CN107565005A

CN107565005A - 一种新型大功率led光源模块封装结构

Info

Publication number: CN107565005A
Application number: CN201710716021.7A
Authority: CN
Inventors: 石明明; 邹军; 李杨; 杨波波; 李文博; 房永征
Original assignee: ZHEJIANG EMITTING OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; Shanghai Institute of Technology
Current assignee: ZHEJIANG EMITTING OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明公开了一种新型大功率LED光源模块封装结构，包括：光源模块、光转换模块、反光碗，其中，光源模块包括基板、集成在基板上的蓝光LED芯片组；光转换模块为荧光材料制成的光转换层；光转换层与反光碗的上端口、基板与反光碗的下端口分别进行不透光键合连接；光转换模块和光源模块之间设计有间隔距离。本发明提供的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其能够避免光转换部分与LED芯片的直接接触，能够有效解决了LED封装过程中的散热问题，极大延长了LED器件的寿命。

Description

一种新型大功率LED光源模块封装结构

技术领域

本发明属于发光二极管(LED)封装技术领域，具体涉及一种新型大功率LED光源模块封装结构。

背景技术

发光二极管(LED)是一种半导体制造技术加工的电致发光器件，被广泛应用于各种领域，被誉为替代荧光灯和白炽灯的第四代照明光源。

LED光源的封装是构成LED的重要组成部分，类似于半导体类的分立元件封装，LED光源的封装要求具有保护LED芯片不受外界环境影响和提高导热散热能力等功能。不过，在此基础上，LED光源的封装还需要具备提高出光效率，实现特定的光学分布，输出可见光等。

LED封装的一个关键问题在于荧光粉就必须均匀涂敷在LED芯片表面，否者会造成光色不均匀的光斑现象。对于典型的LED封装结构，会造成色温的一致性差，即中心色温高、侧面色温低。

LED封装的一个关键问题在于散热，若温度过高，会同时影响荧光粉的发光效率。而荧光粉一般与LED芯片直接接触，LED芯片发出的光直接激发荧光粉，LED芯片本身的一部分热量会加载到荧光粉上，而荧光粉在光转换过程中也会产生很多热量，这些热量均会提高荧光粉自身的温度。而LED芯片的导热系数低，不能有效传导荧光粉的热量，则更多的热量加载到荧光粉上，必然造成荧光粉的失效严重，最后影响整个LED封装器件的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型大功率LED光源模块封装结构，其能够避免光转换部分与LED芯片的直接接触，能够有效解决了LED封装过程中的散热问题，极大延长了LED器件的寿命。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种新型大功率LED光源模块封装结构，所述LED光源模块封装结构包括：光源模块、光转换模块、反光碗，其中，所述光源模块包括基板、集成在所述基板上的蓝光LED芯片组；所述光转换模块为荧光材料制成的光转换层；所述光转换层与所述反光碗的上端口、所述基板与所述反光碗的下端口分别进行不透光键合连接；所述光转换模块和所述光源模块之间设计有间隔距离。

作为优选区间，所述光转换模块和所述光源模块之间的距离为0.5～10mm。

进一步的，所述蓝光LED芯片组中的蓝光芯片为蓝宝石衬底上或者SiC衬底上生长的蓝光芯片。

进一步的，所述蓝光LED芯片组中的蓝光芯片为正装芯片、倒装芯片或者垂直芯片中的一种。

进一步的，所述光转换层为具有三层荧光体的复合结构。

进一步的，所述三层荧光体的第一层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种；所述三层荧光体的第二层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种；所述三层荧光体的第三层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种。

进一步的，所述三层荧光体的第一层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种；所述三层荧光体的第二层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种；所述三层荧光体的第三层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种。

进一步的，所述反光碗的形状为半球形、方形、椭圆形、菲涅尔形、蜂窝形、圆锥形、花生形、圆锥形、正六边形或者柿饼形的一种。

进一步的，所述不透光键合连接的连接方式为无缝焊接或者铆压。

在本发明的实施例中，所述反光碗的结构是结合具体的封装结构通过Matlab数据拟合和UG软件进行设计，使蓝光经反光碗反射后最大化地垂直入射所述光转换层。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明提供的一种新型大功率LED光源模块封装结构，使光源模块和光转换模块之间设计有间隔距离，即LED芯片组和荧光体之间设置有空间，避免了LED芯片与荧光体直接接触，有效降低了LED芯片传递到光转换层的热量，有效解决了荧光粉直接涂敷芯片上受热失效的问题，从而保证了荧光体在工作时的转换效率，极大延长了LED器件的寿命。

光转换模块和光源模块之间的距离为0.5～10mm，这一区间是在实验室实验得到的能够保证发光效果的优选区间，采用这一数值区间保证了产品发光效果的稳定。另外，通过改变光转换模块和光源模块之间的距离进而可以改善LED器件的空间色温分布。

