CN102110757B

CN102110757B - 白光led及其封装方法

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Publication number: CN102110757B
Application number: CN2009101893031A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 马文波; 时朝璞; 罗茜; 陈贵堂
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: CN102110757A

Abstract

本发明涉及一种白光LED及其封装方法，所述白光LED，包括：基座、固定于基座上的LED芯片，所述LED芯片上设有硅胶层，所述硅胶层上覆盖有与其紧密贴合的玻璃层。所述白光LED的封装方法，包括下述步骤：将LED芯片固晶在基座上，焊好引线；在所述LED芯片上设置硅胶层；将制备好的玻璃覆盖在所述硅胶层上并与所述硅胶层紧密贴合，得到LED半成品；将制得的LED半成品移至烘箱中，进行预固化和固化，完成LED封装，制得所述白光LED。本发明的白光LED及其封装方法通过在硅胶层的外表面设置玻璃，增加散热面积，能够提高硅胶层对空气的散热速度，增强了硅胶层的稳定性，提高了LED的使用寿命。

Description

白光LED及其封装方法

技术领域

本发明涉及半导体LED照明与显示技术领域，更具体地说，涉及一种白光LED及其封装方法。

背景技术

由于发光二极管(LED)具有寿命长、能耗低、启动快等优异特点，LED发光器件已被广泛应用于信号灯、汽车灯、大屏幕显示及照明等领域。目前最常用的白光LED是采用蓝光LED芯片与荧光粉的组合来获取白光。典型的白光LED的封装方法是在焊线后，向蓝光芯片上点入荧光粉胶再进行烘烤，这是目前商用白光LED封装所广泛采用的一种方法，采用这种封装方法可以轻易的获得白光LED，目前商用白光LED的发光效率已经可以做到80lm/W。

然而，目前广泛采用的白光LED的封装方法仍然存在一系列的问题，例如：荧光粉和有机封装材料在长时间的高温和光辐照下会发生老化，特别是在大功率的集成芯片LED(例如：20W、30W、50W和100W的LED)中，LED的荧光粉胶表面的温度比较高，会加速白光LED中荧光粉胶的光衰，使得LED发光器件的寿命缩短。

发明内容

本发明要解决的一技术问题在于，针对上述现有的白光LED所存在的缺点，提供一种白光LED，在有机透明硅胶或荧光粉胶形成的硅胶层的外侧设置玻璃层，能够加快胶表面温度的散热，具有优异的发光性能，并能有效地防止元器件老化和防止眩光。

本发明要解决的另一技术问题在于，针对上述现有的白光LED的封装方法所存在的缺点，提供一种白光LED的封装方法，采用该方法封装的白光LED具有优异的发光性能，并能有效地防止元器件老化和防止眩光，工艺简单、操作方便。

本发明解决其一技术问题所采用的技术方案是：提供一种白光LED，包括：基座、固定于基座上的LED芯片，所述LED芯片上设有硅胶层，所述硅胶层上覆盖有与其紧密贴合的玻璃层。

在本发明所述的白光LED中，所述LED芯片为一个芯片或者多个芯片的阵列，其发光波长的范围为320～490nm。

在本发明所述的白光LED中，所述硅胶层为荧光粉胶或有机透明硅胶；所述荧光粉胶为采用荧光粉和有机透明硅胶混合均匀所制得的胶体，其中，荧光粉为适合320～490nm波段的紫外光或者蓝光芯片激发的红色、黄色、绿色荧光粉中的一种或者几种。

在本发明所述的白光LED中，所述玻璃层采用普通玻璃，或者发射红、绿、蓝或白光的发光玻璃。

在本发明所述的白光LED中，所述玻璃层为透镜结构，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，外表面为曲面；并且，透镜结构的高度与曲面半径的比例范围为0.1～1.5，优选的比例范围为0.1～1。

在本发明所述的白光LED中，所述玻璃层为散热筋结构，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，外表面设有散热筋。

在本发明所述的白光LED中，所述玻璃层为外表面设有数个长方体散热筋的散热筋结构，所述长方体散热筋的宽为0.1～2mm，高为0.1～2mm，相邻两个长方体散热筋的中心间距为0.2～5mm；

或者，所述玻璃层为外表面设有数个半球体散热筋的散热筋结构，所述半球体散热筋的柱面半径为0.1～2mm，高为0.1～2mm，相邻两个半球体散热筋的中心间距为0.2～5mm。

本发明解决其另一技术问题所采用的技术方案是：提供一种白光LED的封装方法，包括下述步骤：

步骤1：将LED芯片固晶在基座上，焊好引线；

步骤2：在所述LED芯片上设置硅胶层；

步骤3：将制备好的玻璃覆盖在所述硅胶层上并与所述硅胶层紧密贴合，得到LED半成品；

步骤4：将制得的LED半成品移至烘箱中，在100℃～130℃温度范围内保温1～3小时预固化，然后在140℃～170℃温度范围内保温1～5小时固化，完成LED封装。

