專利名稱：一種基于熒光透鏡的功率型白光led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明用白光LED，更具體的說涉及一種基于熒光透鏡的功率型白 光 LED。
背景技術(shù)：
目前，實(shí)現(xiàn)照明用白光LED (發(fā)光二極管)主要采用藍(lán)光LED芯片、黃光熒光粉、光 學(xué)環(huán)氧樹脂組合的方法，是目前功率型白光LED封裝的主導(dǎo)方法，圍繞此思路，美、日等國 開展了大量的相關(guān)研究。但目前照明用白光LED中普遍應(yīng)用鈰摻雜釔鋁石榴石(YAG:Ce) 黃光熒光粉作為熒光轉(zhuǎn)換物質(zhì)，而此熒光粉存在熱穩(wěn)定性較差的缺陷，參見圖1，在傳統(tǒng)的 功率型白光LED封裝結(jié)構(gòu)中，藍(lán)光LED芯片(7)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會對摻熒光粉的膠層(6) 產(chǎn)生較大的影響。膠層(6)中的熒光粉在熱量的作用下，其基質(zhì)材料(YAG)的晶格結(jié)構(gòu)在 高溫作用下易發(fā)生改變，鈰(Ce)離子的電子躍遷以及復(fù)合發(fā)光行為隨之發(fā)生不良變化，導(dǎo) 致功率型白光LED整體的熱穩(wěn)定性不高，在使用中易發(fā)生色坐標(biāo)飄移，發(fā)光效率、光通量下 降等問題。因此，如何提高功率型白光LED的熱穩(wěn)定性，是目前功率型白光LED推廣應(yīng)用中 亟待解決的一個問題。隨著LED芯片本身耐熱性能的提高、散熱技術(shù)的改進(jìn)，釔鋁石榴石熒光粉熱穩(wěn)定 性差的缺陷日益凸顯，并可能成為功率型白光LED推廣應(yīng)用的新瓶頸。為解決這一問題，科 研人員致力于探索其他基質(zhì)的功率型白光LED用熒光粉。目前最有前途的新型熒光粉主要 包括硅酸鹽基熒光粉和氮化物及氮氧化物熒光粉兩類。隨著基質(zhì)成分和激發(fā)波長的變化， 這兩類熒光粉可以被激發(fā)出紅、綠、藍(lán)等光色；同時(shí)它們的基質(zhì)結(jié)構(gòu)在高熱下不易變化，從 而在一定程度上解決了釔鋁石榴石基熒光粉的熱穩(wěn)定性問題，封裝中應(yīng)用這兩類新型熒光 粉的功率型白光LED因此具有較為優(yōu)越的熱穩(wěn)定性。但是，采用這兩類新型熒光粉進(jìn)行功 率型白光LED封裝的方式還存在兩個嚴(yán)重問題一是它們的封裝方式還沒有突破LED芯片、 熒光粉、光學(xué)環(huán)氧樹脂組合的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)；二是這兩類熒光粉出現(xiàn)時(shí)間較晚，技術(shù)還不成熟， 熒光粉晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且合成條件苛刻，成本較高，目前推廣應(yīng)用阻礙較大。總的來說，在功率型白光LED的熱穩(wěn)定性封裝方面，人們的有用成果和突破多集 中在熒光粉的改性方面。這些成果的應(yīng)用的確可以在一定程度上提高功率型白光LED的熱 穩(wěn)定性，但此類功率型白光LED受限于原有專利思路和全新技術(shù)手段的使用，在大規(guī)模應(yīng) 用上還存在較大局限。因此，人們迫切希望可以提出一種一種摒棄熒光粉改性的思路，又能 夠解決傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定差的新型功率型白光LED封裝新結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于熒光透鏡的白光LED，其技術(shù)方案為它 包括倒裝焊封裝的LED芯片、電極、反光杯、熱沉，采用摻雜有發(fā)光離子的熒光透鏡作為兼 具熒光轉(zhuǎn)換、光學(xué)配光、封裝保護(hù)的三合一功能器件；反光杯和倒裝焊封裝的LED芯片在頂 部齊平；熒光透鏡的底部與反光杯的頂部及倒裝焊封裝的LED芯片的頂部均緊密接觸，熒
