容器式led熒光封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，包括印刷線路板、發(fā)射激發(fā)光的LED芯片、立體光學透明容器和含有熒光粉的材料，所述發(fā)射激發(fā)光的LED芯片經(jīng)由焊接劑焊接在所述印刷線路板上；所述LED芯片設(shè)置在所述立體光學透明容器內(nèi)，并且所述含有熒光粉的材料設(shè)置并充滿所述立體光學透明容器的剩余內(nèi)部空間形成熒光層。本發(fā)明所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，在所述的立體光學透明容器內(nèi)設(shè)置LED芯片，并利用熒光材料填充滿剩余空間，由于其顯著減少了封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的反射，從而有利于提高發(fā)光效率。此外，在本發(fā)明所述的封裝結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的熒光粉涂覆方式，其體積和邊界由所述的立體光學透明容器的內(nèi)表面決定，從而有利于控制、設(shè)計和優(yōu)化光學分布。
【專利說明】容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED封裝的【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，本發(fā)明涉及一種容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)為固態(tài)光源，其工作原理為電子和空穴在P半導體與η半導體結(jié)處的結(jié)合。利用發(fā)光二極管(LED)的白光源可以有兩種基本結(jié)構(gòu)。一種為直接發(fā)光式LED的基本結(jié)構(gòu)中，即通過不同顏色的LED直接發(fā)光而產(chǎn)生白光，例如通過包括紅色LED、綠色LED和藍色LED的組合，以及藍色LED和黃色LED的組合來產(chǎn)生白光。另一種為基于LED-受激熒光粉的光源基本結(jié)構(gòu)，單個LED產(chǎn)生的光束處于較窄的波長范圍內(nèi)，該光束照射到熒光材料上并激發(fā)熒光材料產(chǎn)生可見光。該熒光粉可以包含不同種類的熒光材料的混合物或復合物，并且由熒光粉發(fā)出的光可以包括分布在整個可見光波長范圍的多條窄的發(fā)射線，使得所發(fā)出的光在人類的肉眼看來基本上呈白色。
[0003]根據(jù)實際使用的要求，LED的封裝方法是多樣化的，但是主流的封裝方式通常是在印刷線路板上表面安裝的“表面安裝類型”。導線圖案(引線)被形成在包括樹脂或者陶瓷材料的印刷線路板的表面上，并且LED元件經(jīng)由粘結(jié)劑(adhesive)例如銀膏而被安裝在導線圖案上。LED元件的上電極利用線例如金線而被連接到另一引線。為了保護線和LED元件，填充封裝樹脂以形成封裝樹脂層。在封裝樹脂層中，粉狀熒光體得以分散。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用基于氮化鎵基化合物半導體例如GaN、GaAlN, InGaN或者InAlGaN的藍色LED或者近紫外LED。在所述LED中能夠通過使用熒光體材料(phosphormaterial)而獲得白色光或者其它可見光發(fā)射，熒光體材料吸收來自LED的部分或者全部發(fā)射作為激發(fā)光并且將波長轉(zhuǎn)換成具有更長波長的可見光。例如:熒光粉將藍色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色和綠色波長。部分藍色激發(fā)光不會被熒光粉吸收，而部分殘余的藍色激發(fā)光與熒光粉發(fā)出的紅光和綠光混合起來。受激LED白光的另一個例子是照射熒光粉的紫外(UV)LED，所述熒光粉吸收UV光并使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧t、綠和藍光。
[0005]受激LED白色光源優(yōu)于直接發(fā)光式LED白色光源之處在于，其具有更好的老化程度和溫度相關(guān)的色彩穩(wěn)定性，以及更好的不同批次之間的色彩一致性/重復性。但是受激LED不如直接發(fā)光式LED有效率，部分原因在于熒光粉吸收光和再發(fā)光過程中的低效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，包括印刷線路板、發(fā)射激發(fā)光的LED芯片、立體光學透明容器和含有熒光粉的材料，所述發(fā)射激發(fā)光的LED芯片經(jīng)由焊接劑焊接在所述印刷線路板上；其特征在于:所述LED芯片設(shè)置在所述立體光學透明容器內(nèi)，并且所述含有熒光粉的材料設(shè)置并充滿所述立體光學透明容器的剩余內(nèi)部空間形成熒光層。
[0008]其中，所述立體光學透明容器的形式為箱體形、圓柱形、球形、半球形或其他所需的設(shè)計形狀。
[0009]其中，所述立體光學透明容器的外表面形成有非平整的表面，例如具有一定的粗糙度，或者具有凹凸結(jié)構(gòu)，或者形成微圖案；例如具有微透鏡結(jié)構(gòu)。
[0010]其中，所述的LED芯片為藍光LED芯片、紅光LED芯片、黃光LED芯片或者近紫外LED芯片。
