專利名稱：一種集成配光和散熱功能的led封裝結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的LED封裝結構，特別涉及一種集成配光和散熱功能的 LED封裝結構。
背景技術：
大功率白光LED作為一種新興的光源，由于具有節能、高可靠性、長使用壽命、環保等特性，在各種照明領域正迅速推廣使用。傳統的LED封裝通常使用半球型透鏡，盡管這樣可以保證較高的出光效率，然而光斑往往是不均勻的圓形光斑，不能直接用于大多數照明場合，如道路照明、背光源等。通常傳統的LED封裝結構沒有外部散熱系統，因此當使用這些LED時，必須設計與裝配附加的散熱系統。因此傳統LED封裝結構不能直接應用于照明場合，需要另外增加二次光學元件和外部散熱系統，這樣勢必會增加LED系統的體積和光損失，增加成本，給用戶使用帶來不便。美國專利(Pat. No. 6，541，800B2)提出了一種傳統的LED封裝結構，在該封裝形式中，LED被封裝在半球型的透鏡中，導致芯片發出的光線不能被精確有效地控制。美國專利(Pat.No.7，lll，964B2)提出了一種區別于以上傳統封裝形式的封裝結構，在該封裝結構中包含反射和折射曲面來產生近似平行的光束，因此這種封裝結構的LED 可以被直接應用于投射照明系統以及探照燈中。但是這種封裝結構沒有散熱措施，若使用在通用照明領域仍然需要加上二次光學元件以及散熱系統。美國專利(Pat.Application No. 11/255，915A1)提出了一種帶有熱電元件 (thermal-electric element)的新型封裝結構。該封裝結構可以提高LED的散熱能力，但是沒有包含光學系統。
實用新型內容本實用新型要解決的問題是提供一種體積小、結構簡單、成本低的、且無需額外增加二次光學元件以及散熱系統，則可根據不同的應用場合提供相應的光分布(光斑)，并可直接用于通用照明的集成配光和散熱功能的LED封裝結構。為解決上述問題，本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，包括有封裝基座，LED芯片，灌封材料，光學系統和散熱裝置。LED芯片放置在由封裝基座和光學系統界定的腔體里面，LED芯片被灌封材料包裹并固定在封裝基座上，LED芯片的電極連接在封裝基座的電路上。光學系統安裝在封裝基座上。散熱裝置安裝在封裝基座下。所述封裝基座由高導熱率材料構成，如硅，金屬，陶瓷，塑料或復合材料，如AlSiC， LTCC-M,DBC以及MCPCB。所述封裝基座為引線支架，或硅基板，或金屬基板，或陶瓷基板，或復合材料基板，如合金基板，或AlSiC基板，或MCPCB基板，或是上述這些基板的多層復合基板。所述引線支架或基板通過機械結構或膠水或封裝膠或高熱導率材料如焊料或銀漿結合在一起。所述封裝基座可以包含一個金屬柱，金屬柱是平頂或杯狀的。所述LED芯片可以是單芯片也可以是以任意形式排列的芯片陣列。[0009]所述灌封材料可以是空氣，或粘性材料，或納米陶瓷，或玻璃，或熒光粉與粘性材料混合物，或是熒光粉與納米陶瓷的混合物，或是玻璃與熒光粉的混合物，或是上述材料的顆粒狀或是層狀混合物。所述熒光粉混合物以保型涂覆或自流成型涂覆方式涂覆在LED芯片或LED芯片陣列上。所述熒光粉混合物采用遠離涂覆的方法封裝于遠離LED芯片或是 LED芯片陣列的地方。所述粘性材料為一種在300nm至SOOnm范圍內具有高透光率的有機或無機材料，例如環氧樹脂，或硅膠，或環氧樹脂與硅膠的混合物，或上述粘性材料與熒光粉的混合物。所述光學系統為單個透鏡或多個透鏡的組合。所述透鏡由基面和外表面組成。所述透鏡的基面可以是一個平面或球面或二次曲面或連續的自由曲面，所述透鏡的外表面可以是球面或二次曲面或連續的自由曲面或有多個自由曲面拼接而成的非連續曲面。所述透鏡的基面或外表面可以有一層含有熒光粉的涂層。所述透鏡的外表面可以有一層防灰涂層。所述透鏡的材料是一種在300nm至SOOnm范圍內具有高透光率的有機或無機材料，例如聚甲基丙烯酸酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)或玻璃或陶瓷或納米陶瓷或環氧樹脂或硅膠或這些物質的混合體。透鏡材料的折射率范圍為1.3 3. 5。所述透鏡的制造工藝為注模法或燒結或精密制造。所述透鏡通過機械結構固定或通過膠水或封裝膠粘接在封裝基座上。 所述散熱系統是帶有平板翅片的熱沉或是帶有針狀翅片的熱沉，熱沉結構中可包括有熱管，風扇或蒸汽腔。所述熱沉的材料是銅或鋁或具有高熱導率的合金。所述封裝基座通過具有高熱導率的材料粘接在散熱裝置上。本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，具有體積小，效率高，結溫低，低成本等優點，同時不需要額外的二次光學與散熱系統，則可根據不同的應用場合提供相應的光分布(光斑)，并可直接用于通用照明中。
