CN202839742U - 一种提高多晶封装led光源取光效率的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，包括多晶LED光源散热基板，所述多晶LED光源散热基板上设置有LED管芯，所述LED管芯通过固晶材料连接在多晶LED光源散热基板上，在LED管芯表面涂覆有荧光粉层和硅胶层；所述LED管芯通过正负电极金属键合线分别与正、负电极相连。在LED管芯芯片上有两层或多层折射率由高到低渐变硅胶层，其中可以任何一层都混荧光粉或者任何一层都不混荧光粉。不仅使得温度对荧光粉的影响减弱，而且减少了芯片对散射回的黄光的吸收，提高了封装器件的取光效率，芯片产生热量小。从而提高了在相同工作电流下器件的光通量和发光效率，使得器件的光衰减小，延长了器件的工作寿命。

Description

一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置

技术领域

本实用新型涉及LED封装结构，特别是一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置。

背景技术

LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管，是一种固态显示、照明器件。当前节能环保是全球重要问题，低碳生活逐渐深入人心。在照明领域，功率LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED具有节能、环保、寿命长、结构牢固，响应时间快、色度纯，色域宽；禁带宽度同样决定了用于显示，照明的LED不存在红外、紫外辐射，不会造成二次污染，可以广泛应用于各种普通照明、背光源、显示，指示和城市夜景等领域。其中多晶封装LED光源封装形式成为主流的技术路线之一，其单颗光源光通量高，可以满足一般照明光通量的需求。

一般的多晶封装LED光源荧光粉涂覆方法而言，都是采用先涂覆荧光粉、再涂覆硅胶层的方法。由于芯片和硅胶层的折射率不匹配的原因，导致部分光线由于全反射的原因被禁锢在器件中，生成了热量；另外由于一般多晶封装LED光源混荧光粉硅胶层直接和蓝光芯片接触，而PN结温度较高，荧光粉层的温度也随之升高，在温度作用的结果下，荧光粉层量子效率降低，出光减少，辐射波长也会发生变化。混荧光粉层粘附在芯片周围，而芯片的表面温度比较高，而荧光粉涂层本身是由环氧树脂或者硅胶与黄色荧光粉调配而成，散热性能比较差，热量的积累使荧光粉涂层在温度比较高的状态下工作，因此当使用环氧树脂时甚至会出现碳化现象。这种热量同时会引入热应力，使得材料内部产生脱层或者材料之间界面产生脱层，对器件的可靠性产生破坏性的影响。而PN结温度较高，由于荧光粉直接和芯片相接触，荧光粉的温度也随之升高，在温度作用的结果下，荧光粉量子效率降低，出光减少，辐射波长也会发生变化，从而使得光源出光效率减低，光衰增加，寿命变短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，在多晶封装LED光源芯片阵列上制备折射率由高到低的均匀硅胶层，从而减少由于折射率不匹配导致的全反射，使得光源的取光效率得以提升，从而减少了耗散功率，增强了光源的可靠性；由于光通量增加，光衰减少，从而使光源的寿命得以延长。而如果使得混荧光粉层或者单独制备的荧光粉层远离芯片，则同时可以减低PN结温度对荧光粉层的影响。

本实用新型采用的技术方案是：

一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，包括多晶LED光源散热基板，所述多晶LED光源散热基板上设置有LED管芯，所述LED管芯通过固晶材料连接在多晶LED光源散热基板上，在LED管芯表面涂覆有荧光粉层和硅胶层；所述LED管芯通过正负电极金属键合线分别与正、负电极相连。

进一步的，所述LED管芯为阵列式LED管芯。

本实用新型通过在固晶、打线完成后的LED蓝光裸芯片阵列上依次制备折射率由高到低的硅胶层；硅胶层的涂覆方法可以为在多晶封装LED光源基板中自然流平的方式，也可以采用喷涂、旋涂或者喷墨打印的方式。其中，所述阵列式LED管芯上涂覆的硅胶层为折射率由高到低的硅胶层，硅胶层可以为两层，也可以为多层；并且其中任何一层或者两层以致多层都可以采取混荧光粉的方式或者不混荧光粉的方式。所述荧光粉层为单纯的荧光粉层，或者其中任何一层或多层都采取混合硅胶或者不混合硅胶；所述不含硅胶的荧光粉涂覆层在硅胶层的上方或荧光粉涂覆层在硅胶层的下方。

进一步的，所述固晶材料为固晶胶、锡膏或共晶焊料。

在芯片和较高折射率硅胶层中制备纯荧光粉均匀涂层，在使得提高增加取光效率的同时，降低了芯片高温对荧光粉层的影响。

本实用新型采用多晶封装的封装方式，采取了在蓝光裸芯片阵列表面涂覆折射率由高到低渐变硅胶层的方式来提高封装器件的取光效率，并且荧光粉可以混合在任何一层或多层硅胶层中，亦可以单独制备一层或者多层。而采取折射率由高到低渐变硅胶层的方式则可以提高器件的取光效率，增加光源整体的光通量，从而在额定功率的条件下，相对于一般多晶封装光源的制作方式，减低了耗散功率，增强了器件的可靠性，延长了器件的使用寿命。

