專利名稱：一種三維led光源模塊及設有此led光源模塊的燈具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發光二級管(LED)的封裝結構，尤其涉及一種出光效率高、芯片安裝效率高的三維LED光源模塊及設有LED光源模塊的燈具。
背景技術：
現如今，發光二極管(LED)由于具有壽命長、光效高、無輻射與低功耗等優點，因而，越來越廣泛地應用于各種產品，如各種電子產品的指示燈、顯示板、作為液晶顯示屏 (IXD)背光源等。現有的LED，一般包括基板或支架及設置在基板上的若干個LED芯片，然后再用封裝結構封裝起來。其中封裝結構用于封裝LED芯片，可以包括封裝膠體或者預成型的封裝透鏡。現有的這種LED，大多只設有一個LED芯片安裝面或者設有處于同一平面的安裝面，這種結構會導致各LED芯片具有相同的出光方向，各LED芯片之間產生光的吸收， 出光效率低，出光角度小。專利申請號為200710098179.9的中國專利申請公開了一種LED 封裝件，在該封裝件中，安裝芯片的安裝部具有塊狀的凸起結構，該塊狀的凸起結構平坦的頂部以及臨近該平坦的頂部形成且彼此朝向不同方向的至少兩個非平行平面，這種結構雖然可以阻止LED芯片側面發光受到損失，在加工時，由于要將芯片設置于與水平面成不同角度的平面，但該封裝件外圍具有杯狀結構，因而無法實現芯片安放與金線鍵合的自動化安裝，安裝效率低；另外，整個塊狀的凸起結構設置在一凹槽內，這樣導致封裝膠體的厚度必須覆蓋住凸起結構上表面，使得封裝膠體用量多，成本加大；再有，凹槽結構對出光方向的限制，縮小了光源模塊的應用范圍，不利于LED光源模塊的推廣應用。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術存在的缺陷，提供一種三維LED光源模塊，能夠使LED芯片具有不同的出光方向，同時提高安裝LED芯片的效率。在此基礎上， 本實用新型還提供一種燈具，設有本實用新型的三維LED光源模塊。為解決上述技術問題，本實用新型提供的一種三維LED光源模塊，包括基座、設置在基座上的LED芯片、覆蓋在LED芯片上的封裝結構，所述基座設有至少兩個LED芯片安裝面，所述各LED芯片安裝面朝向不同的方向，每個LED芯片安裝面上設有LED芯片，所述各 LED芯片安裝面的橫截面外接或內切于同一圓中。優選地，各LED芯片安裝面以同一封裝結構覆蓋。優選地，各LED芯片安裝面以獨立的封裝結構覆蓋。優選地，在所述基座內還設有散熱機構。優選地，所述散熱機構為相變傳熱結構，其包括導熱管以及設置導熱管中的相變工質，所述導熱管的內表面具有多孔吸液芯結構。優選地，在所述LED芯片安裝面上設置若干長槽，所述各長槽中分布有若干LED芯片，各長槽中填充熒光膠體。優選地，在所述LED芯片安裝面上設置多個凹槽，每個凹槽中設置一個LED芯片，各凹槽中填充熒光膠體。優選地，所述封裝結構為封裝透鏡。優選地，所述封裝結構為封裝透鏡，所述封裝透鏡的橫截面為一圓形或弧形，各 LED芯片安裝面的橫截面內接于該圓形或弧形中。優選地，所述封裝結構為封裝透鏡，所述封裝透鏡的橫截面為弧形。優選地，所述LED芯片安裝面上依次設有第一絕緣層、導電層、第二絕緣層，所述導電層上具有蝕刻出的至少一對正負電引線連接部以及電極。優選地，所述封裝結構由硅膠材料一體成型，所述硅膠材料中摻混有熒光粉顆粒， 所述熒光粉顆粒為紅色熒光粉顆粒、綠色熒光粉顆粒、黃色熒光粉顆粒中的任一種或其任
思組合。優選地，位于基座兩端的凹槽內的LED芯片與位于基座中部的凹槽內的LED芯片的顏色不同。優選地，在基座的同一 LED芯片安裝面上，不同顏色的LED芯片交替設置在不同的凹槽中。優選地，所述散熱機構沿基座軸線方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部設置有散熱翅片。優選地，所述相變傳熱結構沿基座軸線方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部設置有散熱翅片。本實用新型提供的一種燈具，包括燈罩，所述燈罩中設有如上所述的三維LED光源模塊。