CN103928450A - 一种光色均匀的led封装产品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光色均匀的LED封装产品及其制造方法，其光色均匀的LED封装产品包括LED支架、安装在所述LED支架上的多颗LED芯片、以及包裹在LED芯片外的透镜，所述LED芯片与LED支架、以及LED芯片之间通过拱形导线串并联在一起，所述各拱形导线的最高点比LED芯片的上表面高60-500微米，所述透镜的外表面呈波浪形。本发明现对于现有技术而言，不仅同时兼具出光均匀的特点，而且不需要额外增加设备和工序，从而实现了LED器件胶体表面的自粗化，有效的改善了LED不均匀及黄圈问题、同时还可提高出光效率，工艺简单且没有增加额外的工序，利于大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种光色均匀的LED封装产品及其制造方法。
背景技术
白光LED是LED家族中最后一个问世的，它是最被看好的LED新兴产品，在照明市场上具有很大发展潜力，其具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、环保等优点，已经成为替代传统照明器具的最大潜力产品。
目前，得到白光LED的主要包括蓝光LED+黄色荧光粉、蓝光LED+绿色及红色荧光粉、紫外LED+RGB荧光粉等。按照传统制备工艺直接在LED芯片上点混有荧光粉的胶，容易导致封装后的LED容易出现光斑及黄圈现象，LED光斑及黄圈严重制约了LED的应用，其主要原因是LED芯片发出的光通过荧光粉层的距离不一致是造成。
目前为了能够改善光斑及黄圈问题，主要的方法有：1、采用先进的荧光粉涂覆工艺，使荧光粉层更加均匀：如喷涂、电泳涂覆；2、加扩散剂增加光在LED荧光粉层中的折射；3、荧光粉层表面结构粗化或让胶体形成凹凸结构。
第一和第二种方式都没能根本上解决光斑问题，尤其是第二中加扩散粉还会降低出光效率；第三种透镜表面结构粗化或让胶体形成凹凸结构可有效改善光色问题，同时出光效率得到提升。但是目前制作第三种结构LED的方法复杂，并不利于大规模生产，比如US20130334553公开了一种改善黄圈的LED结构及其制作方法，即在LED芯片附近加上柱状体，利用柱状体与芯片的高度差可使胶体呈现凹凸起伏，该结构可有效的改善黄圈现象；但柱状体的制作增加了封装的工序，使流程更为复杂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于一种LED封装产品及其制造方法，该产品的光色均匀，其制造方法简单易行。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种光色均匀的LED封装产品的制造方法，包括以下步骤：
将多颗LED芯片安装到LED支架上，并将LED芯片与LED支架、以及LED芯片之间通过拱形导线串并联在一起，各拱形导线的最高点比LED芯片的上表面高60-500微米；
将LED支架置于温度为40-80℃底板上中预热5-10分钟；
将封装胶体沿拱形导线高点点到LED支架内以覆盖LED芯片，所述封装胶体的粘度介于100-10000毫帕·秒之间；
将点好封装胶的LED支架置于50-100℃底板上放置至胶体流匀，在拱形导线的牵引作用下在形成外表面为波浪形的透镜；
最后将LED支架放置于烤箱中加热至封装胶固化。
进一步的，所述封装胶体为热固性高分子材料与荧光粉的均匀混合体。
进一步的，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一不含荧光粉的第二透明胶层，所述第二透明胶层的折射率小于所述封装胶体。
进一步的，所述封装胶体为不含荧光粉的热固性高分子材料，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一层含有荧光粉的第二荧光粉层，所述第二荧光粉层的折射率小于所述封装胶体。
进一步的，在点封装胶过程使用的点胶头直径为0.2-0.8毫米，点胶头腔体内的温度为40-60℃。
