專利名稱：Led光源及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明光源領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種LED光源以及這種光源的封裝方法。
背景技術(shù)：
LED光源作為新型的照明光源，其具有節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長、低耗等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家庭照明、商業(yè)照明、公路照明、工礦照明等場合?，F(xiàn)有的采用COB封裝的LED光源技術(shù)視基板材料不同主要有鋁基板、銅基板、陶瓷基板等，大多數(shù)LED光源采用單顆大功率方式封裝。參見圖1，現(xiàn)有一種雙面覆銅陶瓷LED 光源具有基板10，基板10為雙面覆銅陶瓷基板，基板10的上下兩個表面為覆銅層11、13， 基板10的中部為陶瓷層12，在上表面的覆銅層11上固化有LED芯片14。在LED芯片14 上涂敷有封裝膠15，封裝膠15是混有熒光粉的封裝膠。現(xiàn)有的LED光源封裝方法是將混有熒光粉的封裝膠15直接滴涂在LED芯片14上， 待封裝膠15固化后完成封裝。由于熒光粉在封裝膠固化過程中會出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，因此熒光粉會聚集在LED芯片14周邊形成熒光粉層16，導(dǎo)致固化后的封裝膠15內(nèi)，靠近LED芯片 14的地方熒光粉較多，而封裝膠15外側(cè)熒光粉較薄。LED光源工作時(shí)，LED芯片14的PN結(jié)區(qū)，電子與空穴對復(fù)合，向外發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出白光。由于LED芯片14工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，熒光粉層16工作時(shí)受到熱量的影響，容易老化、色溫發(fā)生漂移，甚至?xí)?，影響LED光源的光效與壽命。此外，藍(lán)光的光強(qiáng)與LED芯片14距離的平方成反比，因此與LED芯片14距離較近的熒光粉受激后形成白光，與LED芯片14距離較長的熒光粉受激后因光強(qiáng)相對較弱容易形成偏黃色光，通過連續(xù)曲面反射光學(xué)系統(tǒng)后，光斑呈現(xiàn)中間白、周邊黃的現(xiàn)象。因此，公開號為CN101916806A的發(fā)明專利申請公開了一種名為“LED封裝方法及采用該方法封裝成的封裝結(jié)構(gòu)”的發(fā)明創(chuàng)造，該封裝方法是在LED芯片固化在基板后，將基板固化有LED芯片的一面倒置在模具上，然后向模具注入混有熒光粉的封裝膠，待封裝膠固化。封裝膠固化的時(shí)候，熒光粉將沉淀在模具的下端，形成彎月狀的熒光粉層。脫模后， 熒光粉將位于封裝膠的最上端，即熒光粉層不會與LED芯片直接接觸。然后，再在熒光粉層上涂上保護(hù)膠。但是，由于該方法需要進(jìn)行兩次涂膠的工作，即熒光粉層與外層的保護(hù)膠不是一體成型，封裝的工作量較大，封裝效率較低、成本高。此外，由于該封裝方法是待封裝膠與熒光粉層固化后再在熒光粉層上滴涂保護(hù)膠，容易發(fā)生先后兩次滴涂的膠水不能很好融合的問題，封裝膠中出現(xiàn)空氣隔層，影響LED光源的光效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種使用壽命長且封裝工作量較小的LED光源。本發(fā)明的另一目的是提供一種封裝效率較高且成品出光顏色均勻度較好的LED光源封裝方法。為實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的LED光源包括基板，基板上設(shè)有一顆以上 LED芯片，且每一 LED芯片通過金線固化在基板上，每一 LED芯片上覆蓋有封裝膠，封裝膠靠近LED芯片一側(cè)形成隔離層，隔離層遠(yuǎn)離LED芯片一側(cè)形成熒光粉層，封裝膠的外層固化形成透鏡層，透鏡層位于突光粉層遠(yuǎn)離LED芯片的一側(cè),其中，隔離層、突光粉層與透鏡層一體成型。