CN103545422A - 一种透明贴片led 封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明贴片LED封装结构，包括围框结构的支架碗杯壁，及与该支架碗杯壁相接的碗杯底构成的封装支架，所述支架碗杯壁采用透明支架碗杯壁，所述封装支架的背面设有导热层；所述封装支架底端设有支架正极和支架负极，支架正极与支架负极之间设有散热片；所述碗杯底上设有芯片，在所述芯片上表面延至支架碗杯壁内侧壁至其顶端水平面覆盖有胶体荧光粉。该支架碗杯壁采取透明材料，取代了传统PPA白色不透明材质的贴片支架，LED出光角度大，发光亮度高，大大提高了贴片LED的发光效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，涉及一种透明贴片LED封装结构。
背景技术
目前贴片LED越来越受到人们的重视，例如3528、2835、5730、3014等在灯具市场上都很有吸引力，现已经被广泛应用于日光灯、球泡灯、面板灯等灯具上，在LED市场上的竞争力也在不断加强。
LED支架是封装LED所需的一个重要原材料，贴片LED的发光角度主要取决于封装时支架的深浅程度和外部胶体的形状。LED支架不仅对LED发光强度和发光角度有影响，其散热性也对LED的光学性质和使用寿命有直接的关系。在支架的众多因素中，白色高温塑胶料PPA是影响LED质量和稳定性的一个重要因素。由于PPA为白色不透明物质，使得封装后的贴片LED光线无法有效散出，发光角度受限，发光亮度较低，从而导致贴片LED发光效率不高，严重阻碍了贴片LED的发展，已经不能适应贴片LED日益发展的需要。因此有必要对传统贴片LED支架和封装结构进行改良。
发明内容
本发明的目的是提供一种透明贴片LED封装结构，克服现有技术中使用传统贴片LED支架封装的LED发光角度小、发光亮度低等缺点，而提供一种设计合理的透明贴片LED支架及封装结构，使用这种支架封装的贴片LED，不仅发光角度增大，发光效率也进一步提高，适用于贴片LED封装，有利于贴片LED的发展，解决了现有技术中存在的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
根据本发明的一种实施方式，一种透明贴片LED封装结构，包括围框结构的支架碗杯壁，及与该支架碗杯壁相接的碗杯底构成的封装支架，所述支架碗杯壁采用透明支架碗杯壁，所述封装支架的背面设有导热层，所述封装支架底端设有支架正极和支架负极，支架正极和支架负极之间设有散热片；所述碗杯底上设有芯片，在所述芯片上表面延至支架碗杯壁内侧壁至其顶端水平面覆盖有胶体荧光粉。
根据本发明另一种实施方式，所述透明支架碗杯壁采取聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、环氧树脂模塑化合物EMC、片状模塑化合物SMC或透明玻璃材质。
根据本发明另一种实施方式，所述透明支架碗杯壁厚度为0.6-0.8mm。
根据本发明另一种实施方式，所述透明支架碗杯壁内壁为粗糙面。
根据本发明另一种实施方式，所述透明支架碗杯壁为矩形围框或圆弧形围框。
根据本发明另一种实施方式，所述支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角为10°-90°。
优选地，所述支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角为37°。
根据本发明另一种实施方式，所述透明支架碗杯壁围框高度与支架长度比例为10:1-10:5。
优选地，所述透明支架碗杯壁围框高度与支架长度比例为10:3。
根据本发明另一种实施方式，支架设计为热电分离式，所述导热层为金属或陶瓷。
根据本发明另一种实施方式，支架也可以设计为热电一体式。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1）本发明提供的透明贴片LED支架及封装结构，其支架碗杯为透明材质，取代了传统PPA白色不透明材质的贴片支架。该种透明贴片LED支架不仅能够增大贴片LED的发光角度，而且可以增大贴片LED的亮度，从而提高了贴片LED的发光效率。
2）碗杯内壁设计为粗糙面，支架背面设有散热片，可以使LED热量有效散出，并且可以提高LED的寿命。
3）根据本发明实施例提供的矩形或圆弧形围框封装结构，其特定的圆弧外弧面结构，根据朗伯定律，圆弧形围框表面光滑，出光效率更好，但是制造工艺较复杂，成本较高，而矩形围框的出光效率虽然没有圆弧形围框的好，但是其制造工艺简单，成本较低。
4）该贴片采取厚度为0.6-0.8mm的透明材料，取代了传统PPA白色不透明材质的贴片支架，LED出光角度大，发光亮度高，大大提高了贴片LED的发光效率和可靠性。
附图说明
图1是LED支架透明贴片LED封装结构示意图。
图2是支架正负极散热片背面示意图。
图3是封装后透明贴片LED封装结构LED芯片出光的光学模拟图。
图4是封装后透明贴片LED芯片激发单一颗粒荧光粉时的光学模拟图。
图中，1、透明支架碗杯壁；2、支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角；3、散热片；4、支架碗杯底；5、支架底端；6、支架负极；7、支架正极；8、胶 体荧光粉；9、芯片；10、导热层；11-23、为芯片发射的光线；24-40、为芯片激发荧光粉发射出的光线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1，本发明实施例提供的LED支架透明贴片LED封装结构，包括围框结构的支架碗杯壁1，及与该支架碗杯壁1相接的碗杯底4构成的封装支架，其中，支架碗杯壁1采用透明支架碗杯壁，支架碗杯壁1底端设有支架正极7和支架负极6，封装支架底部背面设有导热层10；支架碗杯壁1底部支架正极7与支架负极6之间设有散热片3（参见图2所示）；碗杯底4上设有芯片9，在芯片9上表面延至支架碗杯壁1内侧壁至支架碗杯壁1顶端水平面覆盖有胶体荧光粉8。
