CN220306280U - 一种led器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED封装领域，提供了一种LED器件，包括器件主体，器件主体包括基板、发光元件、围坝部件、反射环和透光元件，基板、围坝部件和透光元件合围形成封装腔，发光元件与反射环位于封装腔内，基板具有相对的第一端面与第二端面，发光元件设置于基板的第一端面且朝向于透光元件，反射环围于发光元件周围，反射环具上有相对的上端部与下端部且下端部小于上端部，反射环具有朝向发光元件且用于反射发光元件发出光的内侧壁，内侧壁与第一端面之间具有大于零且小于90°的夹角。本实用新型通过改变LED器件的结构，设置与基板之间具有夹角的反射环，其内侧壁能够有效反射发光元件所发出的光线，减少光损失，提升LED器件的出光率。

Description

一种LED器件

技术领域

本实用新型涉及LED封装领域，尤其涉及一种LED器件。

背景技术

在UV-LED器件的封装中，峰值波长350nm以下的UV-LED产品芯片发光效率通常较低，而如何提升封装产品的出光效率一直是LED技术领域重点研究的问题。

目前市面上峰值波长350nm以下的UV-LED封装产品，发光芯片通常为倒装结构芯片，由于UV芯片的材质及结构特点，UV芯片横向发出的光输出较强，垂直方向光输出较弱，大部分的光都从芯片侧面发出。市面上峰值波长350nm以下的UV-LED封装产品通常采用以下四类结构进行封装：①围坝及基板为一体式，且围坝为垂直结构；②垂直结构的围坝及基板为分开式，封装过程中再将基板及围坝焊接或者粘接在一起；③围坝及基板为一体式，但围坝为带斜度结构；④带斜度的围坝及基板为分开式，同样后期封装过程中再将基板及围坝焊接或者粘接在一起。在此四类封装结构中，采用具有垂直结构坝体的基板进行芯片封装时，芯片侧面的光会在垂直坝体上来回反射，导致光损失大；而带斜度的围坝结构，虽然反射率会好于垂直结构围坝，但是在一体式的围坝及基板中斜面围坝的加工难度较大，加工成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少克服上述现有技术的不足之一，提供了一种LED器件，通过改变LED器件的结构，于封装腔内置反射环，所述反射环的下端部小于上端部，所述反射环的内侧壁倾斜设置且与基板之间具有夹角，所述反射环可直接应用于市面上常用的垂直围坝基板结构的产品上，使发光元件横向发出的光大部分反射到透光元件处并从透光元件发出，设置所述反射环的成本与工艺难度都比制作带倾斜角围坝的基板低，同时避免了垂直坝体结构中光在坝体间来回反射损耗的现象，能够有效反射发光元件所发出的光线，减少光损失，提升LED器件的出光率。

本实用新型的技术方案是：一种LED器件，包括器件主体，所述器件主体包括基板、发光元件、围坝部件、反射环和透光元件，所述围坝部件连接于所述基板和所述透光元件，所述基板、所述围坝部件和所述透光元件合围形成封装腔，所述发光元件与所述反射环位于所述封装腔内，所述基板具有相对的第一端面与第二端面，所述发光元件设置于所述基板的第一端面且朝向于所述透光元件，所述反射环围于所述发光元件周围，所述反射环具有相对的上端部与下端部，所述反射环的下端部靠近于所述基板的第一端面，所述反射环的下端部小于所述反射环的上端部，所述反射环具有朝向所述发光元件且用于反射所述发光元件发出光的内侧壁，所述内侧壁与所述第一端面具有大于零且小于90°的夹角。

可选地，所述夹角的角度为30°至60°。

可选地，所述夹角的角度为45°。

可选地，所述基板的第一端面具有供所述反射环的下端部卡嵌连接的连接槽，所述反射环的上端部沿水平方向延伸有抵接部，所述抵接部连接于所述围坝部件的上端。

可选地，所述围坝部件的上端具有阶梯槽，所述阶梯槽包括围于所述发光元件周围的下槽和尺寸大于所述下槽且位于所述下槽上方的上槽，所述抵接部与所述透光元件皆设置于所述上槽，所述抵接部与所述透光元件皆连接于所述上槽的槽壁。