由上述方案可見，靠近LED芯片的隔離層、熒光粉層以及透鏡層是一體成型的，避免封裝過程中多次滴涂膠水，降低了封裝過程的工作量，提高封裝效率。并且，由于熒光粉層并不是直接與LED芯片直接接觸，LED芯片發(fā)出的熱量并不會直接作用在熒光粉層上，避免熒光粉層過早老化或失效，延長LED光源的使用壽命。一個優(yōu)選的方案是，透鏡層的外表面為非球面。這樣，熒光粉發(fā)出黃光經(jīng)折射后回到被照面的中部，減輕光斑周邊的黃光，提高LED光源的顏色均勻度。為實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明提供的LED光源封裝方法包括使用固晶膠將LED 芯片固化在基板的一個表面上，并將金線焊接在LED芯片與基板之間，將基板固化有LED芯片的一側(cè)朝下放置在模具上，模具具有向下凹陷的模腔，向模腔內(nèi)注入混有熒光粉的液態(tài)封裝膠，然后，待基板在模具上放置第一預(yù)定時(shí)間后，將熱源靠近基板未固化LED芯片的一側(cè)，將基板未固化LED芯片一側(cè)加熱至第一預(yù)定溫度，同時(shí)將模具加熱至第二預(yù)定溫度，加熱時(shí)間為第二預(yù)定時(shí)間，第一預(yù)定溫度高于第二預(yù)定溫度，使封裝膠的一部分在基板靠近 LED芯片一側(cè)固化形成隔離層，經(jīng)過第二預(yù)定時(shí)間后，將基板固化有LED芯片的一側(cè)朝上放置，在常溫下放置第三預(yù)定時(shí)間，使熒光粉沉淀在隔離層上并形成熒光粉層，將模具加熱至第三預(yù)定溫度，使封裝膠靠近模具的部分固化形成透鏡層。由上述方案可見，本發(fā)明的封裝方法只需要一次注入封裝膠，通過多次不同溫度下固化封裝膠，形成隔離層、熒光粉層以及透鏡層，既能簡化封裝步驟，提高封裝效率，又能避免熒光粉層直接與LED芯片接觸，延長LED光源的使用壽命。一個優(yōu)選的方案是，模腔的內(nèi)表面為非球面。這樣，固化后的封裝膠所形成的透鏡層外表面為非球面形狀，非球面的透鏡層能夠?qū)⒃景l(fā)出的黃光折射至被照面的中部，從而避免在光斑的周邊形成黃色圈，提高LED光斑的顏色均勻度。


圖1是現(xiàn)有LED光源的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明LED光源第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明LED光源封裝方法第一實(shí)施例中LED芯片及金線固化到基板后的示意圖。圖4是本發(fā)明LED光源封裝方法第一實(shí)施例中基板倒置在模具后的示意圖。圖5是本發(fā)明LED光源封裝方法第一實(shí)施例中向模具注入封裝膠后的示意圖。圖6是本發(fā)明LED光源封裝方法第一實(shí)施例中形成隔離層后的示意圖。圖7是本發(fā)明LED光源第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明LED光源封裝方法第二實(shí)施例所使用的模具半剖圖。圖9是本發(fā)明LED光源第二實(shí)施例的局部放大圖。
以下結(jié)合各實(shí)施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式LED光源及其封裝方法第一實(shí)施例
