CN104505449A - 一种大功率白光led及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大功率白光LED，包括COB芯片模组、透明陶瓷荧光盖片、高透明填充介质和反光杯；所述COB芯片模组是封装有多颗蓝光LED芯片的线路基板；所述COB芯片模组位于反光杯的底部；所述透明陶瓷荧光盖片位于芯片模组上方并通过密封粘胶固定于反光杯上，且该透明陶瓷荧光盖片为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片；所述高透明填充介质填满透明陶瓷荧光盖片与芯片模组之间的空腔；所述COB芯片模组的正负极分别与外接正负电极电连接。本发明解决了现有技术中因使用荧光粉而带来的缺陷，不仅能实现大功率白光，且能实现高发光效率和高集成性。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED光源及其制备方法，特别一种大功率白光LED及其封装方法。
背景技术
从1882年爱迪生发明白炽灯以来，人类照明光源已经历了三个阶段：白炽灯、霓虹灯、气体放电灯。作为照明技术的真正革命，白光LED被誉为***照明光源。相较于传统照明，其显著不同之处在于，白光LED利用半导体材料将电能直接转化为光，同时光线不产生热量，并且有长寿命、节能、环保等特点。
荧光转换技术仍是目前国内外制造白光LED的主流技术。传统的荧光转换技术是通过在蓝光LED芯片上涂敷黄色荧光粉，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，蓝光和黄光混合形成白光；此技术具有涂敷工艺简单、蓝光LED芯片及黄色荧光粉制备较为成熟、YAG:Ce3+荧光粉的激发光谱与InGaN或GaN蓝光芯片发光光谱较匹配等优点，是目前制造白光LED最为成熟的方法。但是，也存在如下问题：
1、荧光粉颗粒在有机材料中分散的均匀性较差，以致影响白光LED器件的光学均匀性；
2、荧光粉表面存在较为严重的光散射，对发光效率有较大影响；
3、混合用有机胶材料热稳定性不高，存在老化和退化；
4、荧光粉涂层的导热、散热性能较差，容易致使荧光粉发生温度淬灭、老化，导致发光效率降低；
5、因涂敷于芯片表面时，涂层厚度难以控制，致使白光相关色温角向分布不均匀，导致出射白光光源周围产生黄圈等现象。
另一方面，白光LED在照明普及与应用方面仍存在光通量较低的关键问题，即作为照明光源，必须尽可能发出更多的光，必须具有更高的能量利用效率。而单芯片功率已无法满足照明领域对高亮度、高功率的要求，若用多个蓝光LED芯片上涂敷黄色荧光粉来实现大功率LED，其上述5个缺陷便越发明显，与理想中的大功率白光LED相差甚远。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种大功率白光LED，解决了现有技术中因使用荧光粉而带来的缺陷，不仅能实现大功率白光，且能实现高发光效率和高集成性。
本发明要解决的技术问题之一是这样实现的：一种大功率白光LED，包括COB芯片模组、透明陶瓷荧光盖片、高透明填充介质和反光杯；所述COB芯片模组是封装有多颗蓝光LED芯片的线路基板；所述COB芯片模组位于反光杯的底部；所述透明陶瓷荧光盖片位于芯片模组上方并通过密封粘胶固定于反光杯上，且该透明陶瓷荧光盖片为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片；所述高透明填充介质填满透明陶瓷荧光盖片与芯片模组之间的空腔；所述COB芯片模组的正负极分别与外接正负电极电连接。
进一步的，所述透明陶瓷荧光盖片的顶面半径小于底面半径，且侧面为弧形面。
进一步的，所述COB芯片模组的线路基板为Al2O3宝石衬底、SiC衬底或Si衬底；所述蓝光LED芯片是直接生长在所述Al2O3宝石衬底、SiC衬底或Si衬底上，或是在上述三种衬底中的任意一种上生长后被转移封装的蓝光芯片。
进一步的，所述COB芯片模组上封装的蓝光LED芯片按阵列结构排列，且通过串联、并联或混联连接，相邻蓝光LED芯片的间距为3.0~5.0mm。
进一步的，所述COB芯片模组中的线路基板为为方形、椭圆形或圆形。
进一步的，所述高透明填充介质为有高透明机硅类材料，且其折射率在1.5~1.7。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种大功率白光LED的封装方法，不仅能实现大功率白光，且能实现高发光效率和高集成性，还解决了现有技术中因使用荧光粉而带来的缺陷。
本发明要解决的技术问题之二是这样实现的：一种大功率白光LED的封装方法，包括：
a. COB芯片模组制作：将多颗蓝光LED芯片进行阵列排布，然后用COB工艺键合固定在高导热的线路基板上，形成COB芯片模组；
b.内外电连接：通过导线将COB芯片模组的正负极与外接正负电极电连接；
c. COB芯片模组定位：COB芯片模组置入反光杯底部，再用高透明填充介质灌平该COB芯片模组表面；
d. 透明陶瓷荧光盖片密封：将透明陶瓷荧光盖片的底面预涂少量的高透明有机硅后，于烘箱中初步固化后贴合在所述高透明填充介质的表面，同时用密封粘胶填充透明陶瓷荧光盖片与反光杯内壁之间的空隙形成密封，后进行深度烘烤固化；其中，该透明陶瓷荧光盖片为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片。
进一步的，所述步骤a中，蓝光LED芯片通过固晶胶或共晶焊接方式键合固定于线路基板上。
