CN102237469A - 发光二极管的封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管的封装结构，其包括一基板、贴设在基板上的发光二极管芯片及一包含有荧光粉的封装体。所述封装体设置有光散射结构，该光散射结构对光的散射强度与照射在所述封装体上各区域的光强大小呈同向增减，以及所述荧光粉的密度与照射在封装体上各区域的光强大小呈同向增减。藉此使得发光二极管的封装结构具有光散射结构，经过光散射结构的散光作用，发光二极管的封装结构中心点透光亮度与发光二极管的封装结构周围的透光亮度基本相同并且发光二极管的封装结构的出光趋于均匀。而荧光粉的密度是根据光强大小呈同向增减，使得发光二极管的封装结构混光趋于均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，特别是指一种发光二极管的封装结构。
背景技术
目前，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因具光质(亦即光源输出的光谱)佳及发光效率高等特性而逐渐取代冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)作为照明装置的发光元件。
现有发光二极管的封装结构包括一发光二极管芯片及一通过点胶方式直接封装该发光二极管芯片的封装体，该封装体大致呈半球形，其中均匀分布有荧光粉。荧光粉直接分布在该发光二极管芯片的周围。当该发光二极管的封装结构工作时，其温度通常会达到70～80度，这样的高温很容易使该荧光粉的效率降低，造成发光二极管的封装结构的出光效率及均匀度降低。为了解决上述问题，将封装体做成一个空心的壳体，使得封装体上的荧光粉与发光二极管芯片之间具有一空间，从而避免了因高温而造成的荧光粉的效率降低。当发光二极管芯片所发出的初始光束与初始光束激发荧光粉后发出不同于初始光波长的另一光束，两种光束混光后会产生白光射出封装体外部，但是，发光二极管的封装结构的中心点透光亮度与发光二极管的封装结构周围的透光亮度有很大差别，往往造成发光二极管的封装结构的出光不均匀。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种出光均匀度较佳的发光二极管的封装结构。
本发明揭露一种发光二极管的封装结构，其包括一基板、贴设在基板上的发光二极管芯片及一封装体，该封装体设置有光散射结构，该光散射结构对光的散射强度与照射在所述封装体上各区域的光强大小呈同向增减。
一种发光二极管的封装结构，其包括一基板、贴设在基板上的发光二极管芯片及一包含有荧光粉的封装体，该封装体设置一光散射结构，该光散射结构对光的散射强度与照射在所述封装体上各区域的光强大小呈同向增减，以及所述荧光粉的密度与照射在封装体上各区域的光强大小呈同向增减。
本发明发光二极管的封装结构具有光散射结构，经过光散射结构的散光作用，发光二极管的封装结构的中心点透光亮度与发光二极管的封装结构周围的透光亮度基本相同，发光二极管的封装结构的出光趋于均匀。
另外，荧光粉的密度与照射在封装体上各区域的光强大小呈同向增减，使得发光二极管的封装结构混光趋于均匀。
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为本发明发光二极管的封装结构的第一实施例的剖面示意图。
图2为图1的发光二极管的封装结构在直角坐标系下的配光曲线。
图3为图1的发光二极管的封装结构的基板的另一种结构剖面示意图。
图4为图1的发光二极管的封装结构的封装体的另一种结构剖面示意图。
图5为本发明发光二极管的封装结构的第二实施例的剖面示意图。
图6为图5的发光二极管封装结构的外表面的雾化层的雾化程度俯视示意图。
图7为本发明发光二极管的封装结构的第三实施例的剖面示意图。
图8为本发明发光二极管的封装结构的第四实施例的剖面示意图。
图9为本发明发光二极管的封装结构的第五实施例的剖面示意图。
图10为本发明发光二极管的封装结构的第六实施例的剖面示意图。
图11为本发明发光二极管的封装结构的第七实施例的剖面示意图。
主要元件符号说明
| 发光二极管的封装结构 | 50、50a、40、70、20、60、80、30 |
| 基板 | 51、51a、41、71、21 |
| 发光二极管芯片 | 52、52a、52b、42、72、22、32 |
