專利名稱：球形白光led封裝結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于光電子技術領域，涉及白光發光二極管(LED)封裝結構，尤其是一種球形白光LED封裝結構。
背景技術：
LED是一種能發光的半導體電子元件，在照明和顯示行業得到廣泛應用。目前常見的白光LED技術，是將藍光LED芯片固定在反射鏡上或反射杯中，在芯片的上方或周圍涂布熒光粉。芯片產生的藍光激發熒光粉，熒光粉受激發后發出黃光、綠光或紅光，與剩余的藍光搭配而產生白光。另外還有一種與之相近的技術，是使用紫外LED芯片所產生的紫外光，激發涂布在芯片上方或周圍的熒光粉，發出藍光、綠光或紅光，混合出白光。美國專利舊005998925六川500606944(^、舊005847507六川5005959316六，舊00657693082、US007750359B2，中國專利 CN101702421B、CN101521257B、CN102169951A 和 CN102569558A,均使用了類似的技術。在上述白光LED技術中，都存在著反射鏡損失和熒光粉層對光的散射或阻擋的問題。以最常見的藍光LED芯片和黃光熒光粉組合為例，芯片發出藍光照射到熒光粉層，激發熒光粉發光。熒光粉層發出的光沒有方向性，一部分光朝著出射方向，另一部分光朝著芯片和反射鏡方向。這部分光被反射鏡部分反射，再次射向突光粉層。再次射向突光粉層的黃光又會被散射或阻擋。被散射回來的黃光重復該過程。由于反射鏡存在反射損失，熒光粉顆粒的多次光散射也存在損失，因此最終的光損失較大。對于低色溫的白光LED來說，熒光粉層更厚，光損失也更大。綜上所述，現有的使用熒光粉技術的白光LED封裝技術存在嚴重問題，即:由于反射鏡的光損失和熒光粉層的阻擋而導致出光損失較多。如若能解決該問題，將能大幅度提高白光LED的光出射效率。
發明內容
技術問題:本發明的目的是提供一種可減少反射鏡反射損失和熒光粉層的阻擋損失、提高LED光效的白光封裝結構。技術方案:本發明的球形白光LED封裝結構，包括透明球體、設置在透明球體中心位置的熒光粉膜、封裝在透明球體內部的LED芯片和聚光反射器、與LED芯片連接的電極，LED芯片與聚光反射器的開口內側表面相鄰，聚光反射器的開口朝向熒光粉膜的平面，聚光反射器的軸線垂直于熒光粉膜的平面且經過透明球體的球心。本發明中，熒光粉膜呈平面片狀。熒光粉膜由封裝有熒光粉的透明材料制成，或直接封裝在透明球體中。
，LED芯片的出射光經聚光反射器反射聚光后，全部投射到熒光粉膜上。本發明中，熒光粉膜的兩側均設置有LED芯片和聚光反射器，使透明球體各個方向的出光更加均勻。
本發明中，LED芯片發出的是藍光或紫外光。本發明中，聚光反射器的形狀為梯形圓錐、拋物面或弧面。本發明中，透明球體由硅樹脂、硅橡膠或環氧樹脂透明材料制成。本發明設計了一個含有熒光粉膜的透明球體，熒光粉膜位于透明球體的中心位置，藍光或紫外光LED芯片被設置在透明球體的內部。在聚光反射器的反射聚光下，LED芯片發出的光全部投射在熒光粉膜上，并激發熒光粉發光。當藍光或紫外光投射區域的直徑與透明材料的折射率的乘積小于透明球體的直徑時，熒光粉膜兩側發出的光均能一次直接射出透明球體。若在熒光粉膜的平面兩側均設置LED芯片和聚光反射器，則可以使透明球體在各個方向上的出光更加均勻。有益效果:本發明與現有技術相比，具有以下優點:現有的白光LED技術存在著反射鏡的反射損失，每次反射的光損失率可達5%至20%。而本發明是將熒光粉膜兩側發出的光都直接導出，因而不再有反射鏡損失和熒光粉層的二次阻擋損失。因此，本發明的第一個益處就是能提升白光LED的出光效率。現有的白光LED為單方向發光光源，在制作成燈具時，為了實現各個方向的均勻發光，必須另外使用光擴散罩，光擴散罩又會造成10%至15%的光損失。在本發明中，透明球體的各個方向均有發光，而不再是單方向發光光源。這意味著該球形白光LED做成燈具時不再需要使用光擴散罩。因此，本發明的第二個益處是，在做成燈具時可以不加光擴散罩，避免了光擴散罩造成的光損失。本發明的另一益處是增加了熒光粉和芯片的距離，降低了熒光粉的工作溫度，減少熒光粉的高溫性能劣化，也使得白光效率進一步改善。
