專利名稱：將熒光晶片用于大功率白光led的封裝結構及其封裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大功率白光LED的封裝結構及其封裝方法，特別涉及將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構及其封裝方法，屬于照明技術領域。
背景技術：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)光源作為一種新型綠色照明光源，以其無污染、長壽命、低損耗、光色純、耐震動等特點在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應用。自90年代以來，白光LED新興產(chǎn)業(yè)已成為了照明行業(yè)的新寵，迅速崛起并高速發(fā)展。目前，商品化白光LED產(chǎn)品以藍光芯片與突光粉組合產(chǎn)生白光為發(fā)展主流。白光LED的制作方法通常是利用波長為460 470nm的InGaN/GaN基藍光LED作為基礎光源來 激發(fā)Y3Al5O12 = Ce(YAG = Ce)熒光粉，熒光粉受激發(fā)后發(fā)出的黃光與剩余藍光混合形成白光。采用這種方法得到的白光LED，由于熒光粉封裝材料緊貼芯片發(fā)熱源，芯片溫度升高導致熒光粉性能劣化，同時芯片散發(fā)的熱量和短波輻射會使封裝材料加速老化導致透過率下降，白光LED使用壽命縮短。此外，由于熒光粉在膠體中分布的不均勻性，出現(xiàn)不同白光LED器件之間白光質(zhì)量不一致的問題?，F(xiàn)階段雖然在提高熒光粉封裝的均勻性、穩(wěn)定性、老化性及器件散熱性能方面有一定的進展，但仍然不能滿足高光效、高顯色指數(shù)、長壽命的大功率白光LED照明的發(fā)展需求。釔鋁石榴石單晶相比熒光粉具有激發(fā)發(fā)射效率高、受熱穩(wěn)定、熱導率高、機械強度好等優(yōu)點，非常適合作為傳統(tǒng)熒光粉的替代材料。已有學者嘗試用單晶等熒光材料制備白光LED :河南理工大學的關榮峰等利用摻雜Ce =YAG熒光粉的玻璃進行了 LED封裝(“用于白光LED的摻雜Ce-YAG熒光玻璃的研制”發(fā)表在電子元件與材料，26 (12)，2007);中國專利CN1815765A (發(fā)明名稱一種YAG晶片式白光發(fā)光二極管及其封裝方法，
公開日2006年08月09日)采用透明硅膠或樹脂與塑料模封裝了一種YAG晶片式白光發(fā)光二極管；專利CN101894900A(發(fā)明名稱一種將單晶體用于白光LED的制作方法，
公開日2010年11月24日)敘述了一種將摻鈰釔鋁石榴石單晶體用于白光LED的制作方法，該方法中單晶體緊貼發(fā)光芯片，正常工作時芯片溫度升高導致晶片綜合性能下降?，F(xiàn)已公開的封裝方法均是將發(fā)射主波長為530nm附近的摻鈰釔鋁石榴石材料與芯片直接扣裝，與以黃色熒光粉和紅色熒光粉組合形式封裝的白光LED相比明顯缺乏紅光成分，色溫偏高且顯色能力不足，限制了晶片封裝白光LED在日常照明領域的應用與發(fā)展。目前公開文獻關于制備大功率白光LED沒有涉及到釔鋁石榴石單晶片的封裝結構及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，提高大功率白光LED器件的穩(wěn)定性，延長LED器件使用壽命。本發(fā)明要解決的第二個技術問題是提供一種將熒光晶片用于大功率白光LED封裝結構的封裝方法。
下面對本發(fā)明的技術方案做具體說明。本發(fā)明的提供了一種將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，所述封裝結構包括呈碗杯狀結構的反光支架、LED芯片、熒光晶片和透鏡，所述的LED芯片設置在所述反光支架的底部基板預置的固晶位，所述的熒光晶片架設在所述反光支架的杯沿內(nèi)側(cè)，所述的透鏡扣在所述的反光支架的頂部。進一步，所述的反光支架的底部外側(cè)設置有散熱組件，以提高大功率白光LED器件的散熱性能，從而進一步提供其穩(wěn)定性。進一步，反光支架的材質(zhì)為導熱性金屬，其內(nèi)側(cè)為反射鏡面。更進一步，反光支架的材質(zhì)為銅或鋼。本發(fā)明中，所述熒光晶片為稀土摻雜釔鋁石榴石單晶等熒光材料，能在藍光激發(fā)下，發(fā)出一種或多種波段的光。厚度為O. 2^2mm,表面經(jīng)過單面或雙面拋光處理，或者雙面都 不經(jīng)拋光處理。