进一步的，所述步骤d中，初步固化效果以透明陶瓷荧光盖片底面的透明有机硅胶不沾手为准；所述深度烘烤的温度为140~150℃，烘烤时间为2~4小时。
进一步的，所述透明陶瓷荧光盖片的顶面半径小于底面半径，且侧面为弧形面；所述高透明填充介质为有高透明机硅类材料，且其折射率在1.5~1.7；所述COB芯片模组上的蓝光LED芯片按阵列结构排列，并通过串联、并联或混联连接，且相邻芯片间距为3.0~5.0mm；所述COB芯片模组中的线路基板为方形、椭圆形或圆形。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用COB芯片模组与采用由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的透明陶瓷荧光盖片相结合，无需使用荧光粉，解决了现有技术中因使用荧光粉而带来的缺陷，如可以有效解决传统荧光粉涂覆法存在的散射损失、发光效率因温度升高而下降、材料老化着色引起的光衰、光谱稳定性不足等问题；
2、本发明的COB芯片模组采用上多个蓝光LED芯片，以实现大功率；
3、本发明的透明陶瓷荧光盖片所述透明陶瓷荧光盖片的顶面半径小于底面半径，且侧面为弧形面，使光的聚集效果更佳；
4、结合COB工艺，可以实现集成光源模组的高功率、小体积，适用于制造低成本高效大功率白光LED。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明大功率白光LED实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的COB芯片模组的结构示意图；
图3是本发明实施例的透明陶瓷荧光盖片的结构示意图；
图4是本发明大功率白光LED封装工艺实施例的流程示意图；
图5是本发明实施例的成品光谱图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的大功率白光LED，包括COB芯片模组1、透明陶瓷荧光盖片2、高透明填充介质3和反光杯4；采用COB芯片模组1与采用由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的透明陶瓷荧光盖片2相结合，无需使用荧光粉，解决了现有技术中因使用荧光粉而带来的缺陷，如可以有效解决传统荧光粉涂覆法存在的散射损失、发光效率因温度升高而下降、材料老化着色引起的光衰、光谱稳定性不足等问题。
如图1和图2所示，所述COB芯片模组1是封装有多颗蓝光LED芯片11的线路基板12；其中，本发明的蓝光LED芯片11可以达到100颗以上，可以实现真正的大功率；所述COB芯片模组1位于反光杯4的底部；所述COB芯片模组1的正负极13分别与外接正负电极电连接。在优选的实施例中，所述COB芯片模组1的线路基板12为Al2O3宝石衬底、SiC衬底或Si衬底；所述蓝光LED芯片11是直接生长在所述Al2O3宝石衬底、SiC衬底或Si衬底上，或是在上述三种衬底中的任意一种上生长后被转移封装的蓝光LED芯片11。所述COB芯片模组1上封装的蓝光LED芯片11按阵列结构排列，并通过串联、并联或混联连接；且相邻蓝光LED芯片11的间距为3.0~5.0mm。所述COB芯片模组1中的线路基板12为方形、椭圆形或圆形。
如图1和图3所示，所述透明陶瓷荧光盖片2位于COB芯片模组上方并通过密封粘胶5固定于反光杯4上，且该透明陶瓷荧光盖片2为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片；所述透明陶瓷荧光盖片2的顶面21半径小于底面22半径，且侧面23为弧形面，这样可使光的聚集效果更佳。
如图1所示，所述高透明填充介质3填满透明陶瓷荧光盖片2与COB芯片模组1之间的空腔。所述高透明填充介质3为有高透明机硅类材料，且其折射率在1.5~1.7。
如图1至图4所示，本发明的大功率白光LED的封装方法，包括：
a. COB芯片模组制作：将多颗经筛选的蓝光LED芯片11进行阵列排布，然后用COB工艺键合固定在高导热的线路基板12上，形成COB芯片模组1；其中，蓝光LED芯片11可以以正装或倒装的方式通过固晶胶或共晶焊接方式键合固定于线路基板12上。结合COB工艺，可以实现集成光源模组的高功率、小体积，适用于制造低成本高效大功率白光LED。在优选的实施例中，所述蓝光LED芯片11可按方形阵列或圆形阵列排布（如图2所示），并通过串联、并联或混联连接，且相邻蓝光LED芯片11间距为3.0~5.0mm。所述COB芯片模组1中的线路基板12为方形、椭圆形或圆形。
b.内外电连接：通过导线将COB芯片模组1的正负极13与外接正负电极电连接；
c. COB芯片模组定位：COB芯片模组1置入反光杯4底部，再用高透明填充介质3灌平该COB芯片模组1表面；
d. 透明陶瓷荧光盖片密封：将透明陶瓷荧光盖片2的底面22预涂少量的高透明有机硅后，于烘箱中初步固化后贴合在所述高透明填充介质3的表面，同时用密封粘胶5填充透明陶瓷荧光盖片2与反光杯4内壁之间的空隙形成密封，后进行深度烘烤固化；其中，该透明陶瓷荧光盖片2为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片。其中，初步固化效果以透明陶瓷荧光盖片2底面22的透明有机硅胶不沾手为准；所述深度烘烤的温度为140~150℃，烘烤时间为2~4小时。
其中，所述透明陶瓷荧光盖片2的顶面21半径小于底面22半径，且侧面23为弧形面；所述高透明填充介质3为有高透明机硅类材料，且其折射率在1.5~1.7。
