CN107946443A - 一种大功率led封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率LED封装结构，包括：散热基板(21)、第一封装层(22)、第二封装层(24)、若干球形透镜(23)；所述第一封装层(22)涂覆在所述散热基板(21)上，所述球形透镜(23)至少一部分嵌入所述第一封装层(22)中，所述球形透镜(23)未嵌入部分涂覆有所述第二封装层(24)。本发明的大功率LED封装结构采用球形透镜，解决了光源照明亮度不够集中的技术问题，不需要进行二次整形，结构简单，降低生产成本。此外，相比现有技术不需要在芯片上涂抹荧光粉，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降，导致亮度降低的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装领域，具体涉及一种大功率LED封装结构。
背景技术
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。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。
然而，现有技术存在以下缺陷。
1、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，现有硅胶透镜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，其结构复杂，生产成本较高。
2、现有的大功率LED封装中，荧光粉一般是直接涂覆在芯片表面上的。由于芯片对于后向散射的光线存在吸收作用，因此，这种直接涂覆的方式将会降低封装的取光效率。另外，将荧光粉直接涂覆在芯片上，芯片产生的高温会使荧光粉的量子效率显著下降，从而严重影响到封装的流明效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种大功率LED封装结构。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种大功率LED封装结构，包括：散热基板、第一封装层、第二封装层、若干球形透镜；所述第一封装层位于在所述散热基板之上，所述球形透镜至少一部分嵌入所述第一封装层中，所述第二封装层位于所述球形透镜未嵌入部分和所述第一封装层之上。
进一步地，所述散热基板一表面具有多个平行设置的槽孔通道，所述散热基板上设置有LED芯片。
进一步地，所述第一封装层、第二封装层、球形透镜均为硅胶结构。
进一步地，所述第二封装层为凸形结构。
进一步地，所述球形透镜嵌入所述第一封装层中的嵌入部分体积与未嵌入部分体积相同。
进一步地，所述第一封装层折射率小于所述第二封装层折射率，且所述球形透镜折射率大于所述第二封装层折射率。
进一步地，所述球形透镜在所述第一封装层上形成规则的阵列。
进一步地，相邻两个球形透镜之间的间距为10μm-200μm。
进一步地，所述球形透镜的直径为10μm-200μm。
进一步地，所述散热基板为铝板。
本发明的有益效果是：
1、本发明的大功率LED封装结构采用球形透镜，解决了光源照明亮度不够集中的技术问题，不需要进行二次整形，工艺简单，降低成本。
2、采用本发明的大功率LED封装结构不需要在芯片上涂抹荧光粉，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降，导致亮度降低的问题。
3、本发明的大功率LED封装结构通过在散热基板上设置槽孔通道，使得产生的热量能够通过该通过流通，增加了器件内部空气的流通性，利用空气热对流原理提高散热效果，此外，通过开设槽体也降低了散热基板耗材用量，降低了生产成本。
4、采用本发明的大功率LED封装结构采用不同折射率的硅胶，并在硅胶中形成透镜，解决了LED芯片发光分散的问题，使得光源发出的光能够更加集中，提高光源利用率。
5、本发明的大功率LED封装结构采用铝板作为散热基板，其热容大，不容易变形，与散热片底面接触紧密，散热效果好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种大功率LED封装结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种大功率LED散热基板结构示意图；
图3为本发明实施例提供的灯芯结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种大功率LED封装结构示意图，包括：散热基板21、第一封装层22、第二封装层24、若干球形透镜23；所述第一封装层22位于在所述散热基板21之上，所述球形透镜23至少一部分嵌入所述第一封装层22中，所述第二封装层24位于所述球形透镜23未嵌入部分和所述第一封装层22之上。
本发明的大功率LED封装结构采用球形透镜，解决了光源照明亮度不够集中的技术问题，不需要进行二次整形，结构简单，降低生产成本。此外，相比现有技术不需要在芯片上涂抹荧光粉，解决了高温引起的荧光粉的量子效率下降，导致亮度降低的问题。
在一个具体实施方式中，参看图2，所述散热基板21一表面具有多个平行设置的槽孔通道1，所述散热基板21上设置有LED芯片。该槽孔通道为半圆柱型槽孔通道。
由于LED芯片工作的安全结温应在110℃以内，如果结温过高，会导致光强降低、光谱偏移、色温升高、热应力增高、芯片加速老化等一系列问题，大大降低了LED的使用寿命，同时，还可能导致芯片上封装的硅胶层加速老化，影响其透光效率。由于LED输入功率中只有一部分的能量转化为光能，其它的则转化为热能，对于功率较大的LED芯片，为了提高散热效果，对所述原始散热基板进行处理后得到具有槽体结构的散热基板。具体的散热基板结构参看图2，该槽体为空气流通的通道，利用空气的热对流，增加了散热效果。槽体的直径为0.3mm-2mm。在该尺寸下，能够达到在不改变散热基板强度的情况下，尽可能大的增加风道的尺寸。