與現有技術相比，本實用新型的三維LED光源模塊，具有如下優點1、由于基座設有至少兩個不同朝向不同方向的LED芯片安裝面，使得各LED芯片安裝面上安裝的LED芯片具有不同的出光方向，避免了各LED芯片安裝面間芯片對光的吸收，不僅擴大了整個光源模塊的出光角度，實現大于180度出光甚至360度出光，還提高了光源模塊的出光效率，理論分析其出光效率高達90%，TRACEPR0光學仿真結果顯示，在考慮硅膠吸收的情況下其光效仍然達到82%，同時由于各芯片安裝面具有共同的外接圓或內切圓，所以，只要以外接圓或內切圓的圓心為旋轉點，旋轉一定角度，就能方便地實現不同 LED芯片安裝面上的芯片水平安裝，能夠實現自動化安裝，安裝效率高，以至于人工成本得以降低；2、進一步地，優選方案中，由于在基座中制造出相變傳熱結構作為散熱機構，有利于LED芯片工作時產生的熱量通過設置在相變傳熱結構的熱管中的相變工質傳熱流動散發出去，散熱效果好；相變傳熱結構導熱率在15000W/(M · K)以上；3、進一步地，優選方案中，各LED芯片安裝面上分別設置封裝透鏡，方便滿足不同的出光要求；4、進一步地，優選方案中，各LED芯片安裝面采用同一三維面硅膠透鏡一次封裝成型，生產效率高。同時，各LED芯片安裝面的橫截面具有共同外接圓的結構，有利于將一次成型硅膠透鏡設計成外接圓柱的形狀，便于控制各LED芯片安裝面上熒光粉涂布的厚度，節約硅膠用量。
圖1為本實用新型三維LED光源模塊實施例一的結構示意圖；圖2為圖1中的三維LED光源模塊的立體結構示意圖；圖3為圖1中三維LED光源模塊去除封裝透鏡的結構示意圖；圖4為圖2中三維LED光源模塊的A向的內部結構示意圖；圖5是本實用新型三維LED光源模塊實施例二的結構示意圖；圖6為圖5中三維LED光源模塊去除封裝透鏡的結構示意圖；圖7為圖5中三維LED光源模塊的內部結構示意圖；圖8為本實用新型三維LED光源模塊實施例三的結構示意圖；圖9為本實用新型三維LED光源模塊實施例四的基座結構圖；圖10為本實用新型三維LED光源模塊實施例四的結構示意圖；圖11為本實用新型三維LED光源模塊實施例四的整體結構示意圖；圖12為本實用新型燈具一優選實施例的結構圖；圖中，有關附圖標記如下1——三維LED光源模塊；111——第一芯片安裝面；113——第三芯片安裝面；121——熒光膠體；1122——導電層；1124——正負電引線連接部；13——封裝透鏡；132——第二封裝透鏡；14——相變傳熱結構；142——相變工質；16-凹槽；3——散熱翅片。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案、效果更加清楚，以下通過具體的實施方式進行進一步說明。LED光源模塊實施例一如附圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實施例中的三維LED光源模塊1，包括基座11、 安裝在基座11上的LED芯片12、覆蓋在LED芯片12上的封裝透鏡13及鑲嵌在基座11內的相變傳熱結構14。其中，基座11為長條狀，所述基座11具有三個LED芯片安裝面，分別為第一 LED 芯片安裝面111，第二 LED芯片安裝面112及第三LED芯片安裝面113，第二 LED芯片安裝面沿水平方向設置，第一 LED芯片安裝面111及第三LED芯片安裝面113分別位于第二 LED 芯片112安裝面的兩側，并與之連接，參見圖3，基座的橫截面側邊所成的四邊形內接于一同一圓中。
11-基座；112-——第二芯片安裝面；12—— LED芯片；1121-——第一絕緣層；1123-——正負電引線連接部1125-——第二絕緣層；131—一第一封裝透鏡；133—一第三封裝透鏡；141—一多孔吸液芯結構；15——一電極；2——-燈罩；
