專利名稱：一種利用凹面鏡形透明yag陶瓷或晶體提高led芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
一種利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本技術(shù)方案涉及一種LED封裝結(jié)構(gòu)，尤其涉及到一種提高LED光效的封裝基座。
技術(shù)背景
LED作為一種新型光源，由于具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)速度快、能控制發(fā)光光譜和禁止帶幅的大小使色彩度更高等傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)而得到了空前的發(fā)展。
一般而言，傳統(tǒng)的LED封裝結(jié)構(gòu)，如圖1，主要設(shè)有一具凹槽Al的基座A，該凹槽Al 內(nèi)結(jié)合一芯片B，該芯片B再通過(guò)一連結(jié)線C與另一支架D連結(jié)，最后再通過(guò)一透光層E的射出成型，將基座A、芯片B、連結(jié)線C及另一支架D結(jié)合為一體，完成LED的封裝。
但普通LED的發(fā)光是各向的，即LED芯片的正面、背面以及各個(gè)側(cè)面都有光發(fā)出。 而上述傳統(tǒng)的LED結(jié)構(gòu)無(wú)法將LED芯片背面發(fā)出的光提取出來(lái)，而這部分光通過(guò)在背面多次的反射和折射而最終轉(zhuǎn)化為熱量。這樣不但降低了 LED的光效，同時(shí)由于使用傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂封裝基座，其熱傳導(dǎo)率僅為0. 47W/mK，使得熱量無(wú)法及時(shí)導(dǎo)出而聚集在芯片的背面， 從而造成芯片的溫度逐漸升高，以致影響LED芯片的光輸出和壽命。
基于現(xiàn)有普通LED封裝結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明人設(shè)計(jì)了“一種利用凹面鏡形透明YAG 陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)”。發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)方案針對(duì)上述現(xiàn)有普通LED封裝技術(shù)的不足要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將普通LED芯片背面發(fā)出的光提取出來(lái)的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)將提高LED的發(fā)光效率、較少LED產(chǎn)生的熱量，降低LED的光衰并提高LED壽命，同時(shí)對(duì)于解決LED的眩光問(wèn)題也是有益的。
本技術(shù)方案內(nèi)容如下利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)包括一高反射率凹面鏡形封裝基座，其上表面為拋物線旋轉(zhuǎn)面，并進(jìn)行拋光或鍍有高反射金屬層；一透明YAG 陶瓷或晶體，YAG陶瓷或晶體的上表面水平，下表面與所述凹面鏡形封裝基座的上表面吻合，所述透明YAG陶瓷或晶體的上表面正好處于所述凹面鏡的焦平面上；第一引線框和第二引線框，用以分別引出LED芯片的兩極；普通LED芯片，安裝于所述透明YAG陶瓷或晶體的上表面且處于所述凹面鏡的焦點(diǎn)上，以導(dǎo)線連接至第一引線框和第二引線框；密封物，通過(guò)透明樹脂或混合透明樹脂和熒光劑形成，將LED芯片封于其內(nèi)，以完成LED封裝結(jié)構(gòu)。
所述的高反射率凹面鏡形基座，其上表面為拋物線旋轉(zhuǎn)面，其最大直徑應(yīng)為L(zhǎng)ED 芯片邊長(zhǎng)尺寸的6. 5^7. 5倍，其深度應(yīng)為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸的Π. 5倍，其凹面鏡表面可進(jìn)行拋光或鍍高反射率的金屬層以提高光的反射率，該凹面鏡用于將從LED芯片背面發(fā)出的光通過(guò)凹面鏡反射成為平行光并使之從正面發(fā)射出來(lái)。
