CN101621093A - 发光二极管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管，包括一基座、装设于基座上的一发光芯片及保护该发光芯片的一封装单元，该封装单元包括一靠近该发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，该第一封装体内嵌设有若干具有第一分布密度的颗粒，该第二封装体内嵌设有若干具有第二分布密度的颗粒，该第一分布密度大于第二分布密度。上述发光二极管可产生良好散光效果，出光均匀度较高。本发明还提供一种上述发光二极管的制造方法。

Description

发光二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管及其制造方法。
背景技术
发光二极管是利用半导体材料中的电子与空穴结合时能量带位阶的改变，以发光的形式释放出能量。由于发光二极管具有体积小、寿命长、驱动电压低、反映速度快、耐震性佳等优点，已应用在广告板、交通标志、日常照明等各种应用领域中。
通常，发光二极管包括一发光芯片及一包覆于该发光芯片***的具有一定机械强度的封装体。通电时，该发光芯片发出光，该光通过发光芯片***的封装体向外照射，从而达到照明的目的。由此可知，封装体对发光二极管的发光效果有非常大的影响。而由于发光二极管的发光芯片具有较小的发光点，通常使得发光二极管的光强较为集中，靠近发光点的部分光强较强，远离发光点的部分光强较弱，而使得该发光二极管的光线分布不均而限制其应用范围，因此，提高发光二极管所发出的光的均匀度也就显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有较高均匀度的发光二极管及其制造方法。
一种发光二极管，包括一基座、装设于基座上的一发光芯片及保护该发光芯片的一封装单元，该封装单元包括一靠近该发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，该第一封装体内嵌设有若干具有第一分布密度的颗粒，该第二封装体内嵌设有若干具有第二分布密度的颗粒，该第一分布密度大于第二分布密度。
一种发光二极管的制造方法，该发光二极管包括一设有封装腔的基座、一发光芯片及一封装单元，该封装单元包括靠近发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，包括以下步骤：提供一发光芯片，基座的封装腔内放入该发光芯片，并打好导线；提供一与第二封装体具相同形状的模型，将该模型放入封装腔内，并于该封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料与一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成第一封装体；去除模型，再于封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料及一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成该第二封装体，形成该第二封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度小于形成上述第一封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度。
一种发光二极管的制造方法，该发光二极管包括一设有封装腔的基座、一发光芯片及一封装单元，该封装单元包括靠近发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，包括以下步骤：提供一发光芯片，基座的封装腔内放入该发光芯片，并打好导线；提供一与第一封装体具相同形状的模型，将该模型放入封装腔内，并于该封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料与一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成第二封装体；去除模型，再于封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料及一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成该第一封装体，形成该第二封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度小于形成上述第一封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度。
与现有技术相比，该封装单元包括靠近发光芯片的第一封装体及远离发光芯片的第二封装体，且第一封装体内颗粒的分布密度大于第二封装体内颗粒的分布密度，该颗粒的粒径大于或者等于发光芯片发出光线的波长，从而使得靠近发光芯片的区域内较多的光线通过封装单元向外照射时被第一封装体内的颗粒散射而向外射出，避免发光二极管由于靠近发光芯片的区域光线密集而亮度较高，而远离发光芯片的区域光线稀疏而亮度较小，该发光二极管的出光的均匀度较高。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明第一实施例中发光二极管的剖示图。
