CN1941430A - 高输出白色光源及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高输出白色光源及其制造方法，白色光源包括：一个包基板，在上部设置芯片底座区域，在芯片底座区域的周边设置一对电极端子，电极端子与电源相连接，并有一对引导装置向外部突出；连接在包基板的芯片底座区域的发光二极管芯片；与发光二极管芯片和电极端子相连接的电线；为了能将包基板上的发光二极管芯片、电极端子，以及电线都包裹在装置内部，而粘合在包基板上的由荧光材料分散的高分子树脂制成的其内部带有中空装置的透镜。白色光源制造方法，除了要进行将通过注射形成的透镜进行粘合的工序外，无需再进行将荧光材料分散的高分子树脂进行涂布的工序。本发明能够减少制作工序，节省制作时间，还可以降低产品生产成本，有利进行批量生产。

Description

高输出白色光源及其制造方法

技术领域

本发明是关于高输出白色光源及其制造方法的技术。具体地说，就是除了要进行将通过注射形成的透镜进行粘合的工序外，无需再进行将荧光材料分散的高分子树脂进行涂布的工序的一种高输出白色光源及其制造方法。

背景技术

一般情况下，对于发光二极管来说，它的体积较小，发光效率良好，其发出光具有清晰的色相。通常将它作为制造半导体的元件，它具有不容易受损、初始驱动特性及耐震性都较为优秀。同时，比较适合对其反复进行打开(ON)/关闭(OFF)之类的操作等优点。

因此，它被广泛应用于各种显示器或者是多种光源设备中。

最近，研发出了一种具有超高亮度和高效率的R，G，B发光二极管。目前，利用这种发光二极管制作的大画面LED显示装置已经被普通使用。

对于上述这种LED显示装置来说，它具有工作时所耗电力少，重量较轻，使用寿命较长等特性。今后必将得到广泛普及。

另外，最近，研发人员们正尝试着利用发光二极管制造白色发光光源。

由于发光二极管具有单色性和顶点波长的特性。因此，为了能够利用发光二极管制造出白色光源，就必须将R，G，B3个发光二极管进行紧密相接，并使其发光，从而对所发光源进行扩散混色处理。

对于试图通过上述构成而发出白色光的情况来说，发光二极管的色调或者是亮度等特性就会不规则，很难获得自己所想要得到的白色光源。

另外，对于上述发光二极管来说，由于它们各自分别采用不同的材料制成。因此，上述各个发光二极管的驱动电压也不会相同。这样，就有必要对各个不同的电压进行识别。从而就会导致驱动电路变得更加复杂。这是它所存在的缺点。

同时，对于上述各个发光二极管来说，由于它们都被用作半导体的发光元件。因此，上述各个发光二极管的温度特性或者是视觉变化效果也不会相同。其色调会随着使用环境的不同而发生变化。或者是对于上述各个发光二极管所发出的光来说，很难将其进行均匀地混色处理。这样，时常就会产生一些斑点。这是它所存在的另外一个缺点。

也就是说，对于上述这种将三种颜色的光经过混合处理后形成的白色光来说，时常很难得到令人满意的结果，这是一个客观存在的事实。

为了解决上述问题，就利用能够发出特定波长的光的发光二极管。在覆盖上述这种发光二极管的元件部分的树脂模具材料中含有一种荧光材料，它能够将从发光元件发出的光进行吸收。然后，再将所吸收的光与其它波长的光进行混合处理而发出特定波长的光。这是一种普遍使用的方法。

对于上述这种方法来说，例如：作为发光元件就使用能够发出蓝色系列光的发光元件，然后，将从上述发光元件中所发出的光进行吸收。然后，将其映射到含有能够发出黄色系列光的荧光材料的树脂上。从而就能够制造出能够发出经过混色处理后形成的白色系列的光的二极管。这就是制造上述能够发出特定波长的光的发光二极管的方法的一个实施例。

另外，利用紫外线带宽的发光二极管，然后，分别将R，G，B磷光剂(phosphor)进行混合。这样，诱发其发出整个可视光线波长范围内的光。从而形成一个可以发出白色光的白色光发光系统。

最近，随着人们对高亮度发光元件的需要越来越强烈，有关高输出白色光源的产品的开发也在不断增多。但是，对于制造高亮度白色光源的情况来说，不仅要求从芯片开始就要有很高的输出功率，而且紧接着就要求必须能够产生足够的热量。

因此，与现在的情况一样，如果直接在芯片的上部涂布荧光材料高分子树脂，由于上述荧光材料高分子树脂与芯片相接触。因此，光的热的安全性就会降低。最终就会因为元件的老化而导致用户对产品信任度的降低。这是它所存在的问题。