進一步，所述熒光晶片的數(shù)量至少為一個；當熒光晶片的數(shù)量多于I個時，各熒光晶片上下疊加架設在反光支架的上部。因此，本發(fā)明可通過組合不同數(shù)量、不同厚度、不同發(fā)光波段的熒光晶片來獲得各種不同顏色的光以達到調(diào)諧白光LED光學性能的目的，實現(xiàn)光源色溫的可控以及顯色能力的提高，滿足實際生活環(huán)境對光源的要求。進一步，所述熒光晶片的邊緣與反光支架之間無縫接觸，即無需引入硅膠或樹脂，晶片邊緣直接與反光支架相接觸，利用晶片優(yōu)異的熱導性提高器件的散熱性能。本發(fā)明中，LED芯片為藍光LED芯片。進一步，所述LED芯片的數(shù)量至少為一個，芯片放在反光支架底部基板預置的固晶位。進一步，所述的光學透鏡優(yōu)選為光學級有機玻璃。本發(fā)明還提供了一種將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構的封裝方法，所述封裝方法包括以下步驟(I)通過固晶的方式將LED芯片固定在反光支架的碗杯狀結構底部基板預留的固晶位，然后進行焊線；(2)將熒光晶片架設在反光支架上部預留的杯沿內(nèi)側(cè)位置，進行固定；(3)在反光支架上扣上透鏡。進一步，所述的封裝方法還包括如下步驟在反光支架底部加上散熱組件。本發(fā)明采用前述結構以及封裝方法后具有如下優(yōu)點(I)以熒光晶片替代熒光粉的技術方案，具有激發(fā)發(fā)射效率高、物理化學性能穩(wěn)定、高度均勻性、熱導率高、后處理工藝簡單等一系列優(yōu)點，可實現(xiàn)LED的無硅膠或樹脂封裝，克服熒光粉封裝的穩(wěn)定性差、易老化等問題。(2)米用突光材料與芯片分開的遠場激發(fā)方式,結合碗杯狀反光支架和光學透鏡設計，有效提升白光LED的出光效率，改善散熱性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命。(3)本發(fā)明的封裝結構，多片熒光晶片可組合使用，因此，可通過組合不同數(shù)量、不同厚度、不同發(fā)光波段的熒光晶片來獲得各種不同顏色的光以達到調(diào)諧白光LED光學性能的目的，實現(xiàn)光源色溫的可控以及顯色能力的提高，滿足實際生活環(huán)境對光源的要求。(4)該大功率白光LED封裝結構簡單，其制作工藝簡易，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。


附圖I為本發(fā)明實施例I的結構示意圖；附圖2為本發(fā)明實施例2的結構示意圖；附圖3為LED芯片為一個時的俯視結構示意圖；附圖4為由六個LED芯片組成LED芯片組時的俯視結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但絕非限制本發(fā)明。 實施例I :如圖I所示，該LED封裝結構包括呈碗杯狀結構的反光支架2，設置在所述反光支架2底部、具體位于碗杯狀結構底部基板預置固晶位的藍光LED芯片1，以及架設在所述反光支架2上部的熒光晶片3 (反光支架2在制作時，即在上部預留了用于安裝熒光晶片3的位置，具體是碗杯狀結構的杯沿內(nèi)側(cè)，圖I中標號為6)，在所述的熒光晶片3的頂部扣有透鏡5，在所述的反光支架2的底部外側(cè)設置有散熱組件4。其中，反光支架2采用導熱性能良好的金屬銅或鋼制成，且其內(nèi)側(cè)為反射鏡面。所述的熒光晶片3采用稀土摻雜釔鋁石榴石單晶等熒光材料，能在藍光激發(fā)下，發(fā)出一種或多種波段的光。熒光晶片3為片狀結構，厚度為O. 2-2mm，表面經(jīng)過單面或雙面拋光處理，或者雙面都不經(jīng)拋光處理。熒光晶片3的邊緣與反光支架2之間無縫接觸，即熒光晶片3的邊緣直接與反光支架2相接觸，提高器件的散熱性能。所述透鏡5為光學級有機玻璃。本發(fā)明通過固晶的方式將單個或多個LED芯片I固定在反光支架2底部基板預置的固晶位，然后進行焊線；然后將熒光晶片3架設在反光支架2上部預留的特定位置(碗杯狀結構的杯沿內(nèi)側(cè))，進行固定；接著在反光支架2上扣上透鏡5，最后在反光支架2底部外側(cè)加上散熱組件4。實施例2 在該實施例中，熒光晶片包括第一熒光晶片31和第二熒光晶片32，組裝時，第一熒光晶片31以及第二熒光晶片32按一定次序上下疊加扣裝在反光支架上部預留的特定位置，進行固定即可，其余同實施例I，不再贅述，具體結構如圖2所示。本發(fā)明還可具有多種實施例，如可以由增加多片熒光晶片(組合不同數(shù)量、不同厚度、不同發(fā)光波段的熒光晶片)，多個LED芯片I組成的LED芯片組(單個LED芯片如圖3所示，多個LED芯片組成的LED芯片組如圖4所示)，更換反光支架、透鏡材質(zhì)等替換上述實施例中的各個部件。本發(fā)明并不局限于上述實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明的權利要求和等同技術范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變形。
