CN107611118A - 一种远程荧光led器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种远程荧光LED器件及其制备方法，该器件包括LED封装基板、块状固体荧光体、LED芯片；所述LED封装基板上设置有功能区，所述功能区内设置有一个以上LED芯片，其中，所述块状固体荧光体设置于已完成LED芯片安装的LED封装基板的功能区的上方，所述块状固体荧光体与LED封装基板构成一个完整封闭的腔体，同时，所述LED封装基板的功能区内设置有两个以上通孔。封装硅胶由一个以上通孔注入腔体内，腔体内的空气由另外剩余的一个以上通孔排出，从而使封装硅胶完全填充所述空腔。该远程荧光LED器件的光源结构能够有效解决块状荧光材料使用硅胶填充并粘合过程中产生的错位与气泡的应用难题。

Description

一种远程荧光LED器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及LED器件领域，特别是涉及一种远程荧光LED器件及其制备方法。

背景技术

随着技术进步及应用领域的拓展，大功率的LED光源越来越受到人们的重视。而传统LED光源一般是使用荧光粉混合有机胶体进行封装，这样的封装方式使得荧光粉紧贴LED芯片。在功率较小时，该封装形式是有效可行的，但随着功率密度增大以后，尤其是采用集成封装的方式时，两个大功率热源会互相叠加。这会导致LED芯片的结温极速升高，而荧光粉也会出现衰减老化，甚至有机胶体还会出现碳化情况，从而引发光源发光效率降低寿命减少。

为了解决大功率LED光源荧光材料的耐热及散热问题，块状固体荧光材料结合远程荧光的激发方式被越来越广泛地使用。常用的块状荧光体大功率LED集成封装或板上封装(或称为COB封装)方式为：在散热基板的功能区内(一般为高反射率的材料)固定LED芯片，一般是多颗LED芯片进行有序的阵列式的摆放，再按照开启电压与使用电流的要求进行电气连接的操作(合理的串并联数量)，用硅胶或混合了荧光粉的硅胶将散热基板的功能区填满，再将块状荧光材料贴于功能区的上方，最后经烘烤将硅胶固化。上述大功率LED光源结构及封装方法，由于其烘胶过程要经历一个硅胶粘度变小的过程，因此，这阶段块状荧光材料容易滑动而使块状荧光材料错位，并且由于块状荧光材料贴合时可能封入气泡，因此在硅胶烘烤过程中微气泡合并变大无法排出而使功能区存在气泡问题。

现有技术中，发明专利201510602713.X提供了一种远程荧光的封装方式，即在散热基板上开有一个注射通孔，并往注射通孔内注入流体介质。该流体介质的粘度为30-1000mm²/s，其目的只要用于充当冷却液。而并非解决块状荧光材料使用硅胶填充并粘合时产生的错位与气泡问题。同时目前市面上大功率LED所使用的硅胶，其粘度都在3000mm²/s以上，故其简单的一个注射通孔的设计也不能很好的解决以上问题。

发明专利201310493235.4，虽然使用了远程荧光的激发方式，但是在LED芯片与块状荧光材料之间没有用硅胶填充。这就增加了芯片界面的全反射，降低了芯片的外量子效率，同时远程荧光材料悬空的设计也很不利于荧光材料自身的散热。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种远程荧光LED器件，应用此LED器件的光源结构能够有效解决块状荧光材料使用硅胶填充并粘合过程中产生的错位与气泡的应用难题。