5[0055]其中，每個LED芯片安裝面上安裝有多個LED芯片12，參見圖2，每個LED芯片安裝面上還設有一個電極15。其中，LED芯片12為藍光芯片，封裝透鏡13由硅膠材料一體成型，且硅膠材料中摻雜有黃色熒光粉顆粒。在其他實施方式中，熒光粉顆粒可以為紅色熒光粉顆粒或綠色熒光粉顆粒或其混合等，不限于本實施例。本實施例中，封裝透鏡13與基座橫切面的內接圓為同心圓。為進一步闡述本實施例三維LED光源模塊的內部構造，下面結合圖4進行詳細說明。其中，基座11采用金屬材料制成，可選用合金銅、合金鋁等。基座11的第二 LED芯片安裝面112上覆蓋有第一絕緣層1121，第一絕緣層1121上覆蓋有一層導電層1122，導電層 1122上具有蝕刻出的至少一對正負電引線連接部1123、1124，電極15在此導電層1122上蝕刻而成；還設有第二絕緣層1125，覆蓋在導電層1122上，需在正負電引線連接部及電極對應位置上將第二絕緣層1125去除。其中，在基座11中制造出相變傳熱結構14起導熱作用，其包括內表面具有多孔吸液芯結構141及填充在相變傳熱結構14內的相變工質142。在具體實施例中，相變工質可以是水、液氨等。本實施例提供的三維LED光源模塊，具有以下有益效果(1)基座設有三個不同方向的LED芯片安裝面，基座的這種三維結構設計，不僅擴大了整個光源模塊的出光角度，還提高了光源模塊的出光效率。這使得各LED芯片安裝面上安裝的芯片具有不同的出光方向，避免了各LED芯片安裝面間芯片對光的吸收，實現大于180度出光甚至360度出光，同時還提高了光源模塊的出光效率，理論分析其出光效率高達90%，TRACEPR0光學仿真結果顯示，在考慮硅膠吸收的情況下其光效仍然達到82%。(2)三維封裝結構有利于芯片安裝。由于各芯片安裝面具有共同的外接圓，所以， 只要以外接圓圓心為旋轉點，旋轉一定角度，就能方便地實現不同LED芯片安裝面上的芯片安裝。(3)橫截面呈外接圓結構的硅膠透鏡一次封裝成型，生產效率高，節約成本，且光效佳。本實施例提供的LED光源模塊采用了三維面硅膠透鏡一次封裝成型，生產效率高。同時，本實施例中的這種各LED芯片安裝面具有共同外接圓的結構設計，有利于將一次成型硅膠透鏡設計成外接圓柱形狀，便于控制各LED芯片安裝面熒光粉涂布的厚度，節約硅膠用量。另外，道康寧公司提供的硅膠對450nm到SOOnm的光透射比的測試數據表明光通過 Imm的硅膠，光效約降低3%到5%左右。由此可見，外接圓透鏡結構的設置，在降低成本的同時，有利于提高封裝結構的出光效率。(4)相變傳熱結構散熱效果佳。由于在基座中制造出相變傳熱結構作為散熱機構， 有利于LED芯片工作時產生的熱量通過熱管中的液體流動散發出去，散熱效果好；相變傳熱結構導熱率在15000W/(M · K)以上。LED光源模塊實施例二下面結合圖5-圖7對本實用新型三維LED光源模塊的實施例二進行詳細說明。如附圖5所示，本實用新型提供的三維LED光源模塊1，包括基座11，安裝在基座 11上的LED芯片12，覆蓋在芯片12上的熒光膠體121，包覆在基座上表面的封裝透鏡13及在基座11內制造出的相變傳熱結構14。[0067]本實施例中，基座11具有第一芯片安裝面111、第二芯片安裝面112及第三芯片安裝面113 ；第一芯片安裝面111上覆蓋有半球形的第一封裝透鏡131，第二芯片安裝面112 上覆蓋有半球形的第二封裝透鏡132，第三芯片安裝面113上覆蓋有半球形的第三封裝透鏡 133。在其他實施方式中，為實現不同的配光需求，第一封裝透鏡、第二封裝透鏡及第三封裝透鏡的形狀也可以不同，其中，封裝透鏡形狀優選采用“花生米”形、“元寶”形、橢球形寸。其中，基座11為長條狀，參見圖6，各LED芯片安裝面的橫截面與同一圓C’相切。參見附圖7，基座11由金屬材料制成，基座11的表面由內向外依次設有第一絕緣層1121、導電層1122和第二絕緣層1125。多個凹槽16貫通第一絕緣層1121、導電層1122 和第二絕緣層1125至基座內部，凹槽開口部位有蝕刻出的正負電引線連接部1123、1124， 發光二極管芯片12安裝在凹槽底部并通過引線電性連接至正負電引線連接部1123、1124， 凹槽16內填充有熒光膠體121。本實施例中，LED芯片12采用的是藍光芯片，填充在凹槽 16內的熒光膠體為含黃色熒光粉顆粒的硅膠。為更好地調節燈具的色溫和顯色性，在其他實施方式中，可以在位于基座11兩端的凹槽內安裝藍光LED芯片，在位于基座11中部的凹槽內安裝紅光LED芯片；或者各種顏色的LED芯片交替安裝在不同的凹槽內；或者不同凹槽內填充不同波長的熒光粉顆粒等等；不限于本實施例。