專利名稱：一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多芯片LED光源及其封裝技術(shù)，尤其涉及一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的多芯片LED光源模組，LED芯片直接設(shè)置于基板表面，通過微焊金線形成電 路，然后封膠而成。例如中國專利文獻(xiàn)CN1945099于2007年4月1日公開的一種LED面光源，其包括 LED基板和安裝在LED基板上的若干個(gè)LED，LED基板上設(shè)置一圍繞所述LED的熒光粉板支 架，所述熒光粉板支架具有一向外開口的內(nèi)錐型反射面，反射面上具有反光材料，所述熒光 粉板支架上安裝一覆蓋所述LED并與所述LED有一定間隔的熒光粉板，熒光粉板朝向所述 LED的一面涂敷熒光粉。該專利文獻(xiàn)同時(shí)公開了所述熒光粉板采用透光材料制成，所述LED 基板采用導(dǎo)熱材料制成，所述LED基板通過導(dǎo)熱材料固定于殼體上，所述熒光粉板支架由 塑料制成。前述結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有多芯片封裝的主流，被廣泛應(yīng)用。然而前述技術(shù)中，LED芯片側(cè)面 出光未得到有效利用，光源模組的總體出光效率低；另一方面，相鄰LED芯片之間的側(cè)出光 相互干涉，對(duì)相鄰LED芯片的工作環(huán)境嚴(yán)重干擾，景響相鄰LED芯片出光效率且直接導(dǎo)致相 鄰LED芯片產(chǎn)生溫升。其結(jié)果是整個(gè)模組出光效率低，LED芯片過早出現(xiàn)光衰。前述專利文獻(xiàn)中，為提高顯色性，設(shè)置了熒光粉層，然而熒光粉與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生 氧化，取光效率逐漸降低，并且LED未經(jīng)處理光斑直接打在熒光粉層，光斑嚴(yán)重不均勻，熒 光粉激發(fā)出光的效率不高，光線不夠均勻和柔和。綜上，現(xiàn)有多芯片光源模組的缺陷表現(xiàn)為二個(gè)方面一是LED芯片側(cè)出光未加利 用，模塊總體出光效率低且成為相鄰LED芯片溫升的原因；二是熒光粉易老化，導(dǎo)致模組出 光效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光 源模組。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，包括 基板和連接于基板的側(cè)壁，還包括設(shè)置于側(cè)壁頂部的光學(xué)板，基板、側(cè)壁、光學(xué)板共同界定 出該基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組的容置腔，其特征在于容置腔底部之基板表面設(shè)置若干獨(dú) 立封裝的LED發(fā)光管；每個(gè)LED發(fā)光管進(jìn)一步包括LED芯片、支架、一次封膠，支架內(nèi)壁構(gòu)成 反光杯，LED芯片設(shè)置于反光杯的底部；光學(xué)板的內(nèi)側(cè)具有熒光粉層；容置腔內(nèi)設(shè)置二次封 膠?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述基板還具有二個(gè)連通所述容置腔內(nèi) 外的通孔，用于二次封膠的灌膠與排氣。
基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述支架頂部之一次封膠頂面是一平面?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述支架頂部之一次封膠頂面是一弧面?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于二次封膠之折射率等于一次封膠之折射率。基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于二次封膠之折射率大于一次封膠之折射率?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述側(cè)壁內(nèi)表面及所述基板的表面設(shè)置 反射層?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述側(cè)壁的內(nèi)表面之縱向截面是豎直的 直線，或底部向內(nèi)傾斜的直線，或底部向內(nèi)傾斜的弧線?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述側(cè)壁與所述基板之間的連接方式是 通過側(cè)壁底部的柱銷與基板上的孔過盈連接方式；或通過螺絲釘鎖緊；或側(cè)壁底部設(shè)置一 與基板形狀相匹配的下凹的臺(tái)階，基板以過盈配合方式鑲嵌于臺(tái)階內(nèi)?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述基板還具有二個(gè)連通所述容置腔內(nèi) 外的孔，用于二次封膠的灌膠與排氣；所述支架頂部之一次封膠頂面是一平面；二次封膠 之折射率大于一次封膠之折射率；所述側(cè)壁內(nèi)表面及所述基板的表面設(shè)置反射層；所述側(cè) 壁的內(nèi)表面之縱向截面是豎直的直線；所述側(cè)壁與所述基板之間的連接方式是通過側(cè)壁底 部的柱銷與基板上的孔過盈連接方式，光學(xué)板與側(cè)壁之間采用膠粘或螺絲釘連接。