一種高可靠性倒裝led光源及其led模組光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高可靠性倒裝LED光源及其LED模組光源。其中，高可靠性倒裝LED光源，包括倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片，該LED光源還包括一反射杯，所述反射杯由相對設(shè)置的第一半杯體和第二半杯體、以及位于杯底的兩半杯體連接部的絕緣底座構(gòu)成；所述LED芯片安裝在反射杯的底部，該LED芯片的P電極和N電極分別與一半杯體電氣連接；所述第一半杯體和第二半杯體由高散熱金屬材料一體成型；在所述第一半杯體和第二半杯體的外側(cè)還包覆有絕緣材料層；在所述反射杯內(nèi)還灌注有光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層。本發(fā)明LED光源和LED模組光源，相對于現(xiàn)有技術(shù)不僅散熱性能更佳，可靠性更好，而且發(fā)光效率也很好。
【專利說明】一種高可靠性倒裝LED光源及其LED模組光源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種散熱性能更加的高可靠性倒裝LED光源及其LED模組光源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED應用領(lǐng)域日趨廣泛，競爭也日臻白熱化，因而高性價比成為LED產(chǎn)品突圍利器。為了追求高性價比，業(yè)界通常采用小尺寸封裝體，增大芯片驅(qū)動電流，在一定程度上契合了當前發(fā)展趨勢。隨著驅(qū)動電流不斷提升，LED芯片產(chǎn)生的熱量越來越多，業(yè)界將注意力放在如何提升支架塑膠材料的耐熱性方面，塑膠材質(zhì)也經(jīng)歷了從PPA、PCT、EMC到SMC的演變。盡管上述塑膠材質(zhì)耐熱性能依次提升，但存在導熱性差的共同缺陷，且上述塑膠不適合需要高溫作業(yè)環(huán)境的倒裝焊和共晶等特殊工序。
[0003]目前，LED產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)都是LED芯片固定在一基板上。
[0004]其中，LED芯片結(jié)構(gòu)包括正裝結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)和倒裝結(jié)構(gòu)三種，倒裝LED芯片是LED光源中很常見的一種，其P、N電極都在LED芯片發(fā)光面相對的另一面。
[0005]其中，LED基板多為鋁基或銅基覆銅板，其結(jié)構(gòu)包括位于底層的金屬基底、位于所述金屬基底之上的絕緣層、以及位于所述絕緣層之上的電路層，倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片的P、N電極就直接與基板上的電路層電氣連接，電路層作為引出電極。LED基板的金屬基底由熱傳導率極佳的鋁、銅金屬材料制成，LED基板的絕緣層由高分子聚合物制成，由于高分子材料的導熱系數(shù)僅為0.2?0.5ff/mK,導致金屬基電路板(MCPCB)的熱傳導率也僅有l(wèi)W/mK?3W/mK，進而使得現(xiàn)有LED光源的導熱性能不佳。
[0006]LED光源導熱性能不佳，將直接影響LED光源的使用壽命等可靠性。因此，如何得到導熱性能更好的高可靠性的LED光源迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的第一目的在于提供一種散熱性能更佳的高可靠性倒裝LED光源，本發(fā)明的第二目的在于提供一種散熱性能更佳的LED模組光源。
[0008]為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0009]一種高可靠性倒裝LED光源，包括倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片，該LED光源還包括一反射杯，所述反射杯由相對設(shè)置的第一半杯體和第二半杯體、以及位于杯底的兩半杯體連接部的絕緣底座構(gòu)成；所述LED芯片安裝在反射杯的底部，該LED芯片的P電極和N電極分別與一半杯體電氣連接；所述第一半杯體和第二半杯體由高散熱金屬材料一體成型；在所述第一半杯體和第二半杯體的外側(cè)還包覆有絕緣材料層；在所述反射杯內(nèi)還灌注有光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層。
[0010]進一步的，在所述LED芯片與反射杯側(cè)壁之間填充有高反射白膠。
[0011]進一步的，在所述發(fā)射杯內(nèi)還灌注有硅膠層，所述硅膠層位于LED芯片上，所述光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層位于所述硅膠層上。[0012]進一步的，在所述反射杯開口設(shè)置有防爬膠臺階，所述防爬膠臺階與硅膠層的上表面平齊。
[0013]進一步的，所述防爬膠臺階的臺階面為粗糙界面。