[0011]其中，所述熒光粉的具體實例包括具有石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的熒光體如Y3Al5O12:Ce、(Y, GcO3Al5O12:Ce、Tb3Al3O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce 和 Lu2CaMg2(Si, Ge)3012:Ce ;硅酸鹽熒光體如(Sr, Ba)2Si04:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu 和 Ca3Si2O7:Eu、包括鋁酸鹽熒光體等的氧化物熒光體例如CaAl12O19 =Mn和SrAl2O4 =Eu ;硫化物熒光體例如ZnS:Cu、CaS:Eu、CaGa2S4:Eu 和 SrGa2S4:Eu、氮氧化物熒光體例如 CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu 和 Ca- a -SiAlON、氮化物熒光體例如 CaAlSiN3:Eu 和 CaSi5N8:Eu 等。
[0012]其中，所述熒光粉分散在有機透明介質(zhì)中形成所述含有熒光粉的材料。
[0013] 其中，所述有機透明介質(zhì)為硅樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂或聚氨酯樹脂。
[0014]其中，所述含有熒光粉的材料中還包含非熒光材料，例如金屬顆粒、陶瓷顆粒等。
[0015]本發(fā)明所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，在所述的立體光學透明容器內(nèi)設(shè)置LED芯片，并利用熒光材料填充滿剩余空間，由于其顯著減少了封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的反射，從而有利于提高發(fā)光效率。此外，在本發(fā)明所述的封裝結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的熒光粉涂覆方式，其體積和邊界由所述的立體光學透明容器的內(nèi)表面決定，從而有利于控制、設(shè)計和優(yōu)化光學分布。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，包括印刷線路板10、發(fā)射激發(fā)光的LED芯片20、立體光學透明容器40和含有熒光粉的材料30，所述發(fā)射激發(fā)光的LED芯片20經(jīng)由焊接劑焊接在所述印刷線路板10上；所述LED芯片設(shè)置在所述立體光學透明容器40內(nèi)，并且所述含有熒光粉的材料30設(shè)置并充滿所述立體光學透明容器40的剩余內(nèi)部空間。在本發(fā)明中，所述立體光學透明容器的形式為箱體形、圓柱形、球形、半球形或其他所需的設(shè)計形狀。而且，所述立體光學透明容器的外表面形成有非平整的表面，例如具有一定的粗糙度，或者具有凹凸結(jié)構(gòu)，或者形成微圖案；如此可以減少LED光源發(fā)射光在立體光學透明容器外表面與空氣界面的全反射，從而有利于提高出光效率，并且有利于散熱。作為示例性地，例如當制備白色LED光源時，所述的LED芯片可以為藍光LED芯片或者近紫外LED芯片。所述熒光粉的具體實例包括具有石榴石型晶體結(jié)構(gòu)的熒光體如Y3Al5O12:Ce、(Y，GcO3Al5O12:Ce、Tb3Al3O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce 和 Lu2CaMg2 (Si，Ge)3012:Ce ;硅酸鹽熒光體如(Sr, Ba)2Si04:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu 和 Ca3Si2O7:Eu、包括鋁酸鹽熒光體等的氧化物熒光體例如CaAl12O19 =Mn和SrAl2O4 =Eu ;硫化物熒光體例如ZnS:Cu、CaS:EiuCaGa2S4:Eu 和 SrGa2S4:Eu、氮氧化物熒光體例如 CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2 =Eu^BaSi2O2N2:Eu和Ca-a -SiAlON、氮化物熒光體例如CaAlSiN3 =Eu和CaSi5N8 =Eu等。所述的熒光粉可以以各種方式分布在所述立體光學透明容器內(nèi)，例如所述熒光粉可以分散在有機透明介質(zhì)中，所述有機透明介質(zhì)為硅樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂或聚氨酯樹脂。此外為了改善和增強所述包含熒光粉的材料的反射、漫反射效果以及為了提高散熱效果，在所述的含有光粉的材料中還含有非熒光材料，例如金屬顆粒、玻璃顆?；蛘咛沾深w粒等。
[0019]以下將結(jié)合實施例和附圖對所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)做進一步的詳細說明。
[0020]立體光學透明容器
[0021]在本發(fā)明中，所述的立體光學透明容器可以使用各種透明材料制成，例如常用的透明玻璃、透明樹脂等。作為示例性地，為了減輕重量，并提高耐熱性和耐變色性能，在本發(fā)明中使用以下光學樹脂組合物制備立體光學透明容器。
[0022]本發(fā)明所述的光學樹脂組合物，包含:32.0-38.0wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、25.0?35.0wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、12.0-18.0wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、8.0?