參見圖2，本實(shí)施例的LED光源具有基板20，基板20為雙面覆銅陶瓷基板，其具有位于中間的陶瓷層22以及位于陶瓷層22上下兩表面的覆銅層21、23，覆銅層21上固化有LED 芯片24，LED芯片24上涂覆有封裝膠，封裝膠固化后形成隔離層25、熒光粉層26以及透鏡層27，且隔離層25、熒光粉層26以及透鏡層27分別由LED芯片24處向外依次設(shè)置。由圖2可見，熒光粉層26并不是直接與LED芯片24接觸，這樣能夠避免熒光粉長期受到LED芯片24產(chǎn)生熱量的影響而迅速老化，確保熒光粉層26有較長的使用壽命，也就延長了 LED光源的使用壽命。封裝LED光源時(shí)，首先使用固晶膠將LED芯片24固化在基板20的一個表面上，如圖3所示，然后將金線28焊接在LED芯片24與基板20的覆銅層23之間，實(shí)現(xiàn)LED芯片24 與覆銅層23的電氣連接。然后，如圖4所示，將基板20固化有LED芯片24的一側(cè)朝下地放置在模具30上， 即將基板20倒置在模具30上。模具30具有模腔31，模腔31為向下凹陷的模腔，其內(nèi)表面32為球面。優(yōu)選地，基板20倒置在模具30后，LED芯片24位于模腔31的中間。模具 30還設(shè)有注膠通道34、35，注膠通道34、35均與模腔31連通，以便于將封裝膠注入模腔31 內(nèi)。接著，如圖5所示，通過注膠通道34、35向模腔31注入液態(tài)的封裝膠38，封裝膠 38是混有熒光粉的封裝膠。注膠前，需要將顆粒狀的熒光粉混入封裝膠38內(nèi)，并將封裝膠 38與熒光粉攪拌均勻。注入封裝膠38后，將模具30以及基板20 —并放入烤箱，放置一個預(yù)定的時(shí)間，優(yōu)選地，該預(yù)定時(shí)間為I個小時(shí)，當(dāng)然，該預(yù)定時(shí)間可以在1-3小時(shí)內(nèi)選擇。然后，將熱源靠近基板20沒有固化LED芯片24 —側(cè)，開始加熱。由于基板20倒置在模具30上I個小時(shí)，封裝膠38內(nèi)的熒光粉發(fā)生沉淀現(xiàn)象，將位于靠近模腔31的內(nèi)表面32處，而不會靠近LED芯片24處。加熱時(shí)，將基板20沒有固化 LED芯片24 —側(cè)的溫度加熱至預(yù)定的溫度，如100°C，并將模具30加熱至另一個預(yù)定的溫度，如25°C。由于封裝膠38的固化速度隨溫度越增高而變快，因此，靠近基板20 —側(cè)的封裝膠首先固化。將基板20及模具30加熱一個預(yù)定的時(shí)間，如I小時(shí)后，靠近基板20 —側(cè)的封裝膠固化并形成了隔離層25，靠近模具30 —側(cè)的封裝膠38仍為液態(tài)，如圖6所示。當(dāng)然，加熱的預(yù)定時(shí)間可以在1-5小時(shí)內(nèi)選擇。由于封裝膠38是在基板20倒置的情況下固化的，因此形成的隔離層25內(nèi)往往不含有熒光粉或者熒光粉的含量很低。形成隔離層25后，將基板20與模具30 —并倒置，即基板20固化有LED芯片24 的一側(cè)朝上設(shè)置，模塊30位于LED芯片24的上方，在常溫下放置預(yù)定的時(shí)間，如I個小時(shí)。 當(dāng)然，基板20在常溫下放置的預(yù)定時(shí)間可以在1-8小時(shí)內(nèi)選擇。放置預(yù)定的時(shí)間后，顆粒狀的熒光粉將沉淀在隔離層25上，形成熒光粉層26。由于熒光粉是顆粒狀的，且封裝膠38 仍為液態(tài)，因此通過設(shè)定合適的放置時(shí)間，能夠讓熒光粉均勻地沉淀在隔離層25上，即熒光粉將均勻地分布在熒光粉層26內(nèi)。
最后，在基板20固化有LED芯片24—面朝上的情況下將模具加熱至預(yù)定的溫度， 如120°C，并加熱預(yù)定的時(shí)間，如I小時(shí)，封裝膠38將完全固化，形成位于熒光粉層26外的透鏡層27。待封裝膠38完全固化后，進(jìn)行脫模處理，即完成了 LED光源的封裝。由于在LED光源封裝過程中，采用分段加熱固化的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)一次注膠即可實(shí)現(xiàn)封裝，簡化封裝的工序，提高封裝的效率。同時(shí)，本方法封裝后的LED光源隔離層25、熒光粉層26以及透鏡層27是一體成型的，能夠避免熒光粉層26與透鏡層27連接不牢固的問題。此外，封裝后的LED芯片24不會與熒光粉層25直接接觸，避免熒光粉層26過早老化或失效，延長LED光源的使用壽命。并且，封裝膠38固化形成透鏡層27過程中，封裝膠能夠從注膠通道34、35補(bǔ)充到模腔31內(nèi)，避免封裝膠38固化過程中因收縮而在透鏡層27內(nèi)部形成凹陷。LED光源及其封裝方法第二實(shí)施例