[0014]進一步的，在所述光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層外設(shè)置有光學透鏡。
[0015]進一步的，所述絕緣底座呈凸字型。
[0016]進一步的，所述絕緣底座和絕緣材料層由類金剛石膜(DLC)或金剛石膜或陶瓷薄月吳制成。
[0017]進一步的，所述反射杯的內(nèi)壁為經(jīng)過精密拋光的球面、拋物面或雙曲面。
[0018]進一步的，在所述反射杯的內(nèi)壁上還電鍍有高反射金屬材料薄層。
[0019]為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0020]一種LED模組光源，該模組光源由多個任一項前述的高可靠性倒裝LED光源構(gòu)成。
[0021]進一步的，各個高可靠性倒裝LED光源單獨設(shè)置一光學透鏡或共用一光學透鏡。
[0022]本發(fā)明為了提高散熱性能突破傳統(tǒng)思維，去除了傳統(tǒng)的基板，而是直接將反射杯分為兩個半杯體，正裝LED芯片的兩個電極直接與兩個半杯體電氣連接，兩個半杯體的底部起到了原來的基板的支撐作用，同時還兼具基板電路層的引出電極作用，并且還能用來反射LED芯片出光以提高出光效率。不僅如此，每個半杯體由高散熱金屬材料一體成型，同時吸收和傳導LED芯片底部產(chǎn)生的熱量和發(fā)光時在反射杯中積聚的熱量，大大提高本發(fā)明的散熱效果。
[0023]當然，為了防止LED芯片兩電極之間短路，本發(fā)明在兩半杯體連接部設(shè)置有絕緣底座。
[0024]而且，為了進一步提高本發(fā)明的可靠性，本發(fā)明在所述第一半杯體和第二半杯體的外側(cè)還包覆有絕緣材料層。
[0025]因此，本發(fā)明LED光源和LED模組光源，相對于現(xiàn)有技術(shù)不僅散熱性能更佳，可靠性更好，而且發(fā)光效率也很好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]此【專利附圖】

【附圖說明】所提供的圖片用來輔助對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定，在附圖中:
[0027]圖1是本發(fā)明LED光源實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明LED光源實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明LED光源實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明LED光源實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明LED光源實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明LED光源實施例6的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7是本發(fā)明LED光源實施例7的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖中:
[0035]101、LED芯片102、第一半杯體
[0036]103、第二半杯體104、絕緣底座
[0037]105、絕緣材料層106、光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層[0038]107、高反射白膠108、硅膠層
[0039]109、防爬膠臺階110、光學透鏡
【具體實施方式】
[0040]為了充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果，以下將結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明。
[0041]實施例1: [0042]如圖1所示，本實施例公開了一種高可靠性倒裝LED光源，包括倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片101和安裝LED芯片的反射杯，反射杯為圖中第一半杯體102、第二半杯體103和絕緣底座104圍成的區(qū)域。
[0043]其中，反射杯由相對設(shè)置的第一半杯體102和第二半杯體103、以及位于杯底的兩半杯體(102、103)連接部的絕緣底座104構(gòu)成，相當于本發(fā)明將基板和反射杯合二為一，并使第一半杯體102和第二半杯體103由高散熱金屬材料一體成型，提高散熱性能。這樣一來本發(fā)明的反射杯除了原有的固定和支撐LED芯片和發(fā)射LED出光作用外，主要就是用來散熱，由于第一半杯體102和第二半杯體103都是高散熱金屬材料整體成型，其散熱性能將得到明顯提升。其中，高散熱金屬材料為鋁(Al)、銅(Cu)、鉆銅、金(Au)、或鎳(Ni)等導熱性能良好的金屬材料。本發(fā)明的絕緣底座104就是為了防止LED芯片兩電極之間短路。