圖1為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第一種具體實施方式
的結構示意圖。圖2為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第二種具體實施方式
的結構示意圖。圖3為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第三種具體實施方式
的結構示意圖。圖4為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第四種具體實施方式
的結構示意圖。圖5為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第五種具體實施方式
的結構示意圖。圖6為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第六種具體實施方式
的結構示意圖。圖7為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第七種具體實施方式
的結構示意圖。圖8為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第八種具體實施方式
的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例實施例1如圖1所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第一種具體實施方式
。其包含一個封裝基座1，LED芯片2，熒光粉或摻熒光粉的硅膠3，灌封材料4， 自由曲面透鏡5以及帶針狀翅片的熱沉8。封裝基座1是金屬的引線支架。LED芯片2通過銀漿或焊料或其它鍵合材料固定在封裝基座1的金屬上。LED芯片2的電極連接在封裝基座1的電路上。LED芯片2被包裹在熒光粉或摻有熒光粉的硅膠3中。自由曲面透鏡5 通過卡槽6固定在封裝基座1上。被自由曲面透鏡5的基面、熒光粉3的上表面以及封裝基座1的上邊面包圍的腔由灌封材料4填充，如硅膠或環氧樹脂。封裝基座1通過導熱膏 7粘貼在熱沉8上。封裝基座1的電極焊接在熱沉上的電路上。實施例2如圖2所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第二種具體實施方式
。其包含一個封裝基座1，LED芯片2，熒光粉或摻熒光粉的硅膠3，灌封材料4， 自由曲面透鏡5，帶針狀翅片的熱沉8以及MCPCB板12。封裝基座1是金屬的引線支架。 LED芯片2通過銀漿或焊料或其它鍵合材料固定在封裝基座1的金屬上。LED芯片2被包裹在熒光粉或摻有熒光粉的硅膠3中。自由曲面透鏡5通過卡槽6固定在封裝基座1上。 被自由曲面透鏡5的基面、熒光粉3的上表面以及封裝基座1的上邊面包圍的腔由灌封材料4填充，如硅膠或環氧樹脂。封裝基座1通過導熱膏7粘貼在MCPCB板12上。MCPCB板 12粘貼在熱沉8上。實施例3如圖3所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第三種具體實施方式
。與圖2所示的封裝結構不同的是，其光學系統由兩個透鏡5和16組成。實施例4如圖4所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第四種具體實施方式
。其包含一個封裝基座1，LED芯片2，熒光粉或摻熒光粉的硅膠3，由粘性材料做成的自由曲面透鏡5以及帶針狀翅片的熱沉8。封裝基座1是陶瓷基板。LED芯片2通過銀漿或焊料或其它鍵合材料固定在封裝基座1上。LED芯片2的電極連接在封裝基座1 上的電路上。LED芯片2被包裹在熒光粉或摻有熒光粉的硅膠3中。自由曲面透鏡5的材料是硅膠或環氧樹脂或玻璃。封裝基座1通過導熱膏7粘貼在熱沉8上。實施例5如圖5所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第五種具體實施方式
