CN113054085A - 一种led发光件和发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED发光件和发光装置，其包括基板、LED芯片以及封装胶，所述LED芯片固定设置于所述基板上方，并与基板上设置的线路层电性连接；所述封装胶包覆所述LED芯片，且所述封装胶的热膨胀系数沿远离所述基板的方向逐渐增大。从而本发明通过设置热膨胀系数渐变的封装胶，降低了基板和封装胶之间的相对热膨胀系数差，在LED发光件受热膨胀时，可以降低基板与封装胶之间的形变差，从而提升了LED发光件的受热稳定性，提升了显示效果和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，更具体地说，涉及一种LED发光件和发光装置。
背景技术
相关技术中，超高清视频产业发展和相关领域的应用得到了大力的发展，其中，采用倒装芯片小间距COB方式作为智慧屏体(液晶电视)背光是提高视频显示质量的有效方法之一。目前，MINI LED组件是在基板上固晶倒装芯片后，在其上喷涂或模压一层树脂胶，这层胶厚大约在0.2--0.4MM。而基板与树脂胶层之间由于热膨胀系数差异大，当组件在工作时发热存在基板与树脂“分层”或树脂层“断裂”隐患，使得颜色发生变化，甚至是出现死灯风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于现有LED发光件发热时易断裂、分层，影响LED发光件的显示效果和使用寿命的问题，针对该技术问题，提供一种LED发光件，包括基板、LED芯片以及封装胶，所述LED芯片固定设置于所述基板上方，并与基板上设置的线路层电性连接；所述封装胶包覆所述LED芯片，且所述封装胶的热膨胀系数沿远离所述基板的方向逐渐增大。
可选的，所述封装胶包括至少两层热膨胀系数不同的子封装胶层，单层子封装胶层内部的热膨胀系数均匀分布，最接近所述LED芯片的所述子封装胶层至少包覆于所述LED芯片的侧面，且各层所述子封装胶层沿远离基板的方向热膨胀系数逐渐增大。
可选的，各层所述子封装胶层之间，按照从接近所述LED芯片到远离所述LED芯片的顺序依次设置；且在先设置的子封装胶层处于半固化状态时，再设置下一层子封装胶层于在先设置的子封装胶层之上。
可选的，各层所述子封装胶层的折射率，沿远离所述LED芯片的方向逐渐减小。
可选的，各层所述子封装胶层之间的交接面为平面，或者至少一个交接面为曲面，所述曲面为沿远离所述LED芯片方向的凸面。
可选的，所述封装胶为一体成型的单层结构。
可选的，所述封装胶或者子封装胶层通过喷涂或模压的方式设置。
可选的，通过在所述封装胶或者子封装胶层中，设置氧化硅粉末或氮化硅粉末的比率，调整所述封装胶或者所述子封装胶层的热膨胀系数。
可选的，所述封装胶或者位于最外层的所述子封装胶层的远离LED芯片的表面为平面。
可选的，当同一基板上的所述LED芯片包括至少两颗时，相邻的所述LED芯片上方所敷设的同一层所述封装胶或者子封装胶层为一体。
本发明还提供一种发光装置，包括上述的LED发光件。
有益效果
本发明提供一种LED发光件和发光装置，其包括基板、LED芯片以及封装胶，所述LED芯片固定设置于所述基板上方，并与基板上设置的线路层电性连接；所述封装胶包覆所述LED芯片，且所述封装胶的热膨胀系数沿远离所述基板的方向逐渐增大。从而本发明通过设置热膨胀系数渐变的封装胶，降低了基板和封装胶之间的相对热膨胀系数差，在LED发光件受热膨胀时，可以降低基板与封装胶之间的形变差，从而提升了LED发光件的受热稳定性，提升了显示效果和使用寿命。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明各实施例中的LED发光件结构示意图；
图2为本发明第一实施例中的LED发光件细化结构示意图；
图3为本发明第一实施例中的另一LED发光件细化结构示意图；
图4为本发明第一实施例中的另一LED发光件细化结构示意图；