本實施例中，凹槽16中只設置一個LED芯片，能夠很好地防止處于同一 LED芯片安裝面上各LED芯片間的光相互吸收。在其他實施方式中，凹槽可以設置的較長或較寬，一個凹槽中設置多個LED芯片。本實施例中的三維LED光源模塊，由于采用凹槽16將第一絕緣層1121、導電層 1122和第二絕緣層1125貫通至基座內部，并將LED芯片直接點在金屬基座上，散熱效果更加突出；另外，各LED芯片安裝面上分別設置封裝透鏡，方便實現不同的出光要求。本實施例提供的LED光源模塊，由于每一 LED芯片安裝在獨立的凹槽中，還可方便實現不同凹槽發射不同波長的光的設計要求，實用性更強，能夠更好地滿足不同環境對色溫和顯色性的需求。在相同的參數設置下對本實施例與實施例一提供的光效進行模擬，結果得出本實施例的出光效率為86%，實施例一的出光效率為83%。表明該封裝結構的確提高了出光效率。LED光源模塊實施例三參見圖8，本實施例中的三維LED光源模塊與實施例二的區別在于，本實施例中只設置一個封裝透鏡13，該封裝透鏡13覆蓋三個LED芯片安裝面，封裝透鏡13的橫截面與基座橫截面的內切圓為同心圓結構，其余均與實施例二一致，此處不再贅述。以上實施例中，LED芯片安裝面均為三個，而且基座底面不作為LED芯片安裝面， 在其他的實施方式中，還可以設置兩個或四個、或五個LED芯片安裝面，只要各LED芯片安裝面的橫截面能夠外接或內切同一圓中即可。LED光源模塊實施例四為進一步闡述本實用新型的實質，下面結合圖9、圖10、圖11對本實用新型具體實施例四進行詳細說明。[0079]如圖9、圖10所示，本實用新型提供的一種三維LED光源模塊1，包括具有六個芯片安裝面(未標示)的基座11，設置在每個芯片安裝面上的一條凹槽16，安裝在凹槽16內的多個LED芯片12，覆蓋在LED芯片上的熒光膠體121，覆蓋封裝在光源模塊外表面的封裝透鏡13及與基座1制造在一起的相變傳熱結構14。本實施例中每個芯片安裝面上開設一條凹槽是一種優選方式，不限于本實施例，在其他實施例中也可開設兩條或以上的凹槽。其中，封裝透鏡13為一一次封裝成型的圓柱體形透鏡結構，且所述基座11與該圓柱體形透鏡結構內接。參見圖11，相變傳熱結構14沿基座軸線方向延伸，形成一延伸部，延伸部上還設有散熱翅片3。本實施例提供的一種三維LED光源模塊由實施例一演變而來，其與實施例一的區別如下1、六個芯片安裝面組成一圓周結構，可實現光源模塊封裝結構向四周發光，擴大本實用新型的應用范圍。2、相變傳熱結構從光源模塊封裝結構內延伸而出，并與外部散熱結構制造在一起，方便實現光源模塊的散熱，進一步提高本實用新型的實用性。3、每個芯片安裝面上開設有至少一條凹槽用來安放芯片。這種凹槽結構設計不僅可以用來調節各芯片安裝面的出光方向，還可以用來承載熒光膠體121，方便實現熒光膠的涂覆。4、封裝透鏡外接于基座11上。這種封裝透鏡與基座外接的結構設計，可在節約硅膠用量、控制成本的同時，縮短硅膠中的光線路程，提高出光效率。以上實施例中，設置在基座內的散熱機構均采用相變傳熱結構，當然也可采用現有技術中的其他散熱機構代替，此處不一一列舉。燈具優選實施例參見圖12，本實施例為一種設置有本實用新型的三維LED光源模塊的燈具，其包括三維LED光源模塊1，燈罩2及散熱翅片3。其中，三維LED光源模塊1的結構與實施例四一致，相變傳熱結構14沿基座軸線方向延伸，形成一延伸部，該延伸部延伸到燈罩2夕卜， 散熱翅片3設置在延伸部上。以上僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本實用新型的限制，本實用新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種三維LED光源模塊，包括基座、設置在基座上的LED芯片、覆蓋在LED芯片上的封裝結構，其特征在于，所述基座設有至少兩個LED芯片安裝面，所述各LED芯片安裝面朝向不同的方向，每個LED芯片安裝面上設有LED芯片，所述各LED芯片安裝面的橫截面外接或內切于同一圓中。
2.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，各LED芯片安裝面以同一封裝結構覆蓋。
