CN109509824A - Led器件和灯组阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED器件和灯组阵列，其中，LED器件包括：支架结构，支架结构包括支撑基板和设置在支撑基板的上表面的金属框架；封装透镜组件，封装透镜组件包括封装透镜和与封装透镜连接的金属连接件，其中，金属连接件盖设在金属框架上以与支架结构围成并密封用于安装芯片的杯腔，金属连接件与金属框架通过连接结构固定连接，连接结构由金属连接件的部分和金属框架的部分共同形成。本发明解决了现有技术中，因封装透镜通常采用胶水粘结，胶水大多为有机材料，有机材料经紫外器件的照射容易老化变质，从而影响透镜与支架的结合密封性，导致对芯片的密封失效，严重影响了LED器件的产品良率及使用寿命的问题。
Description
技术领域
本发明涉及LED灯照明领域，具体而言，涉及一种LED器件和灯组阵列。
背景技术
紫外LED或深紫外LED以其具有强劲的杀菌功效，在冰箱或家电照明中被广泛使用。
为了确保LED器件芯片的使用寿命，通常需要对芯片进行密封保护。传统封装工艺中使用诸如硅胶、环氧树脂等有机材料对芯片进行密封保护，但上述有机材料在高温、高紫外环境中使用容易老化变质，从而易造成器件失效，严重影响了LED器件的工作稳定性，因此，有机封装在LED封装技术领域中已逐渐被淘汰。
相关技术中，无机封装被广泛使用，即将无机透光材料制成的封装透镜盖设在用于承载芯片的支架上，并将两者稳固连接以起到密封芯片的作用。封装透镜通常采用胶水粘结，胶水大多为有机材料，有机材料经紫外器件的照射容易老化变质，从而影响透镜与支架的结合密封性，导致对芯片的密封失效，严重影响了LED器件的产品良率及使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种LED器件和灯组阵列，以解决现有技术中，因封装透镜通常采用胶水粘结，胶水大多为有机材料，有机材料经紫外器件的照射容易老化变质，从而影响透镜与支架的结合密封性，导致对芯片的密封失效，严重影响了LED器件的产品良率及使用寿命的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED器件，包括：支架结构，支架结构包括支撑基板和设置在支撑基板的上表面的金属框架；封装透镜组件，封装透镜组件包括封装透镜和与封装透镜连接的金属连接件，其中，金属连接件盖设在金属框架上以与支架结构围成并密封用于安装芯片的杯腔，金属连接件与金属框架通过连接结构固定连接，连接结构由金属连接件的部分和金属框架的部分共同形成。
进一步地，金属连接件与金属框架相对的表面通过连接结构固定连接，且连接结构的一部分凸出于金属连接件的上表面，连接结构的凸出于金属连接件的上表面的部分形成绕金属连接件的上表面连续延伸的条状凸起。
进一步地，条状凸起在其延伸方向上的宽度相等。
进一步地，条状凸起的宽度W大于等于100um且小于等于450um。
进一步地，条状凸起包括多个弧形凸出部，多个弧形凸出部在条状凸起的延伸路径上依次排列并向同一侧倾斜。
进一步地，相邻两个弧形凸出部之间的间隔距离H为条状凸起的宽度W的0.4至0.8倍。
进一步地，金属连接件呈环形板状，呈环形板状的金属连接件位于封装透镜的底部并绕封装透镜的周向连续设置；连接结构的凸出于金属连接件的上表面的部分所围成的图形形状与金属连接件的外周沿的形状相同，并与金属连接件的外周沿之间具有装配距离，装配距离小于连接结构的凸出于金属连接件的上表面的部分与封装透镜的外表面之间的最小距离。
进一步地，金属连接件的外周沿和连接结构的凸出于金属连接件的上表面的部分呈圆环形、椭圆环形或多边形。
进一步地，金属连接件的至少一部分凸出于封装透镜的外表面设置，连接结构的一部分形成在金属连接件的凸出于封装透镜的部分上，并绕金属连接件连续设置。
进一步地，金属框架在支撑基板的上表面的投影位于支撑基板的上表面的内部。
进一步地，金属框架包括叠置并相互固定连接的多层金属框。