[0044]其中，LED芯片101安裝在反射杯的底部，該LED芯片的P電極和N電極分別與一半杯體(102、103)電氣連接，起到原來基板支撐作用外，還作為了電極使用，因此簡化了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0045]其中，金屬制備的第一半杯體102和第二半杯體103裸露空氣中易與空氣中水汽反應生成銅綠，且裸露空氣中的金屬反射杯易漏電，為了提高本發(fā)明的可靠性，在所述第一半杯體102和第二半杯體103的外側(cè)還包覆有絕緣材料層105，
[0046]本實施例的絕緣底座104和絕緣材料層105由類金剛石膜(DLC)或金剛石膜或陶瓷薄膜制成，類金剛石膜(DLC)、金剛石膜和陶瓷薄膜等導熱性佳的絕緣材料，可以顯著提高產(chǎn)品散熱性能，尤其是類金剛石膜(DLC)、金剛石膜的引入。類金剛石膜(DLC)有極佳的熱導率(600-1200W/mk)，具有12倍于銅材的熱擴散性、高材料強度、高抗侵性等顯著優(yōu)點。
[0047]為了使得第一半杯體102、第二半杯體103和絕緣底座104連接更加牢固，所述絕緣底座104呈凸字型。
[0048]為了進一步提高本發(fā)明LED的出光效率，反射杯的內(nèi)壁為經(jīng)過精密拋光的球面、拋物面或雙曲面，經(jīng)過拋光處理使其界面光滑，有利于LED反射的光經(jīng)過反射杯內(nèi)部反射出反射杯。
[0049]為了更進一步提高本發(fā)明LED的出光效率，在所述反射杯的內(nèi)壁上還電鍍有高反射金屬材料薄層。
[0050]為了將LED芯片發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成其他顏色，在所述反射杯內(nèi)還灌注有光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106，光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106為有機染料、稀土有機配合物、稀土無機發(fā)光材料、或者半導體量子點，有機染料具體可選用芳香烷染料、偶氮染料等等，稀土有機配合物具體可選用銪摻雜二苯甲?；淄?DBM:Eu2+)、鋱摻雜對羥基苯甲酸(PHBA:Tb3+)等等，稀土無機發(fā)光材料具體可選用釔鋁石榴石(YAG)、鋁酸镥(LuAG)等等，半導體量子點具體可選用硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)等等。光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層107，用于將LED芯片101發(fā)出的光色轉(zhuǎn)化為想要的光色，如將藍光轉(zhuǎn)化為白光等。
[0051]實施例2:
[0052]如圖2所示，本實施例與實施例1的不同在于:在所述LED芯片101與反射杯側(cè)壁之間填充有高反射白膠107。
[0053]該白膠107為高耐性的硅膠基材質(zhì)，該反射白膠107將LED芯片側(cè)壁發(fā)出的光發(fā)射會芯片內(nèi)，從而提升LED芯片光通量。
[0054]實施例3:
[0055]如圖3所示，本實施例與實施例2的不同在于:在所述發(fā)射杯內(nèi)還灌注有硅膠層108，所述硅膠層108位于LED芯片101上，所述光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106位于所述硅膠層108上。
[0056]該硅膠層108折射率為1.4?1.55之間，硅膠層108上表面有光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106，該光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106呈層狀分布，具體的為熒光片結(jié)構(gòu)。該實施例采用遠程熒光片技術(shù)，由于LED芯片101與光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106之間填充有硅膠層108，使得光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106遠離LED熱源，產(chǎn)品可靠性佳。
[0057]更進一步，本實施例中在所述反射杯開口設(shè)置有防爬膠臺階109，所述防爬膠臺階109與硅膠層108的上表面平齊，以便于加工光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106。
[0058]更優(yōu)的，所述防爬膠臺階109的臺階面為粗糙界面，增加光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106與反射杯之間的結(jié)合力。
[0059]實施例4:
[0060]如圖4所示，本實例與實施例3不同在于:本實施例在光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層106外設(shè)置有光學透鏡110。
[0061]該光學透鏡110的形狀為半球形、方形、橢圓形、菲涅爾形、蜂窩形、花生形、圓錐形、正六邊形、柿餅形中的一種。不同的形狀可以實現(xiàn)該封裝結(jié)構(gòu)不同的光型要求，其材料為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅膠(Silicone)、聚丙烯(EP)、聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及玻璃中的一種或者幾種。其實現(xiàn)工藝，可為傳統(tǒng)的模具注塑成型或模定成型。