最后如图5所示，从本发明大功率白光LED的光谱分布曲线图中可以看出：所制作大功率白光LED实现了高光通量和高光效，其光效值大于120lm/W，光通量大于7800lm。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种大功率白光LED，其特征在于：包括COB芯片模组、透明陶瓷荧光盖片、高透明填充介质和反光杯；所述COB芯片模组是封装有多颗蓝光LED芯片的线路基板；所述COB芯片模组位于反光杯的底部；所述透明陶瓷荧光盖片位于COB芯片模组上方并通过密封粘胶固定于反光杯上，且该透明陶瓷荧光盖片为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片；所述高透明填充介质填满透明陶瓷荧光盖片与COB芯片模组之间的空腔；所述COB芯片模组的正负极分别与外接正负电极电连接。
2.根据权利要求1所述的一种大功率白光LED，其特征在于：所述透明陶瓷荧光盖片的顶面半径小于底面半径，且侧面为弧形面。
3.根据权利要求1所述的一种大功率白光LED，其特征在于：所述COB芯片模组的线路基板为Al2O3宝石衬底、SiC衬底或Si衬底；所述蓝光LED芯片是直接生长在所述Al2O3宝石衬底、SiC衬底或Si衬底上，或是在上述三种衬底中的任意一种上生长后被转移封装的蓝光芯片。
4.根据权利要求1或3所述的一种大功率白光LED，其特征在于：所述COB芯片模组上封装的蓝光LED芯片按阵列结构排列，且通过串联、并联或混联连接，相邻蓝光LED芯片的间距为3.0~5.0mm。
5.根据权利要求4所述的一种大功率白光LED，其特征在于：所述COB芯片模组中的线路基板为为方形、椭圆形或圆形。
6.根据权利要求1所述的一种大功率白光LED，其特征在于：所述高透明填充介质为有高透明机硅类材料，且其折射率在1.5~1.7。
7.一种大功率白光LED的封装方法，其特征在于：包括
a. COB芯片模组制作：将多颗蓝光LED芯片用COB工艺键合固定在高导热的线路基板上，形成COB芯片模组；
b.内外电连接：通过导线将COB芯片模组的正负极与外接正负电极电连接；
c. COB芯片模组定位：COB芯片模组置入反光杯底部，再用高透明填充介质灌平该COB芯片模组表面；
d. 透明陶瓷荧光盖片密封：将透明陶瓷荧光盖片的底面预涂少量的高透明有机硅后，于烘箱中初步固化后贴合在所述高透明填充介质的表面，同时用密封粘胶填充透明陶瓷荧光盖片与反光杯内壁之间的空隙形成密封，后进行深度烘烤固化；其中，该透明陶瓷荧光盖片为由化学液相法制得稀土掺杂YAG前驱体后烧制而成的荧光透明陶瓷材料或荧光透明玻璃陶瓷材料制得的盖片。
8.根据权利要求7所述的一种大功率白光LED的封装方法，其特征在于：所述步骤a中，蓝光LED芯片通过固晶胶或共晶焊接方式键合固定于线路基板上。
9.根据权利要求7所述的一种大功率白光LED的封装方法，其特征在于：所述步骤d中，初步固化效果以透明陶瓷荧光盖片底面的透明有机硅胶不沾手为准；所述深度烘烤的温度为140~150℃，烘烤时间为2~4小时。
10.根据权利要求8所述的一种大功率白光LED的封装方法，其特征在于：
所述透明陶瓷荧光盖片的顶面半径小于底面半径，且侧面为弧形面；
所述高透明填充介质为有高透明机硅类材料，且其折射率在1.5~1.7；
所述COB芯片模组上的蓝光LED芯片按阵列结构排列，并通过串联、并联或混联连接，且相邻芯片间距为3.0~5.0mm；所述COB芯片模组中的线路基板为方形、椭圆形或圆形。
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| CN201410774106.7A CN104505449A (zh) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | 一种大功率白光led及其封装方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114361315A (zh) * | 2020-10-13 | 2022-04-15 | 福建中科芯源光电科技有限公司 | 一种无机材料封装的白光led芯片、器件及其制备方法与应用 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN101697367A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-04-21 | 烁光特晶科技有限公司 | 一种利用透明陶瓷制备led的方法 |
| CN102367017A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-03-07 | 日东电工株式会社 | 荧光体陶瓷及发光装置 |
| CN102620167A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-08-01 | 四川大学 | 一种透明陶瓷白光led及其制备方法 |
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2014
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| PB01 | Publication | ||
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