本發(fā)明的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，支架內(nèi)壁構(gòu)成反光杯，LED芯片設(shè)置于反光杯 的底部，對(duì)LED芯片側(cè)出光進(jìn)行有效利用，同時(shí)避免了對(duì)相鄰LED芯片的干涉，與現(xiàn)有技術(shù) 相比，具有整個(gè)模塊出光效率高，LED芯片不易產(chǎn)生光衰的特點(diǎn)。獨(dú)立地，本發(fā)明的基于遠(yuǎn) 熒光粉的光源模組，光學(xué)板的內(nèi)側(cè)具有熒光粉層，容置腔內(nèi)設(shè)置二次封膠，熒光粉不直接接 觸空氣，大大減少了熒光粉被氧化的機(jī)率，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以長期保證整個(gè)光源模組出 光的效率和顯色性。


圖1是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例的示意圖o
圖2是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例的分解示意圖。
圖3是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例之LED管:示意圖。
圖4是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例之LED管:的一種變換方案示意圖。
圖5是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例之LED管:不加二次封膠狀況下光路徑示意圖。
圖6是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例之LED管.二次封膠折射率小于--次封膠折射率狀況下示意圖。
圖7是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例之LED管.二次封膠折射率等于--次封膠折射率狀況下示意圖。
圖8是本發(fā)明第--個(gè)實(shí)施例之LED管.二次封膠折射率大于--次封膠折射率狀況下示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。參考圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例是一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模 組，包括基板101和連接于基板101的側(cè)壁102，還包括設(shè)置于側(cè)壁102頂部的光學(xué)板103， 基板101、側(cè)壁102、光學(xué)板103共同界定出該基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組的容置腔，容置腔底 部之基板101表面設(shè)置若干獨(dú)立封裝的LED發(fā)光管105 ；每個(gè)LED發(fā)光管105進(jìn)一步包括LED 芯片1052、支架1051、一次封膠1053，支架1051內(nèi)壁設(shè)置反射層，并形成反光杯，LED芯片1052 設(shè)置于反光杯的底部；光學(xué)板103的內(nèi)側(cè)具有熒光粉層104 ；容置腔內(nèi)設(shè)置二次封膠106。本實(shí)施例的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，所述基板101還具有二個(gè)連通所述容置腔 內(nèi)外的通孔1012，用于二次封膠的灌膠與排氣；所述支架頂1051部之一次封膠1053頂面 10531是一平面，當(dāng)然，為了取得不同的出光路徑，作為本實(shí)施例的一種變換方案，一次封膠 1053頂面10531是一弧面，具體結(jié)構(gòu)再次參考圖4 ；本實(shí)施例中，二次封膠106之折射率大 于一次封膠1053之折射率，通過折射實(shí)現(xiàn)充分勻光。當(dāng)然，作為本實(shí)施例的另一種變換方 案，也可一次封膠和二次封膠以采用折射率相同的材料。本實(shí)施例中，所述側(cè)壁102內(nèi)表面 及所述基板101的表面設(shè)置反射層，以利于光充分利用；本實(shí)施例中，所述側(cè)壁102的內(nèi)表 面之縱向截面是豎直的直線，當(dāng)然，為了取得不同的出光路徑，側(cè)壁102內(nèi)表面也可以傾斜 設(shè)置，形成一個(gè)反光碗；本實(shí)施例中，所述側(cè)壁102與所述基板101之間的連接方式是通過 側(cè)壁102底部的柱銷1021與基板101上的孔1011過盈連接方式，本實(shí)施例中，光學(xué)板與側(cè) 壁之間采用膠粘，當(dāng)然，也可以采用螺絲釘連接等常用的連接方式。本實(shí)施例中，基板101是普通的PCB板，LED發(fā)光管105的底面具有電極，LED發(fā)光 管105采用表面貼片工藝設(shè)置于基板101。