在本发明所述的白光LED的封装方法中，所述步骤2具体为：将有机透明硅胶和荧光粉混合，搅拌均匀，点胶在LED芯片上形成硅胶层；或者将不含有荧光粉的有机透明硅胶涂覆在LED芯片上形成硅胶层。

在本发明所述的白光LED的封装方法中，所述步骤3还包括制备玻璃的工艺：按照玻璃组分，将配比好的玻璃原料熔融得到玻璃熔融液，再将玻璃熔融液倒入准备好的不锈钢模具中，压制得到具有所需形状的玻璃，然后低温退火消除应力，再进行抛光处理制得玻璃成品；所制得的玻璃成品为普通玻璃或者发光玻璃，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，其外表面为曲面或者设有散热筋。

本发明的白光LED及其封装方法的有益效果：在硅胶层的外表面设置玻璃，在封装时使用玻璃层，由于玻璃的导热系数优于硅胶的导热系数，并且所述玻璃层为透镜结构或者散热筋结构(例如：在玻璃的外表面制作有长方体或半球体散热筋)，增加了散热面积，能够提高硅胶层对空气的散热速度，降低硅胶层的受热温度，从而增强了硅胶层的稳定性，提高了LED的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的白光LED的流程图；

图2是本发明实施例1的白光LED的剖视图；

图3是本发明实施例2的白光LED的剖视图；

图4是本发明实施例3的白光LED的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的白光LED的封装方法，包括下述步骤：

步骤1、将LED芯片固晶在基座上，焊好引线；具体来说，所述LED芯片的数量可以为一个芯片或者多个芯片的阵列，固定于基座上；LED芯片的发光波长范围为320～490nm。

步骤2、将有机透明硅胶和荧光粉混合，搅拌均匀，点胶在LED芯片上形成硅胶层，或者将不含有荧光粉的有机透明硅胶涂覆在LED芯片上形成硅胶层；由上可知，所述的硅胶层可以为荧光粉和有机透明硅胶混合均匀制得的荧光粉胶，也可以为不含有荧光粉的有机透明硅胶，其中，荧光粉可以选择为适合320～490nm波段紫外光或者蓝光芯片激发的红色、黄色、绿色荧光粉中的一种或几种，在紫外光或者蓝光激发下能够复合形成白光。

步骤3、将制备好的玻璃覆盖在所述硅胶层上并与所述硅胶层紧密贴合，得到LED半成品；值得一提的是，所述玻璃层为与所述硅胶层直接连接的一种玻璃，可以为普通玻璃，也可以为发射红、绿、蓝或者白光的发光玻璃；并且，所述玻璃层为外表面具有一定结构形状的玻璃，例如：所述玻璃层可以为透镜结构，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，而外表面为曲面，透镜结构的高度与曲面半径的比例范围为0.1～1.5，优选的比例范围为0.1～1。另外，所述玻璃层还可以为散热筋结构，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，而外表面设有散热筋；例如：所述玻璃层可以为外表面设有数个长方体散热筋的散热筋结构，也可以为外表面设有数个半球体散热筋的散热筋结构。当所述玻璃层为具有数个长方体散热筋的散热筋结构时，长方体散热筋的宽为0.1～2mm，高为0.1～2mm，相邻两个长方体散热筋的中心间距为0.2～5mm；当所述玻璃层为具有数个半球体散热筋的散热筋结构时，半球体散热筋的柱面半径为0.1～2mm，相邻两个半球体散热筋的中心间距为0.2～5mm。当然，所述玻璃层的外表面不限于上述透镜结构或者散热筋结构，还可以设置其他有利于散热的结构形状，并且散热筋的形状也不限于长方体或半球体，还可以为圆柱体等形状。上述玻璃的制备方案如下：按照玻璃组分，将配比好的玻璃原料熔融得到玻璃熔融液，再将玻璃熔融液倒入准备好的不锈钢模具中(根据所需的玻璃的结构形状进行模具的制作)，压制得到具有所需结构形状的玻璃，然后低温退火消除应力，再进行抛光处理制得玻璃成品。

步骤4：将制得的LED半成品移至烘箱中，在100℃～130℃温度范围内保温1～3小时预固化，然后在140℃～170℃温度范围内保温1～5小时固化，完成LED封装，制得所述白光LED。

通过上述白光LED的封装方法所制得的白光LED包括：基座、固定于基座上的LED芯片、设于LED芯片上的硅胶层，所述硅胶层上覆盖有与所述硅胶层紧密贴合的玻璃层。

下面通过实施例1～3为例进行具体说明：

实施例1

如图2所示为本发明实施例1的剖面图。图1所示的白光LED 1的封装是将一个波长为490nm的蓝光LED芯片11固定在基座12上；再在蓝光LED芯片11上涂覆含有铈掺杂的钇铝石榴石(YAG:Ce³⁺)的荧光粉胶13；然后将外表面设有数个半球体散热筋15的普通玻璃14覆盖在荧光粉胶13上，并使普通玻璃14的内表面与荧光粉胶13紧密接触制得LED半成品，所述普通玻璃14的数个半球体散热筋15的半径最小可为0.1mm，最大可为2mm，相邻两个半球体散热筋15的中心间距最小可为0.2mm，最大可为5mm；在本实施例中，所述数个半球体散热筋15的半径为0.5mm、相邻两个半球体散热筋15的间距为2mm；随后，将LED半成品移至烘箱中，于100℃中保温3小时，使荧光粉胶13固化，后于170℃中保温1小时，使荧光粉胶13完全凝固，得到图2所示的白光LED 1。

