CN107833877A - Led封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED封装结构，该结构包括：LED底板(11)；第一透镜层(12)，设置于LED底板(11)上；第一硅胶层(13)，设置于LED底板(11)和第一透镜层(12)上；第二透镜层(14)，设置于第一硅胶层(13)上；第二硅胶层(15)，设置于第一硅胶层(13)和第二透镜层(14)上。本发明提供的LED封装结构在光源上采用第一透镜层、第一硅胶层、第二透镜层及第二硅胶层的多层结构；利用多层结构中不同种类硅胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；同时，可以有效抑制全反射并保证LED芯片的光线能够更多的透过封装材料照射出去。
Description
技术领域
本发明属LED封装技术领域，特别涉及一种LED封装结构。
背景技术
上世纪末，以GaN基材料为代表的III-V族化合物半导体在蓝光芯片领域的突破，带来了一场照明革命，这场革命的标志是以大功率发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)为光源的半导体照明技术(Solid State Lighting，SSL)。
LED具有寿命长、发光效率高、显色性好、安全可靠、色彩丰富和易于维护的特点。在当今环境污染日益严重，气候变暖和能源日益紧张的背景下，基于大功率LED发展起来的半导体照明技术已经被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。这是自煤气照明、白炽灯和荧光灯之后，人类照明史上的一次大飞跃，迅速提升了人类生活的照明质量。
现在，LED多采用GaN基蓝光灯芯加黄色荧光的方式产生白光，以实现照明，这种方式具有以下几个问题。
1、目前，芯片多数是封装在薄金属散热基板上，由于金属散热基板较薄、热容较小，而且容易变形，导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果。
2、由于LED光源发出的光一般呈发散式分布，即朗伯分布，这引起光源照明亮度不够集中，一般需要通过外部透镜进行二次整形，以适应具体场合的照明需求，这增加了生产成本。
发明内容
为了提高LED芯片的工作性能，本发明提供了一种LED封装结构；本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明的实施例提供了一种LED封装结构，包括：
LED底板11；
第一透镜层12，设置于所述LED底板11上；
第一硅胶层13，设置于所述LED底板11和所述第一透镜层12上；
第二透镜层14，设置于所述第一硅胶层13上；
第二硅胶层15，设置于所述第一硅胶层13和所述第二透镜层14上。
在本发明的一个实施例中，所述LED底板11包括散热基板和LED芯片，其中，所述LED芯片设置于所述散热基板上。
在本发明的一个实施例中，所述散热基板设置有若干圆孔；其中，所述圆孔沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。
在本发明的一个实施例中，所述圆孔的直径为0.2—0.4毫米、圆孔之间的间距为0.5-10毫米。
在本发明的一个实施例中，所述第一硅胶层13的折射率小于所述第二硅胶层15和所述第一透镜层12的折射率，所述第二透镜层14的折射率大于所述第一硅胶层13和所述第二硅胶层15的折射率。
在本发明的一个实施例中，所述第一透镜层12和所述第二透镜层14均包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。
在本发明的一个实施例中，所述第二硅胶层15为覆盖所述第一硅胶层12和所述第二透镜层14的半球硅胶层。
在本发明的一个实施例中，所述LED封装结构还包括第三透镜层16和第三硅胶层17；其中，所述第三透镜层16和所述第三硅胶层17依次设置于所述第二硅胶层15之上。
在本发明的一个实施例中，所述LED封装结构还包括第四透镜层18和第四硅胶层19；其中，所述第四透镜层18和所述第四硅胶层19依次设置于所述第三硅胶层17之上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的LED封装结构，其散热基板上采用中间通孔的方式，在强度几乎没有变化的同时，降低了散热基板成本，同时，增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。
2、本发明提供的LED封装结构，在光源上采用第一透镜层、第一硅胶层、第二透镜层及第二硅胶层的多层结构；利用多层结构中不同种类硅胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中。
3、本发明提供的硅胶半球可以呈矩形均匀排列，或者菱形排列。可以保证光源的光线在集中区均匀分布。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
图1为本发明一实施例提供的LED封装结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的LED封装的散热基板示意图；