图2为图1中发光二极管的制造方法中放入第一模型后的剖示图。
图3为图1中发光二极管的另一制造方法中放入第二模型后的剖视图。
图4为本发明第二实施例中发光二极管的剖示图。
具体实施方式
图1所示为本发明第一实施例中的发光二极管10，本实施例中，该发光二极管10包括一基座20、安装于该基座20上的一发光芯片30及保护该发光芯片30的一封装单元40。
该基座20的上表面向下凹陷形成一大致呈碗状的封装腔21。该封装腔21具有一水平的底面及从底面斜向上且向外倾斜的侧面。该侧面上形成有反射层(图未示)，以将所述发光芯片30发出的光反射向封装腔21的顶端。该发光芯片30设于该封装腔21的底面上，并通过导线32与基座20上的导电组件(图未示)电性连接，以使该发光芯片30可以与外部电路电性连接。该基座20可以通过冲压、锻造或者压铸等成型制造工艺加工成型。
该封装单元40为透明胶体，如环氧树脂、硅胶、压克力等。封装单元40包括一第一封装体41及一第二封装体42。该第一封装体41呈圆柱体状。该第一封装体41包覆于该发光芯片30的***，且该第一封装体41的直径与发光芯片30所发出光线覆盖的范围，即发光角度的中心区域33的最大直径D相等。本实施例中，假设该发光芯片30的发光角度为绕其中心轴I的正、负60°，且靠近其发光点O绕中心轴I的正、负30°范围内的光线最为集中，则该正、负30°覆盖的范围对应为发光角度的中心区域33，而其余部分光线穿射该封装单元40时所形成的区域对应为发光角度的外侧区域35。该中心区域33的最大直径D即为中心区域33内的光线在封装单元40的顶面所形成的光斑的直径。该第一封装体41的内部均匀地嵌设有若干具有第一分布密度的荧光粉410。第二封装体42设于第一封装体41的***，并与该第一封装体41紧密接触以共同形成与该封装腔21具有相同形状的封装单元40，该封装单元40恰好填充于该基座20的封装腔21内。第二封装体42的内部均匀地嵌设有若干具有第二分布密度的荧光粉420。该第二封装体42内荧光粉420的分布密度小于第一封装体41内荧光粉410的分布密度，即第二分布密度小于第一分布密度。
工作时，发光芯片30发出光，该光通过该发光芯片30***的封装单元40射出。由于靠近发光芯片30的中心区域33光线较多，而远离发光芯片30的的外侧区域35光线较少。该中心区域33内的光线主要经过第一封装体41射出，由于第一封装体41内荧光粉410的密度较大，大部分光线射在该第一封装体41内的荧光粉410上，使得荧光粉410被激发而将光线向外散射，散射的光线再次或者多次与相邻的荧光粉410碰撞，最终均匀地向封装单元40的顶面射出。而该外侧区域35的光线主要通过第二封装体42向外射出，由于第二封装体42内荧光粉420的密度相对较小，因此仅有少量光线射在第二封装体42内的荧光粉420上，由于荧光粉420的散射作用而均匀地向封装单元40的顶面射出。为达到较好的散射效果，荧光粉410、420的粒径大于或者等于该发光芯片30所发出光线的波长。终上所述，该中心区域33的光线通过封装单元40向外射出时被散射的机率较大，而外侧区域35的光线被散射的机率较小，从而使得该发光芯片30的光线从封装单元40的顶面射出时于靠近发光点O的部分的光强与远离发光点O的部分的光强可大致相等，增加该发光二极管10的发光均匀度。
制造该发光二极管10时，首先，在基座20的封装腔21内放入发光芯片30，并打好导线32；然后，如图2所示，于封装腔21内放入一与第二封装体42具相同形状的第一模型50，再于该封装腔21的剩余空间内注入树脂等透明胶体材料与一定数量荧光粉410的混合物，待冷却凝固后形成第一封装体41；然后，除去第一模型50，再于封装腔21的剩余空间内注入树脂等透明胶体材料及一定数量荧光粉420的混合物，待冷却凝固后形成该第二封装体42。在形成第一封装体41与第二封装体42的过程中，注入的混合物中荧光粉410、420的数量可以不同，从而使得第一封装体41内荧光粉410的分布密度大于第二封装体42内荧光粉420的分布密度，而达到使该发光二极管10发光均匀的目的。
上述发光二极管10的制造方法中，也可以先形成第二封装体42，再形成第一封装体41，且第一封装体41与第二封装体42的材料也可以不同。如图3所示，在基座20的封装腔内21放入发光芯片30并打好导线32后，首先于封装腔21内放入一与第一封装体41具相同形状的第二模型60，再于该封装腔21的剩余空间内注入树脂等透明胶体材料及一定数量荧光粉420的混合物，待冷却凝固后以形成所述第二封装体42；然后除去该第二模型60，并于封装腔21的剩余空间内注入硅胶等透明胶体材料及一定数量荧光粉410的混合物，待冷却凝固后形成所述第一封装体41。
可以理解的，该封装单元40的第一封装体41可以为靠近该发光芯片30的中心区域33的任意形状，只要使得该第一封装体41靠近发光芯片30的光线较密集的区域即可。如图4所示为本发明发光二极管10a的第二实施例，与上述第一实施例不同的是，该封装单元40a的第一封装体41a大致呈倒置的圆台状，该第二封装体42a与第一封装体41a共同形成与封装腔21具相同的形状的封装单元40a，该封装单元40a恰好填充于该封装腔21内。其中，圆台的顶端与封装腔21的底面接触，该圆台的母线的斜率与该发光芯片30的中心区域33内最外侧光线射出封装单元40a时的斜率相等，且该母线位于最外侧光线的外侧。