实施例2

如图3所示为本发明实施例2的剖面图。图2所示的白光LED 2的封装是将一个波长为455nm的蓝光LED芯片21固定在基座22上；再在蓝光LED芯片21上涂覆有机透明硅胶23；然后将外表面设有数个长方体散热筋25的可以发射黄光的发光玻璃24覆盖在有机透明硅胶23上，并使发光玻璃24的内表面与有机透明硅胶23紧密接触制得LED半成品；所述发光玻璃24的数个长方体散热筋25的宽、高最小可为0.1mm，最大可为2mm；相邻两个长方体散热筋25的中心间距最小可为0.2mm，最大可为5mm；在本实施例中，所述长方体散热筋25的宽为0.2mm、高为0.3mm，相邻两个长方体散热筋25的间距为0.5mm；随后，将LED半成品移至烘箱中，于120℃中保温2小时，使有机硅胶固化，后于140℃中保温5小时，使有机硅胶完全凝固，得到图3所示的白光LED 2。

实施例3

如图4所示为本发明实施例3的剖面图。图3所示的白光LED 3的封装是将一个波长为320nm紫外光LED芯片31固定在基座32上；再在紫外光LED芯片31上涂覆有机透明硅胶33；然后将呈透镜结构的在320nm光激发下发射白光的发光玻璃34覆盖在有机透明硅胶33上，并使发光玻璃34的内表面与有机透明硅胶23紧密接触制得LED半成品；所述发光玻璃34的高度与曲面半径的比例最小可为0.1，最大可为1.5；在本实施例中，所述发光玻璃34的高度与曲面半径的比例为0.8；随后，将LED半成品移至烘箱中，于130℃中保温1小时，使有机硅胶固化，后于150℃中保温2小时，使有机硅胶完全凝固，得到图4所示的白光LED 3。

综上所述，本发明的白光LED及其封装方法在硅胶层(荧光粉胶或有机透明硅胶)的外表面设置玻璃，在封装时使用玻璃层，由于玻璃的导热系数优于硅胶的导热系数，并且所述玻璃层为透镜结构(如实施例1)或者在玻璃的外表面制作有长方体或半球体散热筋的散热筋结构(如实施例2、3)，增加了散热面积，能够提高硅胶层对空气的散热速度，降低硅胶层的受热温度，从而增强了硅胶层的稳定性，提高了LED的使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种白光LED，包括：基座、固定于基座上的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片上设有硅胶层，所述硅胶层上覆盖有与其紧密贴合的玻璃层；所述玻璃层为散热筋结构，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，外表面设有散热筋。

2.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述LED芯片为一个芯片或者多个芯片的阵列，其发光波长的范围为320～490nm。

3.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述硅胶层为荧光粉胶或有机透明硅胶；所述荧光粉胶为采用荧光粉和有机透明硅胶混合均匀所制得的胶体，其中，荧光粉为适合320～490nm波段的紫外光或者蓝光芯片激发的红色、黄色、绿色荧光粉中的一种或者几种。

4.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述玻璃层采用普通玻璃，或者发射红、绿、蓝或白光的发光玻璃。

5.如权利要求1或4所述的白光LED，其特征在于，所述玻璃层为透镜结构，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，外表面为曲面；并且，透镜结构的高度与曲面半径的比例范围为0.1～1.5。

6.如权利要求1或4所述的白光LED，其特征在于，所述玻璃层为外表面设有数个长方体散热筋的散热筋结构，所述长方体散热筋的宽为0.1～2mm，高为0.1～2mm，相邻两个长方体散热筋的中心间距为0.2～5mm；

7.一种白光LED的封装方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：将LED芯片固晶在基座上，焊好引线；

步骤2：在所述LED芯片上设置硅胶层；

8.如权利要求7所述的白光LED的封装方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将有机透明硅胶和荧光粉混合，搅拌均匀，点胶在LED芯片上形成硅胶层；或者将不含有荧光粉的有机透明硅胶涂覆在LED芯片上形成硅胶层。

9.如权利要求7所述的白光LED的封装方法，其特征在于，所述步骤3还包括制备玻璃的工艺：按照玻璃组分，将配比好的玻璃原料熔融得到玻璃熔融液，再将玻璃熔融液倒入准备好的不锈钢模具中，压制得到具有所需形状的玻璃，然后低温退火消除应力，再进行抛光处理制得玻璃成品；所制得的玻璃成品为普通玻璃或者发光玻璃，其与所述硅胶层相贴合的内表面为平面，其外表面为曲面或者设有散热筋。