CN108281537A - 一种led灯珠的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED灯珠的封装结构，包括基板、LED芯片、金属导线以及透镜，所述LED芯片通过所述金属导线与所述基板相连接，所述透镜与所述LED芯片之间设有封胶层；所述透镜包括入光面以及出光面，所述入光面覆盖于所述封胶层上，所述透镜的出光面上设有用于改变配光方向的凹陷，所述凹陷的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹陷的顶部形成喇叭状开口。本发明通过所述透镜实现改变所述LED芯片的配光方向，形成蝙蝠翼式的光型分布，达到扩大发光角度的目的，而且使得配光曲线呈蝙蝠翼式，从而提高被照面均匀度和光能量的利用率，所述支架设置用于放置所述LED芯片的凹槽，使得整体结构更加紧凑，便于制作以及降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种LED灯珠的封装结构。
背景技术
近年来，LED照明技术得到了突飞猛进的发展，随着功率型LED器件技术的发展，LED在照明领域中得到巨大的应用。LED以其发光效率高、寿命长、色域广、可工作频率高、无汞等优点将逐渐取代传统的白炽灯，卤素灯甚至高压钠灯，必将成为照明的首选。
LED光源的发光光型一般都近似朗伯体，这也导致其中间发光强而两边发光弱。故在实际的照明应用中，往往还需要对光源进行二次配光设计并添加二次透镜，以保证出光均匀度。该方法不但浪费时间成本、设计成本，还浪费材料成本，增长生产周期，减小LED灯的综合竞争力。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种制作简单、成本低廉、发光角度大且光源具备蝙蝠翼式配光曲线的LED灯珠封装结构。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种LED灯珠封装结构，包括基板、LED芯片、金属导线以及透镜，所述LED芯片通过所述金属导线与所述基板相连接，所述透镜与所述LED芯片之间设有封胶层；
所述透镜包括入光面以及出光面，所述入光面覆盖于所述封胶层上，所述透镜的出光面上设有用于改变配光方向的凹陷，所述凹陷的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹陷的顶部形成喇叭状开口。
作为优选方案，所述凹陷呈倒置的椎体状，所述凹陷包括朝外设置的顶锥口和朝向所述LED芯片设置的底锥点。
作为优选方案，所述顶锥口通过弧面或者折弯面与所述透镜相衔接。
作为优选方案，所述凹陷呈倒置的台体状，所述凹陷包括朝外设置的顶部开口和朝向所述LED芯片设置的出光底面，所述出光底面平行于所述入光面。
作为优选方案，所述凹陷的顶部开口通过弧面或者折弯面与所述透镜相衔接。
作为优选方案，还包括设于所述基板与所述透镜之间的支架，所述透镜的入光面覆盖于所述支架上，所述支架由具有反射光线性质的材料制成，所述支架的内部设有用于容置所述LED芯片的凹槽。
作为优选方案，所述凹槽的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹槽的顶部形成喇叭状开口。
作为优选方案，所述凹陷与所述凹槽的中心线在同一直线上。
作为优选方案，所述封胶层设于所述凹槽内。
作为优选方案，所述凹槽为倒置的台体形凹槽，所述LED芯片位于所述凹槽的底部中心，所述凹槽的顶部开口与所述入光面相接。
本发明所提供的LED灯珠的封装结构，与现有技术相比，其有益效果是：本发明所述的LED芯片通电发光，光线最终经过透镜射出，通过所述透镜实现改变所述LED芯片的出光方向，形成蝙蝠翼式的光型分布，并且所述凹陷设计成喇叭状凹槽，使得所述LED芯片的所发出的光线通过所述透镜，达到扩大发光角度的目的，而且使得出光光型的所有剖面的配光曲线均呈蝙蝠翼式，从而提高被照面均匀度和光能量的利用率，使LED灯具发出更均匀的光，避免了在应用端增加二次透镜，节省了制作工艺流程的时间，减少了二次光学设计的成本，整体结构更加紧凑，便于制作以及降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。
图1为本发明第一种实施例的LED灯珠的封装结构的内部结构示意图。
图2为图1的另一视角的内部结构图。
图3为本发明第一种实施例的LED灯珠的封装结构的俯视结构示意图。
图4为本发明第一种实施例的LED灯珠的封装结构的光线光路示意图。
图5为本发明第二种实施例的LED灯珠的封装结构的内部结构示意图。
图6为本发明第三种实施例的LED灯珠的封装结构的内部结构示意图。
图7为本发明第四种实施例的LED灯珠的封装结构的内部结构示意图。
图8为本发明所有实施例的LED灯珠的封装结构的配光曲线示意图。