可选地，所述抵接部的前端面抵贴于所述上槽的槽壁，所述抵接部具有相对的上表面与下表面，所述抵接部的下表面和所述上槽的槽底连接，所述透光元件盖设于所述抵接部的上表面。

可选地，所述反射环的外形呈圆台形或棱台形，所述反射环采用金属材料一体成型。

可选地，所述发光元件与所述第一端面之间设置有基板表面线路，所述第二端面设置有基板背部线路，所述基板具有贯通所述第一端面与所述第二端面的导电孔，所述基板表面线路与所述基板背部线路通过所述导电孔导通，所述基板表面线路与所述基板背部线路上的基材镀有镍金镀层或沉镍钯金镀层。

可选地，所述发光元件为倒装结构的UV芯片。

可选地，所述透光元件为玻璃透镜，所述玻璃透镜为平面透镜，或者，所述玻璃透镜为球面或半球面透镜。

本实用新型所提供的一种LED器件，具有用于反射光线的所述反射环，且将所述反射环设置于由所述透光元件、围坝部件和所述基板合围形成所述封装腔内，所述反射环的内侧壁相对于所述第一端面倾斜设置，所述反射环的内侧壁与所述第一端面之间具有夹角，所述发光元件所发出的光线经由倾斜的所述反射环内侧壁反射，在所述反射环内侧壁的作用下，所述发光元件横向发出的光大部分会被反射到所述透光元件处并从所述透光元件处发出，能够有效减少光损失，提升LED器件的出光率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种LED器件的剖视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种LED器件中反射环第二种封装方式的剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的一种LED器件中反射环第三种封装方式的剖视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种LED器件中反射环第四种封装方式的剖视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种LED器件中反射环(外形呈圆台形)的俯视图；

图6是本实用新型实施例提供的一种LED器件中反射环(外形呈棱台形)的俯视图；

图7是是本实用新型实施例提供的一种LED器件中发光元件所发出光经由不同夹角α反射光线的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本实用新型实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其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结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的一种LED器件，包括器件主体，所述器件主体包括基板1、发光元件2、围坝部件3、反射环7和透光元件4，所述围坝部件3连接于所述基板1和所述透光元件4，所述基板1、所述围坝部件3和所述透光元件4合围形成封装腔5，所述发光元件2与所述反射环7位于所述封装腔5内，所述基板1具有相对的第一端面11与第二端面12，所述发光元件2设置于所述基板1的第一端面11且朝向于所述透光元件4，所述反射环7围设于所述发光元件2周围，所述反射环具有相对的上端部与下端部，所述反射环7的下端部靠近于所述基板1，所述反射环7的下端部小于所述反射环7的上端部，所述反射环7具有朝向所述发光元件2且用于反射所述发光元件2发出光的内侧壁6，所述内侧壁6与所述第一端面11之间具有夹角α，所述夹角α大于零且小于90°。本实用新型所提供的一种LED器件，具有用于反射光线的所述反射环7，且将所述反射环7设置于由所述透光元件4、围坝部件3和所述基板1合围形成所述封装腔5内，所述反射环7的内侧壁6相对于所述第一端面11倾斜设置，所述反射环7的内侧壁6与所述第一端面11之间具有大于零且小于90°的夹角α，所述发光元件2所发出的光线经由倾斜的所述反射环7的内侧壁6反射，在所述反射环7的内侧壁6的作用下，所述发光元件2横向发出的光大部分会被反射到所述透光元件4处并从所述透光元件4处发出，所述反射环7可直接应用于市面上常用的垂直围坝基板结构的产品上，使所述发光元件2横向发出的光大部分反射到所述透光元件4处并从透光元件4发出，设置所述反射环7的成本与工艺难度都比制作带倾斜角围坝的基板低，同时避免了垂直坝体结构中光在坝体间来回反射损耗的现象，能够有效减少光损失，提升LED器件的出光率。

具体地，本实施例中，所述反射环7的为上下两端贯通的环状，且所述反射环7的上端部开口形状与下端部的开口形状相同，但尺寸不同；所述反射环7的上端部的开口大于下端部的开口，且所述反射环7的上端部的开口与下端部的开口同轴设置；连接于所述反射环7的上端部开口与下端部开口之间的部分为所述反射环7的侧壁。所述反射环7的侧壁的厚度均匀，且所述反射环7的外侧壁与所述围坝部件3的内侧壁之间存在间隙。本实施例不用在围坝部件3的内侧面上设置倾斜的反射面，而是于所述反射环7的内侧壁形成反射面，节省了所述围坝部件3的材料。