图5为本发明第一实施例中的LED发光件组合结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一实施例
本实施例提供了一种LED发光件，请参考图1，该LED发光件包括基板1、LED芯片2以及封装胶3，LED芯片2固定设置于基板1上方，并与基板1上设置的线路层电性连接；封装胶3包覆LED芯片2，且封装胶3的热膨胀系数沿远离基板1的方向逐渐增大。
LED发光件是一种封装体，其通过基板1来承载LED芯片2，通过基板1上设置的线路层实现与LED芯片2之间的电性连接，在电性连接的基础上，在通电之后，LED芯片2就可以进行发光；而设置于LED芯片2之上的封装胶3，则可以调节LED芯片2所发出的光的光路、颜色以及亮度等参数，使得最终的出光效果达到预期。
本实施例中的LED发光件可以应用于各种场景下的发光光源，比如说LED灯具、LED背光或者是LED显示等等，特别的，LED背光或LED显示可以是MINI LED光源。MINI LED光源指的是LED间距在2.5毫米和0.1毫米之间的小间距LED光源，相比于大尺寸的LED光源而言具有更细腻的显示效果。在传统的LED背光方案中，只有侧边有若干LED灯珠，无法做到对全面板每个区域的精准调光，对比度较差。
本实施例中的LED发光件中的封装胶3的特点是，其热膨胀系数沿远离基板1的方向逐渐增大。由于材质的特性决定，不管是玻璃基板1、BT树脂基板1、FR-4基板1、陶瓷基板1或FPC，其热膨胀系数都会小于封装胶3，为了降低基板1和封装胶3之间的热膨胀系数差异，可以将整个封装胶3，设置为其具有多个热膨胀系数，且热膨胀系数越远离基板1越大，也就是说，从基板1到封装胶3的外表面，热膨胀系数是逐渐增大的，但是降低了基板1和封装胶3之间的热膨胀系数差，使得LED发光件在工作受热时，基板1和相邻的封装胶3受热膨胀引起的形变量差异不大，从而保证LED发光件的显示稳定性和使用寿命。
两种相邻材料间应力理论公式是据于在弹性范围内，应力大小与相邻两材料的热膨胀系数差成正比、与两材料的温度差成正比。基板1上方各层子封装胶层31的热膨胀系数逐渐增加，这样的子封装胶层31设置可以尽可能减小应力避免材料间分层。
在不考虑热膨胀系数和温差时，应力大小与相邻两材料的杨氏模量也有关系，相邻两材料的杨氏模量接近时，应力最小。
在一些实施例中，封装胶3可以包括至少两层热膨胀系数不同的子封装胶层31，单层子封装胶层31内部的热膨胀系数均匀分布，最接近LED芯片2的子封装胶层31至少包覆于LED芯片2的侧面，且各层子封装胶层31沿远离基板1的方向热膨胀系数逐渐增大。请参考图2，为了实现封装胶3上的热膨胀系数的渐变效果，封装胶3可以由多层子封装胶层31组成，每一层的子封装胶层31的热膨胀系数不同，特别是其组成的封装胶3的层结构中，靠近LED芯片2的子封装胶层31的热膨胀系数小，远离LED芯片2的子封装胶层31的热膨胀系数大。而为了提升子封装胶层31之间的连接稳定性，可以采用互相连接良好的封装胶3，如都采用苯基型树脂胶。
其中，单层子封装胶层31内部的热膨胀系数均匀分布，表示单层的子封装胶层31本身具有一个相对一致的热膨胀系数，这个相对一致并非指该子封装胶层31内的热膨胀系数处处相同，而是在一个较小的区间范围内浮动，表现出的结果就是热膨胀系数分布比较均匀。
其中，子封装胶层31的设置方式中，最接近LED芯片2的子封装胶层31，可以仅包覆于LED芯片2的侧面的一部分，或者是仅包覆于LED芯片2的整个侧面，也可以是将整个LED芯片2均包覆于其中，请参考图3。相应的，最接近LED芯片2的子封装胶层31的包覆方式确定之后，后续的子封装胶层31的包覆方式也适应性的进行设置。
