CN215266345U

CN215266345U - 一种透镜封装的led器件

Info

Publication number: CN215266345U
Application number: CN202120529158.3U
Authority: CN
Inventors: 李杰鑫; 李家声; 李宗涛; 邱壹铧; 郑家龙; 陆洲; 宋耀星
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2031-03-12

Abstract

本实用新型公开了一种透镜封装的LED器件，包括：基板；支撑体，设置在所述基板上，所述支撑体内设有容置腔；LED芯片，设置在所述容置腔的底部；有机透镜，由预设质量的有机材料点胶于所述容置腔，固化后形成；其中，所述有机透镜的曲率可由所述有机材料的质量调节。本实用新型采用有机材料在芯片的外部封装成透镜，能够提高透射率，降低吸收率；另外，可通过控制有机材料的质量形成不同曲率的透镜，可以提高LED芯片的光提取效率，可广泛应用于LED封装技术领域。

Description

一种透镜封装的LED器件

技术领域

本实用新型涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种透镜封装的LED器件。

背景技术

基于AlGaN的深紫外LED器件在消毒灭菌、空气水质净化等领域有着巨大的应用潜力，而随着水俣公约的实施，新型的紫外LED将逐渐取代传统汞基紫外灯。由于传统硅胶在深紫外波段存在很高的吸收率，容易吸收紫外光而产生老化裂解，传统应用于蓝光LED器件的有机封装不适用于深紫外封装应用。目前，深紫外LED器件大都采用石英玻璃封装，芯片固晶后在陶瓷支架或金属支架上采用石英平面玻璃封面，如图2所示，这种封装结构会产生空气腔，存在较大的折射率差而导致严重的内全反射，降低深紫外LED器件的出光。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种透镜封装的LED器件。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种透镜封装的LED器件，包括：

基板；

支撑体，设置在所述基板上，所述支撑体内设有容置腔；

LED芯片，设置在所述容置腔的底部；

有机透镜，由预设质量的有机材料点胶于所述容置腔，固化后形成；

其中，所述有机透镜的曲率可由所述有机材料的质量调节。

进一步，所述LED芯片为深紫外LED芯片。

进一步，所述有机材料为PDMS和硅油的混合物。

进一步，所述混合物中硅油的重量百分比范围为0-85wt％，根据重量百分比调节所述有机透镜的透射率。

进一步，所述硅油的重量百分比为85wt％。

进一步，所述LED芯片采用正装结构、倒装结构或垂直结构进行安装。

进一步，所述基板的厚度为0.1-2mm，所述基板为铝基板、铜基板或陶瓷基板的其中一种。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用有机材料在芯片的外部封装成透镜，能够提高透射率，降低吸收率；另外，可通过控制有机材料的质量形成不同曲率的透镜，可以提高LED芯片的光提取效率。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例中一种透镜封装的LED器件的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中传统石英平面封装的深紫外LED器件的示意图；

图3是本实用新型实施例中不同成分比例的固液混合态胶体在深紫外波段的透射光谱。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供一种透镜封装的LED器件，包括支撑体1、基板2、有机透镜3、深紫外LED芯片4；所述支撑体位于所述基板2上，所述支撑体1底部设有深紫外LED芯片4，所述支撑体1填充PDMS/硅油混合物，经固化后形成固液混合态的深紫外有机透镜，所述深紫外LED芯片4位于所述曲率可调的有机透镜内部。

所述有机透镜在深紫外波段具有高透射率、低紫外吸收率，且能够形成固液混合态的不同曲率透镜，提高深紫外芯片的光提取效率。另外，有机透镜可通过改变PDMS/硅油混合物中组分的固化比例，而调整混合物的固液混合态。所述成分比例范围可为0-85％，进而调节深紫外有机透镜的透射率，范围可为30-100％；另一方面，通过调整所述混合物的质量及硅油的浓度而形成具有不同曲率的固液混合态深紫外有机透镜。

进一步作为可选的实施方式，支撑体包括底板和侧壁，底板与方形侧壁围合形成一开口向上的容置腔，底板上设有所述深紫外LED芯片4，可为正装、倒装或垂直芯片结构，方形侧壁与所述底板间填充PDMS/硅油混合物而形成固液混合态深紫外有机透镜。