具体地，所述夹角α的角度为30°至60°，根据菲涅尔效应(即某种材质在不同距离和角度上呈现出不同的反射折射效果)的特点，当所述发光元件2所发出的光线垂直穿过所述透光元件4时，所述透光元件4的菲涅尔反射弱，所述透光元件4对光线的反射也较弱；而当光线非垂直穿过所述透光元件4，所述内侧壁6与所述第一端面11之间的夹角α过小或过大时，都会增强所述透光元件4的菲涅尔反射，即所述透光元件4对光线的反射也变强，因此，所述透光元件4上的菲涅尔反射越弱，光线从所述透光元件4处透过的透过率就越高，当所述内侧壁6与所述第一端面11之间的夹角α为30°至60°之间时，所述透光元件4处的光线透过率较高，在此角度范围内，所述围坝部件3对光的反射效果较佳。

具体地，如图7所示，光线A为所述夹角α为75°时所述发光元件2所发出光线在所述透光元件4处的反射折射路径示意图；光线B为所述夹角α为60°时所述发光元件2所发出光线在所述透光元件4处的反射折射路径示意图；光线C为所述夹角α为45°时所述发光元件2所发出光线在所述透光元件4处的反射折射路径示意图；光线D为所述夹角α为30°时所述发光元件2所发出光线在所述透光元件4处的反射折射路径示意图；光线E为所述夹角α为15°时所述发光元件2所发出光线在所述透光元件4处的反射折射路径示意图。从中可以看出，当所述内侧壁6与所述第一端面11之间的夹角α在45°时，所述光线C几乎垂直穿过所述透光元件4，此时所述透光元件4的菲涅尔反射最小，光线透过率最高，所述夹角α在45°的基础上增大或者减小，都会增大所述透光元件4的菲涅尔反射，因此在此实施例中，所述内侧壁6与所述第一端面11之间的夹角α的角度优选为45°。

具体地，所述基板1的第一端面11具有供所述反射环7的下端部卡嵌的连接槽111，如图1至图4所示，所述反射环7的下端部可直接镶嵌于所述连接槽111内，或者，可在所述连接槽111内涂覆胶水或焊料，将所述反射环7的下端部粘接或焊接于所述连接槽111内，如图2至图4所示，所述反射环7的上端部沿水平方向延伸有抵接部71，所述抵接部71连接于所述围坝部件3的上端，结构稳固。

具体地，作为本实施例的一种封装结构，如图2所示，所述围坝部件3内部具有阶梯槽，所述阶梯槽包括围于所述发光元件2周围的下槽34，和尺寸大于所述下槽34且位于所述下槽34上方的上槽33，所述抵接部71的前端面抵贴于所述上槽33槽壁，从而避免反射环7晃动，所述抵接部71具有相对的上表面711与下表面712，所述抵接部71的下表面712通过胶水或焊料和所述上槽33槽底连接，所述透光元件4通过胶水或焊料盖设于所述抵接部71的上表面711，所述围坝部件3将所述反射环7与所述透光元件4围设于所述上槽33中，连接稳固。

具体地，作为本实施例的另一种封装结构，如图3所示，所述围坝部件3上端具有阶梯槽，所述阶梯槽包括围于所述发光元件2周围的下槽34和尺寸大于所述下槽34且位于所述下槽34上方的上槽33，所述抵接部71与所述透光元件4直接设置于所述上槽33，所述抵接部71与所述透光元件4的侧壁皆未直接接触所述上槽33的槽壁，并于上槽33的侧壁形成一个开口向上的槽，在所述开口向上的槽处设置胶水或焊料，使所述抵接部71与所述透光元件4连接于所述上槽33的槽壁。此封装结构具有一个开口向上的槽，易设置胶水或焊料，只需要设置一次胶水或焊料，节约工序。

