一種薄壁陶瓷透鏡封裝的led光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，包括LED芯片，電極接線，LED支架，填充材料以及一個薄壁陶瓷透鏡。所述的薄壁陶瓷透鏡固定在支架上，并且將芯片全部罩住，支架與陶瓷透鏡形成一個中空內(nèi)腔，封裝時可裝填填充材料。該薄壁陶瓷透鏡厚度為0.05mm-2mm，外形可根據(jù)LED光源封裝需要為半球形、半橢球形、方盒形，菱形，角形，超半球形或菲涅爾透鏡形等。本發(fā)明通過采用薄壁陶瓷透鏡的形式封裝LED光源，使芯片光到透鏡各部位的光程一致，可以有效消除LED封裝光源的黃邊、紅邊、綠邊等邊緣色差以及“五彩”問題；同時將芯片光完全封閉在透鏡內(nèi)，可有效避免藍害；填充材料的選用，可有效防止陶瓷因熱梯度導(dǎo)致的開裂以及增加光效。
【專利說明】一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷制備領(lǐng)域以及LED發(fā)光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，LED陶瓷封裝技術(shù)作為一種新的封裝技術(shù)，采用透明陶瓷熒光體替代“熒光粉+硅膠”，由于具有高導(dǎo)熱率，高量子效率，抗色衰，無老化，可同時替代熒光粉、封膠、燈殼，低成本等傳統(tǒng)封裝技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢而得到了迅速的發(fā)展。國際上PhilipLuminleds公司、日本京都大學(xué)等知名機構(gòu)均在從事這方面的研發(fā)工作。
[0003]但目前，平片陶瓷熒光體作為蓋板封裝時，往往出現(xiàn)嚴重的黃邊，綠邊，紅邊，藍邊等邊緣色差問題，以及發(fā)光面上因光成份差異導(dǎo)致的“五彩”問題，從而導(dǎo)致光源品質(zhì)不佳，影響光源的正常使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問題，而提供一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，包括LED芯片，電極接線，LED散熱基板，填充材料以及一個薄壁陶瓷透鏡。所述的薄壁陶瓷透鏡固定在基板上，并且將芯片全部罩住，基板與陶瓷透鏡形成一個中空內(nèi)腔，封裝時可裝填填充材料。該薄壁陶瓷透鏡厚度為0.05mm-2mm,外形可根據(jù)LED光源封裝需要為空心半球形、空心半橢球形、鏤空方盒形，鏤空菱形，鏤空角形，空心超半球形或菲涅爾透鏡形等。
[0006]所述的陶瓷透鏡，可為純透明體，如已知的氧化鋁陶瓷透鏡(Al2O3),氧化釔陶瓷透鏡(Y2O3),氧化镥陶瓷透鏡(Lu2O3),氧化鈧陶瓷透鏡(Sc2O3),釔鋁石榴石陶瓷透鏡(Y3Al5O12)、镥鋁石榴石陶瓷透鏡(Lu3Al5O12)等；也可為含有發(fā)光特性的透明熒光體，如已知的稀土摻雜的氧化釔陶瓷(Re =Y2O3)，氧化镥陶瓷(Re =Lu2O3)，氧化鈧陶瓷透鏡(Re =Sc2O3)，釔鋁石榴石陶瓷透鏡(Re =Y3Al5O12),镥鋁石榴石陶瓷透鏡(Re =Lu3Al5O12)以及過渡元素摻雜的氧化鋁陶瓷透鏡。
[0007]稀土元素可為單摻的Ce，或者 Ce 與 Eu、Er、Nd、Pr、Gd、Tb、Sm、Tm、Dy、Yb 或 Lu 其中的一種或任意幾種共摻；稀土元素摻雜總量為0.001到IOwt.%。
[0008]所述的薄壁陶瓷透鏡為固相反應(yīng)燒結(jié)工藝所獲得的透明陶瓷，燒結(jié)溫度為1000-1900°C，無需添加熒光粉。
[0009]所述的薄壁結(jié)構(gòu)可通過公知的陶瓷成型工藝獲得，尤其是利用注塑成型，干壓成型，凝膠注模成型，擠出成型，注漿成型或流延成型工藝獲得。
[0010]所獲得的薄壁透鏡式陶瓷可直接用于LED光源封裝，無須切片、研磨、拋光等后加
工處理。
[0011]所述的LED芯片可為單顆大功率芯片，單顆小功率芯片以及多顆大小功率芯片排列組合而成。
[0012]所述的芯片可為波長為400-500nm范圍的可見光或波長為250_400nm紫外光LED。
[0013]封裝時，陶瓷透鏡可直接蓋在基板上的支架面上，或為內(nèi)嵌式，或為外套式，且將LED芯片密封于內(nèi)，但不與LED芯片接觸。
[0014]所述的填充材料可以根據(jù)實際封裝需要，填充硅膠，油或者其他材料，也可以不填充。
[0015]本發(fā)明通過采用薄壁陶瓷透鏡的形式封裝LED光源，使芯片光到透鏡各部位的光程一致，可以有效消除LED封裝光源的黃邊、紅邊、綠邊等邊緣色差以及“五彩”問題；同時將芯片光完全封閉在透鏡內(nèi)，可有效避免藍害；填充材料的選用，可有效防止陶瓷因熱梯度導(dǎo)致的開裂以及增加光效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1，圖2為發(fā)明的薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源的兩種示例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:薄壁陶瓷透鏡⑴；填充材料⑵；芯片(3);散熱基板⑷。
[0018]圖3為發(fā)明實例中一個薄壁陶瓷透鏡封裝的白光LED的光譜能量分布圖。
【具體實施方式】
[0019]以上內(nèi)容已經(jīng)對本發(fā)明作了充分呢的說明，以下再結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作進一步說明，但本發(fā)明的實施不限于此。