根據(jù)發(fā)明人的進(jìn)一步測試和研究發(fā)現(xiàn)本發(fā)明可以對(duì)芯片的側(cè)面發(fā)光進(jìn)行合理的 利用。通常地，在集成封裝中，很多情況需要獲得功率較小的面光源模塊，這就意味著需要 對(duì)多顆小芯片進(jìn)行集成封裝。而傳統(tǒng)的對(duì)小芯片的集成封裝采用的是在一塊基板上焊接多 顆小芯片進(jìn)行統(tǒng)一封裝的辦法，除會(huì)在芯片發(fā)光位置出現(xiàn)亮點(diǎn)缺陷外，小芯片的側(cè)面出光 往往由于基板反射率難以做高而造成反射損耗。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，芯片側(cè)面出光占據(jù)芯片整 體出光的很大比例，對(duì)于顆粒較小的情況尤其如此。由于基板要考慮絕緣及走電路等問題， 底面反射率往往無法做到單管封裝支架的水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，差距往往達(dá)到20%以上，這 很大程度上降低了集成光效。通過單管封裝的LED組成的模組，在光效上會(huì)較芯片陣列進(jìn) 行一次封裝的光效更高，側(cè)面光的利用效率會(huì)因此提高30%以上。關(guān)于二次封膠的目的，如前所述，首先可以保護(hù)熒光粉膜不讓空氣潮氣進(jìn)入。熒光 粉膜在空氣中會(huì)進(jìn)潮氣被氧化，通過上表面的PMMA或玻璃材料隔離和下面的樹脂材料，對(duì) 熒光粉膜片形成了一個(gè)夾層，讓它徹底與空氣隔絕，有利于維護(hù)熒光粉膜片的壽命。其次，二次封膠還有利于增加LED芯片的光提取效率，其原因在于，通?？梢员砻?貼裝的LED的出射表面都是平面，如圖5所示；也可以將該平面做成有一定弧度，但弧面的 曲率通常都很小。這樣造成的結(jié)果是，即使LED芯片在一次封膠后由于膠體折射率大于空 氣而能提取更多的光線，這些光線大部分都會(huì)在出射界面遇到全反射而不能射出LED封裝 體。這也是業(yè)界使用同樣的芯片封裝時(shí)，表面貼裝的LED光效往往低于使用top仿流明封 裝形式低的最主要原因。然而，在本發(fā)明中，如果使用二次封膠填充光學(xué)板、側(cè)壁、基板之間的空腔，這部分由于表面貼裝LED上表面出光面曲率太小而無法出射的芯片的光線，就可 能會(huì)進(jìn)一步進(jìn)入二次封膠介質(zhì)中。進(jìn)入到二次封膠的光通量與一次封膠提取出的芯片光通 量的比值n將取決于二次封膠折射率的大小和具體的一次封膠形狀的表面曲率，如圖6、 圖7、圖8所示。二次封膠材料折射率越小，一次封膠曲率越小，則提取效率越小。當(dāng)二次封 膠的材料折射率大于或等于單管LED —次封膠的折射率，那么這些無法出射的光線會(huì)完全 被提取到二次封膠中，也就是說無論單管LED—次封膠形成的形狀如何，n =1。這時(shí)，被 一次封膠提取出來的芯片的光都能完全被提取出來到達(dá)熒光粉層去激發(fā)熒光粉，如圖2所 示，再提高二次封膠的折射率也不會(huì)增加芯片的提取效率。由此可見，本發(fā)明強(qiáng)調(diào)“二次封膠之材料折射率不小于一次封膠之材料折射率” 就是旨在最充分地將經(jīng)過一次封膠提取的藍(lán)光提取進(jìn)入二次封膠從而最終進(jìn)入熒光粉層 激發(fā)熒光粉。反之，如果二次封膠的折射率小于一次封膠的折射率，那么就可能會(huì)有部分一 次封膠的光線仍然無法提取出來進(jìn)入二次封膠介質(zhì)中，造成損失。值得注意的是，在本發(fā)明中，要求二次封膠折射率大于一次封膠，但對(duì)二次封膠膠 體材料的性能要求比一次封膠要低，因?yàn)槎畏饽z不直接接觸芯片和金線，從熱學(xué)分析來 說，受芯片的熱影響也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一次封膠，這就是說二次封膠的材料僅僅要求較高的透過 率和不小于一次封膠材料的折射率就可以，至于性能可靠性穩(wěn)定性熱膨脹系數(shù)等方面沒有 特別要求，因此其成本可以遠(yuǎn)低于使用一次封膠材料?？紤]到這部分膠水用量很大，膠水性 能要求的降低對(duì)于模組成本的貢獻(xiàn)將相當(dāng)顯著。為了取得更好的散熱效果，本實(shí)施例的基板101也可以采用鋁或陶瓷等高導(dǎo)熱材 料，因本發(fā)明的LED芯片105之側(cè)出光已經(jīng)充分利用，熒光粉層104氧化的機(jī)率也降至很 低，LED芯片工作時(shí)的發(fā)熱已經(jīng)很小，在LED芯片的排列密度不是非常大的情況下，沒有必 要采用價(jià)格昂貴的鋁基板或陶瓷基板。以下為本方案的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)總結(jié)采用單管LED排成陣列的方式，充分利用 了芯片的側(cè)面光，較多芯片陣列形式的集成封裝形式光效更高；同時(shí)，由于單管LED制作和 光源模塊的制作在工藝上可以分離，進(jìn)一步增大分工程度，有利于發(fā)揮規(guī)模效益。通過在熱隔離熒光粉和LED中填充樹脂膠，達(dá)到了兩個(gè)重要目標(biāo)保護(hù)熒光粉膜 不讓空氣潮氣進(jìn)入、將芯片的光進(jìn)行有效提??