本发明采用如下技术方案实现：

一种远程荧光LED器件，包括LED封装基板、块状固体荧光体、LED芯片；所述LED封装基板上设置有功能区，所述功能区内设置有一个以上LED芯片，

其中，所述块状固体荧光体设置于已完成LED芯片安装的LED封装基板的功能区的上方，所述块状固体荧光体与LED封装基板构成一个完整封闭的腔体，

同时，所述LED封装基板的功能区内设置有两个以上通孔。

优选地，所述腔体内填充有封装硅胶。

根据本发明，所述封装硅胶由所述一个以上通孔注入所述腔体内，腔体内的空气由另外剩余的一个以上通孔排出，从而使封装硅胶完全填充所述空腔。

根据本发明，所述LED芯片之间完成电性连接，LED芯片与LED封装基板的电极之间完成电性连接。

根据本发明，所述LED器件采用LED芯片远程激发块状固体荧光体的方式获得白光。

根据本发明，所述LED封装基板，可以根据具体需要，选择一切可以加工的不同的形状，例如为正方形、矩形、圆形、半圆形等。

根据本发明，所述LED封装基板上设置的功能区，可以根据具体需要，选择一切可以加工的不同的形状，例如为正方形、矩形、圆形、半圆形等。

根据本发明，所述块状固体荧光体，可以根据具体需要，选择一切可以加工的不同的形状，例如为片状、半球状或球面状等，且所述LED封装基板与所述块状固体荧光体相接合的区域为平面。

根据本发明，所述块状固体荧光体设置于已完成LED芯片安装的LED封装基板的功能区的正上方；

优选地，所述块状固体荧光体的中心与所述LED封装基板的功能区的中心共轴。

根据本发明，所述LED芯片固定连接在所述LED封装基板的功能区内。

根据本发明，所述LED封装基板的功能区的通孔形状为一切可机械加工的形状，例如为圆形，矩形，扇形等。

根据本发明，所述块状固体荧光体固定连接于所述LED封装基板功能区的正上方，所述固定连接的方式包括，粘结剂连接、有机胶类的粘合、金属焊接或外加夹具使二者暂时固定在一起等。

本发明还提供一种远程荧光LED器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一个以上LED芯片固定于LED封装基板的功能区内；

(2)将块状固体荧光体覆盖于已完成LED芯片固定与电性连接的LED封装基板的功能区的上方，并使块状固体荧光体与LED封装基板二者相对固定，形成一个密闭的放置有LED芯片的空腔；

(3)向位于LED封装基板的功能区内的通孔内注入LED封装用封装硅胶，当封装硅胶充满空腔后使硅胶固化。

本发明采用在功能区设置两个以上通孔，封装硅胶由一个以上通孔注入腔体内，腔体内的空气由另外剩余的一个以上通孔排出，从而使封装硅胶完全填充所述空腔。该LED光源结构能够有效避免块状固体荧光材料在使用硅胶贴装过程中产生的气泡及滑移问题。

附图说明

图1实施例1的LED器件的俯视图。

图2实施例1的LED器件的侧视图。

图3实施例2的LED器件的俯视图。

图4实施例2的LED器件的侧视图。

图5实施例3的LED器件的俯视图。

图6实施例3的LED器件的侧视图。

图7实施例4的LED器件的俯视图。

图8实施例4的LED器件的侧视图。

图9实施例5的LED器件的俯视图。

图10实施例5的LED器件的侧视图。

其中，10为封装基板，111为圆形通孔，112为弧形通孔，113为矩形通孔，12为LED封装基板的功能区，20为LED芯片，30为块状固体荧光体，40为空腔，31为块状固体荧光体的边缘，10为封装基板，12为LED封装基板的功能区。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

实施例1

如图1所示，此处使用的LED封装基板10为镜面铝基板，其LED封装基板的功能区12为圆形，在其圆形功能区内均匀排布着LED芯片20，其中芯片与芯片间的连线与非连线表示芯片的串并联方式，在功能区12的上下两端分别设置有圆形通孔111。如图2所示的左视图，块状固体荧光体30为Ce:YAG陶瓷，其外形为圆片形，其直径略大于功能区圆的直径。将块状固体荧光体的圆周边缘涂抹产业上常用的LED封装硅胶后，将该块状固体荧光体30贴于已经安装了LED芯片20并完成电性连接的基板10上。块状固体荧光体30的圆心与LED封装基板10的功能区12的圆心共轴。将安装完成后的组件放入烤箱烘烤，以使硅胶固化。当硅胶固化后，块状固体荧光体30与封装基板10间形成一个空腔40。再将封装硅胶由圆形通孔111的其中一个圆形通孔注入该空腔40内，随着封装硅胶的注入，空腔内的空气逐渐由圆形通孔111的另一圆形通孔排出，最后需要的效果应为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。注胶完成后再次将该LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个LED器件的制作过程。

