CN117334800A - 一种高光密度的灯珠及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED技术领域,提供一种高光密度的灯珠及制作方法,其中的灯珠包括基板、LED芯片、光转换层以及光阻挡层;所述LED芯片包括芯片复合发光层和芯片衬底层;所述芯片复合发光层设置在所述基板上,所述芯片衬底层覆盖设置在所述芯片复合发光层的发光面上,所述光转换层覆盖设置在所述芯片衬底层上;在所述芯片衬底层的厚度方向上,所述芯片衬底层的覆盖面积从靠近所述芯片复合发光层的一侧至远离所述芯片复合发光层的一侧逐渐缩小;所述光阻挡层包裹在所述芯片复合发光层、所述芯片衬底层以及所述光转换层的四周,以形成单面出光效果。本发明可充分利用芯片的光源,降低光损失,提高光利用率,并且不受芯片最大电流的功率限制。
Description
技术领域
本发明属于LED技术领域,具体涉及一种高光密度的灯珠及制作方法。
背景技术
现有技术中的高光密度的LED灯珠,一般是大尺寸的LED发光芯片与小尺寸的光转换层结合(如图1所示),或高光效率的LED发光芯片与小尺寸的光转换层结合(如图2所示)。但以上两种高光密度的LED灯珠,均存在不少问题,例如,大尺寸LED发光芯片与小尺寸光转换层结合的灯珠,当其应用在小发光面的产品上时,存在光损失导致光利用率低的问题;而高光效率LED发光芯片与小尺寸光转换层结合的灯珠,由于受限于LED发光芯片的尺寸,导致在应用上存在功率限制的问题。因此,为解决以上光利用率和功率限制的问题,有必要提出一种新的高光密度灯珠。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点,本发明的目的是提供一种高光密度的灯珠,该灯珠可充分利用芯片的光源,降低光损失,提高光利用率,并且不受芯片最大电流的功率限制。
本发明的另一目的在于提供一种用于制造上述灯珠的制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种高光密度的灯珠,包括基板、LED芯片、光转换层以及光阻挡层;所述LED芯片包括芯片复合发光层和芯片衬底层;
所述芯片复合发光层设置在所述基板上,所述芯片衬底层覆盖设置在所述芯片复合发光层的发光面上,所述光转换层覆盖设置在所述芯片衬底层上;
在所述芯片衬底层的厚度方向上,所述芯片衬底层的覆盖面积从靠近所述芯片复合发光层的一侧至远离所述芯片复合发光层的一侧逐渐缩小;
所述光阻挡层包裹在所述芯片复合发光层、所述芯片衬底层以及所述光转换层的四周,以形成单面出光效果。
本发明的一个优选方案,所述芯片衬底层的侧壁设有镀层,用于反射照射至所述芯片衬底层侧壁上的光。
本发明的一个优选方案,所述芯片衬底层的上表面和下表面均呈矩形,所述芯片衬底层的上表面比下表面小;所述芯片衬底层的下表面与所述芯片复合发光层相接。
优选地,所述芯片衬底层的下表面的面积为所述芯片复合发光层的100%-102%;所述芯片衬底层的上表面为下表面的20%-70%。
本发明的一个优选方案,所述芯片衬底层与所述光转换层之间设有固荧光片层,所述光转换层通过所述固荧光片层粘接在所述芯片衬底层上。
本发明的一个优选方案,所述光转换层的上表面和下表面均呈矩形,且所述光转换层的面积下表面的面积为所述芯片衬底层的100%-135%。
本发明的一个优选方案,在所述光转换层的厚度方向上,所述光转换层的覆盖面积从靠近所述芯片衬底层的一侧向远离所述芯片衬底层的一侧逐渐缩小。
本发明的一个优选方案,所述LED芯片为倒装芯片;
所述芯片复合发光层包括P-GaN层、N-GaN层、电流扩散层、电子阻挡层、绝缘层、反射层以及正负电极层;所述正负电极层焊接在所述基板上。
本发明的一个优选方案,所述光阻挡层采用注塑成型的方式填充在所述LED芯片的四周,且在所述芯片衬底层的上方形成一个开口向上的点胶腔;
所述光转换层通过点胶的方式填充在所述点胶腔中。
一种高光密度的灯珠制作方法,包括以下步骤:
S1、将LED芯片固定在基板上;LED芯片包括芯片复合发光层和芯片衬底层,所述芯片衬底层通过激光切割或者干/湿法刻蚀的方法形成上小下大的锥台体;
S2、通过固荧光片层将光转换层粘接在所述芯片衬底层的上表面;