具体地，作为本实施例的另一种封装结构，如图4所示，所述抵接部71直接盖设并连接于所述围坝部件3的上端，所述抵接部71具有相对的上表面711与下表面712，所述抵接部71的下表面712通过胶水或焊料与所述围坝部件3的上端连接，所述透光元件4通过胶水或焊料盖设于所述抵接部71的上表面711。此结构的围坝部件3结构简单，不需要在所述围坝部件3的顶部设置所述阶梯槽，易加工，成本低，所述透光元件4完全覆盖所述围坝部件3，封装工艺简单，易操作，所述反射环7与所述透光元件4、围坝部件3的接触面积大，连接稳固。

具体地，在以上几种封装结构中若采用焊料将所述透光元件4、反射环7与所述围坝部件3连接到一起时，可实现所述透光元件4与所述反射环7的全无机封装(不需要用到有机物进行封装)，气密性好，可靠性高。

具体地，如图5所示，所述反射环7的外形呈圆台形，或者，如图6所示，所述反射环7的外形呈棱台形，所述反射环7的外形形状可根据实际使用需求设置，所述反射环7的内侧壁6相对于所述第一端面倾斜设置，呈斜面状，便于光线的反射。

具体地，所述反射环7可以采用金属材料一体成型，所述反射环7的内侧壁6为镜面反射面，所述金属材料可以为银或铝，铝与空气接触会形成致密的三氧化二铝，性能稳定，所以此处优选铝作为所述反射环7的制作材料，铝对光的反射率高于90％，极大的提升了出光率，并且工艺难度及成本皆较低。

具体地，所述基板1可以为陶瓷基板，如图1至4所示，所述发光元件2与所述第一端面11之间设置有基板表面线路13，所述第二端面12设置有基板背部线路14，所述基板表面线路13与所述基板背部线路14上的基材可采用镀铜工艺制成，所述基板1具有贯通所述第一端面11与所述第二端面12的导电孔15，所述基板表面线路13与所述基板背部线路14通过所述导电孔15导通，结构紧凑。

具体地，所述基板表面线路13与所述基板背部线路14上的基材镀有镍金镀层或镍钯金镀层，所述镍金镀层中镍镀层的厚度＞3um，金镀层的厚度＞0.05um，所述镍钯金镀层中镍镀层的厚度＞3um，钯镀层的厚度＞0.05um，金镀层的厚度＞0.05um，所述基板表面线路13还具有围坝接触位和用于焊接发光元件2的芯片接触位，同时所述基板表面线路13在除所述围坝接触位与芯片接触位以外的部分区域通过真空溅射或者蒸镀的方式镀有金属反射层，金属反射层可以为铝或者银反射层，铝反射层与空气接触会形成致密的三氧化二铝，性能稳定，且铝对紫外光的反射率为90％以上。

具体地，所述发光元件2为倒装结构的UV芯片，所述UV芯片的电极为金锡合金，所述金锡合金具有焊接温度适中、焊接牢固等优良的物理特性，较为适合芯片与基板共晶。

具体地，所述发光元件2通过共晶工艺固定于所述基板1，共晶时需要在所述发光元件2与所述基板1的接触部位点涂作为共晶媒介的焊料，再将放置有发光元件2的所述基板1送入共晶炉，使发光元件2与所述基板1结合牢固，其中共晶炉温度至少有一个温区的温度在300℃至340℃之间，且共晶过程中可输入氮气进行保护，或保证共晶环境真空，防止LED器件在高温状态下被氧化。

具体地，所述围坝部件3可以采用硅或石英的材质制成，所述透光元件4可以为玻璃透镜，所述玻璃透镜可以采用石英或蓝宝石的材质制成，不易磨损，所述玻璃透镜可以为平面透镜，也可以是球面或半球面透镜，满足不同光线需求。

具体地，所述围坝部件3可以与所述基板1一体成型，一体式的带围坝的所述基板1，规避了分体式基板在围坝粘接或者焊接过程中有可能产生粘接或者焊接不良导致产品因气密性失效的风险，实用性强。

具体地，如图1所示，所述围坝部件3的上端具有用于焊接所述透光元件4的透镜焊接层31，所述围坝部件3上端与所述透光元件4的待接触面处涂覆有胶水或焊料(形成焊接层31)，所述透光元件4通过胶水或焊料固定连接于所述透镜焊接层31，连接稳固。