图3为本发明另一实施例提供的LED封装方法流程图；
图4为本发明再一实施例提供的三层透镜LED封装结构示意图；
图5为本发明又一实施例提供的四层透镜LED封装结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明一实施例提供的LED封装结构示意图，包括：
LED底板11；
第一透镜层12，设置于所述LED底板11上；
第一硅胶层13，设置于所述LED底板11和所述第一透镜层12上；
第二透镜层14，设置于所述第一硅胶层13上；
第二硅胶层15，设置于所述第一硅胶层13和所述第二透镜层14上。
具体地，第一硅胶层13、第一透镜层12、第二硅胶层15以及第二透镜层14的折射率依次增加；可以有效抑制全反射并保证LED芯片的光线能够更多的透过封装材料照射出去。
进一步地，在该LED封装结构中第一透镜层12可以看作为“平凸镜”，其焦距优选为满足公式①：
R1/(n2-n1)；------------①
其中，n1为第一硅胶层13中硅胶的折射率，n2为形成第一透镜层12的硅胶材料的折射率，R1为第一透镜层12中硅胶球的半径；
第二透镜层14焦距优选为满足公式②：
R2/(n4-n3)；------------②
其中，n3为第二硅胶层15中硅胶的折射率，n4为形成第二透镜层14的硅胶材料的折射率，R2为第二透镜层14中硅胶球的半径。这样才能很好地保证LED的出光率最高。
另外，通过实验证明，出光率最优的LED的其他参数还包括：
第一硅胶层13的厚度H1应满足公式③：
R1/2+2×R1/(n2-n1)≥H1≥R1/2；----------------③
其中，H1为第一硅胶层13的厚度；
第二硅胶层15的厚度应满足公式④：
R2/2+2×R2/(n4-n3)≥H2≥R2/2；----------------④
其中，H2为第二硅胶层15的厚度。当然，第一硅胶层13和第二硅胶层15的厚度也不能太厚，太厚也会影响其出光率。
优选地，R1＝R2＝R，且R优选为5μm～100μm，且球间距A优选为5μm～100μm。LED基板11的宽度优选为：W＝5mil(1mil＝1/45mm)，其厚度D优选为90μm～140μm。
具体地，所述LED底板11包括散热基板和LED芯片，其中，所述LED芯片设置于所述散热基板上。
具体地，所述LED芯片包括红光LED芯片、绿光LED芯片和蓝光LED芯片。其中，采用三基色LED芯片其硅胶层均不掺杂荧光粉，可以避免荧光粉掺杂不均匀导致出光不均匀和出光率下降的问题。
进一步地，请参见图2，图2为本发明一实施例提供的LED封装的散热基板示意图，所述散热基板设置有若干圆孔；其中，所述圆孔沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。
优选地，所述圆孔的直径为0.2—0.4毫米、圆孔之间的间距为0.5-10毫米。
优选地，所述第一透镜层12和所述第二透镜层14均包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。
具体地，所述第二硅胶层15为覆盖所述第一硅胶层12和所述第二透镜层14的半球硅胶层。
本实施例提供的LED封装结构，采用散热基板上采用中间通孔的方式，解决了由于金属散热基板较薄、热容较小，而且容易变形，导致其与散热片底面接触不够紧密而影响散热效果的问题；同时，在强度几乎没有变化的同时，降低了散热基板成本，增加空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。
实施例二
请参照图3，图3为本发明另一实施例提供的LED封装方法流程图，本实施例在上述实施例的基础上，对本发明的LED封装结构的封装方法进行详细描述如下。具体地，包括如下步骤：
S21、选取LED芯片；
S22、选取散热基板和支架；
S23、将所述LED芯片焊接于所述散热基板；
S24、在所述LED芯片上依次交叉制备多个透镜区和硅胶层；
S25、在100-150℃温度下，烘烤4-12小时以完成所述LED封装。
具体地，S22可以包括：
S221、选取支架和散热基板；
S222、清洗所述支架和所述散热基板；
S223、将所述支架和所述散热基板烘烤干。
优选地，所述散热基板采用带有圆孔的铁材料；
其中，采用中间斜圆槽的方式，在强度几乎没有变化的同时，降低了散热基板成本；同时增加空气流通的通道，利用烟囱效应提升空气的热对流速率，增加了散热效果。
具体地，S23可以包括：
S231、印刷焊料并检验所述焊料的固晶：
S232、采用回流焊接工艺，将所述LED芯片焊接于所述散热基板，并将所述散热基板安装于所述支架。
具体地，S24可以包括：
S241、在所述LED芯片上制备第一透镜层；
S242、在所述第一透镜层上涂敷第一硅胶形成第一硅胶层；
S243、在所述第一硅胶层上制备第二透镜层；
S244、在所述第二透镜层上涂敷第二硅胶形成第二硅胶层。
进一步地，在S244之后还可以包括：
S245、在所述第二硅胶层上制备第三透镜层；
S246、在所述第三透镜层上涂敷第三硅胶形成第三硅胶层。
优选地，在S246之后还可以包括：
S247、在所述第三硅胶层上制备第四透镜层；
S248、在所述第四透镜层上涂敷第四硅胶形成第四硅胶层。
优选地，S241可以包括：