在一些实施例中，各层子封装胶层31之间，按照从接近LED芯片2到远离LED芯片2的顺序依次设置；且在先设置的子封装胶层31处于半固化状态时，再设置下一层子封装胶层31于在先设置的子封装胶层31之上。子封装胶层31的设置方式，在本实施例中，可以是一层一层的叠加设置，也就是在首先将LED芯片2固晶于基板1上之后，在LED芯片2上方敷设第一层子封装胶层31，然后再在第一层子封装胶层31上敷设第二层，并按照需求叠加敷设，直到敷设的层数达到要求。而为了提升子封装胶层31的层间连接强度，可以在在先设置的子封装胶层31处于半固化状态时，设置下一层的子封装胶层31，这样就可以在在先设置的子封装胶层31彻底固化的过程中，与下一层子封装胶层31形成紧密的连接配合。
在一些实施例中，子封装胶层31通过喷涂或模压的方式设置。
在一些实施例中，最接近LED芯片2的子封装胶层31与基板1之间的热膨胀系数之差，以及相邻各层子封装胶层31之间的热膨胀系数之差，均小于等于预设膨胀阈值。为了LED发光件更好的受热稳定性，相邻构件之间的热膨胀系数之差不宜过大；其中，基板1和最接近基板1的子封装胶层31之间，由于其材质上的本质性差异，其热膨胀系数差应当是最大的，而其他相邻子封装胶层31之间的热膨胀系数之差则较小。预设膨胀阈值是相邻的构件之间的热膨胀系数差的上限值，该上限值可以根据基板1的材质、子封装胶层31材质、各构件的热膨胀系数均值来确定。
在一些实施例中，通过在子封装胶层31中，设置氧化硅粉末或氮化硅粉末的比率，调整子封装胶层31的热膨胀系数。可以通过在子封装胶层31中添加氧化硅或者是氮化硅粉末，来调节该子封装胶层31的热膨胀系数，添加的氧化硅或者氮化硅粉末越多，对应的子封装胶层31，其热膨胀系数就越小。其中，添加的氧化硅粉末或者氮化硅粉末可以是纳米级或者微米级的。
在一些实施例中，各层子封装胶层31之间的交接面为平面，或者至少一个交接面为曲面，曲面为沿远离LED芯片2方向的凸面。为了LED发光件良好的出光效果，各层子封装胶层31之间的交接面可以是平面或者是曲面，可以降低全反射效果，使得出光更强。具体的，各层子封装胶层31之间的交接面可以全部为平面，或者是部分平面部分为曲面，或者是全部为曲面，请参考图4。
在一些实施例中，子封装胶层31中，位于最外层的子封装胶层31的表面为平面。最外层的子封装胶层31为平面，可以便于LED发光件的拼接，也就是多个LED发光件拼接为一个大的LED发光装置，可以用于照明、背光、显示等领域，请参考图5。
请继续参考图5，在一些实施例中，当同一基板1上的LED芯片2包括至少两颗时，相邻的LED芯片2上方所敷设的同一层子封装胶层31为一体。在同一个基板1上，可能布置了多个LED芯片2，这样的设置方式可以应用于MINI LED的显示面板领域中；为了提升封装效率，通常的封装方式是批量的在基板1上进行LED芯片2的固晶，然后再整体的覆盖封装胶3；相应的，在本实施例中，由于封装胶3包括多个子封装胶层31，那么各层子封装胶层31各自是一体的，也就是对于LED芯片2而言，覆盖于其上的各层子封装胶层31，其每层子封装胶层31与相邻的LED芯片2上所覆盖的同一层子封装胶层31是一体的。
在一些实施例中，各层子封装胶层31的折射率，沿远离LED芯片2的方向逐渐减小。子封装胶层31的折射率的变化随着层数递增逐渐减小的目的，是将LED芯片2发出的光依次从光密媒质射向光疏媒质，为了扩大射向上层树脂的角度，以提高芯片间的光亮度，起到均光作用。LED芯片2发光半功率角大约在145°，子封装胶层31的折射率的范围大致定义在1.60～1.45。LED芯片2发出的光是多方向的，法线方向最强，四个侧面会较法线方向相比更弱，但不影响提高芯片间的光亮度和整体光均匀性。
本实施例提供一种LED发光件，其包括基板1、LED芯片2以及封装胶3，所述LED芯片2固定设置于所述基板1上方，并与基板1上设置的线路层电性连接；所述封装胶3包覆所述LED芯片2，且所述封装胶3的热膨胀系数沿远离所述基板1的方向逐渐增大。从而本实施例通过设置热膨胀系数渐变的封装胶3，降低了基板1和封装胶3之间的相对热膨胀系数差，在LED发光件受热膨胀时，可以降低基板1与封装胶3之间的形变差，从而提升了LED发光件的受热稳定性，提升了显示效果和使用寿命。
第二实施例
