TW201537795A - 具有透明隔熱膠層的ｌｅｄ封裝 - Google Patents

Abstract

一種具有透明隔熱膠層的LED封裝，包括一片基板、至少一個發光二極體晶粒、一層隔熱透明層與一層螢光激發層。其中基板包括一片具有安裝面的基板本體；發光二極體晶粒設置於該安裝面上；且隔熱透明層也是設置於該安裝面上、並封裝包覆發光二極體晶粒；最後的螢光激發層設於隔熱透明層之上，並混有高密度的螢光粉，當上述發光二極體晶粒通電發光時，螢光激發層會吸收光能並激發出螢光。由於螢光激發層設於隔熱透明層之上，使螢光激發層遠離上述發光二極體晶粒；降低其中的螢光粉受溫度影響的程度，提供螢光激發層一個溫度穩定的作用環境。

Description

具有透明隔熱膠層的LED封裝

一種具有透明隔熱膠層的LED封裝，是應用於發光二極體照明領域。

較早的白光發光二極體(下稱白光LED)是以紅、綠、藍等三原色的晶粒，整合封裝而達成白光輸出，但目前最經濟實惠的方式，則是以混有黃螢光粉的膠體將藍光LED晶粒包覆，藍黃混光而達到肉眼所見白光。另方面，市場上對於發光亮度的需求則不斷提升，業者除改進藍光晶粒的發光效率，也往往要一併考慮高亮度LED晶粒所產生的高熱能如何散熱，加上應用的環境若是在烈日曝曬的位置、或需要長時段照明的使用環境，高溫所造成的影響將更強烈。

不幸的是，溫度對螢光粉的影響十分劇烈，無論是矽酸鹽或鋁酸鹽等螢光粉，在溫度愈高的環境下，不僅螢光粉吸收藍光後的發光強度愈低，同時伴隨溫度的攀升，到一定溫度範圍後，發光強度的降幅還會暴增；即所謂的光衰現象。並且在照明領域，高溫還會帶來色偏的問題，當LED晶粒的最強放光之波長向下偏移，LED燈發光的顏色也會偏離白光範圍，通常形成色彩譜上的紅位移。基於人眼對色彩的高敏感度，具色偏問題的LED燈將無法說服消費者而失去市場競爭力。

為避免上述問題，一個現有技術的方向是加強LED燈的散 熱效率，降低熱能的累積速度。不過無論是主動式或被動式散熱，都有結構上的極限。考量到高亮度的照明需求，一組LED燈組可能由十數顆至上百顆LED晶粒組成，各晶粒密集在窄小空間中，進一步加劇高溫的困擾，最終螢光粉的作用環境仍難免於高溫的影響。此外，另一個技術著手點則是尋找熱穩定性高的螢光物質進行替代，以期延後光衰的發生時機、並減緩色偏的程度；但這部分的改善難度更高，往往必須長期嘗試各種材料還未必能有理想結果。

總之，上述兩種改良的成本偏高，相對地改良效果仍不盡人意。本案嘗試在低成本的條件下提供一種LED封裝結構，透過此結構改良，使螢光粉遠離熱源的LED晶粒，同時透過簡要的結構、技術需求低等特色，以便與上述兩種改良相容。讓現有的改良效果相輔相成，將溫度對螢光粉之破壞性影響降至最低。

本發明之一目的在提供一種具有透明隔熱膠層的LED封裝，隔離螢光粉與LED晶粒，降低螢光粉受溫度干擾的程度。

本發明另一目的在提供一種具有透明隔熱膠層的LED封裝，以精簡的結構改良達到隔熱目的，使本案改良可與現有技術相容，同時節省改良所需之成本。

為達上述目的，本案提供一種具有透明隔熱膠層的LED封裝，包括：一片基板，包括一片具有一個安裝面的基板本體；至少一個設置於該安裝面上的發光二極體晶粒；一層隔熱透明層，係設置於該安裝面上、並供封裝包覆上述發光二極體晶粒；一層混有螢光粉的螢光激發層， 供部分吸收上述發光二極體晶粒所發的光能並激發出螢光，且該螢光激發層係設置於該隔熱透明層之上，使得該螢光激發層遠離上述發光二極體晶粒。