在一个具体实施方式中，所述第一封装层22、第二封装层24、球形透镜23均为硅胶结构。所述第二封装层24为凸形结构。具体可以是半球形、椭球形等。
在一个具体实施方式中，所述球形透镜23嵌入所述第一封装层22中的嵌入部分体积与未嵌入部分体积相同。即球形透镜一半嵌入在第一封装层中，另一部分被第二封装层包裹。
在一个具体实施方式中，所述第一封装层22折射率小于所述第二封装层24折射率，且所述球形透镜23折射率大于所述第二封装层24折射率。本发明采用不同折射率的硅胶，并在硅胶中形成透镜，解决了LED芯片发光分散的问题，使得光源发出的光能够更加集中，提高光源利用率。在本实施例中，第二硅胶层折射率为1.4-1.6。例如可以选择甲基(1.41折光率)硅橡胶、苯基高折(1.54光折射率)有机硅橡胶。硅胶层折射率从下向上依次增大是为了抑制全反射，因为全反射会导致出射光变少，全反射到内部的光会被吸收变为无用的热量。并且最外层的折射率不要太大，因为最外面一层硅胶的折射率太大，就会在外层与空气之间形成打的折射率差，全反射效应严重，不利于透光。
在一个具体实施方式中，所述球形透镜23在所述第一封装层22上形成规则的阵列。具体可以是矩形阵列、菱形阵列、三角形阵列、圆形阵列等。
在一个具体实施方式中，所述第一硅胶层直接接触封装散热基板上的RGB三基色LED，其结构示意图如图3所示。由于荧光粉为颗粒状，会导致出光率下降。采用RGB灯芯不会出现荧光粉因为在材料中会出现掺杂不均匀问题导致出光不均匀的问题。
相邻两个球形透镜23之间的间距为10μm-200μm。所述球形透镜23的直径为10μm-200μm。采用上述尺寸能够保证在散热基板面积一定的情况下尽可能多的集中光源，提高光源利用率。
在一个具体实施方式中，所述散热基板21为铝板。所述铝板的厚度为0.5mm-10mm。采用铝材散热基板热容大，不容易变形，与散热片底面接触紧密，散热效果好。
本实施例还提供了该封装结构的制作工艺，具体如下：
步骤a：制备封装散热基板。
a1、选择原始散热基板；
a2、在所述原始散热基板一平面沿着宽度方向开设若干间隔预定距离的槽体，得到封装散热基板；其中，所述槽体为半圆柱型槽体。
步骤b：处理第一封装层。
b1、将第一半球形模具压制在所述第一封装层，形成半球形凹槽；
b2、对所述封装散热基板在第一预定温度下烤制第一预定时间；
b3、去除所述第一半球形模具。其中，所述第一预定温度为90℃-125℃，所述第一预定时间为15min-60min。
步骤c：形成球形透镜。
c1、在所述半球形凹槽内涂覆透镜硅胶，形成下半球结构；
c2、利用所述第一半球形模具，在所述下半球结构上部涂覆透镜硅胶，对应形成上半球结构，所述下半球结构与所述上半球结构结合形成球形透镜。
步骤d：封装。
d1、利用第二半球形模具在所述第二封装层上形成半球形凸透结构；
d2、对所述封装散热基板在第二预定温度下烤制第二预定时间；
d3、去除所述第二半球形模具。其中，所述第二预定温度为100℃-150℃，所述第二预定时间为4h-12h。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种大功率LED封装结构，其特征在于，包括：散热基板(21)、第一封装层(22)、第二封装层(24)、若干球形透镜(23)；所述第一封装层(22)位于在所述散热基板(21)之上，所述球形透镜(23)至少一部分嵌入所述第一封装层(22)中，所述第二封装层(24)位于所述球形透镜(23)未嵌入部分和所述第一封装层(22)之上。
2.根据权利要求1所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述散热基板(21)一表面具有多个平行设置的槽孔通道(1)，所述散热基板(21)上设置有LED芯片。
3.根据权利要求1所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述第一封装层(22)、所述第二封装层(24)、所述球形透镜(23)均为硅胶结构。
4.根据权利要求1所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述第二封装层(24)为凸形结构。
5.根据权利要求1所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述球形透镜(23)嵌入所述第一封装层(22)中的嵌入部分体积与未嵌入部分体积相同。
6.根据权利要求1-5任一项所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述第一封装层(22)折射率小于所述第二封装层(24)折射率，且所述球形透镜(23)折射率大于所述第二封装层(24)折射率。
7.根据权利要求1-5任一项所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述球形透镜(23)在所述第一封装层(22)上形成规则的阵列。
8.根据权利要求7所述的大功率LED封装结构，其特征在于，相邻两个球形透镜(23)之间的间距为10μm-200μm。
9.根据权利要求7所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述球形透镜(23)的直径为10μm-200μm。
10.根据权利要求1所述的大功率LED封装结构，其特征在于，所述散热基板(21)为铝板。
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