CN208538852U - 一种led芯片的封装产品 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED芯片的封装产品，包括若干颗LED芯片、基板、固晶层、引线和光学透镜；若干颗LED芯片通过固晶层分别键合在基板上，引线的两端分别与LED芯片的上电极和基板上的电路固定连接，光学透镜安装在基板上，并将若干颗LED芯片、基板、固晶层、引线密封在基板上；所述LED芯片为AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构的黄绿光LED芯片和AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构的红光LED芯片。通过本实用新型，解决了荧光粉使用带来的色温和光效难以协调发展的问题，实现了高光效超低色温的金黄光，避免当前LED芯片的封装产品中蓝光成分对用户的潜在危害。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED领域，尤其涉及一种LED芯片的封装产品。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张的当今意义重大。
大功率LED制造产业链主要包括外延生长、芯片制造、封装和应用四个环节。封装环节是连接上游芯片和下游应用的中间纽带，具有机械保护、电信号连接、光学参数调控和散热等关键功能。封装环节的质量直接决定着LED产品的最终光学性能和可靠性。
目前传统的LED芯片的封装产品主要采用蓝光LED芯片结合黄光荧光粉的方式，由于输入芯片的电能部分转换为光能，其他转换成了热能，荧光粉吸收芯片出射蓝光也有部分转化为热能，这些将导致荧光粉温度的升高。在工作过程中，随着荧光粉温度的升高，其转换效率下降，引起LED模块光性能的衰减，并且温度过高还会引起荧光粉胶的碳化。因此，采用蓝光LED芯片结合荧光粉的封装方法存在严重的可靠性缺陷。同时，荧光粉涂覆工艺需要依靠精密设备，增加了封装过程的成本和复杂性。同时，当前高色温LED芯片的封装产品存在光污染问题，蓝光成分对周边生物存在潜在危害，比如对用户生物节律产生不利影响，表现为抑制褪黑素分泌，造成生物钟紊乱，导致睡眠失调等。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无荧光粉型金黄光LED芯片的封装产品，它直接采用高光效垂直结构LED芯片作为光源，实现高光效超低色温的金黄光LED光源，避免当前LED光源中蓝光成分对周边生物的潜在危害，降低光污染。
为克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种LED芯片的封装产品，所述LED芯片的封装产品包括若干颗LED芯片、封装基板、固晶层、引线和光学透镜；
若干颗LED芯片通过固晶层分别键合在封装基板上，引线的两端分别与LED芯片的上电极和封装基板上的电路固定连接，光学透镜安装在封装基板基板上，并将若干颗LED芯片、固晶层、引线密封在封装基板上；
所述LED芯片为AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构的黄绿光LED芯片和AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构的红光LED芯片。
其中，若干颗所述LED芯片由1～10颗黄绿光LED芯片和1～10颗红光LED芯片组成，黄绿光LED芯片的峰值波长范围为540nm～580nm；红光LED芯片的峰值波长范围为600nm～650nm。
其中，若干颗所述LED芯片为串联连接，单一恒电流驱动。
其中，若干颗所述LED芯片为并联连接，多路恒电流分别驱动。
其中，若干颗所述LED芯片为串并联组合连接，部分芯片之间串联，然后再多路并联，多路恒电流分别驱动。
其中，在所述封装基板表面有实现LED芯片电连接的电路，所述封装基板为印刷电路板、金属核印刷电路板、直接键合铜基板、陶瓷基板、直接镀铜基板或硅基板中的一种。
其中，所述光学透镜为球帽透镜、平面透镜、具有表面微结构阵列透镜、自由曲面透镜或内部掺杂有微米纳米散射颗粒的光学透镜中的一种，所述的光学透镜材料为硅胶、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或玻璃中的一种。
其中，在所述光学透镜和所述LED芯片间隙之中填充灌封胶，所述的灌封胶为硅胶、环氧树脂、掺杂有微米纳米二氧化硅或二氧化钛散射颗粒的硅胶混合物、掺杂有微米纳米二氧化硅或二氧化钛散射颗粒的环氧树脂混合物中的一种；所述硅胶混合物或环氧树脂混合物的微米纳米二氧化硅或二氧化钛散射颗粒的掺杂浓度范围为0.01％～0.1％。
本实用新型的目的在于提供一种无蓝光危害的高品质并且对人体生物节律友好的LED芯片的封装产品，通过采用无荧光粉技术，采用高光效垂直结构LED芯片直接合成金黄光，解决了荧光粉使用带来的色温和光效难以协调发展的问题，避免了短波长出光对人体的潜在危害，降低了光污染。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1中的LED芯片的封装产品结构的示意图；
图2为本实用新型实施例1中的LED芯片在封装基板上的分布示意图；
图3为本实用新型实施例2中的LED芯片在封装基板上的分布示意图；
图4为本实用新型实施例3中的LED芯片在封装基板上的分布示意图；
图5为本实用新型的实施例1金黄光LED光源光谱图；
图6为本实用新型的实施例2金黄光LED光源光谱图；
图7为本实用新型的实施例3金黄光LED光源光谱图；