3光透鏡、倒裝焊封裝的LED芯片及反光杯之間空隙形成密閉的封閉腔；所述的封閉腔采用 光學(xué)透明硅脂作為封裝輔料緊密填充。所述的熒光透鏡為硅氧玻璃、鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、光學(xué)玻璃、多孔玻璃、發(fā)光玻璃 以及其他玻璃材料，采用多孔物理吸附、離子交換、離子注入等摻雜方法制備而成。所述的熒光透鏡或者為球面透鏡，包括半球狀、超半球狀的透鏡；或者為非球面透 鏡，包括自由曲面透鏡。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是1)摒棄了 YAG基熒光粉材料，采用了熱穩(wěn)定性高的玻 璃基熒光透鏡，使功率型白光LED整體的熱穩(wěn)定性更加優(yōu)越；2)與玻璃基熒光透鏡配合，采 用LED芯片的倒裝焊封裝技術(shù)，提高LED芯片的散熱效率、出光效率，從而提高功率型白光 LED整體的出光效率與熱穩(wěn)定性；3)摒棄了光學(xué)環(huán)氧樹脂封裝，采用光學(xué)透明硅脂填充熒 光透鏡、芯片、反射杯之間的細(xì)微縫隙處，克服了因光學(xué)環(huán)氧樹脂易老化變黃而帶來的發(fā)光 色坐標(biāo)漂移的缺點(diǎn)；4)熒光透鏡、倒裝LED芯片和反光杯的一體化封裝工藝步驟明晰、工藝 簡單；且光學(xué)透明硅脂的使用旨在填充空隙，不承擔(dān)配光任務(wù)，填充工藝簡單，因此功率型 白光LED整體封裝工藝簡單、易操作、易實(shí)現(xiàn)。


圖1為傳統(tǒng)的LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1、熒光透鏡，2、光學(xué)透明硅脂，3、倒裝焊封裝的LED芯片，4、環(huán)氧樹脂透 鏡，5、金線，6、摻熒光粉的膠層，7、藍(lán)光LED芯片，8、電極，9、反光杯，10、熱沉。
具體實(shí)施例方式參見圖1，在傳統(tǒng)的白光LED封裝結(jié)構(gòu)中，藍(lán)光LED芯片7工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會對 摻熒光粉的LED用光學(xué)環(huán)氧樹脂膠層6產(chǎn)生較大的影響。膠層6中的熒光粉在熱量的作用 下，極易發(fā)生不良變化，導(dǎo)致白光LED整體熱穩(wěn)定性不高，容易出現(xiàn)色坐標(biāo)飄移、發(fā)光效率、 光通量下降等問題。為解決傳統(tǒng)白光LED熱穩(wěn)定性不高的問題，本發(fā)明提出了一種創(chuàng)新的白光LED封 裝結(jié)構(gòu)。參見圖2，本發(fā)明中，LED封裝結(jié)構(gòu)包括倒裝焊封裝的LED芯片3、電極8、反光杯9、 熱沉10，與傳統(tǒng)白光LED封裝結(jié)構(gòu)相比，其創(chuàng)新點(diǎn)在于采用了摻雜有發(fā)光離子的熒光透鏡 1作為兼具熒光轉(zhuǎn)換、光學(xué)配光、封裝保護(hù)的三合一功能器件；反光杯9和倒裝焊封裝的LED 芯片3在頂部齊平；熒光透鏡1的底部與反光杯9的頂部及倒裝焊封裝的LED芯片3的頂 部均緊密接觸，熒光透鏡1、倒裝焊封裝的LED芯片3及反光杯9之間空隙形成密閉的封閉 腔；所述的封閉腔采用光學(xué)透明硅脂2作為封裝輔料緊密填充。。根據(jù)所選用的倒裝焊封裝的LED芯片3的不同，LED芯片3在電壓作用下發(fā)出不 同波長的光，其中部分或全部被熒光透鏡1吸收并激發(fā)熒光透鏡1中的發(fā)光離子，最后形成 白光并發(fā)射到外界。