[0062]實施例5:
[0063]如圖5所不,本實施例公開了一種LED模組光源,該模組光源由多個實例至1_3任一項所述的高可靠性倒裝LED光源構(gòu)成。
[0064]實施例6:
[0065]本實施例公開了一種LED模組光源，本實施例在實施例5的基礎(chǔ)上增加了光學透鏡，各個高可靠性倒裝LED光源單獨設(shè)置一光學透鏡或共用一光學透鏡110。
[0066]其中，如圖7所示為各個高可靠性LED光源單獨設(shè)置一光學透鏡110的情況。
[0067]其中，如圖6所不為各個高可靠性LED光源共用一光學透鏡110的情況。
[0068]該光學透鏡100的形狀為半球形、方形、橢圓形、菲涅爾形、蜂窩形、花生形、圓錐形、正六邊形、柿餅形中的一種。不同的形狀可以實現(xiàn)該封裝結(jié)構(gòu)不同的光型要求，其材料為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅膠(Silicone)、聚丙烯(EP)、聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及玻璃中的一種或者幾種。其實現(xiàn)工藝，可為傳統(tǒng)的模具注塑成型或模定成型。[0069]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例，應當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者根據(jù)有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，均應該在由本權(quán)利要求書所確定的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種高可靠性倒裝LED光源，包括倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片，其特征在于: 該LED光源還包括一反射杯，所述反射杯由相對設(shè)置的第一半杯體和第二半杯體、以及位于杯底的兩半杯體連接部的絕緣底座構(gòu)成； 所述LED芯片安裝在反射杯的底部，該LED芯片的P電極和N電極分別與一半杯體電氣連接； 所述第一半杯體和第二半杯體由高散熱金屬材料一體成型； 在所述第一半杯體和第二半杯體的外側(cè)還包覆有絕緣材料層； 在所述反射杯內(nèi)還灌注有光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 在所述LED芯片與反射杯側(cè)壁之間填充有高反射白膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 在所述發(fā)射杯內(nèi)還灌注有硅膠層，所述硅膠層位于LED芯片上，所述光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層位于所述硅膠層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 在所述反射杯開口設(shè)置有防爬膠臺階，所述防爬膠臺階與硅膠層的上表面平齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 所述防爬膠臺階的臺階面為粗糙界面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 在所述光轉(zhuǎn)化物質(zhì)層外設(shè)置有光學透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 所述絕緣底座呈凸字型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 所述絕緣底座和絕緣材料層由類金剛石膜(DLC)或金剛石膜或陶瓷薄膜制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 所述反射杯的內(nèi)壁為經(jīng)過精密拋光的球面、拋物面或雙曲面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的高可靠性倒裝LED光源，其特征在于: 在所述反射杯的內(nèi)壁上還電鍍有高反射金屬材料薄層。
11.一種LED模組光源,其特征在于:該模組光源由多個權(quán)利要求1-10任一項所述的高可靠性倒裝LED光源構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED模組光源，其特征在于: 各個高可靠性倒裝LED光源單獨設(shè)置一光學透鏡或共用一光學透鏡。
【文檔編號】H01L33/64GK103489993SQ201310469888
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】何貴平, 陳海英, 姜志榮, 許朝軍, 孫家鑫, 肖國偉 申請人:晶科電子（廣州）有限公司