CN202094175U - 一种远荧光粉的led封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于固体照明技术领域，特别是涉及一种远荧光粉的LED封装结构。本实用新型包括LED芯片、硅胶层和荧光粉层；硅胶层在LED芯片和荧光粉层之间，硅胶层完全覆盖LED芯片。本实用新型在温度较高的LED芯片与荧光粉层之间增加了导热性不高的硅胶层。因此，荧光粉的温度相对较低，提高了出光效率和出光稳定度。
Description
技术领域
本实用新型属于固体照明技术领域，特别是涉及一种远荧光粉的LED封装结构。
背景技术
LED实现白光有多种方式，目前最常用、并实现产业化的方式是在蓝光或紫外光LED芯片上涂敷荧光粉而实现白光发射。利用LED芯片发射的蓝光(420nm-470nm)或近紫外光(370nm-410nm)作为主光谱，荧光粉吸收主光谱后受激发并产生比主光谱波长更长的次光谱，从而转换为双波长或三波长白光。荧光材料覆盖LED的封装结构及工艺技术则是白光LED制成的关键技术。
荧光粉的覆盖通常是通过把荧光粉颗粒混合在有机物载体中。常见的有机物载体包括硅树脂，有机硅凝胶，有机硅弹性体及环氧树脂等。以往的白光LED的封装流程可以分为以下几个主要步骤：
1、固定芯片：把LED芯片用胶或焊锡固定在支架或基板上，胶的选择以芯片是平面结构还是垂直结构而定，可以用透明绝缘硅胶，也可是导电导热的含银粉的环氧胶。芯片固定后，将放有LED芯片的支架或基板放进烘箱内烘烤，使胶固化。如果芯片是倒装结构，也可用焊锡、金锡共金焊、或金-金结合直接将LED芯片与支架或基板固定在一起，达到更高的导热及导电性。
2、电极焊线：把LED芯片的p/n电极用焊线的方式焊到支架或基本的金属线路的焊结点上，一般采用金丝球焊的可靠性较好。
3、荧光粉涂覆：首先要把荧光粉和有机硅或环氧树脂调配好，调配的浓度和重量配比根据芯片波长、荧光粉材料、及要达到的白光色温和显色指数而定。胶和荧光粉经充分搅拌并混合均匀后用点胶针头或其他点胶设备将荧光胶直接覆盖到LED芯片的上方及周围形成荧光粉层。
LED芯片1固定在支架3上的的封装结构如图1所示：LED芯片1固定在支架3上，LED芯片的p/n电极用焊线4连接支架3，覆盖LED芯片1的荧光粉层2被限制在“碗”柸内。
大功率LED常常采用导热性较好的陶瓷基板或金属线路板，在荧光粉层2涂覆后再增加透明有机硅胶，从而实现半球或其他光学形状的透镜。
经过上述流程处理的LED芯片封装结构有以下几个缺点：
1、LED芯片1在注入电流正常工作时会发热，LED芯片1的结温会比基板或支架温度高很多。当荧光粉层2直接涂覆在LED芯片1上时，荧光粉的温度也会因此而升高。荧光粉对主光谱的吸收强度与光转换效率往往随温度的升高而降低。随着高亮度HB-LED的广泛应用，LED的电流密度越来越大，功率也越来越高，芯片结温因此进一步升高。荧光粉的热消光或温度安定性开始影响大功率白光LED的性能与可靠性。测试结果显示，基于硅酸盐材料荧光粉与基于铝酸盐材料(如YAG：Ce)的荧光粉的热消光特性在一般温度下相似，但在120℃以上时，硅酸盐的热消光较为明显，此项特性引起业界的广泛重视。硅酸盐做为一种重要的荧光粉材料，对紫外、近紫外、蓝光具有显著的吸收；与其他黄光荧光体相比，具有更高的辉度值；输出量子效率高于90％，且量产制备成本低廉；具物理(如高强辐射)与化学稳定性及抗氧化、抗潮性；以及可搭配紫外/蓝光芯片，可供制作各种色温的白光LED的条件。因此硅酸盐荧光粉成为目前业界制作白光LED的重要材料之一。如何解决其在高温下的热消光特性便是一个重要课题。
2、荧光粉直接覆盖在LED芯片上，处了造成高温下的荧光粉热消光所造成的光效降低外，还会造成其在受热情况下的不稳定性，包括色温的漂移，显色指数的变化等等。
3、当荧光粉直接涂覆在LED芯片上时，较大部分蓝光(或紫外光)主光谱在被荧光颗粒散射后直接返回到LED芯片中并被芯片材料所吸收，同时部分荧光粉激发后产生的高波长光也会随机地向芯片表面散发并被吸收。从而影响LED出光效率并使芯片温度升高。
4、当把荧光胶直接涂覆在LED芯片上时，由于胶的流动性，更多的胶会流到芯片的四周，加上荧光粉颗粒的沉淀效应，造成蓝光或紫外光从各个方向上遇到的荧光粉厚度差别较大，因而最后产生的白光在不同角度下及不均匀，造成所谓的黄色光斑。这样的情况在蓝宝石透明衬底或较厚的芯片下非常明显。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种出光效率高，并且出光稳定的LED封装结构。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种远荧光粉的LED封装结构，该封装结构包括LED芯片、硅胶层和荧光粉层；硅胶层在LED芯片和荧光粉层之间，硅胶层完全覆盖LED芯片。
其中，荧光粉层中的荧光粉分散在有机硅或环氧树脂中。