一种光色均匀的LED封装产品，其包括LED支架、安装在所述LED支架上的多颗LED芯片、以及包裹在LED芯片外的透镜，所述LED芯片与LED支架、以及LED芯片之间通过拱形导线串并联在一起，所述各拱形导线的最高点比LED芯片的上表面高60-500微米，所述透镜的外表面呈波浪形。
进一步的，所述波浪形透镜的各波峰与其下的拱形导线波峰之间的间距H1为该拱形导线波峰与LED芯片上表面之间间距H2的0.05-0.6倍；所述波浪形透镜的各波谷与LED支架上表面之间的间距H3为其相邻波峰与LED支架上表面之间的间距H4的0.2-0.9倍。
进一步的，所述透镜由热固性高分子材料与荧光粉均匀混合的封装胶体固化制备，在所述封装胶体外表面涂覆有不含荧光粉的第二透明胶层，所述第二透明胶层的折射率小于所述封装胶体。
进一步的，所述封装胶体为不含荧光粉的热固性高分子材料，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一层含有荧光粉的第二荧光粉层，所述第二荧光粉层的折射率小于所述封装胶体。
一种前述任一项光色均匀的LED封装产品的LED光源，所述LED光源为直下式平板灯、直下式TV背光源、筒灯或灯管。
采用本发明结构的产品，在不增加设备和工序的基础上，巧妙利用拱形导线的对胶体表面的牵引，自动使胶体表面呈现凹凸状，实现透镜上表面的自粗化。配合合适粘度的胶体同时控制芯片的数量及位置排布，可控制LED器件胶体凹凸的表面及形状，LED发出的光经过这些凹凸形状，使出光的路径改变，同时让部分光折射回来二次混合，出光更加均匀、消除了出光路径不一致导致的黄圈现象，另外还可提高LED的出光效率。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1、本发明在现有工艺基础上，仅仅通过控制引线、胶体胶量、硅胶的粘度及芯片的排布，实现了LED器件胶体表面的自粗化，有效的改善了LED不均匀及黄圈问题、同时还可提高出光效率，工艺简单且没有增加额外的工序，利于大规模生产；
2、基于现有封装设备完全可实现本发明，无需增加设备投入，另外本发明没有引入其他材料，以上两点使得LED没有增加额外的制造成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的纵剖结构示意图；
图2为本发明实施例1的芯片几种排布示意图；
图3为本发明实施例2的纵剖结构示意图
图4为本发明实施例3的纵剖结构示意图。
图中，
100、LED支架 200、LED芯片
300、拱形导线 400、封装胶体
500、第二透明胶层 600、第二荧光粉层
具体实施方式
为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。
实施例1
如图1和2所示，本实施例公开了一种光色均匀的LED封装产品，其包括LED支架100、安装在LED支架100上的多颗LED芯片200、以及包裹在LED芯片200外的透镜，本实施例中的透镜就是封装胶体400，本实施例中的封装胶体400为热固性高分子材料与荧光粉的均匀混合体，所述热固性高分子材料由硅胶、硅树脂或环氧树脂中的一种或多种材料组成，用于转换光色。
如图1所示，LED芯片200与LED支架100、以及LED芯片200之间通过拱形导线300串并联在一起，在LED之间上形成凹凸延绵的波浪形状。如图2所示，所谓的多颗可以是两颗或两颗以上，所谓的串并联，可以是所有LED芯片串联在一起，也可以是所有LED芯片并联，又或者是部分串联部分并联，总之其串并联形式多样、分布也变化多样，以满足不同应用的需求。但是，各LED芯片之间的连接或者LED芯片与LED之间的电极引出连接都是采用拱形的导线，所述导线按照目前的工艺一般选用金线。
其中，各拱形导线300的最高点比LED芯片200的上表面高60-500微米，也即是图1中的H2，这样子以便于在点胶时自然在LED芯片200外形成外表面为波浪形的透镜。需要说明的是这个数字不能太低，太低不便于形成波浪形结构，太高也不行，太高拱形导向300的承受力有限，点胶时会将其压爬，因此经过申请人大量实验统计和计算得出该高度差为60-500微米。
如图1所示，波浪形透镜的各波峰与其下的拱形导线波峰之间的间距H1为该拱形导线波峰与LED芯片上表面之间间距H2的0.05-0.6倍，因为H1太高或太低封装胶体表面不易形成波浪形。