采用手动或者自动点胶机，可以采用自然流平的方式，从而可以极大的减小表面张力对荧光粉涂覆形状的影响，并且，在此基础上，可以采用喷涂、旋涂或者喷墨打印的方式，可以使得荧光粉的涂覆更加的均匀，从而使得各个方向的出光色温差异变小，更加均匀，有利于照明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、电极金属键合线；2、电极；3、荧光粉层；4、硅胶层；5、阵列式LED管芯；6、固晶材料；7、LED光源散热基板。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做进一步详细说明。

参见图1所示，该提高多晶封装LED光源取光效率的装置，包括多晶LED光源散热基板7，其中：多晶LED光源散热基板7上设置有LED管芯5，LED管芯5通过固晶材料6连接在多晶LED光源散热基板7上，固晶材料6为固晶胶、锡膏或者共晶焊料；在LED管芯5表面涂覆有荧光粉层3和硅胶层4；LED管芯5通过正负电极金属键合线1分别与正、负电极2相连。

在图1所示装置中，LED管芯5为阵列式LED管芯，芯片为GaN蓝光芯片或AlInGaN蓝光芯片。阵列式LED管芯上涂覆的硅胶层4为折射率由高到低的硅胶层，硅胶层4为两层或多层；并且其中任何两层或多层都可采取混合荧光粉或者不混合荧光粉。所述荧光粉层3为单纯的荧光粉层，或者其中任何一层或多层都采取混合硅胶或者不混合硅胶。不含硅胶的荧光粉层3与硅胶层4的位置允许上下层互换。

该装置的点胶工艺为在固晶、打线完成后的LED蓝光裸芯片阵列上依次制备折射率由高到低的硅胶层；多晶LED光源取光效率提高的具体实施主要过程是：

1)芯片及荧光粉的选取：芯片可以为GaN蓝光芯片或者AlInGaN等蓝光芯片，也可以为紫外光芯片。荧光粉需要选取激发谱与蓝光裸芯片或者紫外光芯片发射谱相匹配的黄色荧光粉或者绿色和红色荧光粉。将荧光粉与硅胶以一定的比例混合，从而取得相应的色温和色坐标值；也可以采取单独制备荧光粉层的方式。

2)清洗支架：可以采取plasma的方式，也可以采取超声清洗的方式。

3)固晶。可以采用手工或者自动固晶机来固晶。可以采取点银胶、锡膏、或者共晶焊接的方式。

4)打线：可以采用金丝球焊接或者铝丝超声波焊接的方式，也可以采用铜丝键合的方式。

5)涂覆由高到低折射率渐变硅胶层，其中硅胶层可以一层或者多层混有荧光粉，也可以不混。可以采用自动点胶机或者手工点胶，然后自然流平的方式；也可以采用喷涂或者旋涂的方式，或者保型涂覆的方式。

6)涂覆荧光粉：将一定比例的荧光粉与硅胶搅拌均匀。可以为在集成式LED光源基板的碗杯或者围坝胶中自然流平的方式，也可以采用喷涂、旋涂或者喷墨打印的方式；同样可以采取单独制备一层均匀荧光粉层的方式。

半导体照明产品具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种各种普通照明、背光源、显示，指示和城市夜景等领域。

这种多晶封装LED光源由高到低折射率渐变增加取光效率的方式，减少了芯片与空气之间折射率不匹配的影响，提高了光源的光效，降低了光源的耗散功率，使得色坐标偏移、正向电压偏移、主波长红移、材料内部产生脱层或者材料之间界面产生脱层等可靠性问题得到了一定程度的抑制。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所做的案例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超于本权利书所定义的范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，包括多晶LED光源散热基板（7），其特征在于：所述多晶LED光源散热基板（7）上设置有LED管芯（5），所述LED管芯（5）通过固晶材料（6）连接在多晶LED光源散热基板（7）上，在LED管芯（5）表面涂覆有荧光粉层（3）和硅胶层（4）；所述LED管芯（5）通过正负电极金属键合线（1）分别与正、负电极（2）相连。

2.根据权利要求1所述的一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，其特征在于：所述LED管芯（5）为阵列式LED管芯。

3.根据权利要求2所述的一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，其特征在于：所述阵列式LED管芯上涂覆的硅胶层（4）为折射率由高到低的硅胶层，所述硅胶层（4）为两层或多层。

4.根据权利要求1所述的一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，其特征在于：所述荧光粉层（3）为单纯的荧光粉层。

5.根据权利要求1所述的一种提高多晶封装LED光源取光效率的装置，其特征在于：所述固晶材料（6）为固晶胶、锡膏或共晶焊料。 

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