图中：1.基板；2.透镜；3.LED芯片；4.金属导线；5.凹陷；6.支架；7.凹槽；8.绝缘条；9.光线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图4所示，本发明优选的第一种实施例提供了一种LED灯珠的封装结构，包括基板1、LED芯片3、金属导线4以及透镜2，所述LED芯片3通过所述金属导线4与所述基板1相连接，所述透镜2与所述LED芯片3之间设有封胶层；所述透镜2包括入光面以及出光面，所述入光面覆盖于所述封胶层上，所述透镜2的出光面上设有用于改变配光方向的凹陷5，所述凹陷5的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹陷5的顶部形成喇叭状开口。
基于上述技术特征的LED灯珠的封装结构，通过直接在所述透镜2上设置凹陷5，实现改变所述LED芯片3的出光方向，形成蝙蝠翼式的光型分布，并且所述凹陷5设计成喇叭状凹槽，使得所述LED芯片3所发出的光线9通过所述凹陷5的折射，达到扩大发光角度的目的，而且使得配光曲线呈蝙蝠翼式，从而提高被照面均匀度和光能量的利用率，使LED灯具发出更均匀的光，避免了在应用端增加二次透镜，节省了制作工艺流程的时间，减少了二次光学设计的成本，使得整体结构更加紧凑，便于制作以及降低生产成本。
如图4及图8所示，基于上述技术特征的LED灯珠的封装结构，所述蝙蝠翼式的光型分布，有用较大的发光角度，一般的，所述的发光角度在150°～180°之间，优选的，发光角度在170°～180°，所述透镜2使用容易模压成型的硅胶、硅树脂、环氧树脂、亚克力、PC料、COC料、ABS料等制成，优选的材质为硅胶，可以理解的是，所述凹陷5的内凹的曲率、线性等不受限制，所述凹陷5的侧壁或者所述凹陷5的底面可以是平面或者曲面。
如图1及图2所述，所述凹陷5的剖面的两侧线型优先为曲线形或者为直线形，便于制作，且可以使得光路均匀过渡，避免光路过于杂乱无章。
进一步的，在本实施例中，所述凹陷5呈倒置的椎体状，所述凹陷5包括朝外设置的顶锥口和朝向所述LED芯片3设置的底锥点，使得所述LED芯片3的主要中心光线9均可通过所述凹陷5的内壁往周边射出，较大程度比例的光线9都可以通过所述凹陷5的实现蝙蝠翼式配光曲线。
进一步的，在本实施例中，所述顶锥口通过圆弧面与所述透镜2相衔接，使得其他未经过所述凹陷5的光线9可通过该圆弧面往周边射出，光线9均匀过渡，使得被照射面具有更佳的均匀度。
进一步的，在本实施例中，所述LED灯珠的封装结构还包括设于所述基板1与所述透镜2之间的支架6，所述透镜2的入光面覆盖于所述支架6上；所述支架6由具有反射光线9性质的绝缘材料制成，所述支架6的内部设有用于容置所述LED芯片3的凹槽7，所述封胶层设于所述凹槽7内，便于所述凹槽7进行填充封胶层。
进一步的，在本实施例中，所述凹槽7的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹槽7的顶部形成喇叭状开口，使得所述LED芯片3射向所述支架6的侧光可通过所述支架6的反射，射向所述透镜2上，充分利用光的能量，大大提高所述LED灯珠的整体光效，具有稳定、高效、节能等特点，为了避免所述LED灯珠发出的光线9不对称，所述凹陷5与所述凹槽7的中心线在同一直线上。
进一步的，在本实施例中，所述凹槽7为倒置的台体形凹槽，所述LED芯片3位于所述凹槽7的底部中心，所述凹槽7的顶部开口与所述入光面相接，便于所述LED灯珠的填充封胶层、装配等工艺流程，同时，所述的支架6或基板1均由具有反射光线9的材料制成，包括五金材料及绝缘材料，所述五金材料可以是铜、铁、铝或合金材料。优选的，所述五金材料的表面至少设有一层的金属镀层，一般的，所述金属镀层为金、银、白铜、镍等等。所述的绝缘材料可以为PPA、PCT、EMC、硅胶、硅树脂、光学玻璃等等，使得所述支架6可实现反射所述LED芯片3的侧光，达到提高所述LED灯珠整体光效的效果。
在本实施例中，所述封胶层设于所述凹槽内，便于对所述封胶层进行填充，所述的封胶层的主体材料为硅胶、硅树脂、环氧树脂等光学高温尼龙。此外，所述封胶层内还设有至少一种荧光粉。所述的荧光粉材质可以是铝酸盐、硅酸盐、氮化物、氟化物、硫化物等。
另外，所述基板1还设有用于将所述基板1隔离成正极区域和负极区域的绝缘条8，所述LED芯片3的两条所述金属导线4与所述基板1相连接，一条与正极区域相连接，另一条与负极区域相连接，便于实现通过焊接所述基板1，即可通过所述基板1为所述LED芯片3通电；所述的金属导线4的材质可以是金、银、铜、铝或合金材料。
第二种实施例，本实施例除以下特征外，其余特征均与第一种实施例相同：
如图5所示，所述顶锥口通过折弯面与所述透镜2相衔接，使得其他未经过所述凹陷5的光线9可通过该折弯面往周边射出，可使得所述LED芯片3出光的光线9照射于周边特定区域，可用于对某一特定区域进行较明显的照射使得该特定区域的被照面具有较佳的均匀度。
第三种实施例，本实施例除以下特征外，其余特征均与第一种实施例相同：