圖la、圖1b分別是依據本發明的實施例1的白光LED的側視和俯視示意圖。圖2是依據本發明的實施例2的白光LED的側視示意圖。圖中有:1.LED芯片、2.透明球體、3.熒光粉膜、4.聚光反射器、5.電極。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例，對本發明技術方案做進一步具體說明。圖la、圖1b分別是依據本發明的實施例1的白光LED的側視和俯視示意圖。LED芯片1、突光粉膜3和聚光反射器4均位于透明球體2中。在聚光反射器4的反射下，LED芯片I發出的光全部投射在熒光粉膜3上。聚光反射器4的形狀為梯形圓錐、拋物面或弧面。當電極5上施加電壓后時，LED芯片I會被驅動而發出藍光或紫外光。在聚光反射器4的反射聚光下，LED芯片I發出的光全部投射在熒光粉膜3上，并激發熒光粉發光。當光投射區域的直徑與透明材料的折射率的乘積小于透明球體2的直徑時，熒光粉膜3兩側發出的光均能一次直接射出透明球體2。在本實施例中，熒光粉膜反向散射的光是從透明球體2中直接出射的，因此沒有傳統白光LED封裝結構中的反射鏡損失和熒光粉層的阻擋損失，因而能提升白光LED的出光效率。另外，本實施例中的球形白光LED在透明球體的各個方向均有發光,而不再是單方向發光光源。下面是本實施例的一種制作方法:Ca)現將LED芯片I使用固晶膠固定在聚光反射器4的內側面，用金線連接電極后備用；(b)使用透明材料制備一個半球。透明材料可使用硅樹脂、硅橡膠或環氧樹脂等。(c)在半球的平面上設置熒光粉膜3。該熒光粉膜3可以用含有熒光粉的透明材料在半球上直接制作，也可以制成熒光粉膠膜后放置在半球的平面上；(d)在該半球上完成另外半球的制作，并將LED芯片1、聚光反射器4和電極5 —起封裝，可得到本實施例中的透明球體2。圖2是依據本發明的實施例2的白光LED的側視示意圖。與實施例1的區別是在熒光粉膜3另一側的對稱位置也增加了 LED芯片1、聚光反射器4和電極5，新增加的聚光反射器4的開口也朝向透明球體2的球心，并將LED芯片I發出的光會聚在熒光粉膜3上。只有一個LED芯片I激發時，熒光粉膜3兩側的發光強度和光色會有不同。在熒光粉膜3兩側均設置有LED芯片I時，透明球體2在各個方向上的出光更加均勻。綜上所述，本發明設計了一個本發明設計了一個含有熒光粉膜的透明球體，熒光粉膜位于透明球體的中心位置。LED芯片的發光經聚光反射器反射后會聚在熒光粉膜上，并激發熒光粉發光。熒光粉膜兩側的出光均能一次直接射出透明球體，消除了反射鏡的損失和熒光粉的阻擋，從而提升了白光效率。若在熒光粉膜的平面兩側均設置LED芯片和聚光反射器，可以使透明球體在各個方向上的出光更加均勻。通過以上具體實施例的描述，可以更加清楚地說明本發明的特征和本質。但上述具體實施形式并不對本發明的范圍構成限制。而且，本發明要求保護的范圍還包括在權利要求范圍內的各種改變和等同特征的替換。
權利要求
1.一種球形白光LED封裝結構，其特征在于，該封裝結構包括透明球體(2)、設置在所述透明球體(2 )中心位置的熒光粉膜(3 )、封裝在透明球體(2 )內部的LED芯片(I)和聚光反射器(4)、與所述LED芯片(I)連接的電極(5)，LED芯片(I)與聚光反射器(4)的開口內側表面相鄰，聚光反射器(4)的開口朝向熒光粉膜(3)的平面，聚光反射器(4)的軸線垂直于熒光粉膜(3)的平面且經過透明球體(2)的球心。
2.根據權利要求1所述的一種球形白光LED封裝結構，其特征在于，所述熒光粉膜(3)呈平面片狀。
3.根據權利要求1所述的一種球形白光LED封裝結構，其特征在于，所述LED芯片(I)的出射光經聚光反射器(4)反射聚光后，全部投射到熒光粉膜(3)上。
4.根據權利要求1任一權利要求所述的球形白光LED封裝結構，其特征在于，所述熒光粉膜(3)的平面兩側均設置有LED芯片(I)和聚光反射器(4)，使透明球體(2)各個方向的出光更加均勻。
5.根據權利要求1至4任一權利要求所述的一種球形白光LED封裝結構，其特征在于，所述的LED芯片(I)發出的是藍光或紫外光。
6.根據權利要求1至4任一權利要求所述的一種球形白光LED封裝結構,其特征在于，所述聚光反射器(4)的形狀為梯形圓錐、拋物面或弧面。
7.根據權利要求1至4任一權利要求所述的一種球形白光LED封裝結構，其特征在于，所述透明球體(2 )由硅樹脂、硅橡膠或環氧樹脂透明材料制成。
全文摘要
本發明公開了一種球形白光LED封裝結構，包括透明球體、設置在透明球體中心位置的熒光粉膜、封裝在透明球體內部的LED芯片和聚光反射器、與LED芯片連接的電極，LED芯片與聚光反射器的開口內側表面相鄰，聚光反射器的開口朝向熒光粉膜的平面，聚光反射器的軸線垂直于熒光粉膜的平面且經過透明球體的球心。本發明可以大幅度提高白光效率，而且彌補了白光LED單方向發光的缺陷。
文檔編號H01L33/60GK103178196SQ20131008802
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者董巖, 宋立 申請人:東南大學