3.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，各LED芯片安裝面以獨立的封裝結構覆蓋。
4.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，在所述基座內還設有散熱機構。
5.根據權利要求4所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述散熱機構為相變傳熱結構，其包括導熱管以及設置導熱管中的相變工質，所述導熱管的內表面具有多孔吸液芯結構。
6.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，在所述LED芯片安裝面上設置若干長槽，所述各長槽中分布有若干LED芯片，各長槽中填充熒光膠體。
7.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，在所述LED芯片安裝面上設置多個凹槽，每個凹槽中設置一個LED芯片，各凹槽中填充熒光膠體。
8.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述封裝結構為封裝透鏡。
9.根據權利要求2所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述封裝結構為封裝透鏡， 所述封裝透鏡的橫截面為一圓形或弧形，各LED芯片安裝面的橫截面內接于該圓形或弧形中。
10.根據權利要求3所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述封裝結構為封裝透鏡， 所述封裝透鏡的橫截面為弧形。
11.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述LED芯片安裝面上依次設有第一絕緣層、導電層、第二絕緣層，所述導電層上具有蝕刻出的至少一對正負電引線連接部以及電極。
12.根據權利要求1所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述封裝結構由硅膠材料一體成型。
13.根據權利要求7所述的三維LED光源模塊，其特征在于，位于基座兩端的凹槽內的 LED芯片與位于基座中部的凹槽內的LED芯片的顏色不同。
14.根據權利要求7所述的三維LED光源模塊，其特征在于，在基座的同一LED芯片安裝面上，不同顏色的LED芯片交替設置在不同的凹槽中。
15.根據權利要求4所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述散熱機構沿基座軸線方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部設置有散熱翅片。
16.根據權利要求5所述的三維LED光源模塊，其特征在于，所述相變傳熱結構沿基座軸線方向延伸，形成一延伸部，所述延伸部設置有散熱翅片。
17.一種燈具，包括燈罩，其特征在于，所述燈罩中設有如權利要求1 16所述的三維 LED光源模塊。
專利摘要本實用新型公開一種三維LED光源模塊，包括基座、設置在基座上的LED芯片、覆蓋在LED芯片上的封裝結構，所述基座設有至少兩個LED芯片安裝面，所述各LED芯片安裝面朝向不同的方向，每個LED芯片安裝面上設有LED芯片，所述各LED芯片安裝面的橫截面外接或內切于同一圓中。本實用新型由于基座設有至少兩個朝向不同方向的LED芯片安裝面，使得各LED芯片安裝面上的LED芯片具有不同的出光方向，不僅擴大光源模塊的出光角度，還提高光源模塊的出光效率，同時由于各芯片安裝面具有共同的外接圓或內切圓，所以，只要以外接圓或內切圓的圓心為旋轉點旋轉一定角度，就能實現不同芯片安裝面上的芯片水平安裝。本實用新型還公開一種燈具。
文檔編號F21Y101/02GK202118557SQ20112002560
公開日2012年1月18日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者余彬海, 李軍政, 李宗濤, 李程, 梁麗芳, 湯勇 申請人:佛山市國星光電股份有限公司