所述的透明YAG陶瓷或晶體，其上表面水平，下表面與基座凹面鏡為同一拋物線旋轉(zhuǎn)面，YAG陶瓷的尺寸為上表面的直徑為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸的6倍，其橫截面的高度為 LED芯片邊長(zhǎng)尺寸的1. 5倍，這樣的設(shè)計(jì)是為了使YAG陶瓷或晶體的上表面正好處于凹面鏡的焦平面上，其作用在于YAG陶瓷或晶體與普通LED芯片的藍(lán)寶石襯底界面處不會(huì)發(fā)生光的全反射，從而最大限度地取出由襯底發(fā)出的光。同時(shí)YAG陶瓷或晶體的熱導(dǎo)率為IOW/ mK，較傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂的熱導(dǎo)率有很大提高，更加有利于LED芯片的熱傳導(dǎo)。
所述LED芯片的結(jié)構(gòu)為正面出光的發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底，其上依次為GaN緩沖層、η型GaN層、發(fā)光層、ρ型GaN層，以及分別從η型GaN層和ρ型GaN層引出的η型電極和P型電極，所述的普通LED芯片安裝于YAG陶瓷或晶體的上表面且處于所述凹面鏡的焦點(diǎn)上，以導(dǎo)線連接至第一引線框和第二引線框，并最終將LED芯片、凹面鏡形基座、透明YAG陶瓷或晶體，第一和第二引線框封裝于密封物內(nèi)。這樣由LED芯片背面發(fā)出的光通過(guò)凹面鏡的反射可變?yōu)槠叫泄庥蒐ED芯片正面射出。
本技術(shù)方案提供了一種新的LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其能夠有效的提取由LED芯片背面發(fā)出的光并使之轉(zhuǎn)換成平行光由正面射出。同時(shí)降低了熱量在LED芯片背面的聚集， 從而減小了 LED芯片的光衰延長(zhǎng)了 LED芯片的壽命。
本技術(shù)方案的其他特點(diǎn)及具體實(shí)施例可于以下配合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中進(jìn)一步了解。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是現(xiàn)有普通LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)； 圖2是本技術(shù)方案實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖3是本技術(shù)方案實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖4是本技術(shù)方案實(shí)施例的效果側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D2與圖3，本技術(shù)方案是這樣實(shí)施的一高反射率凹面鏡形封裝基座(10)。其上表面(1)為一拋物線旋轉(zhuǎn)面，其最大直徑R 為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸W2的6. 5 7. 5倍，其深度H為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸W2的2 2. 5倍。凹面鏡表面(1)可用磁控濺射或電子束蒸發(fā)的方法鍍上一層高反射的Ag膜。
一透明YAG陶瓷或晶體，在本實(shí)施例中為YAG陶瓷(20)，其上表面(2)水平，下表面(3)與基座凹面鏡(1)為同一拋物線旋轉(zhuǎn)面，YAG陶瓷(20)的尺寸為上表面(2)的直徑 Wl為L(zhǎng)ED芯片尺寸W2的6倍，其橫截面的高度H為L(zhǎng)ED芯片尺寸的1. 5倍，這樣的設(shè)計(jì)是為了使LED芯片正好安放于凹面鏡的焦點(diǎn)處。將YAG陶瓷(20)鑲嵌于基座凹面鏡(1)內(nèi)并可用膠體固定。
普通LED芯片(6)安裝于YAG陶瓷的上表面(2)的中心處，如附圖3所示，處于所述凹面鏡的焦點(diǎn)上，這樣由LED芯片背面發(fā)出的光通過(guò)凹面鏡的反射可變?yōu)槠叫泄庥蒐ED 芯片正面射出，效果如圖4所示。
完成LED芯片的導(dǎo)線連接，將LED芯片(6)的兩級(jí)分別通過(guò)金屬導(dǎo)線連接到第一引線框(4)和第二引線框(5)上。最后通過(guò)透明樹脂或混合透明樹脂和熒光劑形成密封物(30)，并將LED芯片封于其內(nèi)，以完成LED封裝結(jié)構(gòu)。