S3、通过点胶的方式,在所述LED芯片和所述光转换层的四周填充光阻挡层。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的高光密度的灯珠,采用特殊结构的芯片衬底层,具体为覆盖面积从靠近芯片复合发光层的一侧向远离芯片复合发光层的一侧逐渐缩小,形成锥台体结构,搭配小尺寸的光转换层,使得大尺寸的发光芯片的出光面积逐渐收缩,结合光阻挡层的作用,使得灯珠侧面无出光,降低光损耗,进一步增加了芯片的正面出光密度,确保出光效果,有效解决了大尺寸芯片的光利用率问题,并且不受芯片最大电流的功率限制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中大尺寸的LED发光芯片与小尺寸的光转换层结合的灯珠结构示意图。
图2为现有技术中高光效率的LED发光芯片与小尺寸的光转换层结合的灯珠结构示意图。
图3为本发明的一种高光密度的灯珠的第一次实施方式的结构示意图。
图4为本发明的一种高光密度的灯珠的第二次实施方式的结构示意图。
图5为本发明的一种高光密度的灯珠的第三次实施方式的结构示意图。
其中:
1-基板,2-芯片复合发光层,3-芯片衬底层,4-固荧光片层,5-光转换层,6-光阻挡层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。
实施例1
参见图3,本实施例公开一种高光密度的灯珠,包括基板1、LED芯片、光转换层5以及光阻挡层6。所述LED芯片包括芯片复合发光层2和芯片衬底层3。
本实施例的LED芯片采用倒装芯片。所述芯片复合发光层2包括P-GaN层、N-GaN层、电流扩散层、电子阻挡层、绝缘层、反射层(DBR层或Ag镜层)以及正负电极层;所述正负电极层焊接在所述基板1上,以实现电连接,且所述芯片复合发光层2固定设置在所述基板1上。
所述芯片衬底层3覆盖设置在所述芯片复合发光层2的发光面上,所述光转换层5覆盖设置在所述芯片衬底层3上。在所述芯片衬底层3的厚度方向上,所述芯片衬底层3的覆盖面积从靠近所述芯片复合发光层2的一侧至远离所述芯片复合发光层2的一侧逐渐缩小;参见图1,即芯片衬底层3的覆盖面积从下往上逐渐缩小,形成锥台体结构。具体地,所述芯片衬底层3的上表面和下表面均呈矩形,所述芯片衬底层3的上表面比下表面小,所述芯片衬底层3的下表面与所述芯片复合发光层2相接;在本实施例中,芯片衬底层3的截面呈等腰梯形。
进一步地,为提升芯片的出光密度,并阻挡侧壁出光,本实施例芯片衬底层3的侧壁设有一层具有高反射率的镀层,镀层厚度为0.5-2μm,用于反射照射至所述芯片衬底层3侧壁上的光。具体地,该镀层的成分可以是DBR或者银镜。
进一步地,所述芯片衬底层3的下表面的面积为所述芯片复合发光层2的100%-102%;所述芯片衬底层3的上表面为下表面的20%-70%。
本实施例的光阻挡层6包裹在所述芯片复合发光层2、所述芯片衬底层3以及所述光转换层5的四周,光阻挡层6的高度不超过光转换层5的上表面,用于阻挡LED芯片的侧面出光,以形成单面出光效果。另外,光阻挡层6的成分包括但不限于TiO2粉和硅胶混合物等具有流动性的高反射率的材料。
在本实施中,所述芯片衬底层3与所述光转换层5之间设有固荧光片层4,所述光转换层5通过所述固荧光片层4粘接在所述芯片衬底层3上。进一步地,本实施例的固荧光片层4的厚度不超过20μm。
所述光转换层5的上表面和下表面均呈矩形,且所述光转换层5的面积下表面的面积为所述芯片衬底层3的100%-135%,上下表面的面积可保持一致。另外,光转换层5的材料包括但不限于荧光片或荧光膜等片状光转换材料,粘结材料固晶胶层厚度不超过20μm。
本实施例还公开一种高光密度的灯珠制作方法,包括以下步骤:
S1、将LED芯片固定在基板1上,可采用共晶焊或热压焊等方法,实现LED芯片上正负电极与基板1的电连接。LED芯片包括芯片复合发光层2和芯片衬底层3,所述芯片衬底层3通过激光切割或者干/湿法刻蚀的方法形成上小下大的锥台体。
S2、通过固荧光片层4将光转换层5粘接在所述芯片衬底层3的上表面;
S3、通过点胶的方式,在所述LED芯片和所述光转换层5的四周填充光阻挡层6。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于:
参见图4,在所述光转换层5的厚度方向上,所述光转换层5的覆盖面积从靠近所述芯片衬底层3的一侧向远离所述芯片衬底层3的一侧逐渐缩小;具体地,本实施例的光转换层5的覆盖面积从下往上逐渐缩小,以形成截面为等腰梯形的锥台体。
实施例3
本实施例与实施例1和实施例2的不同之处在于:
参见图5,在本实施例中,光阻挡层6采用molding工艺填充(注塑成型)的方式填充在所述LED芯片的四周,且在所述芯片衬底层3的上方形成一个开口向上的点胶腔。