该荧光粉410、420也可以为粒径大于或者等于发光芯片30所发出光线的波长的其它颗粒，如金纳米粒子及光扩散剂。其中光扩散剂又分为无机型扩散剂，如二氧化钛粉尘(TiO2)、二氧化矽颗粒(SiO2)等，及高分子扩散剂，如压克力球(PMMA)、聚苯乙烯球(PS)等。所述第一封装体41、41a内颗粒的分布密度大于第二封装体42、42a内颗粒的分布密度，从而使得该发光芯片30的发光角度的中心区域33内光线通过第一封装体41、41a向外射出时被散射的机率较大，而外侧区域35的光线被散射的机率较小，该发光二极管10的光线从封装单元40、40a的顶面射出时于靠近发光点O的区域的光强与远离发光点O的区域的光强可大致相等，从而可避免发光二极管10由于靠近发光芯片30的区域光线密集而亮度较高，而远离发光芯片30的区域光线较少而亮度较小，达到具有较高的均匀度。

Claims (10)

1.一种发光二极管，包括一基座、装设于基座上的一发光芯片及保护该发光芯片的一封装单元，其特征在于：该封装单元包括一靠近该发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，该第一封装体内嵌设有若干具有第一分布密度的颗粒，该第二封装体内嵌设有若干具有第二分布密度的颗粒，该第一分布密度大于第二分布密度。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该颗粒的粒径大于或者等于该发光芯片所发出光线的波长。
3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该颗粒为荧光粉、金纳米粒子或者光扩散剂。
4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该基座的上表面向下凹陷形成一封装腔，该发光芯片装设于封装腔的底面上，该第一封装体及第二封装体均收容于该封装腔内。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该第一封装体为圆柱体状，该第一封装体的直径与该发光芯片所发出光线覆盖的范围的中心区域内的光线于封装单元的顶面所形成的光斑的直径相等。
6.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于：该中心区域为发光芯片绕中心轴的正、负30°范围内的光线覆盖的范围。
7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该第一封装体为倒置的圆台状。
8.如权利要求7所述的发光二极管，其特征在于：该圆台的母线的斜率与该发光芯片的绕中心轴的正、负30°光线射出时的斜率相等。
9.一种发光二极管的制造方法，该发光二极管包括一设有封装腔的基座、一发光芯片及一封装单元，该封装单元包括靠近发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，包括以下步骤：
提供一发光芯片，基座的封装腔内放入该发光芯片，并打好导线；
提供一与第二封装体具相同形状的模型，将该模型放入封装腔内，并于该封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料与一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成第一封装体；
去除模型，再于封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料及一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成该第二封装体，形成该第二封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度小于形成上述第一封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度。
10.一种发光二极管的制造方法，该发光二极管包括一设有封装腔的基座、一发光芯片及一封装单元，该封装单元包括靠近发光芯片的第一封装体及位于第一封装体***的第二封装体，包括以下步骤：
提供一发光芯片，基座的封装腔内放入该发光芯片，并打好导线；
提供一与第一封装体具相同形状的模型，将该模型放入封装腔内，并于该封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料与一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成第二封装体；
去除模型，再于封装腔的剩余空间内注入透明胶体材料及一定数量颗粒的混合物，待冷却凝固后形成该第一封装体，形成该第二封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度小于形成上述第一封装体时注入的混合物中颗粒的分布密度。
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