实施例2

如图3所示，此处使用的LED封装基板10为电镀银的铜基板，其LED封装基板的功能区12为圆形，在其圆形功能区内均匀排布着LED芯片20，其中芯片与芯片间的连线与非连线表示芯片的串并联方式，在功能区12的圆心处设置有一圆形通孔111，同时在功能区12的上下两端分别设置有弧形通孔112。如图4所示，块状固体荧光体30为荧光粉玻璃体，其外形为圆片形，其直径略大于功能区圆的直径。将块状固体荧光体30的圆周边缘涂抹LED封装硅胶后，将该块状固体荧光体30贴于已经安装了LED芯片20并完成电性连接的基板10上。块状固体荧光体30的圆心与LED封装基板10的功能区12的圆心共轴。将安装完成后的组件放入烤箱烘烤，以使硅胶固化。当硅胶固化后，块状固体荧光体30与封装基板10间形成一个空腔40。再将封装硅胶由功能区12圆心处的圆形通孔111注入该空腔40内，随着封装硅胶的注入，空腔内的空气逐渐由设置在功能区12的上下两端的两个弧形通孔112排出，最后需要的效果应为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。注胶完成后再次将该LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个LED器件的制作过程。

实施例3

如图5所示，此处使用的LED封装基板10为陶瓷基板，在陶瓷基板上的固晶与焊线区域做了金属化，以方便进行电连接。封装基板10的功能区12为圆形，在其圆形功能区内均匀排布着LED芯片20，其中芯片与芯片间的连线与非连线表示芯片的串并联方式，在功能区12的上下两端分别设置有圆形通孔111以及弧形通孔112。如图6所示的左视图中，块状固体荧光体30为Ce:YAG单晶，其外形为小半圆弧形，其小半圆所在圆的直径略大于功能区12圆的直径。将块状固体荧光体30小半圆所在圆的圆心与LED封装基板10的功能区12的圆心共轴，并用夹具将二者夹紧。将封装硅胶由功能区12的圆形通孔111注入空腔40内，随着封装硅胶的注入，空腔内的空气逐渐由另一个弧形通孔112排出，最后需要的效果应为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。注胶完成后再次将该LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个LED器件的制作过程。

实施例4

如图7所示，此处使用的LED封装基板10为镜面铝基板，其LED封装基板的功能区12为正方形，在其功能区12内均匀排布着LED芯片20，其中芯片与芯片间的连线与非连线表示芯片的串并联方式，在功能区12的一端设置有圆形通孔111，同时在功能区12的另一端设置有矩形通孔113。如图8所示，块状固体荧光体30为荧光粉混合的硅胶，其外形为片状正方形，其边长略大于功能区12正方形的边长。将块状固体荧光体30的边缘涂抹产业上常用的LED封装硅胶，后将该块状固体荧光体30贴于已经安装了LED芯片20并完成电性连接的基板10上。正方形块状固体荧光体30的对角线与正方形功能区12的对角线重合。将安装完成后的组件放入烤箱烘烤，以使硅胶固化。当硅胶固化后，块状固体荧光体30与封装基板10间形成一个空腔40。再将封装硅胶由功能区12一端的圆形通孔111注入该空腔40内，随着封装硅胶的注入，空腔内的空气逐渐由另一端的矩形通孔113排出，最后需要的效果应为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。注胶完成后再次将该LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个LED器件的制作过程。