權利要求
1.一種將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于該封裝結構包括呈碗杯狀結構的反光支架(2 )、LED芯片(I)、熒光晶片和透鏡(5 )，所述的LED芯片(I)設置在所述反光支架(2)的底部基板預置的固晶位，所述的熒光晶片架設在所述反光支架(2)的杯沿內(nèi)側(cè)，所述的透鏡(5)扣在所述的反光支架(2)的頂部。
2.根據(jù)權利要求I所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于所述的反光支架(2)的底部外側(cè)設置有散熱組件。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于反光支架(2)的材質(zhì)為導熱性金屬，其內(nèi)側(cè)為反射鏡面。
4.根據(jù)權利要求3所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于反光支架(2)的材質(zhì)為銅或鋼。
5.根據(jù)權利要求I所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于所述熒光晶片的數(shù)量至少為一個；當熒光晶片的數(shù)量多于I個時，各熒光晶片上下疊加架設在反光支架(2)的杯沿內(nèi)側(cè)。
6.根據(jù)權利要求I或5所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于所述熒光晶片的邊緣與反光支架(2)之間無縫接觸。
7.根據(jù)權利要求I或5所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于所述突光晶片的厚度為O. 2-2mm。
8.根據(jù)權利要求I或5所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于所述的熒光晶片表面經(jīng)過單面或雙面拋光處理，或者雙面都不經(jīng)拋光處理。
9.根據(jù)權利要求I所述的將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構，其特征在于所述LED芯片(I)的數(shù)量至少為一個。
10.一種將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構的封裝方法，其特征在于其封裝方法包括以下步驟 (1)通過固晶的方式將LED芯片固定在反光支架的底部基板預留的固晶位，然后進行焊線； (2)將熒光晶片架設在反光支架上部預留的杯沿內(nèi)側(cè)位置，進行固定； (3)在反光支架上扣上透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將熒光晶片用于大功率白光LED的封裝結構及其封裝方法，所述封裝結構包括呈碗杯狀結構的反光支架、LED芯片、熒光晶片和透鏡，所述的LED芯片設置在所述反光支架底部基板預置的固晶位，所述的熒光晶片架設在所述反光支架的杯沿內(nèi)側(cè)，所述的透鏡扣在所述的反光支架的頂部。所述封裝方法包括將LED芯片固定，焊線；將熒光晶片架設在反光支架上部，固定；在反光支架上扣上透鏡。本發(fā)明的封裝結構提高大功率白光LED器件的穩(wěn)定性，延長LED器件使用壽命，且制作工藝簡易，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L33/58GK102891245SQ20121034413
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權日2012年9月17日
發(fā)明者向衛(wèi)東, 張志敏, 鐘家松, 陳兆平, 趙斌宇, 梁曉娟, 劉炳峰, 趙寅生 申請人:溫州大學