如图1所示，波浪形透镜的各波谷与LED支架上表面之间的间距H3为其相邻波峰与LED支架上表面之间的间距H4的0.2-0.9倍，也就是要求透镜的外表面不能太平，具有一定的凹凸起伏以达到较好的光转换目的。
本实施例还公开了一种光色均匀的LED封装产品的制造方法，包括以下步骤：
（1）、如图2所示，将多颗LED芯片安装到LED支架上，并将LED芯片与LED支架、以及LED芯片之间通过拱形导线串并联在一起，各拱形导线的最高点比LED芯片的上表面高60-500微米，以便形成高低不平的牵引结构以便于后续点胶后形成波浪形的透镜；
（2）、将LED支架置于温度为40-80℃底板上预热5-10分钟，预热后LED支架具有一定的温度，胶点上去后才不会很快凝固，保持一定的流动性；
（3）、将封装胶体延拱形导线高点点到LED支架内以覆盖LED芯片，所述封装胶体的粘度介于100-10000毫帕·秒之间，本步骤所述的拱形导线高点实质拱形导线向上弯曲的顶点，是相对而言的，具体操作是可以根据LED支架的大小，其上LED芯片的分布情况，选择不同的拱形导线的高点，总之使得封装胶从高往低流并且能够均匀的流到LED支架上；另外，本步骤根据实际情况，经过大量实验统计分析得出，封装胶的封装胶体的粘度介于100-10000毫帕·秒之间，封装胶体粘度与H1的高度呈正比例关系，获得H3的高度与封装胶体的粘度呈反比例关系；本实施例中的封装胶体为热固性高分子材料与荧光粉的均匀混合体，热固性高分子材料由硅胶、硅树脂或环氧树脂中的一种或多种材料组成，用于转换光色；其中，在点封装胶过程使用的点胶头直径为0.2-0.8毫米，点胶头腔体内的温度为40-60℃；如此直径和温度的点胶头有利于更加准确的控制点胶量和点胶速度；
（4）、将点好封装胶的LED支架置于50-100℃底板上放置至胶体流匀，放置的时间跟封装胶的粘度和点胶量、点胶面积等有关系，只要其在支架上流匀，基本不流动了为止，在拱形导线的牵引作用下在形成外表面为波浪形的透镜；
（5）、最后将LED支架放置于烤箱中加热至封装胶固化。
采用本发明结构的产品，在不增加设备和工序的基础上方法，利用拱形导线300的对胶体表面的牵引，自动使胶体表面呈现凹凸状，实现透镜上表面的自粗化。配合合适粘度的胶体同时控制芯片的数量及位置排布，可控制LED器件胶体凹凸的表面及形状，LED发出的光经过这些凹凸形状，使出光的路径改变，同时让部分光折射回来二次混合，出光更加均匀、消除了出光路径不一致导致的黄圈现象，另外可提高LED的出光效率；
所以，相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1、本发明在现有工艺基础上，仅仅通过控制引线、胶体胶量、硅胶的粘度及芯片的排布，实现了LED器件胶体表面的自粗化，有效的改善了LED不均匀及黄圈问题、同时还可提高出光效率，工艺简单且没有增加额外的工序，利于大规模生产；
2、基于现有封装设备完全可实现本发明，无需增加设备投入，另外本发明没有引入其他材料，以上两点使得LED没有增加额外的制造成本；
实施例2
本实施例公开了一种光色均匀的LED封装产品，与实施例1的不同仅在于：
如图3所示，透镜（封装胶体400）由热固性高分子材料与荧光粉均匀混合的封装胶体固化制备，在所述封装胶体外表面涂覆有不含荧光粉的第二透明胶层500，所述第二透明胶层500的折射率小于所述封装胶体400。
本实施例公开了上述光色均匀的LED封装产品对应的方法，与实施例1的不同仅在于：
如图3所示，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一不含荧光粉的第二透明胶层500，所述第二透明胶层500的折射率小于所述封装胶体400。
LED发出的蓝光激发封装胶体400的荧光粉产生白光，经封装胶体400的外表面的凸凹状结构改变出光方向，在第二透明胶层500中混合均匀，出光效果更加均匀。
实施例3
如图4所示，本实施例公开了一种光色均匀的LED封装产品，与实施例1的不同仅在于：
封装胶体400为不含荧光粉的热固性高分子材料，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一层含有荧光粉的第二荧光粉层600，所述第二荧光粉层600的折射率小于所述封装胶体400。