| 封装体 | 53、53b、43、73、23、63、83、33 |
| 荧光粉 | 55、55b、45、75、25、65、85、35 |
| 第一电极 | 510、510a |
| 第二电极 | 512、512a |
| 导线 | 514、514a |
| 空间 | 54、24 |
| 散射粒子 | 56、56b、26、36 |
| 散热块 | 511a |
| 雾化层 | 46、66 |
| 喷砂层 | 76、86 |
具体实施方式
请参阅图1，本发明第一实施例提供的发光二极管的封装结构50包括一基板51、贴设在该基板51上的发光二极管芯片52、一封罩在发光二极管芯片52上方的封装体53及吸附在封装体53上的光散射结构。该封装体53内部分布有荧光粉55。所述光散射结构对光的散射强度与该发光二极管芯片52照射在该封装体53上各区域的光强大小呈同向增减。
所述基板51可采用氧化铝(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、陶瓷(ceramic)、聚合物(polymer)或绝缘性石英等材料。该基板51包含一电路结构电性连接发光二极管芯片52。该电路结构包括一第一电极510及一第二电极512。该发光二极管芯片52设置在第一电极510上且与第一电极510和第二电极512通过导线514连接。然而熟知本项技艺者皆知，发光二极管芯片52亦可以是利用覆晶(flip-chip)的方式电连结电路结构，故不再显示图形。该电路结构的第一电极510和第二电极512自基板51的上表面延伸至下表面，使得发光二极管的封装结构50成为一表面粘着的组件，即surface mounted device(SMD)。
所述发光二极管芯片52可以为III-V族化合物半导体芯片或II-VI族化合物半导体芯片，并且该发光二极管芯片52发出的光包含可见光或不可见光或可见光与不可见光之混光，例如：紫外(UV)光、蓝光、绿光或多种波长光之混光。
所述封装体53为一具有均一厚度的可透光的半球壳体，其内封装一个发光二极管芯片52。可以理解地是，半球壳体的封装体53可封装多个发光二极管芯片52。亦可发理解地是，该封装体53可为具有均一厚度的可透光的长条拱形体，其内沿封装体53的长度方向封装若干间隔排列的发光二极管芯片。本实施例中该封装体53各部位厚度相同，但不排除可以实施成各部厚度不同的封装体，如封装体中间部位的厚度大于两端部位的厚度。
所述封装体53可选用硅胶、环氧树脂、石英、玻璃或矽等可透光性材质。该封装体53的内部为空心，其与基板51形成一空间54。该发光二极管芯片52容置在该空间54内。发光二极管芯片52表面与封装体53的内表面之间相隔一定距离。
所述光散射结构为分布在封装体53内的若干散射粒子56。该散射粒子56的密度与发光二极管芯片52照射在封装体53上各区域的光强大小呈同向增减。在本实施例中，发光二极管芯片52照射在封装体53上的光强在封装体53的中部较强，在封装体53的底部较弱，所以散射粒子56的密度由封装体53的中部到底部逐渐变小，即封装体53中部的密度大，底部的密度小，使得于封装体53中部比较密集的光线得到充分地散射。该散射粒子56所用材料可为二氧化钛(TiO2)、塑料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、熔融石英(FusedSilica)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)或其他透明氮氧化物。该散射粒子56可为球形、条形或任意形状，在本实施例中，该散射粒子56为球形。
所述荧光粉55的密度与该发光二极管芯片52照射在该封装体53上各区域的光强大小呈同向增减。在本实施例中，发光二极管芯片52照射在封装体53上的光强在封装体53的中部较强，在封装体53的底部较弱，所以荧光粉55的密度由封装体53的中部到底部逐渐变小，即封装体53中部的密度大，底部的密度小，使得发光二极管的封装结构50混光趋于均匀。由于发光二极管芯片52表面与封装体53的内表面之间相隔一定距离，使得荧光粉55与发光二极管芯片52之间亦相隔一定距离，从而避免因荧光粉55与发光二极管芯片52过于接近而因高温造成荧光粉55的效率降低。在本实施例中，荧光粉55与该发光二极管芯片52之间形成一空间54，但不排除可实施成其他方式，如二者之间设置其他光学元件或填充物。