为了克服上述缺点，人们就设计并安装各种散热装置(heat sink)。这样，通过使用一些散热性能良好的材料，以努力最大限度地提高其散热效率。但是，这样这会导致制作成本升高，同时会增加额外的安装工序。因此，使用这种方法就不太容易将各个元件进行很好地连接。

图1a至图1b是表示对依据现有技术采用涂布荧光材料制造白色发光元件的工序进行显示的截面图。首先，如图1a所示，在引线框120的反射板121上粘合有发光二极管110，上述发光二极管110和上述引线框120通过电线140进行连接。然后，为了将上述发光二极管110进行包裹，就将包含有荧光材料的高分子树脂130涂布在上述引线框120的反射板121上。

在这里，对于上述引线框120来说，它包含一对相互间隔设置的外部引出端子120a，120b。

然后，为了保护上述发光二极管110免受外部环境的影响，就要经过一道将用透明的材料制成的引线框120的一部进行包裹的浇铸工序(如图1b所示)。

如上所述，对于依据现有技术制造的白色发光元件来说，由于荧光材料及高分子树脂直接与发光二极管芯片的表面相接触。因此，在长时间使用的过程中所产生的热量及光能就会加速导致元件老化，从而就会给元件的安全性和稳定带来严重的影响，并最终导致人们对于产品信任度的下降。

另外，为了保护上述发光二极管110免受外部环境的影响，就使用透光性能良好的高分子树脂材料，并构成凸透镜(convex lens)或者是凹透镜(concave lens)形态的浇铸装置。对于在这种情况下可以使用的浇铸材料来说，它就可以使用即使在高温度状态下长时间使用也不会变黄色(Yellowing)的透明材料，也就是指环氧树脂、尿素树脂，以及硅化树脂等材料。

另外，虽然在这种情况下芯片及荧光材料也可以保护分散的高分子树脂危免受外部环境的不良影响。但是，设备内部所产生的热量及光就会给元件的安全性及稳定性带来较大的影响。这是值得让人担忧的问题。

因此，当在长时间使用的情况下，就会出现浇铸材料变黄色或者是由于荧光材料的分解而导致色相发生变化等现象。这是它所存在的另外一个问题。

图2a至图2d是表示对采用依据现有技术的方法制造高输出白色光源的工序进行显示的示意图。首先，从图中可以看出，在其上部设置有一个环状的导向装置210。在上述这种环状导向装置210的内部形成芯片底座区域220。在上述芯片底座区域220的周边设置有一对电极端子230a、230b，上述一对电极端子230a、230b分别与电源相连接。并有一对引导装置235a、235b向外部突出的包(package)基板200(如图2a所示)。

然后，在上述包(package)基板主体200的芯片底座区域220上通过粘合的方法设置有发光二极管芯片240。上述发光二极管芯片240和上述电极端子230a，230b分别通过电线250相连接(如图2b所示)。

然后，在上述发光二极管芯片240的上部涂布有荧光材料分散的高分子树脂材料260(如图2c所示)。

另外，为了使上述涂布的高分子树脂260硬化，就将其在200摄氏度的温度环境下放置3小时以上，从而就可以使高分了树脂发生硬化了。

最后，为了将上述发光二极管芯片240、电线250，以及电极端子230a、230b进行包裹，就将透明的浇铸树脂270沿上述环状导向装置210的内侧进行浇铸(如图2d所示)。

如上所述，这种依据现有技术直接在上述高输出发光二极管芯片的上部涂布荧光材料分散的高分子树脂的情况下，很容易使上述荧光材料发生老化，从而就会导致元件的使用寿命大大缩短。这是它所存在的另外一个问题。

另外，在对上述荧光材料分散的高分子树脂进行涂布的过程中，为了能够保持上述荧光材料分散的高分子树脂的均匀性，在涂布时就需要特别细心。这是它所存在另外一个缺点。

发明内容

本发明就是为解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种高输出白色光源，它使用了由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜，从而就可以阻断荧光材料与芯片相接触。这样，就有利于产生高亮度、高输出的白色光。同时，还可以很好地解决产品的耐热性及耐光性等方面的问题。由此，就可以进一步提高人们对于产品的信任度。

本发明的另外一个目的在于提供一种高输出白色光源的制造方法，这样，除了要进行将通过注射形成的透镜进行粘合的工序外，无需再进行将荧光材料分散的高分子树脂进行涂布的工序。因此，这样就能够减少制作工序，节省制作时间。同时，还可以降低产品生产成本，有利进行批量生产。