本实施例公开了上述光色均匀的LED封装产品对应的方法，与实施例1的不同仅在于：
如图4所示，封装胶体400为不含荧光粉的热固性高分子材料，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一层含有荧光粉的第二荧光粉层600，所述第二荧光粉层600的折射率小于所述封装胶体。
LED发出的蓝光经封装胶体400的凸凹状结构改变出光方向，在第二荧光粉层600中激发荧光粉、同时混合均匀。
实施例4
本实施例还公开了一种包括实施例1-3的光色均匀的LED封装产品的LED光源，所述LED光源为直下式平板灯、直下式TV背光源、筒灯或灯管。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种光色均匀的LED封装产品的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
将多颗LED芯片安装到LED支架上，并将LED芯片与LED支架、以及LED芯片之间通过拱形导线串并联在一起，各拱形导线的最高点比LED芯片的上表面高60-500微米；
将LED支架置于温度为40-80℃底板上预热5-10分钟；
将封装胶体沿拱形导线高点点到LED支架内以覆盖LED芯片，所述封装胶体的粘度介于100-10000毫帕·秒之间；
将点好封装胶的LED支架置于50-100℃底板上放置至胶体流匀，在拱形导线的牵引作用下在形成外表面为波浪形的透镜；
最后将LED支架放置于烤箱中加热至封装胶固化。
2.根据权利要求1所述的光色均匀的LED封装产品的制造方法，其特征在于：
所述封装胶体为热固性高分子材料与荧光粉的均匀混合体。
3.根据权利要求2所述的光色均匀的LED封装产品的制造方法，其特征在于：
在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一不含荧光粉的第二透明胶层，所述第二透明胶层的折射率小于所述封装胶体。
4.根据权利要求1所述的光色均匀的LED封装产品的制造方法，其特征在于：
所述封装胶体为不含荧光粉的热固性高分子材料，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一层含有荧光粉的第二荧光粉层，所述第二荧光粉层的折射率小于所述封装胶体。
5.根据权利要求1所述的光色均匀的LED封装产品的制造方法，其特征在于：
在点封装胶过程使用的点胶头直径为0.2-0.8毫米，点胶头腔体内的温度为40-60℃。
6.一种光色均匀的LED封装产品，其特征在于，其包括LED支架、安装在所述LED支架上的多颗LED芯片、以及包裹在LED芯片外的透镜，所述LED芯片与LED支架、以及LED芯片之间通过拱形导线串并联在一起，所述各拱形导线的最高点比LED芯片的上表面高60-500微米，所述透镜的外表面呈波浪形。
7.根据权利要求6所述的光色均匀的LED封装产品，其特征在于：
所述波浪形透镜的各波峰与其下的拱形导线波峰之间的间距H1为该拱形导线波峰与LED芯片上表面之间间距H2的0.05-0.6倍；
所述波浪形透镜的各波谷与LED支架上表面之间的间距H3为其相邻波峰与LED支架上表面之间的间距H4的0.2-0.9倍。
8.根据权利要求6所述的光色均匀的LED封装产品，其特征在于：
所述透镜由热固性高分子材料与荧光粉均匀混合的封装胶体固化制备，在所述封装胶体外表面涂覆有不含荧光粉的第二透明胶层，所述第二透明胶层的折射率小于所述封装胶体。
9.根据权利要求6所述的光色均匀的LED封装产品，其特征在于：
所述封装胶体为不含荧光粉的热固性高分子材料，在所述封装胶体固化后，还在其外表面涂覆一层含有荧光粉的第二荧光粉层，所述第二荧光粉层的折射率小于所述封装胶体。
10.一种包括权利要求6-9任一项所述的光色均匀的LED封装产品的LED光源，其特征在于：
所述LED光源为直下式平板灯、直下式TV背光源、筒灯或灯管。
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