所述散射粒子56用于散射由该发光二极管芯片52发出的光。该发光二极管芯片52发出的光由封装体53的内表面进入封装体53内，散射粒子56将发光二极管芯片52发出的光充分散射，被散射的光充分激发封装体53内的荧光粉55，使荧光粉55产生其他波长的光，其他波长的光与发光二极管芯片52发出的剩下的光均匀混光后产生白光。另外，白光经过散射粒子56时亦可以充分散射使发光二极管的封装结构发出的光在发光二极管的封装结构中心点透光亮度与发光二极管的封装结构周围的透光亮度基本相同，使投影在一平面上的亮度接近或相同以达到出光均匀的要求。在本实施例中，该荧光粉55可为YAG荧光粉，即在其受到从发光二极管芯片52发出的部分蓝光激发后能够发出黄光，该黄光与剩下的蓝光混光后产生白光并透过封装体53而射出该发光二极管的封装结构50。荧光粉55可为为其它的荧光粉材料，如石榴石(garnet)结构的化合物、硫化物(sulfide)、磷化物(phosphate)、氮化物(nitride)、氮氧化物(oxynitride)、硅铝氧氮聚合物(SiAlON)或硅酸盐类(silicate)。
请同时参阅图2，发光二极管的封装结构50具有一光轴I，图2的横坐标为偏离光轴I的角度，纵坐标为光强值。从图2中可以看出，光强曲线上位于光轴附近的光强值基本相同。这就意味着发光二极管的封装结构50发出的光均匀性较佳。
本发明第一实施例提供的发光二极管的封装结构50的基板51可为其他结构，如图3所示，基板51a包含一电路结构电性连接发光二极管芯片52a。该电路结构包括一第一电极510a及一第二电极512a。基板51a于中部设置一散热块511a。该发光二极管芯片52a设置在散热块511a上且与第一电极510a和第二电极512a通过导线514a连接。该电路结构的第一电极510a和第二电极512a自基板51a的上表面延伸至下表面，使得发光二极管的封装结构50a成为一表面粘着的组件，即surface mounted device(SMD)。
本发明第一实施例提供的发光二极管的封装结构50的封装体53亦可以直接覆盖在发光二极管芯片52上，如图4所示。封装体53b是利用模铸(molding)的方式形成在发光二极管芯片52b上。荧光粉55b与散射粒子56b分布在封装体53b内。
请同时参阅图5，本发明第二实施例提供的发光二极管的封装结构40与本发明第一实施例提供的的发光二极管的封装结构50基本相同。不同之处在于：在分布有荧光粉45的封装体43的内部不分布散射粒子，而是对分布有荧光粉45的封装体43的外表面进行雾化处理而形成一雾化层46以作为光散射结构。封装体43外表面的雾化处理程度与该发光二极管芯片42照射在该封装体43上各区域的光强大小呈同向增减。请同时参阅图6，在本实施例中，发光二极管芯片42照射在封装体43上的光强在封装体43的中部较强，在封装体43的底部较弱，所以封装体43的中部雾化处理程度大，周围的雾化处理程度小。该发光二极管芯片42发出的部分光进入封装体43内激发荧光粉45，使荧光粉45被激发产生其他波长的光，并与该发光二极管芯片42发出的剩下的光混光后以使发光二极管的封装结构40发出白光。同样地，该荧光粉45可为YAG荧光粉，利用发光二极管芯片42发出的蓝光来激发YAG荧光粉而产生白光。所产生的白光经过雾化处理的封装体43的外表面作为光散射结构的散光作用，使得在发光二极管的封装结构40的中心点透光亮度与发光二极管的封装结构40周围的透光亮度基本相同，光均匀性佳。荧光粉45可为其它的荧光粉材料，如石榴石(garnet)结构的化合物、硫化物(sulfide)、磷化物(phosphate)、氮化物(nitride)、硅铝氧氮聚合物(SiAlON)、氮氧化物(oxynitride)或硅酸盐类(silicate)。
可以理解地，发光二极管的封装结构40的基板41的结构可以是如图3所示的结构。
可以理解地，封装体43可以直接覆盖在发光二极管芯片42上，如图4所示。
请同时参阅图7，本发明第三实施例提供的发光二极管的封装结构70与本发明第二实施例提供的的发光二极管的封装结构40基本相同。不同之处在于：对分布有荧光粉75的封装体73的外表面不进行雾化处理，而代替为对封装体73的外表面进行喷砂处理而形式一喷砂层76，即将铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂或海砂等高速喷射到封装体73的外表面而形式的喷砂层76。封装体73的砂粒作为光散射结构，砂粒的密度与该发光二极管芯片72照射在该封装体73上各区域的光强大小呈同向增减。在本实施例中，发光二极管芯片72照射在封装体73上的光强在封装体73的中部较强，在封装体73的底部较弱，所以砂粒的密度由封装体73中部到底部逐渐变小，即封装体73中部的砂粒密度大，底部的砂粒密度小。封装体73的砂粒为了散射由发光二极管的封装结构70出射的光，使得发光二极管的封装结构70发出的光均匀性佳。