采用適量的光學(xué)透明硅脂2填充空隙，確保熒光透鏡1、倒裝焊封裝的 LED芯片3及反光杯9之間不存在空氣或真空。所述的熒光透鏡1可采用硅氧玻璃、鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、光學(xué)玻璃、多孔玻璃、發(fā) 光玻璃以及其它已商業(yè)化的、可大規(guī)模采購的玻璃材料，采用多孔物理吸附、離子交換、離子注入等摻雜方法制備而成。所述的熒光透鏡1或者為球面透鏡，包括半球狀、超半球狀的透鏡；或者為非球面 透鏡，包括自由曲面透鏡。倒裝焊封裝的LED芯片3、電極8、反光杯9、熱沉10可以采用常規(guī)材料和方法制 作；封裝輔料采用已商業(yè)化的、可大規(guī)模采購的光學(xué)透明硅脂。與傳統(tǒng)的白光LED封裝結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明中的新型白光LED摒棄了 YAG基熒光粉 材料，使用了摻雜發(fā)光離子的熒光透鏡1。熒光透鏡1良好的熱穩(wěn)定性，使白光LED整體具 有比傳統(tǒng)白光LED更加優(yōu)越的熱穩(wěn)定性；同時(shí)，本發(fā)明中的封裝結(jié)構(gòu)是一種創(chuàng)新的封裝結(jié) 構(gòu)，封裝工藝簡單，成本低廉。
權(quán)利要求
一種基于熒光透鏡的功率型白光LED，包括倒裝焊封裝的LED芯片(3)、電極(8)、反光杯(9)、熱沉(10)，其特征在于采用摻雜發(fā)光離子的熒光透鏡(1)作為兼具熒光轉(zhuǎn)換、光學(xué)配光、封裝保護(hù)的三合一功能器件；反光杯(9)和倒裝焊封裝的LED芯片(3)在頂部齊平；熒光透鏡(1)的底部與反光杯(9)的頂部及倒裝焊封裝的LED芯片(3)的頂部均緊密接觸，熒光透鏡(1)、倒裝焊封裝的LED芯片(3)及反光杯(9)之間空隙形成密閉的封閉腔；所述的封閉腔采用光學(xué)透明硅脂(2)作為封裝輔料緊密填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熒光透鏡的功率型白光LED，其特征在于所述的熒 光透鏡(1)為硅氧玻璃、鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、光學(xué)玻璃、多孔玻璃、發(fā)光玻璃或其他玻璃材 料，采用多孔物理吸附、離子交換、離子注入等摻雜方法制備而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于熒光透鏡的功率型白光LED，其特征在于所述 的熒光透鏡(1)或者為球面透鏡，包括半球狀、超半球狀的透鏡；或者為非球面透鏡，包括 自由曲面透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于熒光透鏡的功率型白光LED，包括倒裝焊封裝的LED芯片、電極、反光杯、熱沉，其中，采用摻雜發(fā)光離子的熒光透鏡作為兼具熒光轉(zhuǎn)換、光學(xué)配光、封裝保護(hù)的三合一功能器件；本發(fā)明的技術(shù)效果在于采用了熱穩(wěn)定性高的玻璃基熒光透鏡，使功率型白光LED整體的熱穩(wěn)定性更加優(yōu)越；提高LED芯片的散熱效率、出光效率，從而提高功率型白光LED整體的出光效率與熱穩(wěn)定性；克服了因光學(xué)環(huán)氧樹脂易老化變黃而帶來的發(fā)光色坐標(biāo)漂移的缺點(diǎn)；封裝工藝步驟明晰、工藝簡單；因此功率型白光LED整體封裝工藝簡單、易操作、易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H01L33/48GK101950788SQ20101025323
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者章鵬, 金雷, 陳偉民, 雷小華 申請人:重慶大學(xué)