CN207753039U - 高发光率led - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高发光率LED。该LED100包括：散热基板101；LED芯片，设置于所述散热基板101上；第一硅胶层102，设置于所述LED芯片上方；球形透镜103，其下半球设置于所述硅胶层102表面；第二硅胶层104，设置于所述第一硅胶层102及所述球形透镜103上。在本实用新型的一个实施例中，所述散热基板101为铁基材。本实用新型通过在第一硅胶层和第二硅胶层中制备球形透镜，改善LED芯片发光分散的问题，提高发光效率，同时在散热基板中设置有倾斜通孔，在强度几乎没有变化的同时，降低了铝材成本，并增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。

Description

高发光率LED

技术领域

本实用新型属于半导体封装技术领域，具体涉及一种高发光率LED。

背景技术

LED(Lighting Emitting Diode)照明设备因其具有节能、寿命长等优点正逐渐取代传统的白炽灯和节能灯。对于照明设备，其核心部件即为LED，LED是一种半导体固体发光器件，是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，在此基础上，利用三基色原理，添加荧光粉，可以发出任意颜色的光。

而大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA，而大功率LED可以达到1W、2W、甚至数十瓦，工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。然而目前大功率LED在光通量、转换效率等方面的制约，决定了大功率白光LED短期内的应用主要是一些特殊领域的照明，中长期目标才是通用照明。

因此，如何解决大功率LED的发光效率就成了当期亟待解决的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种高发光率LED。

本实用新型的一个实施例提供了一种高发光率LED100，包括：

散热基板101；

LED芯片，设置于所述散热基板101上；

第一硅胶层102，设置于所述LED芯片上方；

球形透镜103，其下半球设置于所述第一硅胶层102表面；

第二硅胶层104，设置于所述第一硅胶层102及所述球形透镜103上。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热基板101为铁基材。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热基板101的厚度为0.5mm～10mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热基板101其沿宽度方向设置有多个散热通孔1011。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热通孔1011的直径为0.2mm～0.4mm，所述散热通孔1011之间的间距为0.5mm～10mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热通孔1011与所述散热基板101表面形成倾角，且所述倾角为1～10度。

本实用新型实施例的高发光率LED，相对于现有技术至少具有如下优点：

1、利用不同种类硅胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，是光源发出的光能够更加集中；

2、在基板中设置有倾斜通孔，在强度几乎没有变化的同时，降低了铝材成本，并增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种高发光率LED的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种散热基板的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种LED芯片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种高发光率LED的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种LED封装结构的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种高发光率LED的结构示意图。该LED可以包括：包括散热基板101、第一硅胶层102、球形透镜103、第二硅胶层 104及LED芯片；其中，所述LED芯片设置于所述散热基板101上，所述第一硅胶层102设置于所述散热基板101及所述LED芯片上，所述球形透镜103的下半球均匀设置于所述第一硅胶层102内，所述第二硅胶层104设置于所述第一硅胶层102 及所述球形透镜上。

其中，所述第二硅胶层104中含有荧光粉材料，所述第一硅胶层102中不含有荧光粉材料。且所述第一硅胶层102、所述第二硅胶层104的折射率及所述球形透镜 103依次增大。硅胶层折射率从下向上依次增大的原因是为了抑制全反射，因为全反射会导致出射光变少，全反射到内部的光会被吸收变为无用的热量。

本实施例，首先通过在第一硅胶层和第二硅胶层中设置球形透镜，改善LED芯片发光分散的问题，提高发光效率，其次将荧光粉与LED芯片分离，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降的问题，从而进一步提高LED的发光效率。

实施例二

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种散热基板的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，对本实用新型的散热基板进行详细介绍如下。目前 LED芯片多数是封装在薄金属基板上，由于金属基板较薄、热容较小，而且容易变形，导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果。为了解决这个难问题，该散热基板101可以包括基板本体1011以及设置于本体内的散热通孔1012。其中，散热通孔1012可以沿基板本体1011的宽度方向均匀平行设置于基板本体1011内。

具体地，所述散热基板101优选为铁材质，且其厚度为0.5mm～10mm，所述散热通孔的直径为0.2mm～0.4mm，所述散热通孔之间的间距为0.5mm～10mm。且优选采用散热通孔1012与基板本体1011表面形成倾角，且所述倾角可以为1～10度，这样更加有利于空气的流通。