如上所述，为了实现本发明的上述目的，本发明的白色光源由以下几个部分构成：一个包基板，在包基板上部设置有芯片底座区域，然后，在上述芯片底座区域的周边设置一对电极端子，上述一对电极端子分别与电源相连接，并有一对引导装置向外部突出；连接在上述包(package)基板的芯片底座区域的发光二极管芯片；与上述发光二极管芯片和上述电极端子相连接的电线；为了能够将上述包(package)基板上的发光二极管芯片、电极端子，以及电线都包裹在装置内部，而粘合在上述包(package)基板上的由荧光材料分散的高分子树脂制成的其内部带有中空装置的透镜。

另外，为了实现本发明的上述目的，本发明的高输出白色光源的制造方法由以下几个步骤构成：第1步骤，对具有下述特征的包(package)基板进行准备的步骤，即对在包基板上部设置有芯片底座区域，然后，在上述芯片底座区域的周边设置一对电极端子，上述一对电极端子分别与电源相连接，并有一对引导装置向外部突出的包(package)基板进行准备；第2步骤，在上述包(package)基板的芯片底座区域上粘合发光二极管芯片，然后，再将上述发光二极管芯片与上述电有端子通过电线进行连接；第3步骤，向由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜的中空装置部位填充透明的浇铸树脂；第4步骤，为了使向上述由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜的中空装置部位填充进的透明的浇铸树脂能够将上述包(package)基板的发光二极管芯片、电极端子，以及电线等进行包裹，而将上述透镜和上述包(package)基板进行粘合。

本发明的效果：

如上所述，对于依据本发明的高输出白色光源及其制造方法来说，除了要进行将通过注射形成的透镜进行粘合的工序外，无需再进行将荧光材料分散的高分子树脂进行涂布的工序。因此，这样就能够减少制作工序，节省制作时间。同时，还可以降低产品生产成本，有利进行批量生产。这是依据本发明的高输出白色光源及其制造方法所具有的一个良好效果。

另外，对于依据本发明的高输出白色光源及其制造方法来说，由于它使用了由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜，从而就可以阻断荧光材料与芯片相接触。这样，就有利于产生高亮度、高输出的白色光。同时，还可以很好地解决产品的耐热性及耐光性等方面的问题。由此，就可以进一步提高人们对于产品的信任度。这是依据本发明的高输出白色光源及其制造方法所具有的另外一个良好效果。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1a至图1b是表示对依据现有技术采用涂布荧光材料制造白色发光元件的工序进行显示的截面图。

图2a至图2d是表示对采用依据现有技术的方法制造高输出白色光源的工序进行显示的示意图。

图3a至图3d是表示对采用依据本发明的方法制造白色光源的工序进行显示的示意图。

图4是表示依据本发明的高输出白色光源的截面图。

图5a至图5c是表示依据本发明的高输出白色光源的另外一个实例图。

附图中主要部分的符号说明：

500：包(package)基板    520：芯片底座区域

530a，530b：电极端子    535a，535b：引导装置

540：发光二极管芯片     550：电线

590：槽                 595：反射膜

600，900：透镜          610，910：中空装置

700：浇铸树脂           710：高分子树脂

具体实施方式

下面，将参照附图对本发明的高输出白色光源及其制造方法的实施例进行更加详细的说明。

图3a至图3d是表示对采用依据本发明的方法制造白色光源的工序进行显示的示意图。其中，图3a，3b，3d是表示上部示意图，图3c是表示截面示意图。

首先，如图3a所示，对具有下述特征的包(package)基板进行准备，即对在包基板上部设置有芯片底座区域520。然后，在上述芯片底座区域520的周边设置一对电极端子530a、530b，上述一对电极端子530a、530b分别与电源相连接，并有一对引导装置535a、535b向外部突出的包(package)基板500进行准备(参照图3a所示)。

然后，在上述包(package)基板500的芯片底座区域520上粘合发光二极管芯片540，然后，再将上述发光二极管芯片540与上述电极端子530a、530b通过电线550进行连接(如图3b所示)。

对于上述发光二极管芯片540来说，如果使用能够发出蓝色或者是紫外线光的发光二极管芯片效果会比较理想。

然后，向由荧光材料分散的高分子树脂制成的其内部带有中空装置610的透镜600的中空装置部位填充透明的浇铸树脂700(如图3c所示)。

在这里，对于上述透镜600的形状来说，有用半球形的形状效果会比较理想。

另外，对于上述透镜600来说，采用将荧光材料分散的高分子树脂通过注射的方法而制成效果会比较理想。

对于这里所采用的通过注射成形的工艺来说，它可以实现在单一制作工序中的批量生产。同时，可以减少荧光材料分散的高分子树脂的涂布及硬化工序。从而就可以使用制作工序简单化。

