專利名稱：一種均勻照明的白光led模組封裝光學方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化白光LED封裝的光學方案，屬于LED芯片封裝技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于LED發(fā)光二級管具有壽命長、功耗低、驅(qū)動簡單等優(yōu)點，己經(jīng)廣泛應 用于人們的生產(chǎn)生活中，并且隨著LED光效的提高和價格的降低，其將越來越 多地應用于各類照明領(lǐng)域。
到目前為止，LED的發(fā)光效率仍然比較低，單顆LED不能滿足大多數(shù)場合 的照明要求。使用多顆LED組成模組是最直接的解決方法之一，散熱可以依靠 熱沉和背面的散熱片解決，將LED芯片直接焊接在高導熱材料的基板上更有利 于LED模組的散熱。
目前白光LED及其模組主流實現(xiàn)方案是利用藍光芯片發(fā)出藍光激發(fā)黃色熒 光粉混合得到白光，熒光粉涂敷方式是將熒光粉與灌封膠混合，然后點涂在芯 片上。由于涂覆面積小，無法對熒光粉的涂敷厚度和形狀進行精確控制，導致 出射光色彩不一致，出現(xiàn)偏藍光或者偏黃光，顯色性差，不能滿足高品質(zhì)的使 用需求。
另外LED及其模組應用在很多要求均勻照明的場合，如液晶背光、展覽照 明等，通常使用自由曲面反射面或者二次光學透鏡等實現(xiàn)LED及其模組的均勻
照明，其體積較大、二次光學設(shè)計復雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有白光LED模組熒光粉涂覆不均和均勻性照明問題，提高封裝 效率，本發(fā)明提出一種新的均勻照明的白光LED模組封裝方案，該方案不僅能 夠改善LED模組出光均勻性，而且方便對熒光粉的涂覆厚度和形狀進行控制， 有效提高LED模組的顯色性和封裝效率。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是利用板上芯片直裝技術(shù)將多 個LED芯片直接焊接到高導熱的金屬基板或陶瓷基復合材料上，每個LED芯片 用封裝膠體封裝，并配合反光杯出光，在LED芯片組和反光杯上部放置一塊配 光鏡，配光鏡一個表面均勻涂敷熒光粉，在其另一表面上刻畫出具有光學微結(jié) 構(gòu)的陣列。由LED芯片發(fā)出光線經(jīng)過封裝膠的折射到達熒光粉層，激發(fā)均勻熒 光粉層，充分混光，經(jīng)過微結(jié)構(gòu)陣列對光線的散射，形成均勻的出射光。
如圖l， l是微結(jié)構(gòu)三棱鏡陣列，2是配光鏡基板，3是均勻涂覆的熒光粉 層，4是反射杯，5是封裝膠體，6是導熱基板，7是LED芯片。
本發(fā)明的有益效果是，通過使用了具有光學微結(jié)構(gòu)陣列實現(xiàn)LED模組的均 勻性照明，減少二次光學設(shè)計，改變了傳統(tǒng)LED及其模組熒光粉的涂覆方式， 擴大了熒光粉涂覆的面積，方便對熒光粉的厚度和形狀進行精確控制，有效提 高LED及其模組的顯色品質(zhì)和封裝效率。


圖1是白光LED模組封裝結(jié)構(gòu)剖面視圖
圖中，l是微結(jié)構(gòu)三棱鏡陣列，2是配光鏡基板，3是均勻涂覆的熒光粉層， 4是反射杯，5是封裝膠體，6是導熱基板，7是LED芯片。
圖2是配光鏡立體結(jié)構(gòu)圖
圖中，l是微結(jié)構(gòu)三棱鏡陣列的立體圖，2是配光鏡基板。
具體實施例方式
整體實施過程分為三步，首先初步確定各元件的參數(shù)，然后用軟件優(yōu)化， 尋找最佳解，完成設(shè)計方法。
第一步根據(jù)LED顯色要求，選擇芯片和熒光粉，按照芯片規(guī)格和數(shù)量，初 步確定模組的尺寸和選擇散熱基板，估計出光效果，設(shè)計反射杯。
第二步根據(jù)模組大小，設(shè)計配光鏡，初步確定配光鏡尺寸、材料以及微結(jié) 構(gòu)的陣列尺寸和點陣排列方式。
第三步以上述設(shè)計結(jié)果為初始值，考慮各種因素，如各元器件的幾何參數(shù)、 光學特性、機械性能、公差、加工性能、價格、工藝、安裝等，通過優(yōu)化設(shè)計 和光學模擬仿真，以及反復試驗，確定光路和元器件最佳參數(shù)，完成設(shè)計。
權(quán)利要求
1、一種均勻照明的白光LED模組封裝光學方案，其特征在于，所述LED模組包括一導熱基板；復數(shù)個LED芯片直接焊接在該導熱基板上，每個LED芯片用封裝膠體封裝，各配合一個反光杯使用；一配光鏡，設(shè)置與上述LED芯片和反射杯上部，該配光鏡表面具有復數(shù)個光學微結(jié)構(gòu)；
2、 如權(quán)利要求1所述的白光LED模組，其特征在于，所述光學微結(jié)構(gòu)形成與該 配光鏡上表面。
3、 如權(quán)利要求1所述的白光LED模組，其特征在于，所述光學微結(jié)構(gòu)幾何形狀 可以是三棱柱、球形、圓柱等任意可對光線進行散射的幾何體結(jié)構(gòu)。
4、 如權(quán)利要求1所述的白光LED模組，其特征在于，所述配光鏡下表面均勻涂 覆熒光粉層。
5、 如權(quán)利要求1所述的白光LED模組，其特征在于，所述配光鏡材質(zhì)選玻璃材 料、自亞克力材料、聚碳酸酯材料或環(huán)烯烴聚合材料。
6、 如權(quán)利要求1所述的白光LED模組，其特征在于，所述導熱基板材料為高熱 導的金屬基或陶瓷基復合材料(如鋁基板或覆銅陶瓷基板等)。
7、 如權(quán)利要求1所述的白光LED模組，其特征在于，所述LED芯片所產(chǎn)生的光 線由反射杯和熒光粉充分混光，借助該光學微結(jié)構(gòu)形成散射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種均勻照明的白光LED模組封裝的光學方案。該白光LED模組包括一個導熱基板、一個配光鏡、復數(shù)個LED芯片和反光杯。采用板上芯片直裝技術(shù)將復數(shù)個LED芯片直接焊接到高導熱的金屬基板或陶瓷基復合材料上，在反射杯上部設(shè)置均勻涂敷熒光粉和光學微結(jié)構(gòu)陣列的配光鏡，提高LED模組顯色性，實現(xiàn)出光的均勻照明。本發(fā)明其優(yōu)點在于(1)擴大了熒光粉的涂覆面積，可以實現(xiàn)對熒光粉的涂覆厚度和形狀進行精確控制，提高LED模組的顯色性和封裝效率；(2)采用具有光學微結(jié)構(gòu)陣列的配光鏡，可以有效提高出射光的均勻性，減少二次光學設(shè)計；(3)結(jié)構(gòu)及其工藝較為簡單，制造成本低，有極其良好的市場推廣前景。
文檔編號F21V13/00GK101345236SQ20081009289
公開日2009年1月14日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者朱向冰, 峰 蔣 申請人:峰 蔣