实施例5

如图9所示，此处使用的LED封装基板10为镜面铝基板，其LED封装基板的功能区12为正方形，在其功能区12内均匀排布着LED芯片20，其中芯片与芯片间的连线与非连线表示芯片的串并联方式，在功能区12的上下两端分别设置有矩形通孔113。如图10所示的左视图，块状固体荧光体30为陶瓷荧光体，其与封装基板相连接的一面为平面圆形，另一面为球形面，其平面圆的直径略大于正方形功能区12的对角线长度。将块状固体荧光体30的边缘31进行金属化处理，同时在镜面铝基板与块状固体荧光体30相连的相应位置敷有铜箔，使得块状固体荧光体30与封装基板10的粘合可以使用金属焊接的方式进行。当块状固体荧光体30与封装基板10间用共晶或者锡焊的方式粘合后即可形成一个空腔40。再将封装硅胶由功能区12一端的矩形通孔113注入该空腔40内，随着封装硅胶的注入，空腔内的空气逐渐由另一矩形通孔113排出，最后需要的效果应为，硅胶完全占满空腔40，而无残留的空气泡。注胶完成后再次将该LED器件放入烤箱烘烤，以使填满空腔40的硅胶固化，从而完成整个LED器件的制作过程。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种远程荧光LED器件，包括LED封装基板、块状固体荧光体、LED芯片；所述LED封装基板上设置有功能区，所述功能区内设置有一个以上LED芯片，

其中，所述块状固体荧光体设置于已完成LED芯片安装的LED封装基板的功能区的上方，所述块状固体荧光体与LED封装基板构成一个完整封闭的腔体，同时，所述LED封装基板的功能区内设置有两个以上通孔。

2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述腔体内填充有封装硅胶；

优选地，所述封装硅胶由所述一个以上通孔注入所述腔体内，腔体内的空气由另外剩余的一个以上通孔排出，从而使封装硅胶完全填充所述空腔；

优选地，所述LED芯片之间完成电性连接，LED芯片与LED封装基板的电极之间完成电性连接。

3.根据权利要求1或2所述的LED器件，其特征在于，所述LED器件采用LED芯片远程激发块状固体荧光体的方式获得白光；

优选地，所述LED封装基板，可以根据具体需要，选择一切可以加工的不同的形状，例如为正方形、矩形、圆形、半圆形等。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的LED器件，其特征在于，所述LED封装基板上设置的功能区，可以根据具体需要，选择一切可以加工的不同的形状，例如为正方形、矩形、圆形、半圆形等。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的LED器件，其特征在于，所述块状固体荧光体，可以根据具体需要，选择一切可以加工的不同的形状，例如为片状、半球状或球面状等，且所述LED封装基板与所述块状固体荧光体相接合的区域为平面。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的LED器件，其特征在于，所述块状固体荧光体设置于已完成LED芯片安装的LED封装基板的功能区的正上方；

优选地，所述块状固体荧光体的中心与所述LED封装基板的功能区的中心共轴。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的LED器件，其特征在于，所述LED芯片固定连接在所述LED封装基板的功能区内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的LED器件，其特征在于，所述LED封装基板的功能区的通孔形状为一切可机械加工的形状，例如为圆形，矩形，扇形。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的LED器件，其特征在于，所述块状固体荧光体固定连接于所述LED封装基板功能区的正上方，所述固定连接的方式包括，粘结剂连接、有机胶类的粘合、金属焊接或外加夹具使二者暂时固定在一起。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的LED器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将一个以上LED芯片固定于LED封装基板的功能区内；

(2)将块状固体荧光体覆盖于已完成LED芯片固定与电性连接的LED封装基板的功能区的上方，并使块状固体荧光体与LED封装基板二者相对固定，形成一个密闭的放置有LED芯片的空腔；

(3)向位于LED封装基板的功能区内的通孔内注入LED封装用封装硅胶，当封装硅胶充满空腔后使硅胶固化。