进一步地，金属框架的外周表面包括多个相连接的外壁面，相邻两个外壁面的连接处弧面过渡。
根据本发明的另一方面，提供了一种灯组阵列，包括支撑架，支撑架上以阵列的形式排布设置有多个LED器件，LED器件为上述的LED器件。
应用本发明的技术方案，能够实现一种新型的、稳定的封装透镜与支架结构的连接方式，具体而言，由于封装透镜上带有金属连接件，支撑基板的上表面设置有金属框架，使用连接结构对金属连接件和金属框架进行固定连接，且连接结构由金属连接件的部分和金属框架的部分共同形成；这样，连接结构的设置确保了金属连接件和金属框架的接触连接表面具有很高的连接精度，使得金属连接件与金属框架的连接十分稳固，从而确保了封装透镜与支架结构之间具有很好的连接稳定性和连接气密性，进而有利于封装透镜组件对杯腔的可靠密封，提高对芯片的保护效果。
不仅如此，连接结构还实现了金属连接件和金属框架的刚性连接，有效地避免了使用有机材料对两者进行连接，因有机材料长期使用中失效而导致两者脱开，影响LED器件的正常使用；因此，本申请的LED器件具有很好的使用寿命。
此外，在连接结构的形成过程中，金属连接件和金属框架的受热面积小，这样使得形成的连接结构的构成稳定，连接结构的宽度和成型温度可控，不会过度破坏封装透镜或金属框架的结构，确保LED器件的结构完整性，有利于提升LED器件的产品良率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种可选实施例的LED器件的主视剖视示意图；
图2示出了图1中的LED器件的俯视示意图；
图3示出了图2中的A处的放大示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、支架结构；11、支撑基板；111、基板本体；112、连接片层；12、金属框架；121、金属框；122、外周表面；123、外壁面；13、杯腔；20、芯片；30、封装透镜组件；31、封装透镜；311、外表面；32、金属连接件；40、电极；100、连接结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中，因封装透镜通常采用胶水粘结，胶水大多为有机材料，有机材料经紫外器件的照射容易老化变质，从而影响透镜与支架的结合密封性，导致对芯片的密封失效，严重影响了LED器件的产品良率及使用寿命的问题，本发明提供了一种LED器件和灯组阵列，其中，灯组阵列包括支撑架，支撑架上以阵列的形式排布设置有多个LED器件，LED器件为上述和下述的LED器件。
如图1和图2所示，LED器件包括支架结构10和封装透镜组件30，支架结构10包括支撑基板11和设置在支撑基板11的上表面的金属框架12，封装透镜组件30包括封装透镜31和与封装透镜31连接的金属连接件32，其中，金属连接件32盖设在金属框架12上以与支架结构10围成并密封用于安装芯片20的杯腔13，金属连接件32与金属框架12通过连接结构100固定连接，连接结构100由金属连接件32的部分和金属框架12的部分共同形成。
应用本申请的上述技术方案，能够实现一种新型的、稳定的封装透镜31与支架结构10的连接方式，具体而言，由于封装透镜31上带有金属连接件32，支撑基板11的上表面设置有金属框架12，使用连接结构100对金属连接件32和金属框架12进行固定连接，且连接结构100由金属连接件32的部分和金属框架12的部分共同形成；这样，连接结构100的设置确保了金属连接件32和金属框架12的接触连接表面具有很高的连接精度，使得金属连接件32与金属框架12的连接十分稳固，从而确保了封装透镜31与支架结构10之间具有很好的连接稳定性和连接气密性，进而有利于封装透镜组件30对杯腔13的可靠密封，提高对芯片20的保护效果。
不仅如此，连接结构100还实现了金属连接件32和金属框架12的刚性连接，有效地避免了使用有机材料对两者进行连接，因有机材料长期使用中失效而导致两者脱开，影响LED器件的正常使用；因此，本申请的LED器件具有很好的使用寿命。