S2411、在所述LED芯片上涂敷第五硅胶；
S2412、利用半球形模具在所述第五硅胶上制备若干第一半球形透镜；
S2413、带模具烘烤后去掉模具形成所述第一透镜层。
优选地，S242可以包括：
S2421、在所述第一透镜层上涂敷所述第一硅胶；
S2422、烘烤后形成所述第一硅胶层；
进一步地，S243可以包括：
S2431、在所述LED芯片上涂敷第六硅胶；
S2432、利用半球形模具在所述第六硅胶上制备若干第二半球形透镜；
S2433、带模具烘烤后去掉模具形成所述第二透镜层。
优选地，当所述第二硅胶层为LED封装结构的最外层时，S244可以包括：
S2441、在所述第二透镜层上涂敷所述第二硅胶；
S2442、采用半球形模具在所述第二硅胶上形成外层半球；
S2443、带模具烘烤后去掉模具形成所述第二硅胶层。
具体地，S25之后还包括：对所述LED封装结构进行检测包装。
实施例三
进一步地，请参照图4，图4为本发明再一实施例提供的三层透镜LED封装结构示意图，具体地，LED封装结构包括：由下往上依次包括LED底板31、第一透镜层32、第一硅胶层33、第二透镜层34、第二硅胶层35、第三透镜层36以及第三硅胶层37。
优选地，LED底板31包括散热基板和设置于散热基板上的LED芯片。
进一步地，第一透镜层32、第二透镜层34和第三透镜层36包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。
实施例四
进一步地，请参照图5，图5为本发明又一实施例提供的四层透镜LED封装结构示意图，具体地，LED封装结构包括：由下往上依次包括LED底板41、第一透镜层42、第一硅胶层43、第二透镜层44、第二硅胶层45、第三透镜层46、第三硅胶层47、第四透镜层48以及第四硅胶层49。
优选地，LED底板41包括散热基板和设置于散热基板上的LED芯片。
其中，多层结构中硅胶层的折射率由下往上依次增加，每一个透镜层的折射率大于其相邻硅胶层的折射率；可以保证LED芯片光源能够更多的透过封装材料照射出去。
进一步地，第一透镜层42、第二透镜层44、第三透镜层46和第四透镜层48包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。
本实施例提供的LED封装结构，采用多层透镜层和多层硅胶层交叉设置的多层结构；多层结构中硅胶层的折射率依次增加，每一个透镜层的折射率大于其相邻硅胶层的折射率，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；也可以保证LED芯片的能够更多的透过封装材料照射出去。
综上所述，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。
Claims (9)
1.一种LED封装结构，其特征在于，包括：
LED底板(11)；
第一透镜层(12)，设置于所述LED底板(11)上；
第一硅胶层(13)，设置于所述LED底板(11)和所述第一透镜层(12)上；
第二透镜层(14)，设置于所述第一硅胶层(13)上；
第二硅胶层(15)，设置于所述第一硅胶层(13)和所述第二透镜层(14)上。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述LED底板(11)包括散热基板和LED芯片，其中，所述LED芯片设置于所述散热基板上。
3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述散热基板设置有若干圆孔；其中，所述圆孔沿所述散热基板宽度方向且与所述散热基板平面平行。
4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述圆孔的直径为0.2—0.4毫米、圆孔之间的间距为0.5-10毫米。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一硅胶层(13)的折射率小于所述第二硅胶层(15)和所述第一透镜层(12)的折射率，所述第二透镜层(14)的折射率大于所述第一硅胶层(13)和所述第二硅胶层(15)的折射率。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一透镜层(12)和所述第二透镜层(14)均包括若干个呈矩形或菱形均匀分布的硅胶半球。
7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二硅胶层(15)为覆盖所述第一硅胶层(12)和所述第二透镜层(14)的半球硅胶层。
8.一种LED封装结构，其特征在于，所述LED封装结构由下往上依次包括LED底板(31)、第一透镜层(32)、第一硅胶层(33)、第二透镜层(34)、第二硅胶层(35)、第三透镜层(36)和第三硅胶层(37)。
9.一种LED封装结构，其特征在于，所述LED封装结构由下往上依次包括LED底板(41)、第一透镜层(42)、第一硅胶层(43)、第二透镜层(44)、第二硅胶层(45)、第三透镜层(46)、第三硅胶层(47)、第四透镜层(48)以及第四硅胶层(49)。
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