另外，作为可以用作制造上述透镜的高分子树脂来说，最好选用那些诸如PMMA(Polymethacrylate)，PC(Polycarbonate)，COC(Cyclic olefin copolymer)之类的透光性能和耐光性能都比较良好的高分子材料，而不应当仅仅局限于这里所提到的材料。

在这里，对于上述荧光材料来说，可以从有机荧光材料、无机荧光材料，以及由有机荧光材料和无机荧光材料组成的混合荧光材料中任意选择一种。

然后，为了使向上述透镜600的中空装置部位610填充进的浇铸树脂700能够将上述包(package)基板500的发光二极管芯片540、电极端子530a、530b，以及电线550进行包裹，而将上述透镜600与上述包(package)基板500进行粘合(如图3d所示)。

图4是表示依据本发明的高输出白色光源的截面图。如图4所示，依据本发明的高输出白色光源包括以下几个部分：在其上部设置有芯片底座区域520。然后，在上述芯片底座区域520的周边设置一对电极端子530a、530b，上述一对电极端子530a、530b分别与电源相连接，并有一对引导装置535a、535b向外部突出的包(package)基板500；连接在上述包(package)基板500的芯片底座区域520上的发光二极管芯片540；与上述发光二极管芯片540和上述电极端子530a、530b相连接的电线550；为了能够将上述包(package)基板500上的发光二极管芯片540、电极端子530a、530b，以及电线550都包裹在装置内部，而粘合在上述包(package)基板500上的由荧光材料分散的高分子树脂制成的其内部带有中空装置610的透镜600。

在这里，比较理想的情况就是在上述透镜600的中空部署610所内部再填充时浇铸树脂700。这样，就可以将上述发光二极管芯片540、电极端子530a、530b，以及电线550进行包裹了。

因此，对于依据本发明的高输出光源来说，由于发光二极管芯片与荧光材料之间保持了一定的间隔距离，这样，发光二极管芯片的表面就绝对不会与荧光材料发生接触。因此，荧光材料就不会受到发光二极管所产生的大量的热量和其直接发射出的光线的影响，从而就可以提高元件的使用寿命。这是依据本发明的高输出白色光源所具有的优点。

图5a至图5c是表示依据本发明的高输出白色光源的另外一个实例图。如图所示，对于依据本发明的高输出白色光源来说，由于它使用了由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜。因此，就要求在包(package)基板上有选择性设置与依据现有技术类似的环状导向装置。

也就是说，如图5a所示，如果在上述透镜600的外侧的包(package)基板的上部再设置一个环状导向装置510。则在将上述透镜600与上述包(package)基板500进行粘合的时候，上述环状导向装置510就起到一个防止出现粘合错误的标记(Mark)作用。

另外，如图5b所示，上述包(package)基板500的芯片底座区域向内部凹陷形成一个槽590。然后，如果在上述凹陷形成的槽590的表面涂上一层反射膜595，则由发光二极管芯片540发射出的光经上述凹陷形成的槽590的反射膜595反射之后，就可以大大增加光的输出率。

另外，在图5c中对以下情况进行了显示，即在图5b所示的状态下，为了将发光二极管芯片540进行包裹，而在上述凹陷形成的槽590上涂布荧光材料分散的高分子树脂710。然后，再将不包含荧光材料的透镜粘合在上述包(package)基板上。

也就是说，对于图5c所示的高输出白色光源来说，它包括以下几个部分：在其上部设置有凹陷形成的槽590，在上述凹陷形成的槽590的表面涂有一层反射膜595。然后，在上述凹陷形成的槽590的周边设置有一对电极端子530a、530b，上述一对电极端子530a、530b分别与电源相连接，并有一对引导装置535a、535b向外部突出的包(package)基板500；粘合在上述包(package)基板500上凹陷形成的槽590上的发光二极管芯片540；与上述发光二极管芯片540和上述电极端子530a、530b相连接的电线550；为了能够将上述发光二极管芯片540进行包裹，而涂布在上述凹陷形成的槽590上的荧光材料分散的高分子树脂710；为了能够将上述荧光材料分散的高分子树脂710、电极端子530a、530b，以及电线550都包裹在装置内部，而粘合在上述包(package)基板500上的由透明树脂制成的其内部带有中空装置910的透镜900；为了能够将上述荧光材料分散的高分子树脂，电极端子，以及电线进行包裹，而向上述透镜900的中空装置910的内部填充进的浇铸树脂700。