所述光转换层5通过点胶的方式填充在所述点胶腔中。
进一步地,为方便光阻挡层6在注塑成型时脱模,点胶腔的上表面面积为下表面的100-103%,截面大致呈上宽下窄的等腰梯形。此外,光转换层5点胶填充在点胶腔中时,光转换层5的上表面不超过光阻挡层6的上表面。
本实施例还公开一种制作该高光密度的灯珠的方法,包括以下步骤:
(1)将LED芯片固定在基板1上,可采用共晶焊或热压焊等方法,实现LED芯片上正负电极与基板1的电连接。LED芯片包括芯片复合发光层2和芯片衬底层3,所述芯片衬底层3通过激光切割或者干/湿法刻蚀的方法形成上小下大的锥台体。
(2)采用molding工艺填充(注塑成型)的方式填充在所述LED芯片的四周,且在所述芯片衬底层3的上方形成一个开口向上的点胶腔,该点胶腔具体为开口向上的倒梯形体。
(3)通过点胶的方式,在点胶腔中填充光转换层5。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,故凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种高光密度的灯珠,其特征在于,包括基板、LED芯片、光转换层以及光阻挡层;所述LED芯片包括芯片复合发光层和芯片衬底层;
所述芯片复合发光层设置在所述基板上,所述芯片衬底层覆盖设置在所述芯片复合发光层的发光面上,所述光转换层覆盖设置在所述芯片衬底层上;
在所述芯片衬底层的厚度方向上,所述芯片衬底层的覆盖面积从靠近所述芯片复合发光层的一侧至远离所述芯片复合发光层的一侧逐渐缩小;
所述光阻挡层包裹在所述芯片复合发光层、所述芯片衬底层以及所述光转换层的四周,以形成单面出光效果。
2.根据权利要求1所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述芯片衬底层的侧壁设有镀层,用于反射照射至所述芯片衬底层侧壁上的光。
3.根据权利要求1所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述芯片衬底层的上表面和下表面均呈矩形,所述芯片衬底层的上表面比下表面小;所述芯片衬底层的下表面与所述芯片复合发光层相接。
4.根据权利要求1或3所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述芯片衬底层的下表面的面积为所述芯片复合发光层的100%-102%;所述芯片衬底层的上表面为下表面的20%-70%。
5.根据权利要求1所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述芯片衬底层与所述光转换层之间设有固荧光片层,所述光转换层通过所述固荧光片层粘接在所述芯片衬底层上。
6.根据权利要求1所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述光转换层的上表面和下表面均呈矩形,且所述光转换层的面积下表面的面积为所述芯片衬底层的100%-135%。
7.根据权利要求1或6所述的高光密度的灯珠,其特征在于,在所述光转换层的厚度方向上,所述光转换层的覆盖面积从靠近所述芯片衬底层的一侧向远离所述芯片衬底层的一侧逐渐缩小。
8.根据权利要求1所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述LED芯片为倒装芯片;
所述芯片复合发光层包括P-GaN层、N-GaN层、电流扩散层、电子阻挡层、绝缘层、反射层以及正负电极层;所述正负电极层焊接在所述基板上。
9.根据权利要求1、2、3或8所述的高光密度的灯珠,其特征在于,所述光阻挡层采用注塑成型的方式填充在所述LED芯片的四周,且在所述芯片衬底层的上方形成一个开口向上的点胶腔;
所述光转换层通过点胶的方式填充在所述点胶腔中。
10.一种制作权利要求1-8任一项所述的高光密度的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将LED芯片固定在基板上;LED芯片包括芯片复合发光层和芯片衬底层,所述芯片衬底层通过激光切割或者干/湿法刻蚀的方法形成上小下大的锥台体;
S2、通过固荧光片层将光转换层粘接在所述芯片衬底层的上表面;
S3、通过点胶的方式,在所述LED芯片和所述光转换层的四周填充光阻挡层。
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