；通過使用較一次封膠折射率更高的膠體對(duì) LED進(jìn)行二次封膠，使得LED采用任何形式的出射表面封裝形式都能獲得相似的光提取效 率，同時(shí)增加了 LED封裝形式的選擇范圍。在基板的選擇上，由于采用單管器件組合方式，在基板材料的選擇空間加大，對(duì)很 多應(yīng)用場合可以使用PCB的基板形式仍可獲得與昂貴的鋁基板或陶瓷基板相同的光電性 能。綜上所述，本發(fā)明熱隔離熒光粉涂敷技術(shù)的采用，可以增加光出射均勻性，克服傳 統(tǒng)集成封裝在芯片位置出現(xiàn)亮點(diǎn)的缺陷，是一種性能優(yōu)良、加工成本低廉、材料選擇范圍廣 泛、便于大規(guī)模生產(chǎn)的LED柔性面光源技術(shù)方案。
權(quán)利要求
一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，包括基板和連接于基板的側(cè)壁，還包括設(shè)置于側(cè)壁頂部的光學(xué)板，基板、側(cè)壁、光學(xué)板共同界定出該基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組的容置腔，其特征在于容置腔底部之基板表面設(shè)置若干獨(dú)立封裝的LED發(fā)光管；每個(gè)LED發(fā)光管進(jìn)一步包括LED芯片、支架、一次封膠，支架內(nèi)壁構(gòu)成反光杯，LED芯片設(shè)置于反光杯的底部；光學(xué)板的內(nèi)側(cè)具有熒光粉層；容置腔內(nèi)設(shè)置二次封膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述基板還具有二 個(gè)連通所述容置腔內(nèi)外的通孔，用于二次封膠的灌膠與排氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述支架頂部之一 次封膠頂面是一平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述支架頂部之一 次封膠頂面是一弧面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于二次封膠 之折射率等于一次封膠之折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于二次封膠 之折射率大于一次封膠之折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述側(cè)壁內(nèi)表面及 所述基板的表面設(shè)置反射層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述側(cè)壁的內(nèi)表面 之縱向截面是豎直的直線，或底部向內(nèi)傾斜的直線，或底部向內(nèi)傾斜的弧線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述側(cè)壁與所述基 板之間的連接方式是通過側(cè)壁底部的柱銷與基板上的孔過盈連接方式；或通過螺絲釘鎖 緊；或側(cè)壁底部設(shè)置一與基板形狀相匹配的下凹的臺(tái)階，基板以過盈配合方式鑲嵌于臺(tái)階 內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組，其特征在于所述基板還具有二 個(gè)連通所述容置腔內(nèi)外的孔，用于二次封膠的灌膠與排氣；所述支架頂部之一次封膠頂面 是一平面；二次封膠之折射率大于一次封膠之折射率；所述側(cè)壁內(nèi)表面及所述基板的表面 設(shè)置反射層；所述側(cè)壁的內(nèi)表面之縱向截面是豎直的直線；所述側(cè)壁與所述基板之間的連 接方式是通過側(cè)壁底部的柱銷與基板上的孔過盈連接方式，光學(xué)板與側(cè)壁之間采用膠粘或 螺絲釘連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及多芯片LED光源及其封裝技術(shù)，尤其涉及一種基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組?；谶h(yuǎn)熒光粉的光源模組包括基板和連接于基板的側(cè)壁，還包括設(shè)置于側(cè)壁頂部的光學(xué)板，基板、側(cè)壁、光學(xué)板共同界定出該基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組的容置腔，容置腔底部之基板表面設(shè)置若干獨(dú)立封裝的LED發(fā)光管；每個(gè)LED發(fā)光管進(jìn)一步包括LED芯片、支架、一次封膠，支架內(nèi)壁構(gòu)成反光杯，LED芯片設(shè)置于反光杯的底部；光學(xué)板的內(nèi)側(cè)具有熒光粉層；容置腔內(nèi)設(shè)置二次封膠。本發(fā)明提供一種能夠有效利用LED芯片側(cè)出光的基于遠(yuǎn)熒光粉的光源模組。
文檔編號(hào)H01L33/56GK101867004SQ201010193730
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者李騁翔 申請(qǐng)人:李騁翔