。與圖3所示的封裝結構不同的是，其LED芯片2是芯片陣列。實施例6如圖6所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第六種具體實施方式
。與圖5所示的LED封裝結構不同的是，其散熱系統由帶有蒸汽腔13的熱沉8 構成。實施例7[0035]如圖7所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第七種具體實施方式
。其為圖6所示的LED封裝結構的陣列結構，且散熱系統是由帶有蒸汽腔13的熱沉8及安置于熱沉8下的風扇14構成。實施例8 如圖8所示，為本實用新型的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構第八種具體實施方式
。與圖7所示的LED封裝結構不同的是，其散熱裝置由帶有熱管15的熱沉8構成。
權利要求1.一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，包括封裝基座(1)，LED芯片O)，灌封材料，光學系統和散熱裝置，其特征在于所述的LED芯片( 放置在由封裝基座(1)和光學系統界定的腔體里面，LED芯片⑵被灌封材料⑷包裹并固定在封裝基座⑴上，LED 芯片(2)的電極連接在封裝基座(1)的電路上；光學系統安裝在封裝基座(1)上面；散熱裝置安裝在封裝基座(1)下面。
2.根據權利要求1所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述LED芯片(2)為單芯片或芯片陣列。
3.根據權利要求1所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述光學系統為單個透鏡( 或多個透鏡(5)的組合。
4.根據權利要求3所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述透鏡(5)由基面和外表面組成。
5.根據權利要求4所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述透鏡(5)的基面為一個平面或球面或二次曲面或連續的自由曲面，所述透鏡(5)的外表面為球面或二次曲面或連續的自由曲面或有多個自由曲面拼接而成的非連續曲面。
6.根據權利要求4所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述透鏡(5)的外表面有一層防灰涂層。
7.根據權利要求3所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述透鏡( 通過機械結構固定或通過膠水或封裝膠粘接在封裝基座(1)上。
8.根據權利要求1所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述散熱系統是帶有平板翅片的熱沉( 或是帶有針狀翅片的熱沉(8)，熱沉( 的結構中可包括有熱管(15)、風扇(14)或蒸汽腔(13)。
9.根據權利要求8所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述熱沉(8)的材料是銅或鋁或具有高導熱率的合金。
10.根據權利要求1所述的一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其特征在于所述封裝基座(1)通過具有高導熱率的材料粘接在散熱系統上。
專利摘要一種集成配光和散熱功能的LED封裝結構，其包括封裝基座(1)，LED芯片(2)，灌封材料(4)，一個光學系統以及一個散熱裝置。LED芯片(2)被放置在由封裝基座(1)及光學系統形成的空腔里面，LED芯片(2)通過鍵合固定在封裝基座(1)上并且被包裹在灌封材料(4)中，LED芯片(2)的電極連接在封裝基座(1)的電路層上。光學系統安裝在封裝基座(1)上面。散熱裝置安裝在封裝基座(1)的下面。具有體積小，效率高，結溫低，低成本等優點，同時不需要額外的二次光學與散熱系統，則可根據不同的應用場合提供相應的光分布(光斑)，并可直接用于通用照明中。
文檔編號H01L25/075GK201994332SQ20092023776
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月23日 優先權日2009年10月23日
發明者劉宗源, 劉勝, 王愷, 羅小兵, 金春曉, 陳飛 申請人:廣東昭信光電科技有限公司