图8为本实用新型实施例4中LED芯片的封装产品的结构的示意图；
图9为本实用新型实施例4中LED芯片在封装基板上的分布示意图；
图10为本实用新型实施例4金黄光LED光源光谱图。
图示说明：
实施例1：11-LED芯片，12-陶瓷基板，13-银胶层，14-金线，15-电路，16-球帽透镜，21-黄绿光LED芯片，22-红光LED芯片。
实施例2中，31-黄绿光LED芯片，32-红光LED芯片。
实施例3中，41-黄绿光LED芯片，42-红光LED芯片。
实施例4中，51-LED芯片，52-陶瓷覆铜基板(DBC)，53-金线，54-银胶层，55-电路，56-平面玻璃盖板，57-硅胶层，61-黄绿光LED芯片，62-红光LED芯片。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
传统LED照明技术路线是采用短波长LED芯片结合长波长荧光粉方法，利用短波段的LED激发荧光粉产生长波段的光，然后混合得到所需求的光。然而，这种合成方式存在光品质差的问题，主要表现在显色指数、色温和光效之间难以协调改善，且短波长部分蓝光对人体存在危害风险。且荧光粉还会随使用时间老化，导致LED光效下降、色温飘移以及寿命降低等问题，部分荧光粉还会对环境造成污染。采用不同波长LED芯片直接合成所需光能够有效减缓器件老化和避免环境污染。具体是采用高光效LED芯片，按照一定的光功率比例，直接合成所需颜色的光。在本实用新型中，采用黄绿光LED芯片和红光LED芯片直接合成金黄光。
为了便于理解，首先简述本实用新型提出的无荧光粉型金黄光LED芯片的封装产品的制备的整个过程：
1、准备若干颗LED芯片，其中，若干颗LED芯片包括AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构的黄绿光LED芯片和AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构的红光LED芯片；
2、通过固晶层将若干颗LED芯片键合在基板上，以使若干颗LED芯片下电极与基板的电路的连接；
3、通过引线实现若干颗LED芯片上电极和基板的电路的连接；
4、在基板上安装或制备光学系统，实现LED芯片的保护。
实施例1
如图1所示为本实用新型的一种LED芯片的封装产品的示意图，包括LED芯片11、陶瓷基板12、银胶层13、金线14、球帽透镜16，银胶层13为固晶层，4颗呈间隔放置的LED芯片11通过银胶层13分别贴装在陶瓷基板12上，金线14的两端分别与LED芯片11的电极和陶瓷基板12上的电路15固定连接，在陶瓷基板12上直接制作有球帽透镜16。球帽硅胶透镜16将LED芯片11、银胶层13、金线14密封在陶瓷基板12上。
如图2所示为LED芯片在封装基板上的分布示意图。4颗LED芯片11由两颗黄绿光LED芯片21和两颗红光LED芯片22组成。黄绿光LED芯片21为AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构黄绿光LED芯片，其峰值波长为550nm，红光LED芯片22为AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构红光LED芯片，其峰值波长为620nm。
4颗LED芯片11为依次串联连接，采用单一恒电流驱动，连接顺序依次为黄绿光LED芯片21、红光LED芯片22、红光LED芯片22、黄绿光LED芯片21。
本实施例的一种LED芯片的封装产品，具体实施步骤如下：
1、提供AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构黄绿光LED芯片，AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构红光LED芯片；
2、采用固晶工艺，通过银胶层13将LED芯片11分别贴装在陶瓷基板12上，实现LED芯片11的下电极与陶瓷基板12上的电路15的电连接；
3、采用引线键合工艺，通过金线14实现LED芯片11的上电极与陶瓷基板12上的电路15的电连接；
4、采用模顶(molding)工艺，直接在陶瓷基板12上制作球帽透镜16，实现LED芯片的混光，通过加热实现透镜固化，得到金黄光LED芯片的封装产品。
本实施例中的LED芯片的封装产品的结构采用无荧光粉技术，直接采用LED芯片合成金黄光。图5所示为本实施例按照黄绿光LED芯片和红光LED芯片光功率比值为1：2合成的光谱图，最终得到的LED光源色温为1974K，Ra 76，R9 69，Duv 0.0093。
实施例2：
LED芯片在封装基板上的分布示意图如图3所示。与实施例1相同，唯一不同之处在于LED芯片的连接顺序与方法。
4颗LED芯片11之间并联连接，采用四路恒电流分别驱动，连接顺序为黄绿光LED芯片31、红光LED芯片32、红光LED芯片31、黄绿光LED芯片32。黄绿光LED芯片峰值波长为550nm，红光LED芯片峰值波长为620nm。黄绿光LED芯片和红光LED芯片光功率比值为1∶3，其合成的光谱如图6所示，最终得到的LED光源色温为1603K，Ra 76，R9 38，Duv 0.0043。本实施例中的LED芯片的封装产品的结构采用无荧光粉技术，直接采用LED芯片合成金黄光。
实施例3：
LED芯片在封装基板上的分布示意图如图4所示。与实施例1相同，唯一不同之处在于LED芯片的连接顺序与方法。