以上所述僅是本技術(shù)方案的一種LED封裝的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本技術(shù)方案的技術(shù)范圍作任何的限制，凡是依據(jù)本技術(shù)方案的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)上面的實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍然屬于本技術(shù)方案的技術(shù)內(nèi)容和范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)，包括一高反射率凹面鏡形封裝基座，其上表面為拋物線旋轉(zhuǎn)面，并進(jìn)行拋光或鍍有高反射金屬層；一透明YAG陶瓷或晶體，YAG陶瓷或晶體的上表面水平，下表面與所述凹面鏡形封裝基座的上表面吻合，所述透明YAG陶瓷或晶體的上表面正好處于所述凹面鏡的焦平面上；第一引線框和第二引線框，用以分別引出LED芯片的兩極；普通LED芯片，安裝于所述透明YAG陶瓷或晶體的上表面且處于所述凹面鏡的焦點(diǎn)上，以導(dǎo)線連接至第一引線框和第二引線框；密封物，通過(guò)透明樹脂或混合透明樹脂和熒光劑形成，將LED芯片封于其內(nèi)，以完成LED封裝結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的高反射率凹面鏡形基座，其上表面為拋物線旋轉(zhuǎn)面，其最大直徑應(yīng)為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸的6. 5^7. 5倍，其深度應(yīng)為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸的Π. 5倍，其凹面鏡表面可進(jìn)行拋光或鍍高反射率的金屬層以提高光的反射率，該凹面鏡用于將從LED 芯片背面發(fā)出的光通過(guò)凹面鏡反射成為平行光并使之從正面發(fā)射出來(lái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的透明YAG陶瓷或晶體，其上表面水平，下表面與基座凹面鏡為同一拋物線旋轉(zhuǎn)面，YAG陶瓷的尺寸為上表面的直徑為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸的6倍， 其橫截面的高度為L(zhǎng)ED芯片邊長(zhǎng)尺寸的1. 5倍，這樣的設(shè)計(jì)是為了使YAG陶瓷或晶體的上表面正好處于凹面鏡的焦平面上，其作用在于YAG陶瓷或晶體與普通LED芯片的藍(lán)寶石襯底界面處不會(huì)發(fā)生光的全反射，從而最大限度地取出由襯底發(fā)出的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述LED芯片的結(jié)構(gòu)為正面出光的發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底，其上依次為GaN緩沖層、η型GaN層、發(fā)光層、ρ型GaN層，以及分別從η型GaN層和ρ型GaN層引出的η型電極和ρ型電極，所述的普通LED芯片安裝于YAG陶瓷或晶體的上表面且處于所述凹面鏡的焦點(diǎn)上，以導(dǎo)線連接至第一引線框和第二引線框，并最終將LED 芯片、凹面鏡形基座、透明YAG陶瓷或晶體，第一和第二引線框封裝于密封物內(nèi)。
全文摘要
本技術(shù)涉及一種利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體提高LED芯片光效的封裝結(jié)構(gòu)。所述封裝結(jié)構(gòu)包括一高反射率凹面鏡型封裝基座以及安裝其內(nèi)的上表面水平下表面凹面鏡型的YAG透明陶瓷或晶體，所述YAG透明陶瓷或晶體的上表面位于凹面鏡的焦平面上；兩個(gè)引線框；普通LED芯片，芯片安裝于YAG陶瓷或晶體的上表面并位于所述凹面鏡的焦點(diǎn)上；以及密封物，密封物為透明樹脂或混合透明樹脂和熒光劑形成，將LED芯片封于其內(nèi)，以完成LED封裝結(jié)構(gòu)。本技術(shù)方案通過(guò)利用凹面鏡形透明YAG陶瓷或晶體的基座將LED芯片背面發(fā)出的光通過(guò)凹面鏡的反射平行取出，從而提高了LED的光效并同時(shí)減少了熱量在LED芯片背面的聚集。
文檔編號(hào)H01L33/64GK102544337SQ201110244459
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者劉著光, 曹永革, 鄧種華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所