參見圖7，本實(shí)施例的LED光源具有基板40，基板40上固化有LED芯片41，LED芯片41 上涂覆有封裝膠，封裝膠固化后形成隔離層42、熒光粉層43以及透鏡層44，隔離層42、熒光粉層43以及透鏡層44依次從LED芯片41向外延伸，且熒光粉層43不會直接與LED芯片 41接觸，避免熒光粉層43過早老化或失效，延長LED光源的使用壽命。本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的是，透鏡層的外表面是非球面，在封裝膠的周邊形成向上翹起的斜面45。因此，封裝LED光源時(shí)，所使用的模具模腔的內(nèi)表面形狀也有所改變，如圖8所示，模具50的模腔51內(nèi)表面52為非球面，其與封裝膠的外表面形狀吻合，即靠近開口的一端形成向上翹起的斜面。參見圖9，當(dāng)LED芯片41發(fā)出的藍(lán)光穿過熒光粉層43后散射的光線穿過斜面45 時(shí)，能夠改變光線的折射方向，使原本射向被照面周邊的黃光被折射至被照面的中部，減少光斑邊緣的黃色光斑，因此封裝膠外表面非球面的設(shè)計(jì)能夠有效地減輕LED光斑周邊的黃色光，提高LED光源的顏色均勻度。當(dāng)然，封裝膠外表面還可以是其他形狀，只有不是球面，S卩外表面的靠近基板40 的周邊不是球環(huán)面，而是沿著背向基板40方向傾斜變化的斜面或弧面，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。封裝本實(shí)施例的LED光源時(shí)，首先在基板40上固化LED芯片41，并焊接金線連接 LED芯片41以及基板40上的覆銅層。接著，將基板40固化有LED芯片41的一面朝下放置在模具上，模具的模腔內(nèi)表面為非球面形狀，然后將模腔注入混有熒光粉的封裝膠，放置 I個小時(shí)后，對基板40以及模具加熱I個小時(shí)，基板40沒有固化LED芯片41 一側(cè)的溫度高于模具的溫度，使靠近基板40的一側(cè)的部分封裝膠固化形成隔離層42。然后，將基板40 固化有LED芯片41的一面朝上，常溫下放置I個小時(shí)，待熒光粉沉淀形成熒光粉層43。最后，將模具加熱至120°C，加熱I個小時(shí)后，使液態(tài)的封裝膠完全固化，形成透鏡層44，透鏡層44為封裝膠的外層,位于突光粉層43遠(yuǎn)離LED芯片41的一側(cè)，即完成LED光源的封裝。當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本發(fā)明較佳的實(shí)施方案，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可以有更多的變化， 例如，封裝膠的外表面可以根據(jù)LED光源使用的實(shí)際需要設(shè)計(jì)成不同的形狀，這樣模具也需要相應(yīng)地修改；或者，基板上設(shè)置多顆LED芯片，多顆LED芯片的布置可根據(jù)LED光源使用的實(shí)際情況排列，這些改變也是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，諸如封裝膠類型的改變、基板形狀及構(gòu)造的改變、加熱的預(yù)定溫度、預(yù)定時(shí)間的改變等變化也應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.LED光源，包括基板，所述基板上設(shè)有一顆以上LED芯片，且每一所述LED芯片通過金線固化在所述基板上；每一所述LED芯片上覆蓋有封裝膠，所述封裝膠靠近所述LED芯片一側(cè)形成隔離層，所述隔離層遠(yuǎn)離所述LED芯片一側(cè)形成熒光粉層，所述封裝膠的外層固化形成透鏡層，所述透鏡層位于所述熒光粉層遠(yuǎn)離所述LED芯片的一側(cè)；其特征在于所述隔離層、所述熒光粉層與所述透鏡層一體成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED光源，其特征在于所述透鏡層的外表面為非球面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的LED光源，其特征在于所述熒光粉層中包含有顆粒狀的熒光粉，所述熒光粉均勻地分布在所述熒光粉層內(nèi)。