[0020]參閱圖1至圖2，僅為本發(fā)明一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源的較佳實施例。該薄壁陶瓷透鏡分別為空心半球形和鏤空方盒形。
[0021]將注塑成型，干壓成型，凝膠注模成型，擠出成型，注漿成型或流延成型工藝獲得的薄壁透鏡式陶瓷素坯進行高溫燒結(jié)，燒結(jié)溫度在1000-1900°C，然后在800-1700°C之間進行退火，獲得薄壁透明陶瓷。陶瓷透過率達到理論透過率，無需后加工處理。
[0022]該例中一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，由一個或多個LED芯片(3)、薄壁陶瓷透鏡(I)、可選填充材料(2)、在LED芯片底部的散熱基板(4)以及外圍的電極接線組成。薄壁陶瓷透鏡將芯片封閉于內(nèi)，同時與基板形成一個中空內(nèi)腔，內(nèi)可選填充油、硅膠以及其他材料，也可以不填充。
[0023]根據(jù)所需要的LED光源類型不同，可以采用相應(yīng)的陶瓷透鏡進行封裝，舉例如下:
[0024]I)藍光LED芯片與0.05-1.0mm厚Ce =YAG黃陶瓷透鏡相接合可得到白光LED光源。
[0025]2)藍光LED芯片與厚度大于1.2mm的Ce =YAG黃陶瓷透鏡相接合可得到黃光LED光源。
[0026]3)藍光LED芯片與無色氧化釔薄壁透鏡相接合可得到藍光LED光源。
[0027]圖3為采用薄壁Ce =YAG陶瓷透鏡封裝的白光LED的光譜能量分布圖，其性能指標如下:
[0028]其性能指標如下:
[0029]光效:1171m/W
[0030]量子效率:94.0 %[0031]顯色指數(shù):83
[0032]色溫:4500K。
【權(quán)利要求】
1.一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，包括LED芯片，電極接線，LED散熱基板，填充材料以及一個薄壁陶瓷透鏡。所述的薄壁陶瓷透鏡固定在基板上，并且將芯片全部罩住，基板與陶瓷透鏡形成一個中空內(nèi)腔，封裝時可裝填填充材料。該薄壁陶瓷透鏡厚度為0.05mm-2mm,外形可根據(jù)LED光源封裝需要為空心半球形、空心半橢球形、鏤空方盒形,鏤空菱形，鏤空角形，空心超半球形或菲涅爾透鏡形等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所述的陶瓷透鏡，可為純透明體，如已知的氧化鋁陶瓷透鏡(Al2O3),氧化釔陶瓷透鏡(Y2O3),氧化镥陶瓷透鏡(Lu2O3),氧化鈧陶瓷透鏡(Sc2O3),釔鋁石榴石陶瓷透鏡(Y3Al5O12)、镥鋁石榴石陶瓷透鏡(Lu3Al5O12)等；也可為含有發(fā)光特性的透明熒光體，如已知的稀土摻雜的氧化釔陶瓷(Re =Y2O3)，氧化镥陶瓷(Re =Lu2O3)，氧化鈧陶瓷透鏡(Re =Sc2O3)，釔鋁石榴石陶瓷透鏡(Re:Y3Al5O12),镥鋁石榴石陶瓷透鏡(Re=Lu3Al5O12)以及過渡元素摻雜的氧化鋁陶瓷透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于稀土元素可為單摻的Ce，或者Ce與Eu、Er、Nd、Pr、Gd、Tb、Sm、Tm、Dy、Yb或Lu其中的一種或任意幾種共摻；稀土元素摻雜總量為0.001到IOwt.%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所述的薄壁陶瓷透鏡為固相反應(yīng)燒結(jié)工藝所獲得的透明陶瓷，燒結(jié)溫度為1000-1900°C，無需添加熒光粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所述的薄壁結(jié)構(gòu)可通過公知的陶瓷成型工藝獲得，尤其是利用注塑成型，干壓成型，凝膠注模成型，擠出成型，注漿成型或流延成型工藝獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，4和5所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所獲得的薄壁透鏡式陶瓷可直接用于LED光源封裝，無須切片、研磨、拋光等后加工處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所述的LED芯片可為單顆大功率芯片，單顆小功率芯片以及多顆大小功率芯片排列組合而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和7所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所述的芯片可為波長為400-500nm范圍的可見光或波長為250_400nm紫外光LED。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于封裝時，陶瓷透鏡可直接蓋在基板上的支架面上，或為內(nèi)嵌式，或為外套式，且將LED芯片密封于內(nèi)，但不與LED芯片接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁陶瓷透鏡封裝的LED光源，其特征在于所述的填充材料可以根據(jù)實際封裝需要，填充硅膠，油或者其他材料，也可以不填充。
【文檔編號】H01L33/58GK103824850SQ201410054990
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】張紅衛(wèi), 李華, 陳寶容, 馮輝輝 申請人:張紅衛(wèi)