10.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、3?5wt%的1，3- 二氨基丙烷，和3?5wt%的六氫鄰苯二甲酸酐。此外，在本發(fā)明所述的光學樹脂組合物中還可以添加其它助劑和添加劑。例如從提高機械強度和調(diào)整熱膨脹系數(shù)，以及導熱性的方面考慮，只要在不損害透明性的范圍，就可以混合現(xiàn)有技術(shù)中公知的抗氧化劑，和納米氧化鋁。例如為已知的位阻酚，例如2，6-二叔丁基-4-甲酚、季戊四醇四(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、十八烷基-3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、三甘醇-雙(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酷、2，2’ -硫代_雙(4_甲基-6-叔丁基酌.)、2，2’ -硫代二乙基_雙[3_ (3, 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)]丙酸酯，其可以單獨和以任何組合使用。本發(fā)明所述的光學樹脂組合物攪拌均勻后通過澆鑄成型形成所需形狀的立體光學透明容器，然后在80?100°C的條件下固化20?60min，然后在120°C下退火2小時即可得到所述的立體光學透明容器。
[0023]實施例1
[0024]本實施例所述的光學樹脂組合物，由32wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、18wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、8.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、29.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、4wt%的1，3- 二氨基丙烷、4wt%的六氫鄰苯二甲酸酐、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化鋁組成。
[0025]實施例2
[0026]本實施例所述的光學樹脂組合物，由38wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、12wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、10.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、27.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、4wt%的1，3- 二氨基丙烷、4wt%的六氫鄰苯二甲酸酐、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化鋁組成。
[0027]實施例3
[0028]本實施例所述的光學樹脂組合物，由35.0wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、29.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、15.0wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、8.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、3wt%的1，3- 二氨基丙烷、5wt%的六氫鄰苯二甲酸酐、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化鋁組成。
[0029]實施例4
[0030]本實施例所述的光學樹脂組合物，由32.0wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、33.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、12.0wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、8.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、5wt%的1，3- 二氨基丙烷、5wt%的六氫鄰苯二甲酸酐、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化鋁組成。
[0031]對比例I
[0032]本實施例所述的光學樹脂組合物，由50wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、8.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、29.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、8wt%的1，3- 二氨基丙烷、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化招組成。
[0033]對比例2
[0034]本實施例所述的光學樹脂組合物，由50wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、10.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、27.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、8wt%的1，3- 二氨基丙烷、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化招組成。
[0035]對比例3
[0036]本實施例所述的光學樹脂組合物，由35.0wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、37.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、15.0wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、8wt%的1，4_ 丁二醇、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化鋁組成。
[0037]對比例4
[0038]本實施例所述的光學樹脂組合物，由32.0wt%的三丙二醇二丙烯酸酯、33.8wt%的二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、12.0wt%的二甘醇雙碳酸烯丙酯、8.0wt%的羥基封端聚二甲基硅氧烷、8wt%的1，4_ 丁二醇、0.2wt%的UV-366和4wt%的納米氧化鋁組成。
[0039]將實施例1-4以及對比例1-4制備的光學樹脂組合物攪拌均勻后通過注射成型，然后在80°C的條件下固化60min，然后在120°C下退火2小時，測試這些試樣的力學和光學性能。AD是指樣品加熱到80°C測定邵氏硬度并計算與同一樣品在室溫下測得的邵氏硬度之差的變化率。Λ E是樣品經(jīng)過400W的高壓汞燈(紫外線發(fā)射光譜250nm)，以大約10W/m2照射處理1000h后測得可見光透過率與未經(jīng)過照射處理的可見光透過率之差的變化率。
[0040]表1
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種容器式LED突光封裝結(jié)構(gòu),包括印刷線路板、發(fā)射激發(fā)光的LED芯片、立體光學透明容器和含有熒光粉的材料，所述發(fā)射激發(fā)光的LED芯片經(jīng)由焊接劑焊接在所述印刷線路板上；其特征在于:所述LED芯片設(shè)置在所述立體光學透明容器內(nèi)，并且所述含有熒光粉的材料設(shè)置并充滿所述立體光學透明容器的剩余內(nèi)部空間形成熒光層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述立體光學透明容器的形式為箱體形、圓柱形、球形或半球形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述立體光學透明容器的外表面形成有非平整的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述立體光學透明容器的外表面具有一定的粗糙度，或者具有凹凸結(jié)構(gòu)，或者具有微圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述立體光學透明容器的外表面具有微透鏡結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的LED芯片為藍光LED芯片、紅光LED芯片、黃光LED芯片或者近紫外LED芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述熒光粉選自Y3Al5O12:Ce、(Y，GcO3Al5O12 =Ce^Tb3Al3O12 =CeXa3Sc2Si3O12:Ce、Lu2CaMg2 (Si，Ge) 3012:Ce、(Sr,Ba) 2Si04:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu、Ca3Si2O7:Eu、CaAl12O19:Mn、SrAl2O4:Eu、ZnS:Cu、CaS:Eu、CaGa2S4:Eu 和 SrGa2S4:Eu、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Ca-a -SiAlON、CaAlSiN3:Eu 或 CaSi5N8:Eu 中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述熒光層由熒光粉樹脂組合物形成，所述熒光樹脂組合物包括25.0~30.0wt%的甲基丙烯酸-2-乙基己酯、10.0-15.0wt%的α -氰基丙烯酸乙酯、25.0~35.0wt%的對苯二異氰酸酯、5~10wt%的PTMG1000、3.0~10.0wt%的硅烷偶聯(lián)劑、3~5wt%的甲烷二硫醇，和3.0~20.0wt%的熒光粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述熒光粉樹脂組合物中含有抗氧化劑和/或納米無機填充物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器式LED熒光封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述立體光學透明容器通過光學樹脂組合物澆鑄形成。
【文檔編號】C08G18/48GK103904195SQ201410095511
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】高鞠 申請人:蘇州晶品光電科技有限公司