4颗LED芯片11串联与并联组合连接，采用两路恒电流分别驱动。具体为两颗黄绿光LED芯片41之间串联连接、两颗红光LED芯片42之间串联连接，黄绿光LED芯片41和红光LED芯片42之间并联连接，。黄绿光LED芯片峰值波长为550nm，红光LED芯片峰值波长为620nm。黄绿光LED芯片和红光LED芯片光功率比值为3：4，其合成的光谱如图7所示，最终得到的LED光源色温为2487K，Ra 68，R9 84，Duv 0.0183。本实施例中的LED芯片的封装产品的结构采用无荧光粉技术，直接采用LED芯片合成金黄光。
实施例4：
如图8所示，一种LED芯片的封装产品的示意图，包括LED芯片51、陶瓷覆铜基板(DBC)52、金线53、银胶层54、平面玻璃盖板56、硅胶层57，银胶层54为固晶层，9颗呈间隔放置的LED芯片51通过银胶层54分别贴装在DBC 52上，金线53的两端分别与LED芯片51的上电极、DBC 52上的电路55固定连接，在DBC 52上安装有平面玻璃盖板56，在平面玻璃盖板56和LED芯片51的间隙中填充有硅胶层57。
如图9所示为本实施例的LED芯片在封装基板上的分布示意图。9颗LED芯片51由5颗黄绿光LED芯片61和4颗红光LED芯片62组成。黄绿光LED芯片61为AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构黄绿光LED芯片，其峰值波长为560nm，红光LED芯片62为AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构红光LED芯片，其峰值波长为630nm。
黄绿光LED芯片61和红光LED芯片62为相互交错间隔排列，且LED芯片之间串联连接，采用单一恒电流驱动。
本实施例的一种LED芯片的封装产品，具体实施步骤如下：
1、提供AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构黄绿光LED芯片，AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构红光LED芯片；
2、采用固晶工艺，通过银胶层54将9颗LED芯片51分别贴装在陶瓷覆铜基板(DBC)52上，实现LED芯片51下电极与DBC 52上的电路55的电连接。
3、采用引线键合工艺，通过引线53实现LED芯片51上电极与DBC 52上的电路55的电连接；
4、将平面玻璃盖板56安装在DBC 52上；采用灌封设备，在平面玻璃盖板56与芯片51的间隙中填充硅胶层57，加热使硅胶层57固化，得到金黄光LED芯片的封装产品。
本实用新型各实施例中的LED芯片的封装产品的结构采用无荧光粉技术，直接采用LED芯片合成金黄光。
图10所示为本实施例按照黄绿光LED芯片和红光LED芯片光功率比值为1∶3合成的光谱图，最终得到的LED光源色温为1554K、Ra 74、R9 52、Duv 0.0040的金黄光。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种LED芯片的封装产品，其特征在于：包括若干颗LED芯片、封装基板、固晶层、引线和光学透镜；
若干颗所述LED芯片通过所述固晶层分别键合在所述基板上，所述引线的两端分别与所述LED芯片上的电极和所述封装基板上的电路固定连接，所述光学透镜安装在所述封装基板上，并将若干颗所述LED芯片、固晶层、引线密封在所述封装基板上；
所述LED芯片为AlInGaN材料体系制备的高光效垂直结构的黄绿光LED芯片和AlGaInP材料体系制备的高光效垂直结构的红光LED芯片。
2.根据权利要求1所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：若干颗LED所述芯片由1～10颗所述黄绿光LED芯片和1～10颗所述红光LED芯片组成，所述黄绿光LED芯片的峰值波长范围为540nm～580nm；所述红光LED芯片的峰值波长范围为600nm～650nm。
3.根据权利要求2所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：若干颗所述LED芯片为串联连接，单一恒电流驱动。
4.根据权利要求2所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：若干颗所述LED芯片为并联连接，多路恒电流分别驱动。
5.根据权利要求2所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：若干颗所述LED芯片为串、并联组合连接。
6.根据权利要求1所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：所述封装基板为印刷电路板、金属核印刷电路板、直接键合铜基板、陶瓷基板、直接镀铜基板或硅基板中的一种。
7.根据权利要求1所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：所述光学透镜为球帽透镜、平面透镜、具有表面微结构阵列透镜、自由曲面透镜或内部掺杂有微米纳米散射颗粒的光学透镜中的一种，所述光学透镜材料为硅胶、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或玻璃中的一种。
8.根据权利要求1所述的LED芯片的封装产品，其特征在于：在所述光学透镜和所述LED芯片间隙之中填充灌封胶，所述灌封胶为硅胶、环氧树脂、掺杂有微米纳米二氧化硅或二氧化钛散射颗粒的硅胶混合物、掺杂有微米纳米二氧化硅或二氧化钛散射颗粒的环氧树脂混合物中的一种；所述硅胶混合物或环氧树脂混合物的微米纳米二氧化硅或二氧化钛散射颗粒的掺杂浓度范围为0.01％～0.1％。
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