进一步作为可选的实施方式，基板2厚度为0.1-2mm，材质可为铝基板、铜基板、陶瓷基板的其中一种或几种混合。

与传统应用于蓝光LED器件有机封装相比，固液混合态的有机透镜在深紫外波段具有高透射率、低紫外吸收率。可通过改变PDMS/硅油混合物中组分的固化比例，而调整混合物的固液混合态。所述成分比例范围可为0-85％，进而调节深紫外有机透镜的透射率，范围可为30-100％。

如图3所示，为具有不同成分比例的固液混合态胶体在深紫外波段的透射光谱。优选地，硅油比例为85wt％时，透射率高达90％，在深紫外具有高透射率；而传统应用于蓝光LED器件的封装胶体PDMS只有40％，本实施例提出的固液混合态胶体更适用于深紫外应用。

硅油是线性的聚硅氧烷聚合物，主链为Si-O键，具有高的键合能，不容易被深紫外光破坏，因而具有高的紫外透射率。而传统应用于蓝光LED器件封装的PDMS，主链存在多的C-C键，具有低的键合能而容易被深紫外光破坏，而导致胶体的裂解老化。

此外，硅油在室温下保持液态，无法固化而形成透镜形状。本实施例采用PDMS/硅油混合，利用少量的PDMS形成胶体网络结构将液态硅油封装在胶体里，从而形成固液混合态胶体，能够固化生成不同形状胶体，进而制备具有不同曲率的透镜。

上述的透镜封装的LED器件可通过以下步骤制造：

S1、制备基板和支撑体；优选地，所说基板为陶瓷基板。

S2、将LED芯片固定安装到所述支撑体的容置腔的底部。

使用固晶机，使得深紫外LED芯片安装到所述支架上。优选地，采用深紫外芯片为倒装芯片，中心发射波长为255nm，将引脚焊接到基板上的焊盘，实现电气连通。

S3、将预设质量的有机材料点胶于所述容置腔上，固化形成有机透镜。其中，所述有机透镜的曲率可由所述有机材料的质量调节。

采用点胶机，将PDMS和硅油混合物，点胶于所述支架上。优选地，采用硅油质量分数为85wt％，将混合物点胶于深紫外器件支架上，通过调整混合物的质量而形成具有不同曲率的有机透镜；将点胶完成的所述支撑体1置于烘烤机内保温固化即可。

所述步骤S2中，使用固晶机，使得深紫外LED芯片安装到所述支架上并导通，深紫外LED芯片厚度为1-2mm。

所述步骤S3中，点胶时需保证所述支撑体1水平。在烘烤机内需保证所述支架水平，优选地，固化温度为120℃，时间为60min。

如表1所示，通过改变固液混合态胶体质量，能够得到具有不同曲率的有机透镜，可通过实际应用情况而选择相应的点胶量而得到曲率透镜。

表1

固液混合态胶体质量(mg)	有机透镜曲率
		4.1	0.04845
5.2	0.29412
		6.8	0.49526
7.6	0.58145
		8.3	0.615
9.4	0.67116

如表2所示，在不同驱动电流下，与传统石英封装相比，深紫外LED器件的光功率有显著提升。具体地：在150mA驱动电流下，对比传统石英封装的光功率提升了34.4％。表明实施例提供的曲率可调的有机透镜封装的LED器件及其制造方法，可以有效地提高深紫外芯片的光提取效率。表2中的数据采用上述制备过程的固液混合态的有机透镜封装深紫外LED器件，点胶量为7mg，曲率为0.5；数据结果为3次测量结果的平均值。

表2

综上所述，本实施例的技术相对于现有技术，具有如下有益效果：以PDMS/硅油混合物制备的固液混合态的有机透镜在深紫外波段具有高透射率、低紫外吸收率，且能够固化定型而形成不同曲率的透镜，可以提高深紫外芯片的光提取效率。制备工艺流程简单，使用方便，适用于规模生产，在深紫外LED器件封装中具有非常广阔的应用前景。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种透镜封装的LED器件，其特征在于，包括：

基板；

支撑体，设置在所述基板上，所述支撑体内设有容置腔；

LED芯片，设置在所述容置腔的底部；

其中，所述有机透镜的曲率可由所述有机材料的质量调节。

2.根据权利要求1所述的一种透镜封装的LED器件，其特征在于，所述LED芯片为深紫外LED芯片。

3.根据权利要求1所述的一种透镜封装的LED器件，其特征在于，所述LED芯片采用正装结构、倒装结构或垂直结构进行安装。

4.根据权利要求1所述的一种透镜封装的LED器件，其特征在于，所述基板的厚度为0.1-2mm，所述基板为铝基板、铜基板或陶瓷基板的其中一种。