可以理解地，发光二极管的封装结构70的基板71的结构可以与图3所示的结构相同。
可以理解地，封装体73可以直接覆盖在发光二极管芯片72上，与图4所示的基本相同。
请参阅图8，本发明第四实施例提供的发光二极管的封装结构20包括一基板21、贴设在该基板21上的发光二极管芯片22及一封罩在发光二极管芯片22上方的封装体23。该基板21的结构与本发明第一实施例的发光二极管50的基板51的结构相同。封装体23与本发明第一实施例的发光二极管50的封装体53相同。该封装体23的内部为空心，其与基板21形成一空间24，使得发光二极管芯片22表面与封装体23的内表面之间相隔。
所述封装体23的内表面涂布有一层荧光粉25。该层荧光粉25与发光二极管芯片22之间亦相隔一定距离，从而避免因荧光粉25与发光二极管芯片22过于接近而因高温造成荧光粉25的效率降低。在本实施例中，荧光粉25与该发光二极管芯片22之间形成一空间24，但不排除可实施成其他方式，如二者之间设置其他光学元件或填充物。该封装体23的内部分布有若干散射粒子26。散射粒子26的密度与该发光二极管芯片22照射在该封装体23上各区域的光强大小呈同向增减。该散射粒子26所用材料可为二氧化钛(TiO2)、塑料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、熔融石英(Fused Silica)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)或其他透明氮氧化物。该散射粒子26可为球形、条形或任意形状，在本实施例中，该散射粒子26为球形。在本实施例中，发光二极管芯片22照射在封装体23上的光强在封装体23的中部较强，在封装体23的底部较弱，所以散射粒子26的密度由封装体23的中部到底部逐渐变小，即封装体23中部的密度大，底部的密度小。荧光粉25的密度与该发光二极管芯片22照射在该封装体23上各区域的光强大小呈同向增减。在本实施例中，荧光粉25的密度由封装体23的中部到底部逐渐变小，即封装体23中部的密度大，底部的密度小，使得发光二极管的封装结构20混光趋于均匀。
该散射粒子26用于散射由该发光二极管芯片22发出的光。该发光二极管芯片22发出的光直接激发荧光粉25，使荧光粉25产生其他波长的光，其他波长的光与发光二极管芯片22发出的剩下的光均匀混光后产生白光。白光经过散射粒子26的充分散射使发光二极管的封装结构发出的光在发光二极管的封装结构的中心点透光亮度与发光二极管的封装结构周围的透光亮度基本相同，使投影在一平面上的亮度接近或相同以达到出光均匀的要求。在本实施例中，该荧光粉25可为YAG荧光粉，发光二极管芯片22发出的部分蓝光直接激发该荧光粉25而发出黄光，该黄光与剩下的蓝光混光后产生白光射出该发光二极管的封装结构20。荧光粉25可为为其它的荧光粉材料，如石榴石(garnet)结构的化合物、硫化物(sulfide)、磷化物(phosphate)、氮化物(nitride)、氮氧化物(oxynitride)、硅铝氧氮聚合物(SiAlON)或硅酸盐类(silicate)。
请同时参阅图9，本发明第五实施例提供的发光二极管的封装结构60与本发明第四实施例提供的发光二极管的封装结构20基本相同，同样在封装体63的内表面涂布有一层荧光粉65。不同之处在于：不在封装体63的内部分布有散射粒子，而是在封装体63的外表面进行雾化处理而形成一雾化层66。在第五实施例中，所进行的雾化处理与本发明第二实施例提供的发光二极管的封装结构40的封装体43的外表面所进行的雾化处理相同，同样起到散光的作用。
请同时参阅图10，本发明第六实施例提供的发光二极管的封装结构80与本发明第五实施例提供的发光二极管的封装结构60基本相同，同样在封装体83的内表面涂布有一层荧光粉85。不同之处在于：在封装体83的外表面不进行雾化处理，而是对封装体83的外表面进行喷砂处理而形成一喷砂层86。此喷砂处理与第三实施例提供的封装体73的外表面进行的喷砂处理相同，同样起到散光的作用。