如图6所示，所述凹陷5为倒置的台体状，所述凹陷5包括朝外设置的顶部开口和朝向所述LED芯片3设置的出光底面，所述出光底面平行于所述入光面，使得所述LED芯片3的主要中心光线9可区分为两部分，一部分通过所述出光底面射出照射于中心，另一部分通过所述凹陷5的侧面内壁折射照射于中心的周边，该结构可增加照射中心的照明度，可以理解的是，所述出光底面可以是平面，也可以是曲面等等，这些结构设计方案均在本发明的保护之内，在此不再赘述。
进一步的，在本实施例中，所述顶部开口通过圆弧面与所述透镜2相衔接，使得其他未经过所述凹陷5的光线9可通过该圆弧面往周边射出，使得周边的光线9均匀过渡，使得被照射面的周边具有更佳的均匀度。
第四种实施例，本实施例除以下特征外，其余特征均与第三种实施例相同：
如图7所示，所述顶部开口通过折弯面与所述透镜2相衔接，使得其他未经过所述凹陷5的光线9可通过该折弯面往周边射出，可使得所述LED芯片3出光的光线9照射于周边特定区域，可用于对某一特定区域进行较明显的照射，使得该特定区域的被照面具有较佳的均匀度。
本发明实施例中所述的LED灯珠的封装结构的封装流程为：(1)固晶，将所述LED芯片3固定于所述基板1内；(2)焊线，将所述LED芯片3通所述金属导线4焊至于所述基板1上；(3)点胶，在所述凹槽7内填充封胶层；(4)模压，将用于制作所述透镜2的材料填充至特定形状的模具中，再将其压制于所述支架6上；(5)切割，对所述基板1进行切割；(6)测试与包装，将切割完成的所述LED灯珠进行通电测试，将测试合格的产品进行包装。
本发明实施例中所述的LED灯珠的封装结构，主要由基板1、透镜2、LED芯片3、金属导线4以及支架6制成，所述透镜2设有用于改变配光方向的凹陷5，故在实际应用中，可以使得发光角度更加大以及发光更加均匀，所述透镜2可在对所述LED灯珠进行封装装配时直接进行生产，与常规的SMD LED灯珠的生产工艺所需的时间一样，而且使得所述LED灯珠的配光曲线呈蝙蝠翼式，从而提高被照面均匀度和光能量的利用率，且所述凹槽7可对射向所述支架6的侧光进行反射，进一步提高了光能量的利用率，具有高光效、照射稳定、节能等特点，在实际应用中可进行一步推广。
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LED灯珠的封装结构，其特征在于，包括基板、LED芯片、金属导线以及透镜，所述LED芯片通过所述金属导线与所述基板相连接，所述透镜与所述LED芯片之间设有封胶层；
所述透镜包括入光面以及出光面，所述入光面覆盖于所述封胶层上，所述透镜的出光面上设有用于改变配光方向的凹陷，所述凹陷的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹陷的顶部形成喇叭状开口。
2.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述凹陷呈倒置的椎体状，所述凹陷包括朝外设置的顶锥口和朝向所述LED芯片设置的底锥点。
3.根据权利要求2所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述顶锥口通过弧面或者折弯面与所述透镜相衔接。
4.根据权利要求1所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述凹陷呈倒置的台体状，所述凹陷包括朝外设置的顶部开口和朝向所述LED芯片设置的出光底面，所述出光底面平行于所述入光面。
5.根据权利要求4所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述凹陷的顶部开口通过弧面或者折弯面与所述透镜相衔接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，还包括设于所述基板与所述透镜之间的支架，所述透镜的入光面覆盖于所述支架上，所述支架由具有反射光线性质的材料制成，所述支架的内部设有用于容置所述LED芯片的凹槽。
7.根据权利要求6所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述凹槽的侧壁呈倾斜设置并使得所述凹槽的顶部形成喇叭状开口。
8.根据权利要求7所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述凹陷与所述凹槽的中心线在同一直线上。
9.根据权利要求6所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述封胶层设于所述凹槽内。
10.根据权利要求6所述的LED灯珠的封装结构，其特征在于，所述凹槽为倒置的台体形凹槽，所述LED芯片位于所述凹槽的底部中心，所述凹槽的顶部开口与所述入光面相接。
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