本实施例提供了一种LED发光件，请参考图1，该LED发光件包括基板1、LED芯片2以及封装胶3，LED芯片2固定设置于基板1上方，并与基板1上设置的线路层电性连接；封装胶3包覆LED芯片2，且封装胶3的热膨胀系数沿远离基板1的方向逐渐增大。
其中，本实施例中，该封装胶3可以是一体成型的单层结构。换言之，在本实施例中，封装胶3可以不具有分层的结构，而是直接为一体的，而且一体的封装胶3结构中，其热膨胀系数是渐变的，渐变的方式为该封装胶3越远离LED芯片2，其热膨胀系数则越大。
其中，在本实施例中，封装胶3可以通过预加工的方式先形成越远离LED芯片2其热膨胀系数越大的结构，然后再整体的将其敷设于LED芯片2上。具体的，可以通过在封装胶3中，设置氧化硅粉末或氮化硅粉末的比率，调整封装胶或者子封装胶层的热膨胀系数。可以通过在封装胶3中添加氧化硅或者是氮化硅粉末，来调节该封装胶3的热膨胀系数，添加的氧化硅或者氮化硅粉末越多，其热膨胀系数就越小。其中，添加的氧化硅粉末或者氮化硅粉末可以是纳米级或者微米级的。在封装胶3中添加的氧化硅或者是氮化硅粉末，其比率应当是按照远离基板1的方向逐渐减少。
在一些实施例中，封装胶远离LED芯片的表面为平面。封装胶3的表面为平面，可以便于LED发光件的拼接，也就是多个LED发光件拼接为一个大的LED发光装置，可以用于照明、背光、显示等领域。
在一些实施例中，当同一基板上的LED芯片包括至少两颗时，相邻的LED芯片上方所敷设的同一层封装胶或者子封装胶层为一体。在同一个基板1上，可能布置了多个LED芯片2，这样的设置方式可以应用于MINI LED的显示面板领域中；为了提升封装效率，通常的封装方式是批量的在基板1上进行LED芯片2的固晶，然后再整体的覆盖封装胶3；相应的，在本实施例中，相邻的LED芯片2上覆盖的封装胶3可以是一体的。
本实施例还提供了一种发光装置，其包括本发明各实施例中的LED发光件，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种LED发光件，其特征在于，包括基板、LED芯片以及封装胶，所述LED芯片固定设置于所述基板上方，并与基板上设置的线路层电性连接；所述封装胶包覆所述LED芯片，且所述封装胶的热膨胀系数沿远离所述基板的方向逐渐增大。
2.如权利要求1所述的LED发光件，其特征在于，所述封装胶包括至少两层热膨胀系数不同的子封装胶层，单层子封装胶层内部的热膨胀系数均匀分布，最接近所述LED芯片的所述子封装胶层至少包覆于所述LED芯片的侧面，且各层所述子封装胶层沿远离基板的方向热膨胀系数逐渐增大。
3.如权利要求2所述的LED发光件，其特征在于，各层所述子封装胶层之间，按照从接近所述LED芯片到远离所述LED芯片的顺序依次设置；且在先设置的子封装胶层处于半固化状态时，再设置下一层子封装胶层于在先设置的子封装胶层之上。
4.如权利要求3所述的LED发光件，其特征在于，各层所述子封装胶层的折射率，沿远离所述LED芯片的方向逐渐减小。
5.如权利要求4所述的LED发光件，其特征在于，各层所述子封装胶层之间的交接面为平面，或者至少一个交接面为曲面，所述曲面为沿远离所述LED芯片方向的凸面。
6.如权利要求1所述的LED发光件，其特征在于，所述封装胶为一体成型的单层结构。
7.如权利要求1-6任一项所述的LED发光件，其特征在于，通过在所述封装胶或者子封装胶层中，设置氧化硅粉末或氮化硅粉末的比率，调整所述封装胶或者所述子封装胶层的热膨胀系数。
8.如权利要求1-6任一项所述的LED发光件，其特征在于，所述封装胶或者位于最外层的所述子封装胶层的远离LED芯片的表面为平面。
9.如权利要求1-6任一项所述的LED发光件，其特征在于，当同一基板上的所述LED芯片包括至少两颗时，相邻的所述LED芯片上方所敷设的同一层所述封装胶或者子封装胶层为一体。
10.一种发光装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的LED发光件。
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