4.LED光源的封裝方法，包括使用固晶膠將LED芯片固化在基板的一個表面上，并將金線焊接在所述LED芯片與所述基板之間；將所述基板固化有所述LED芯片的一側(cè)朝下放置在模具上，所述模具具有向下凹陷的模腔；向所述模腔內(nèi)注入混有熒光粉的液態(tài)封裝膠；其特征在于待所述基板在所述模具上放置第一預(yù)定時(shí)間后，將熱源靠近所述基板未固化所述LED 芯片的一側(cè)，將所述基板未固化所述LED芯片一側(cè)加熱至第一預(yù)定溫度，同時(shí)將所述模具加熱至第二預(yù)定溫度，加熱時(shí)間為第二預(yù)定時(shí)間，所述第一預(yù)定溫度高于所述第二預(yù)定溫度，使所述封裝膠的一部分在所述基板靠近所述LED芯片一側(cè)固化形成隔離層；經(jīng)過第二預(yù)定時(shí)間后，將所述基板固化有所述LED芯片的一側(cè)朝上放置，在常溫下放置第三預(yù)定時(shí)間，使所述熒光粉沉淀在所述隔離層上并形成熒光粉層；將所述模具加熱至第三預(yù)定溫度，使所述封裝膠靠近所述模具的部分的固化形成透鏡層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED光源的封裝方法，其特征在于所述模腔的內(nèi)表面為非球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的LED光源的封裝方法，其特征在于將所述封裝膠注入所述模腔前，將顆粒狀的熒光粉混入所述封裝膠內(nèi)并攪拌均勻。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的LED光源的封裝方法，其特征在于所述第一預(yù)定溫度為100°c，所述第二預(yù)定溫度為25°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED光源的封裝方法，其特征在于所述第三預(yù)定溫度為120°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的LED光源的封裝方法，其特征在于所述第一預(yù)定時(shí)間為1-3小時(shí),所述第二預(yù)定時(shí)間為1-5小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的LED光源的封裝方法，其特征在于所述第三預(yù)定時(shí)間為1-8小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供LED光源及其封裝方法，LED光源包括基板，基板上設(shè)有LED芯片，LED芯片上覆蓋有封裝膠，封裝膠靠近LED芯片一側(cè)形成隔離層，隔離層遠(yuǎn)離LED芯片一側(cè)形成熒光粉層，封裝膠的外層固化形成透鏡層，隔離層、熒光粉層與透鏡層一體成型。該方法包括將LED芯片固化在基板后，將基板固化有LED芯片的一側(cè)朝下放置在模具上，向模腔內(nèi)注入混有熒光粉的封裝膠，放置第一預(yù)定時(shí)間后將基板未固化LED芯片一側(cè)與模具加熱，使封裝膠的一部分固化形成隔離層，經(jīng)過第二預(yù)定時(shí)間后將基板固化有LED芯片的一側(cè)朝上放置，使熒光粉沉淀在隔離層上并形成熒光粉層，將模具加熱使封裝膠固化形成透鏡層。本發(fā)明簡化LED光源的封裝工藝，減少LED光源光斑邊緣的黃圈，提高顏色均勻度，延長LED光源的使用壽命。
文檔編號H01L33/58GK102593320SQ20121002778
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者容學(xué)宇, 楊罡 申請人:珠海晟源同泰電子有限公司