具体地，所述透光元件4与所述围坝部件3可以通过胶水粘接，所述胶水可以为硅胶、环氧树脂、氟树脂或UV胶水，或者，可以在所述透光元件4与所述围坝部件3接触面电镀金属，再通过激光焊、共晶焊或者回流焊的焊接方式所述透光元件4与所述围坝部件3焊接在一起，电镀的金属优选为金锡合金，粘接的工艺难度与成本相较焊接比较低，但因为粘接胶水通常为有机物，容易在紫外长时间的照射下老化失效，焊接的方式则没有使用有机物，不存在紫外照射老化失效的问题，因此本实施例可优先选用焊接连接所述透光元件4与所述围坝部件3。

具体地，通过胶水进行粘接的部件可以通过高温烘烤或者光固化的方式进行固化，使所述LED器件的各部件紧密结合。

本实用新型所提供的一种LED器件，具有用于反射光线的所述反射环7，且将所述反射环7设置于由所述透光元件4、围坝部件3和所述基板1合围形成所述封装腔5内，所述反射环7的内侧壁6相对于所述第一端面11倾斜设置，所述反射环7的内侧壁6与所述第一端面11之间具有夹角α，所述发光元件2所发出的光线经由倾斜的所述反射环7的内侧壁6反射，在所述反射环7内侧壁6的作用下，所述发光元件2横向发出的光大部分会被反射到所述透光元件4处并从所述透光元件4处发出，所述反射环7可直接应用于市面上常用的垂直围坝基板结构的产品上，使所述发光元件2横向发出的光大部分反射到所述透光元件4处并从透光元件4发出，设置所述反射环7的成本与工艺难度都比制作带倾斜角围坝的基板低，同时避免了垂直坝体结构中光在坝体间来回反射损耗的现象，能够有效减少光损失，提升LED器件的出光率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED器件，其特征在于，包括器件主体，所述器件主体包括基板、发光元件、围坝部件、反射环和透光元件，所述围坝部件连接于所述基板和所述透光元件，所述基板、所述围坝部件和所述透光元件合围形成封装腔，所述发光元件与所述反射环位于所述封装腔内，所述基板具有相对的第一端面与第二端面，所述发光元件设置于所述基板的第一端面且朝向于所述透光元件，所述反射环围于所述发光元件周围，所述反射环具有相对的上端部与下端部，所述反射环的下端部靠近于所述基板的第一端面，所述反射环的下端部小于所述反射环的上端部，所述反射环具有朝向所述发光元件且用于反射所述发光元件发出光的内侧壁，所述内侧壁与所述第一端面之间具有大于零且小于90°的夹角。

2.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于，所述夹角的角度为30°至60°。

3.如权利要求2所述的一种LED器件，其特征在于，所述夹角的角度为45°。

4.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于，所述基板的第一端面具有供所述反射环的下端部卡嵌连接的连接槽，所述反射环的上端部沿水平方向延伸有抵接部，所述抵接部连接于所述围坝部件的上端。

5.如权利要求4所述的一种LED器件，其特征在于，所述围坝部件的上端具有阶梯槽，所述阶梯槽包括围于所述发光元件周围的下槽和尺寸大于所述下槽且位于所述下槽上方的上槽，所述抵接部与所述透光元件皆设置于所述上槽，所述抵接部与所述透光元件皆连接于所述上槽的槽壁。

6.如权利要求5所述的一种LED器件，其特征在于，所述抵接部的前端面抵贴于所述上槽的槽壁，所述抵接部具有相对的上表面与下表面，所述抵接部的下表面和所述上槽的槽底连接，所述透光元件盖设于所述抵接部的上表面。

7.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于，所述反射环的外形呈圆台形或棱台形，所述反射环采用金属材料一体成型。

8.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于，所述发光元件与所述第一端面之间设置有基板表面线路，所述第二端面设置有基板背部线路，所述基板具有贯通所述第一端面与所述第二端面的导电孔，所述基板表面线路与所述基板背部线路通过所述导电孔导通，所述基板表面线路与所述基板背部线路上镀有镍金镀层或镍钯金镀层。

9.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于，所述发光元件为倒装结构的UV芯片。

10.如权利要求1所述的一种LED器件，其特征在于，所述透光元件为玻璃透镜，所述玻璃透镜为平面透镜，或者，所述玻璃透镜为球面或半球面透镜。