此外，在连接结构100的形成过程中，金属连接件32和金属框架12的受热面积小，这样使得形成的连接结构100的构成稳定，连接结构100的宽度和成型温度可控，不会过度破坏封装透镜31或金属框架12的结构，确保LED器件的结构完整性，有利于提升LED器件的产品良率。
在本申请中，在金属连接件32和金属框架12的之间形成的连接结构100微小，其结构精密，对两者的破坏小，使得LED器件具有优良的外观美感，有利于提升用户的使用体验好感。
在本申请的图示实施例中，如图1和图2所示，金属连接件32与金属框架12相对的表面通过连接结构100固定连接，且连接结构100的一部分凸出于金属连接件32的上表面，连接结构100的凸出于金属连接件32的上表面的部分形成绕金属连接件32的上表面连续延伸的条状凸起。连接结构100的凸出于金属连接件32的上表面的部分是在金属连接件32和金属框架12连接时，也就是在连接结构100的形成过程中，不可避免形成的，其存在的本身就能够提升金属连接件32和金属框架12的连接稳定性；而该部分结构形成绕金属连接件32的上表面连续延伸的条状凸起，不仅能够确保连接结构100能够有效封堵金属连接件32和金属框架12之间的接触缝隙，可靠地确保了最终成型的LED器件具有良好的气密性，而且使得LED器件具有合理的外观，使得LED器件结构规整，利于提升用户的使用体验好感。
可选地，条状凸起在其延伸方向上的宽度相等。这样，使得连接结构100在金属连接件32和金属框架12的接触表面上形成的连接强度处处相等，避免了局部应力集中而损坏，且使得LED器件具有优良的外观美感。
可选地，条状凸起的宽度W大于等于100um且小于等于450um。这个宽度范围内的连接结构100在能够保证金属连接件32与金属框架12连接稳定的前提下，不会对两者的连接表面造成过大创伤，从而使得LED器件的整体结构规整，便于后期的安装使用。
如图3所示，条状凸起包括多个弧形凸出部，多个弧形凸出部在条状凸起的延伸路径上依次排列并向同一侧倾斜。这样，多个弧形凸出部依次接触排列使得条状凸起的整体结构紧凑，有利于提升对金属连接件32和金属框架12的连接密封效果，且使得条状凸起的外表面圆滑，不会因出现尖锐的毛刺而影响LED器件的正常安装使用，或划伤操作人员。
如图3所示，可选地，相邻两个弧形凸出部之间的间隔距离H为条状凸起的宽度W的0.4至0.8倍。这种结构的条状凸起具有更合理的结构规整度。
在本申请的实施例中，金属连接件32呈环形板状，呈环形板状的金属连接件32位于封装透镜31的底部并绕封装透镜31的周向连续设置。这种结构形式的封装透镜组件30不仅便于加工制造，有利于降低成本，而且金属连接件32不会影响到封装透镜31的出光效果，有利于提升LED器件的出光性能。
可选地，连接结构100的凸出于金属连接件32的上表面的部分所围成的图形形状与金属连接件32的外周沿的形状相同，并与金属连接件32的外周沿之间具有装配距离，装配距离小于连接结构100的凸出于金属连接件32的上表面的部分与封装透镜31的外表面311之间的最小距离。连接结构100与金属连接件32的外周沿的形状相同能够有效地增加LED器件的整体外感美感；且通过对连接结构100的位置优化，即连接结构100与金属连接件32的外周沿之间的装配距离小于连接结构100与封装透镜31的外表面311之间的最小距离。这样，能够确保使用焊接工艺对金属连接件32和金属框架12进行焊接时，热源不会碰触到封装透镜31而对其造成损坏，影响出光性能，而且也能够确保连接结构100处的高热量不会对封装透镜31产生影响，进一步提升了最终加工制造成型的LED器件的结构稳定性。
可选地，金属连接件32的外周沿和连接结构100的凸出于金属连接件32的上表面的部分呈圆环形、椭圆环形或多边形。这些形状的连接结构100均能够在确保对金属连接件32和金属框架12可靠焊接的前提下，适配于不同结构形状尺寸的LED器件，有利于适配多样化的LED器件产品。