透過本案揭露具有透明隔熱膠層的LED封裝，透過一層隔熱透明層隔離發光二極體晶粒與螢光激發層，由於隔熱透明層的導熱係數較低，熱能多從導熱較佳的基板本體向外散熱，替螢光激發層製造出一個相對穩定的溫度環境。且本案結構改良並不需要高技術成本，相對地隔熱效果十分明顯，一來節省改良成本、二來方便與現有技術結合，使螢光粉的發光穩定性倍增。

1‧‧‧基板

10、10’‧‧‧基板本體

100、100’‧‧‧安裝面

12‧‧‧厚膜光阻層

3、3’‧‧‧發光二極體晶粒

5、5’‧‧‧隔熱透明層

7、7’‧‧‧螢光激發層

9’‧‧‧第一模具

2‧‧‧透光遮罩

8’‧‧‧第二模具

圖1為本發明第一較佳實施例的剖面圖，用以說明隔熱透明層將螢光激發層與發光二極體晶粒區隔開；圖2為本發明第一較佳實施例的俯視圖，用以說明厚膜光阻層具限定隔熱透明層的分佈範圍之效果；圖3為本發明第一較佳實施例的示意圖，用以說明可能的熱能流散之情況；圖4為本發明的示意圖，用以說明間隔狀的凸起物阻隔膠體的流動；圖5為本發明第二較佳實施例的示意圖，用以說明注模的情況。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施 例中，相同之元件或步驟將以相似之標號表示。

本案第一較佳實施例之具有透明隔熱膠層的LED封裝請先參考圖1所示，基板1包括一個基板本體10、電路(圖未示)與厚膜光阻層12。其中，基板本體10的上表面定義為一面安裝面100，是供佈局前述電路、並供設置厚膜光阻層12以及至少一顆的發光二極體晶粒3。前述的厚膜光阻層12是透過例如塗佈厚膜光阻後，以曝光及顯影技術設置於基板1上，從側面審視厚膜光阻層12是凸起於安裝面100上、且具備一定的高度，若從俯視觀之，則厚膜光阻層12對應設置於發光二極體晶粒3的所在位置，請一併參考如圖2所示，以圈狀環繞於其中，並且可以重複疊合多層光阻膜，讓厚膜光阻層12達到所需的高度。

於加工製作時，先將膠質的環氧樹脂滴至厚膜光阻層12所形成的圈圈中，並將發光二極體晶粒3封閉包覆。膠體會沿著安裝面100在基板本體10上佈滿厚膜光阻層12的環圈內，膠體受到凸起的厚膜光阻層12阻擋而不會溢流，據此控制環氧樹脂膠體的形狀，最終使膠體處於較平均的分布狀態；從而避免膠體厚薄不一，影響出光的均勻度。由於本案中，此處的環氧樹脂膠體並不摻有螢光粉，冷凝後會形成一層隔熱透明層5。再於隔熱透明層5上，滴入混有螢光粉的液態環氧樹脂，同樣受厚膜光阻層12控制其範圍，冷凝成摻雜有黃色螢光粉的部分透光環氧樹脂層；部分吸收發光二極體晶粒3的藍光並受激發產生黃螢光，故稱為螢光激發層7，於螢光激發層7之外，可視需求加上一個透光遮罩2，外型可為弧形或平面，用以保護螢光激發層7不受外物傷害。

透過上述結構，本案的發光二極體封裝在發光二極體晶粒3 與螢光激發層7之間，還隔有一層釋例為透明環氧樹脂層的隔熱透明層5。請一併參考圖3，圖中的箭頭所示為流動的熱能，由於環氧樹脂的導熱係數不佳、遠低於金屬或陶瓷等材質製成的基板本體10，因此發光二極體晶粒3通電而產出的熱能會優先由基板本體10導出，並從基板本體10相連的散熱裝置(圖未示)散發至空氣中。少部分的熱能即使傳向隔熱透明層5，也多暫時留存於該層中，無法順利傳導，難以大量傳導穿經隔熱透明層5，大幅減少位在隔熱透明層5之上的螢光激發層7的高溫劣化影響幅度。本案透過上述結構替螢光激發層7營造出相對穩定的溫度環境，據此提升螢光粉的使用壽命，並延後光衰現象、降低色偏的程度。