如上所述，对于依据本发明的高输出白色光源及其制造方法来说，由于它使用了含有荧光材料的高分子透镜。因此，就可以制造出具有发光亮度高、使用寿命长等特点的白色发光元件。这是依据本发明的高输出白色光源及其制造方法所具有的一个优点。

另外，它还可以大大减少白色光源的发光元件的制造工序，从而使制作工序简单化。由此就可以降低产品成本，从而确保产品具有很强的价格竞争力。这是依据本发明的高输出白色光源及其制造方法所具有的另外一个优点。

同时，在对含有荧光材料的高分子树脂进行涂布时，并不是直接将其涂布在发光二极管芯片的表面的上部。这样，就可以大大减小由发光二极管芯片所产生的大量热量及其所输出的高能量的光对元件的影响。从而就能够有效地消除引起设备老化的因素，防止设备老化。

对于依据本发明的高输出白色光源及其制造方法来说，它在具有上述优点的同时，在进行制造的过程中，其制造工序简单，无需额外增加其它价格昂贵的设备，仅需要提供一些廉价的元件。同时，还可以使份额(Lot)偏差到达最小化的程度。

因此，对于依据本发明的高输出白色光源及其制造方法来说，由于它具有上述优点。因此，就可以以较低的成本大量生产用于移动通信终端设备的键座(Keypad)用光源，或者是显示光源等具有多种应用特性的白色光源元件。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (10)

1、一种高输出白色光源，其特征在于由以下几个部分构成：

一个包基板，上部设置有芯片底座区域，在上述芯片底座区域的周边设置一对电极端子，上述一对电极端子分别与电源相连接，并有一对引导装置向外部突出；

连接在上述包基板的芯片底座区域的发光二极管芯片；

与上述发光二极管芯片和上述电极端子相连接的电线；

为了能够将上述包基板上的发光二极管芯片、电极端子，以及电线都包裹在装置内部，而粘合在上述包基板上的由荧光材料分散的高分子树脂制成的其内部带有中空装置的透镜。

2、如权利要求1所述的高输出白色光源，其特征在于还包括以下部分：

为了能够将上述发光二极管芯片、电极端子，以及电线进行包裹，而向上述透镜的中空装置的内部填充进的浇铸树脂。

3、如权利要求1或2所述的高输出白色光源，其特征在于：

在上述透镜外侧的包基板的上部还设置有环状导向装置。

4、如权利要求1或2所述的高输出白色光源，其特征在于：

上述包基板的芯片底座区域向内部凹陷形成一个槽，在上述凹陷形成的槽的表面涂有一层反射膜，在上述凹陷形成的槽的反射膜的上部粘合有发光二极管芯片。

5、如权利要求1或2所述的高输出白色光源，其特征在于：

上述荧光材料可以从有机荧光材料、无机荧光材料，以及由有机荧光材料和无机荧光材料组成的混合荧光材料中任意选择一种。

6、一种高输出白色光源的制造方法，其特征在于步骤包括：

第1步骤，对包基板进行准备的步骤，即在上述包基板的上部设置有芯片底座区域，然后，在上述芯片底座区域的周边设置一对电极端子，上述一对电极端子分别与电源相连接，并有一对引导装置向外部突出的包基板进行准备；

第2步骤，在上述包基板的芯片底座区域上粘合发光二极管芯片，然后，再将上述发光二极管芯片与上述电极端子通过电线进行连接；

第3步骤，向由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜的中空装置部位填充透明的浇铸树脂；

第4步骤，为了使向上述由荧光材料分散的高分子树脂制成的透镜的中空装置部位填充进的透明的浇铸树脂能够将上述包基板的发光二极管芯片、电极端子，以及电线等进行包裹，而将上述透镜和上述包基板进行粘合。

7、如权利要求6所述的高输出白色光源的制造方法，其特征在于：

上述发光二极管芯片是使用能够发出蓝色或者是紫外线光的发光二极管芯片。

8、如权利要求6所述的高输出白色光源的制造方法，其特征在于：

上述荧光材料可以从有机荧光材料、无机荧光材料，以及由有机荧光材料和无机荧光材料组成的混合荧光材料中任意选择一种。

9、如权利要求6所述的高输出白色光源的制造方法，其特征在于：

上述透镜的形状是一个具有半球形状的透镜。

10、如权利要求6所述的高输出白色光源的制造方法，其特征在于：

上述透镜是采用将荧光材料分散的高分子树脂通过注射的方法制作而成的。

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