在本申请的图示实施例中，连接结构100为四边形。此为通用性最强的最优方案。
可选地，金属连接件32的至少一部分凸出于封装透镜31的外表面311设置，连接结构100的一部分形成在金属连接件32的凸出于封装透镜31的部分上，并绕金属连接件32连续设置。也就是说，为了实现封装透镜31的出光性能的最优化，使得金属连接件32尽可能少地遮挡封装透镜31的出光路径，呈环形板状的金属连接件32的内圈周壁与封装透镜31的外表面311连接。当然，为了增强金属连接件32与封装透镜31的连接稳定性，避免两者发生松脱，金属连接件32的一部分可以与封装透镜31的底面连接，金属连接件32的另一部分凸出于封装透镜31的外表面311。连接结构绕金属连接件32连续设置能够大大地增强金属连接件32与金属框架12之间的焊接稳固性，且可靠地保证了杯腔13具有优良的气密性。
通过在支架结构10的初期加工成型过程中对进行支架结构10优化，即对金属框架12的结构以及金属框架12与支撑基板11相对设置位置关系进行优化，使支撑基板11上的金属框架12在支撑基板11的上表面的投影位于支撑基板11的上表面的内部。这样，使得支撑基板11的上表面的面积大于或等于金属框架12的外围轮廓的面积，避免了金属框架12凸出于支撑基板11的外周侧，从而在后期对LED器件切割时，使得切割刀具能够直接切割到支撑基板11上，有效地防止了切割刀具碰触到金属框架12，从而影响器件的出光问题，提高了被切割下的多个LED器件的产品良率。也就是说，为了避免在对LED器件进行切割时伤及金属框架12而影响LED器件的产品质量，可选地，金属框架12在支撑基板11的上表面的投影位于支撑基板11的上表面的内部。
如图1所示，金属框架12包括叠置并相互固定连接的多层金属框121。这种结构形式的金属框架12不仅便于加工制造而且结构稳定。
如图1和图3所示，金属框架12的外周表面122包括多个相连接的外壁面123，相邻两个外壁面123的连接处弧面过渡。这种结构形式的金属框架12有利于提升LED器件的整体外观美感度。
可选地，为了进一步避免金属连接件32遮挡杯腔13内的芯片20发出的光线，且使封装透镜31能够完全覆盖杯腔13的口部，金属连接件32处于金属框架12的上表面的范围内。这样，同时还能够防止金属连接件32的外周缘凸出于金属框架12的外周缘而出现毛刺。
在本申请的可选实施例中，封装透镜31由玻璃制成，且封装透镜31的外表面311为球面的部分表面或椭球面的部分表面。这种材质的封装透镜31有利于节约成本，通过优化封装透镜31的外表面311的轮廓形状，能够大大地改善LED器件的出光性能。
当然，封装透镜31还可以为平板状透镜。
进一步可选地，封装透镜31由高硼玻璃或石英玻璃制成。
需要说明的是，本实施例中，如图1所示，杯腔13内设置有电极40，芯片20为与电极40连接并能够发出紫外光的芯片20。也就是说，本申请中使用无机材料即高硼玻璃或石英玻璃作为密封杯腔13的封装透镜31，正是为了适应于紫外LED或深紫外LED，能够确保封装透镜31的透光性能不受到紫外光线的影响，延长了LED器件的使用寿命。
如图1所示，支撑基板11包括基板本体111和连接片层112，基板本体111由陶瓷制成，连接片层112为使用烧结工艺安装在基板本体111的上表面的铜片框，金属框架12与铜片框连接，金属框架12由多层环形铜片叠置电镀形成，金属连接件32为铜、铝、金、银、铁、钴、镍或上述金属的合金或可伐合金。上述材质的金属连接件32均便于通过焊接工艺与金属框架12焊接。
还需要说明的是，本申请提供的灯组阵列包括支撑架，支撑架上以阵列的形式排布设置有多个上述的LED器件。
需要说明的是，在本实施例中，采用焊接的方式对金属连接件32和金属框架12进行局部熔融固定连接，可以采用电阻焊接、平行封焊、激光焊接等方式对金属连接件32和金属框架12进行焊接，以在两者的连接处形成连接结构100。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种LED器件，其特征在于，包括：