所述光转换层为具有三层荧光体的复合结构，因此可以通过不同层荧光体之间光效的组合获取不同光效需求的产品。

结合具体的封装结构，可以进一步对反光碗内壁进行光学设计，设计成可以最大化地将入射到反光碗的蓝光经反射，垂直入射到光转换层，从而提高蓝光转换效率。

所述光转换层与所述反光碗的上端口、所述基板与所述反光碗的下端口分别进行不透光键合连接，可以将蓝光的溢出最大限度得降低，从而提高光效。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的另一种实施例结构示意图；

图3是本发明的另一种实施例结构示意图；

图4是本发明的另一种实施例结构示意图。

1-光转换模块

2-反光碗

3-蓝光LED芯片组

4-基板

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种新型大功率LED光源模块封装结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参看图1，一种新型大功率LED光源模块封装结构，LED光源模块封装结构包括：光源模块、光转换模块1、反光碗2，其中，光源模块包括基板4、集成在基板4上的蓝光LED芯片组3；光转换模块1为荧光材料制成的光转换层；光转换层与反光碗2的上端口、基板4与反光碗2的下端口分别进行不透光键合连接；光转换模块1和光源模块之间设计有间隔距离。

较佳地，光转换模块1和光源模块之间的距离为0.5～10mm。这一区间是在实验室实验得到的能够保证发光效果的优选区间，采用这一数值区间保证了产品发光效果的稳定。另外，通过改变光转换模块和光源模块之间的距离进而可以改善LED器件的空间色温分布。

蓝光LED芯片组3中的蓝光芯片为蓝宝石衬底上或者SiC衬底上生长的蓝光芯片。

蓝光LED芯片组3中的蓝光芯片为正装芯片、倒装芯片或者垂直芯片中的一种。

较佳地，光转换层为具有三层荧光体的复合结构，因此可以通过不同层荧光体之间光效的组合获取不同光效需求的产品。

可选地，三层荧光体的第一层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种；三层荧光体的第二层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种；三层荧光体的第三层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种。

可选地，三层荧光体的第一层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种；三层荧光体的第二层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种；三层荧光体的第三层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种。

可选地，反光碗2的形状为椭圆形(参看图1)、方形、斜坡形、半球形、菲涅尔形、蜂窝形、圆锥形、花生形、圆锥形、正六边形或者柿饼形的一种。结合具体的封装结构，可以进一步对反光碗内壁进行光学设计，设计成可以最大化地将入射到反光碗的蓝光经反射，垂直入射到光转换层，从而提高蓝光转换效率。

参看图2，在一具体实施例中，反光碗2的形状为方形，光转换模块1和光源模块之间的距离为0.5mm。

参看图3，在一具体实施例中，反光碗2的形状为斜坡形，光转换模块1和光源模块之间的距离为5mm。

参看图4，在一具体实施例中，反光碗2的形状为半球形，光转换模块1和光源模块之间的距离为10mm。

可选地，不透光键合连接的连接方式为无缝焊接或者铆压。光转换层与反光碗的上端口、基板与反光碗的下端口分别进行不透光键合连接，可以将蓝光的溢出最大限度得降低，从而提高光效。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述LED光源模块封装结构包括：光源模块、光转换模块(1)、反光碗(2)，其中，所述光源模块包括基板(4)、集成在所述基板(4)上的蓝光LED芯片组(3)；所述光转换模块(1)为荧光材料制成的光转换层；所述光转换层与所述反光碗(2)的上端口、所述基板(4)与所述反光碗(2)的下端口分别进行不透光键合连接；所述光转换模块(1)和所述光源模块之间设计有间隔距离。

2.如权利要求1所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述光转换模块(1)和所述光源模块之间的间隔距离为0.5～10mm。

3.如权利要求1所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述蓝光LED芯片组(3)中的蓝光芯片为蓝宝石衬底上或者SiC衬底上生长的蓝光芯片。

4.如权利要求1所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述蓝光LED芯片组(3)中的蓝光芯片为正装芯片、倒装芯片或者垂直芯片中的一种。

5.如权利要求1所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述光转换层为具有三层荧光体的复合结构。

6.如权利要求5所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述三层荧光体的第一层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种；所述三层荧光体的第二层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种；所述三层荧光体的第三层荧光体为玻璃陶瓷、透明陶瓷、荧光薄膜、晶体中的一种。

7.如权利要求5所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述三层荧光体的第一层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种；所述三层荧光体的第二层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种；所述三层荧光体的第三层荧光体为红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体或黄绿荧光体中的一种。

8.如权利要求1所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述反光碗(2)的形状为半球形、方形、椭圆形、斜坡形、菲涅尔形、蜂窝形、圆锥形、花生形、圆锥形、正六边形或者柿饼形的一种。

9.如权利要求1所述的一种新型大功率LED光源模块封装结构，其特征在于，所述不透光键合连接的连接方式为无缝焊接或者铆压。