请同时参阅图11，本发明第七实施例的发光二极管的封装结构30与本发明第四实施例提供的发光二极管的封装结构20基本相同，不同之处在于：仅在发光二极管的封装结构30的封装体33的外表面涂布有荧光粉35。发光二极管芯片32发出的部分光被封装体33内的散射粒子36充分散射，被散射的光充分激发封装体33外表面的荧光粉35，使荧光粉35产生其他波长的光，其他波长的光与发光二极管芯片32发出的剩下的光均匀混光后产生白光而均匀地射出发光二极管的封装结构30。可以理解地，荧光粉35可以同时涂布在封装体33的内、外表面。荧光粉35的密度与该发光二极管芯片32照射在该封装体33上各区域的光强大小呈同向增减。在本实施例中，荧光粉35的密度亦可以是于从封装体33的中部沿着周围逐渐的递减，使得发光二极管的封装结构30的混光趋于均匀。
可以理解地，在本发明第一实施例的封装体53内部分布有荧光粉55的同时，可在封装体53的外表面，或内表面，或内、外表面涂布有荧光粉55。
可以理解地，在本发明第五实施例的封装体63的外表面进行雾化处理的同时，封装体63的内部可分布有散射粒子。
可以理解地，在本发明第七实施例的封装体83的外表面进行喷砂处理的同时，封装体83的内部可分布有散射粒子。
与现有技术相比，本发明发光二极管的封装结构具有光散射结构，例如，在封装体内的散射粒子、在封装体经过喷砂处理后的具有砂粒的外表面、经过雾化处理的封装体外表面。经过光散射结构的散光作用，发光二极管的封装结构的中心点透光亮度与发光二极管的封装结构周围的透光亮度基本相同，发光二极管的封装结构的出光趋于均匀。
荧光粉的密度亦可以是于从封装体的中部沿着周围逐渐的递减，即根据光强分布设置，使得发光二极管的封装结构的混光趋于均匀。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，例如适当变更荧光粉、喷砂层、雾化层的材质及设置位置，以及封装体的结构、基板的结构等，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管的封装结构，其包括一基板、贴设在基板上的发光二极管芯片及一封装体，其特征在于：所述封装体设置一光散射结构，该光散射结构对光的散射强度与照射在所述封装体上各区域的光强大小呈同向增减。
2.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述光散射结构是于所述封装体的表面进行雾化或喷砂处理。
3.如权利要求2所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述封装体的表面雾化程度或喷砂处理后的砂粒密度是从所述封装体的中部到底部逐渐减小。
4.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述光散射结构是于所述封装体内设置散射粒子。
5.如权利要求4所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述散射粒子的密度由所述封装体的中部到底部逐渐减小。
6.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述封装体包含荧光粉，该荧光粉与所述发光二极管芯片之间形成一空间。
7.如权利要求6所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述荧光粉位于该封装体的外表面上、内表面上或该封装体之中。
8.如权利要求1所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述封装体包含有荧光粉，该荧光粉的密度与照射在封装体上各区域的光强大小呈同向增减。
9.如权利要求8所述的发光二极管的封装结构，其特征在于：所述荧光粉的密度是从封装体的中部到底部逐渐减小。
10.一种发光二极管的封装结构，其包括一基板、贴设在基板上的发光二极管芯片及一包含有荧光粉的封装体，其特征在于：所述封装体设置一光散射结构，该光散射结构对光的散射强度与照射在所述封装体上各区域的光强大小呈同向增减，以及所述荧光粉的密度与照射在封装体上各区域的光强大小呈同向增减。
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