支架结构(10)，所述支架结构(10)包括支撑基板(11)和设置在所述支撑基板(11)的上表面的金属框架(12)；
封装透镜组件(30)，所述封装透镜组件(30)包括封装透镜(31)和与所述封装透镜(31)连接的金属连接件(32)，其中，所述金属连接件(32)盖设在金属框架(12)上以与所述支架结构(10)围成并密封用于安装芯片(20)的杯腔(13)，所述金属连接件(32)与所述金属框架(12)通过连接结构(100)固定连接，所述连接结构(100)由所述金属连接件(32)的部分和所述金属框架(12)的部分共同形成。
2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述金属连接件(32)与所述金属框架(12)相对的表面通过所述连接结构(100)固定连接，且所述连接结构(100)的一部分凸出于所述金属连接件(32)的上表面，所述连接结构(100)的凸出于所述金属连接件(32)的上表面的部分形成绕所述金属连接件(32)的上表面连续延伸的条状凸起。
3.根据权利要求2所述的LED器件，其特征在于，所述条状凸起在其延伸方向上的宽度相等。
4.根据权利要求2或3所述的LED器件，其特征在于，所述条状凸起的宽度W大于等于100um且小于等于450um。
5.根据权利要求2所述的LED器件，其特征在于，所述条状凸起包括多个弧形凸出部，所述多个弧形凸出部在所述条状凸起的延伸路径上依次排列并向同一侧倾斜。
6.根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于，相邻两个所述弧形凸出部之间的间隔距离H为所述条状凸起的宽度W的0.4至0.8倍。
7.根据权利要求2所述的LED器件，其特征在于，所述金属连接件(32)呈环形板状，呈环形板状的所述金属连接件(32)位于所述封装透镜(31)的底部并绕所述封装透镜(31)的周向连续设置；所述连接结构(100)的凸出于所述金属连接件(32)的上表面的部分所围成的图形形状与所述金属连接件(32)的外周沿的形状相同，并与所述金属连接件(32)的外周沿之间具有装配距离，所述装配距离小于所述连接结构(100)的凸出于所述金属连接件(32)的上表面的部分与所述封装透镜(31)的外表面(311)之间的最小距离。
8.根据权利要求7所述的LED器件，其特征在于，所述金属连接件(32)的外周沿和所述连接结构(100)的凸出于所述金属连接件(32)的上表面的部分呈圆环形、椭圆环形或多边形。
9.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述金属连接件(32)的至少一部分凸出于所述封装透镜(31)的外表面(311)设置，所述连接结构(100)的一部分形成在所述金属连接件(32)的凸出于所述封装透镜(31)的部分上，并绕所述金属连接件(32)连续设置。
10.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述金属框架(12)在所述支撑基板(11)的上表面的投影位于所述支撑基板(11)的上表面的内部。
11.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述金属框架(12)包括叠置并相互固定连接的多层金属框(121)。
12.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述金属框架(12)的外周表面(122)包括多个相连接的外壁面(123)，相邻两个所述外壁面(123)的连接处弧面过渡。
13.一种灯组阵列，其特征在于，包括支撑架，所述支撑架上以阵列的形式排布设置有多个LED器件，所述LED器件为权利要求1至12中任一项所述的LED器件。
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