其中，LED芯片固定在支架或基板上，LED芯片的p/n电极用焊线焊到支架或基板的金属线路的焊结点上。
该封装结构的制作步骤如下：
1、固定芯片：把LED芯片固定在支架或基板上。
如果使用胶固定，则需要将放有LED芯片的支架或基板放进烘箱内烘烤，使胶固化。
如果芯片是倒装结构，也可用焊锡、金锡共金焊、或金-金结合直接将芯片与支架或基板固定在一起，达到更高的导热及导电性。
2、电极焊线：把LED芯片的p/n电极用焊线的方式焊到支架或基板的金属线路的焊结点上。一般采用金丝球焊的可靠性较好。
3、透明硅胶覆盖：在LED芯片上先直接用透明硅胶封模。如果是有“碗”柸的支架结构，可以直接用点胶针头点透明硅胶到芯片上。封膜或点胶后放进烘箱内烘烤，使胶固化。
4、荧光粉层覆盖：首先要把荧光粉和有机硅或环氧树脂调配好，然后将调配好的荧光胶直接用封模的方式覆盖在透明硅胶之上。如果是有“碗”柸的支架结构，可以用点胶针头点荧光粉硅胶到透明硅胶上。最后烘烤使荧光粉胶固化成型。
以上4个步骤完成后，根据需要，可在荧光粉层之上再加上不同的光学透镜及封装外壳。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：用本发明实现的远荧光粉白光LED封装或光源模组，与把荧光粉直接涂覆在LED芯片上的白光LED封装相比，具有以下几个优势：
1、由于在温度较高的LED芯片与荧光粉之间增加了导热性不高的硅胶隔离层，荧光粉的温度相对较低。荧光粉的热消光或温度安定性得到了较大的控制。尤其硅酸盐材料荧光粉的优势得以发挥，可在高亮度HB-LED中得到广泛应用。
2、同时，由于荧光粉温度的降低，因荧光粉物理化学性质及发光效率变化而产生的LED色温漂移，显色指数的变化也得到了缓解。
3、当荧光粉远离LED芯片时，被荧光粉颗粒散射后的蓝光及荧光粉激发后产生的高波长光返回到LED芯片的比例减少。尤其是在支架或基板上加上设计恰当的反射杯罩，被芯片二次吸收的光会进一步减少。从而使LED出光效率得以提升。
4、当用透明硅胶先把芯片四周覆盖均匀并使其平整化后，再把荧光胶涂覆上去，可以使荧光粉在芯片的各个方向有一较均匀的厚度，因而最后产生的白光在不同角度下达到色温均匀，避免黄色光斑的产生。
附图说明
图1是现有技术LED芯片封装结构示意图；
图2是本实用新型实施例一中LED芯片封装结构示意图；
图3是本实用新型实施例二中LED芯片封装结构示意图；
图4是本实用新型LED倒装芯片封装结构示意图；
图5是本实用新型实施多芯片阵列封装结构示意图。
其中，1：LED芯片；2：荧光粉层；3：支架；4：焊线；5：基板；6：硅胶层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例一、如图2所示本实施例中LED芯片1使用胶固定在基板5上，固定后将固定有LED芯片1的基板5放入烘箱内烘烤，使胶固化。
然后将LED芯片1的p/n电极用金丝球焊线机将焊线4焊到基板的金属线路的焊结点上。
然后在LED芯片1上先直接用透明硅胶封模，封膜后将LED芯片放进烘箱内烘烤，使透明硅胶胶固化形成硅胶层6。
根据芯片波长、荧光粉材料、及要达到的白光色温和显色指数的要求，调配荧光粉和有机硅制成荧光胶。然后将调配好的荧光胶直接用封模的方式覆盖在透明硅胶之上。再次将LED芯片1放进烘箱内烘烤，使荧光胶固化形成荧光粉层2。
荧光粉层2涂覆后，再在荧光粉层2上制作增加透明有机硅胶形成半球光学透镜。
实施例二、如图3所示，本实施例中LED芯片1固定在有“碗”柸的支架3上，使用实施例一中的方法完成LED芯片1的固定和电极焊线。
使用点胶针头点透明硅胶到LED芯片1上，使透明硅胶完全覆盖LED芯片1。点胶后将LED芯片1放进烘箱内烘烤，使透明硅胶胶固化形成硅胶层6。
用点胶针头将将调配好的荧光胶覆盖在透明硅胶之上。再次将LED芯片1放进烘箱内烘烤，使荧光胶胶固化形成荧光粉层2。
对于LED倒装芯片或者多芯片阵列，同样可以采用上述制作方法，制作成本实用新型所述的封装结构(如图4、5所示)。
上述实施例中荧光胶还可以由荧光粉和环氧树脂调配而成。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种远荧光粉的LED封装结构，包括LED芯片(1)、硅胶层(6)和荧光粉层(2)，其特征在于，所述硅胶层(6)在LED芯片(1)和荧光粉层(2)之间，硅胶层(6)完全覆盖LED芯片(1)。
2.如权利要求1所述的远荧光粉的LED封装结构，其特征在于，所述LED芯片(1)固定在支架(3)或基板(5)上，LED芯片(1)的p/n电极用焊线(4)焊到支架(3)或基板(5)的金属线路的焊结点上。
3.如权利要求1或2所述的远荧光粉的LED封装结构，其特征在于，所述荧光粉层(2)中的荧光粉分散在有机硅或环氧树脂中。
4.如权利要求1所述的远荧光粉的LED封装结构，其特征在于，荧光粉层(4)外有光学透镜。
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