在该结构中，透明支架碗杯壁1材质选用化学性质稳定、耐高温焊接，有高反射率，与硅胶的结合性好，有良好的长期信赖度的聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、环氧树脂模塑化合物EMC、片状模塑化合物SMC或透明玻璃材质。采取透明材质的碗杯壁主要起反射作用，提供与胶水结合的界面等作用。
支架制备过程中选用化学性质稳定的透明PC、PMMA、环氧树脂模塑化合物EMC、片状模塑化合物SMC或透明玻璃形成透明的支架碗杯壁，经过冲压--电镀--注塑--裁切等工艺，就形成了透明贴片LED支架，支架结构的厚度范围为0.6-0.8mm。在支架背面支架正极与支架负极之间设有散热片3，芯片直接导通散热片，散热更快。
并且透明支架碗杯壁1内壁采取粗糙面，起到防止湿气侵蚀的作用。
本发明出示的第一个实施例，透明支架碗杯壁1为矩形围框，透明支架碗杯壁1围框高度与支架长度比例为10:1-10:5，透明支架碗杯壁1围框高度与支架长度比例优选为10:3。
本结构中的支架设计为热电分离式，导热层10采取金属或陶瓷材料。
根据本发明另一种方式，支架也可以设计为热电一体式。
根据本发明的另一个方面，在实施例1所述的透明LED支架结构的基础上，本发明还提供了一种上述透明LED支架结构的另一种结构的实施例，透明支架碗杯壁1为圆弧形围框，或者是圆弧中心位置的切线，即围框碗杯外壁的形状是沿圆弧中心做的切线，支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角为10°-90°，支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角最佳为37°。其中，根据朗伯定律，圆弧形围框表面光滑，出光效率更好，但是制造工艺较复杂，成本较高，而矩形围框的出光效率虽然没有圆弧形围框的好，但是其制造工艺简单，成本较低。
本发明结构的透明支架碗杯壁1还可以是梯度形，支架碗杯内壁设计为一个梯度的形状，不仅能阻止空气中的水气侵蚀，使LED点亮后出光面积增大，大大提高LED的发光效率和LED灯的寿命。
使用上述方法制作的透明支架封装成LED后既能增大LED的出光角度，又能阻止空气中的湿气侵蚀。
本发明全方位采光的LED封装结构见图3所示。
本发明实施例提供的使用透明支架碗杯壁1，其为使用透明材料注塑的支架碗杯壁，透明材料其折射率与封装胶的折射率接近，为1.59。
图3中，C90°-C270°、C0°-C180°为灯具的坐标，其中芯片发出的光21激发荧光粉后经胶体荧光粉表面直接出射，封装使用胶体为高折射率的硅胶， 折射率为1.54，与透明材料折射率非常接近。在此光学模拟图中，从芯片发出的光激发荧光粉发出的光线11、12、15、22、23在胶体荧光粉表面经折射后出射，13、14、16、17、18、19、20光线经芯片发出激发荧光粉，然后在胶体荧光粉内部经折射后又经过透明支架碗杯壁的透明材料折射后出射，LED的出光角度大大增加。
图4为芯片激发单一颗粒荧光粉时的光学模拟图，图中胶体荧光粉受芯片激发后朝各个方向出光，其中芯片出的光线24激发胶体荧光粉后，经过荧光粉某一颗粒时，26光线经过支架底部直接出射，另一部分通过胶体表面出射，还有部分又通过透明支架碗杯壁出射，这样芯片激发每一颗荧光粉颗粒后都会有无数的光线发射至空气中，大大提高了贴片LED的出光角度，进而提高贴片LED的发光效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (10)
1.一种透明贴片LED封装结构，包括围框结构的支架碗杯壁（1），及与该支架碗杯壁（1）相接的碗杯底（4）构成的封装支架，其特征在于，所述支架碗杯壁（1）采用透明支架碗杯壁，所述封装支架的背面（5）设有导热层（10）；所述封装支架底端设有支架正极（7）和支架负极（6），支架正极（7）与支架负极（6）之间设有散热片（3）；所述碗杯底（4）上设有芯片（9），在所述芯片（9）上表面延至支架碗杯壁（1）内侧壁至其顶端水平面覆盖有胶体荧光粉（8）。
2.根据权利要求1所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述透明支架碗杯壁（1）采取聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、环氧树脂模塑化合物EMC、片状模塑化合物SMC或透明玻璃材质。
3.根据权利要求1所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述透明支架碗杯壁（1）厚度为0.6-0.8mm。
4.根据权利要求1所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述透明支架碗杯壁（1）内壁为粗糙面。
5.根据权利要求1所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述透明支架碗杯壁（1）为矩形围框或圆弧形围框。
6.根据1-5任一项权利要求所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角（2）为10°-90°。
7.根据权利要求6所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述支架碗杯壁外弧面与水平面之间的夹角为37°。
8.根据权利要求1所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述透明支架碗杯壁（1）围框高度与支架长度比例为10:1-10:5。
9.根据权利要求8所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述透明支架碗杯壁（1）围框高度与支架长度比例为10:3。
10.根据权利要求1所述的透明贴片LED封装结构，其特征在于，所述封装支架为热电分离式或热电一体式；所述导热层（10）为金属或陶瓷。
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