熟知本領域技術者可輕易推知，前述的厚膜光阻層並非限制，可由濺鍍搭配電鍍的方式成形一圈環繞鍍層，也不必限制必須完整環繞，只要如圖4所示構成片斷地連續，讓具有黏滯性的膠體無法由不連續缺口流出即可。甚至此類凸出物也可以藉由例如基板本身燒結過程形成，或藉由塗佈於基板上材料和膠體間，一者為極性材料而另一者為非極性材料，彼此互斥而達成限制範圍的效果；此外，膠體也並不侷限於環氧樹脂，可由其他透明、耐高溫的膠體所取代。

本案第二較佳實施例則是以另一種製作方式達成，請參考圖5，此實施例中是採用具有多個模穴的模具，先將導熱較差的透明膠體注入第一模具9’的每一模穴中，將已經安裝有多個發光二極體晶粒3’的基板本體10’顛倒方向，使安裝面100’正對第一模具9’，且每一顆晶粒都對準下方的模穴，再將基板本體10’向下推送，讓發光二極體晶粒3’分別埋入各模穴的透明膠體中，待冷凝後脫模，即可於安裝面100’上形成一層隔熱透明層 5’，使每一個發光二極體晶粒3’受到隔熱包覆。接著將混有螢光粉的螢光膠注入第二模具8’中，並將基板本體10’向下推送，讓發光二極體晶粒3’分別埋入各模穴的螢光膠體中，冷凝後隔熱透明層5’外便受一層螢光激發層7’均勻包覆。

完成上述製作過程後進行脫模，使第一模具9’與基板本體10’分離。最後再將基板本體10’連同上方的晶粒及透明膠體和螢光激發層7’一同切割分離，即可分為多個完整的LED封裝。上述注模的製程是將液態的螢光激發層與隔熱透明層先後注入模具，冷凝以形塑外形，故模具可精準掌控注入膠體的量及範圍，使得成形的螢光激發層具有均勻的厚度，讓封裝完的LED光色均勻。相比點滴成形，本例不需要厚膜光阻層或環繞鍍層等圈狀凸起物，還能批次注模簡化加工程序；達到節約加工成本的目的。其中，無論是第一較佳實施例的點膠製程或第二較佳實施例的注模製程，亦可單獨成形隔熱透明層，再以噴塗的方式將螢光膠噴塗至隔熱透明層外，形成螢光激發層。

透過上述兩個較佳實施例，可知本技術能替螢光激發層製造出相對穩定的溫度環境。且本案結構改良的技術成本較低，投資報酬率高、還具有結構精簡的特性，易與現有技術相容；透過上述兩點特性，提升相關廠商的接受程度。惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基板

10‧‧‧基板本體

100‧‧‧安裝面

12‧‧‧厚膜光阻層

3‧‧‧發光二極體

5‧‧‧隔熱透明層

7‧‧‧螢光激發層

2‧‧‧透光遮罩

Claims (6)

1. 一種具有透明隔熱膠層的LED封裝，包括：一片基板，包括一片具有一個安裝面的基板本體；至少一個設置於該安裝面上的發光二極體晶粒；一層隔熱透明層，係設置於該安裝面上、並供封裝包覆上述發光二極體晶粒；一層混有螢光粉的螢光激發層，供部分吸收上述發光二極體晶粒所發的光能並激發出螢光，且該螢光激發層係設置於該隔熱透明層之上，使得該螢光激發層遠離上述發光二極體晶粒。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具有透明隔熱膠層的LED封裝，其中該基板更包括一圈環繞上述發光二極體晶粒的厚膜光阻層，且該厚膜光阻層係設置於該基板本體的上述安裝面之上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的具有透明隔熱膠層的LED封裝，其中該基板更包括一圈環繞上述發光二極體晶粒的環繞鍍層，且該環繞鍍層係設於該安裝面之上。
4. 如申請專利範圍第1項所述的具有透明隔熱膠層的LED封裝，其中該螢光激發層為一螢光粉的透光環氧樹脂層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的具有透明隔熱膠層的LED封裝，其中該隔熱透明層為一透明環氧樹脂層。
6. 如申請專利範圍第1項所述的具有透明隔熱膠層的LED封裝，更包括一層設於螢光激發層之上的透光遮罩。