另外，带有倾斜通孔的基本可以是直接铸造形成，也可以是在铁基板的基础上沿宽度方向直接开槽形成。

本实施例，通过设置相对较厚的金属基板来获取更大的热容并可以保持基板不变形的情况下与散热装置接触紧密以增加导热效果；其次在基板上设置倾斜通孔增加空气流通的通道，利用烟囱效应提升空气的热对流速率，增加了散热效果，同时由于在基板上设置有通孔，在强度几乎没有变化的同时也可以使金属基板的成本下降。另外，因为基板厚度较厚，不易变形，相对于额外增加散热设备的方式更易于散热，也不会出现因为较薄的基板容易变形导致与外设散热设备不贴合而引起散热效果变差的问题。

实施例三

请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种LED芯片的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，重点对LED芯片进行描述。具体地，该LED芯片 200包括蓝宝石衬底201、GaN缓冲层202、GaN稳定层203、N型GaN层204、 InGaN/GaN多量子阱结构205、P型AlGaN阻挡层206、P型GaN层207、上电极 208及下电极209；其中，

所述GaN缓冲层202、所述GaN稳定层203、所述N型GaN层204、所述 InGaN/GaN多量子阱结构205、所述P型AlGaN阻挡层206及所述P型GaN层207 依次层叠于所述蓝宝石衬底201上，且所述上电极208设置于所述P型GaN层207，所述下电极209设置于所述N型GaN层204。

实施例四

请参见图4和图5，图4为本实用新型实施例提供的另一种高发光率LED的结构示意图，图5为本实用新型实施例提供的一种LED封装结构的示意图。本实施在上述实施例的基础上，对本实用新型的硅胶和球形透镜进行详细描述如下。

该LED封装结构中，第一硅胶层102可以采用改性环氧树脂、有机硅材料等，但不可以使用环氧树脂，这是因为环氧树脂类材料一定要与芯片隔离，以防氧化。该球形透镜103采用聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂、玻璃等材料。第二硅胶层104 优选采用甲基折光率为1.41的硅橡胶、苯基高折射率(例如1.54)的有机硅橡胶等。

其中，该球形透镜103之间有硅胶条105相连，且该球形透镜103为“凸凸镜”，其折射率优选为满足①：

1.07R/(n2-n1)～1.5R/(n2-n1)；------------①

其中，n1为第一硅胶层102的折射率，n2为形成透镜的硅胶材料的折射率， R为球形透镜的半径；且同时满足②：

1.07R/(n3-n2)～1.5R/(n3-n2)；------------②

其中，n3为第二硅胶层104的折射率。这样才能很好地保证LED的出光率最高。

另外，通过实验证明，出光率最优的LED的其他参数还包括：

第一硅胶层102的厚度应满足公式③：

H1>R+0.5R/(n2-n1)；----------------③

其中，H1为第一硅胶层的厚度；第一硅胶层104的厚度应满足公式④：

H2>R+0.5R/(n3-n2)；----------------④

其中，H2为第二硅胶层的厚度。当然，第一硅胶层102和第二硅胶层104的厚度也不能太厚，太后也会影响其出光率。

另外，球形透镜的半径R优选为5μm～100μm，且球间距优选为5μm～100μm。 LED芯片的宽度优选为：W＝5mil(1mil＝1/45mm)，其厚度D优选为90μm～140μm。

另外，透镜还有一个优势，有了透镜可改变光的传播方向，可以有效地抑制全反射效应，有利于更多的光发射到LED外部，即增大了LED器件的外量子效率，或者提高LED的发光效率。

本实施例，与LED芯片接触的硅胶为耐高温的硅胶，解决了硅胶老化发黄引起的透光率下降的问题。利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使LED光源发出的光能够更加集中，提高了大功率LED的发光效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高发光率LED(100)，其特征在于，包括：

散热基板(101)；

LED芯片，设置于所述散热基板(101)上；

第一硅胶层(102)，设置于所述LED芯片上方；

球形透镜(103)，其下半球设置于所述第一硅胶层(102)表面；

第二硅胶层(104)，设置于所述第一硅胶层(102)及所述球形透镜(103)上。

2.根据权利要求1所述的LED(100)，其特征在于，所述散热基板(101)为铁基材。

3.根据权利要求1所述的LED(100)，其特征在于，所述散热基板(101)的厚度为0.5mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的LED(100)，其特征在于，所述散热基板(101)其沿宽度方向设置有多个散热通孔(1011)。

5.根据权利要求4所述的LED(100)，其特征在于，所述散热通孔(1011)的直径为0.2mm～0.4mm，所述散热通孔(1011)之间的间距为0.5mm～10mm。

6.根据权利要求4所述的LED(100)，其特征在于，所述散热通孔(1011)与所述散热基板(101)表面形成倾角，且所述倾角为1～10度。