了整个灯具所占据的空间，降低了生产成本，更具有市场竞争力，可以广泛适用于各照明领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高光效LED集成光源，包括封装基板、LED芯片和荧光胶层，所述封装基板设置有多个凹槽和用于导电的PCB线路，所述凹槽底部固设有LED芯片，所述LED芯片通过电极引线与相邻LED芯片和基板PCB线路相连接，其特征在于，所述凹槽的表面设有反射层，所述荧光胶层灌封所述凹槽并将所述LED芯片覆盖，所述荧光胶层的上表面为出光面，所述出光面具有一微透镜结构。
2.根据权利要求1所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述微透镜结构包括多个微透镜件，所述微透镜构件呈阵列分布且各所述微透镜构件首尾相连。
3.根据权利要求2所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述微透镜构件呈球缺状，各所述球缺呈矩形阵列分布且沿行、列方向首尾相连排布。
4.根据权利要求2所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述微透镜构件呈球缺状，各所述球缺呈环形阵列分布且沿所述环形阵列的圆周方向和直径方向首尾相连排布。
5.根据权利要求3或4所述的高光效LED集成光源，其特征在于：各所述凹槽的上方覆盖有至少一个所述球缺，各相邻所述球缺相连接。
6.根据权利要求3或4所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述球缺的曲率半径为0.1mm～0.3mm，高度为0.1mm～0.15mm。
7.根据权利要求1-4任一项所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述PCB线路设置于所述凹槽的周边处，所述凹槽呈环形分布，各所述凹槽内设有至少一LED芯片。
8.根据权利要求1-4任一项所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述反射层为金属镀层，所述金属镀层由纯金或纯银制作而成。
9.根据权利要求1-4任一项所述的高光效LED集成光源，其特征在于：所述封装基板采用铝、铝合金、铜及氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷制作而成。
10.一种LED灯具，包括支架和安装于所述支架上的光源，其特征在于：所述光源为权利要求1-9中任一项的高光效LED集成光源。
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