一種非對稱的矩形光斑的led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括具有高反射面的散熱鋁槽、高導(dǎo)熱透明陶瓷片，LED芯片、均勻噴涂的熒光粉，矩形光斑配光均勻的透明硅膠透鏡。這樣的封裝結(jié)構(gòu)，在不影響向上方向的光線出射的情況下，有效地把向下發(fā)射的光線引導(dǎo)出，大大提高了LED的燈珠的光效；另外，通過對調(diào)整鋁熱沉的反射面角度，高度以及灌封硅膠的外形，得到非對稱的向左或向右單方向的矩形光斑。這種封裝結(jié)構(gòu)的LED可以獲取更高的光效，更大程度地利用LED光能量滿足復(fù)雜道路照明的要求。
【專利說明】一種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED封裝結(jié)構(gòu)，特別涉及一種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近幾年來，LED照明技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隨著功率型LED器件技術(shù)的發(fā)展，使得LED在戶外照明領(lǐng)域中得到巨大的應(yīng)用，特別是應(yīng)用到道路照明的路燈領(lǐng)域。LED以其發(fā)光效率高、壽命長、色域廣、可工作頻率高、無汞等優(yōu)點(diǎn)將逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈，鹵素?zé)羯踔粮邏衡c燈，必將成為道路照明的路燈光源的主流。
[0003]LED路燈的表現(xiàn)在一定程度上取決于LED燈珠封裝品質(zhì)。有的燈珠的光斑是圓形的，有點(diǎn)是橢圓形的，比較新的一種是長方形的。路燈燈罩對改變光斑的形狀一般不會起很大的作用，特別是在不損失太大光效的情況下，因此與LED燈珠光斑相應(yīng)的LED路燈的光斑往往也是圓形的、橢圓形的或長方形的。
[0004]對于圓形光斑的LED路燈，因?yàn)楣獍吲c道路形狀偏差大，并且光強(qiáng)分布很不均勻，應(yīng)用的范圍很有限；對于橢圓光斑的LED路燈，光型與光強(qiáng)的均勻度都比圓形光斑的有所改進(jìn)，但是還 是沒有完全發(fā)揮LED的優(yōu)勢；左右對稱的矩形光斑的LED路燈，光能量基本投放到筆直的道路上，并且配光曲線形如蝙蝠狀，使得在燈具照射范圍內(nèi)，光強(qiáng)基本均勻。而左右對稱的矩形光斑的對于筆直的道路是很好的配光，但是，對于大量存在的彎道，分道，環(huán)島等形狀的道路，左右對稱性矩形光斑由于光斑形狀與道路形狀的不匹配性，必須加大使用路燈的密度，往往需要增加一倍以上的密度,大大增大道路的建設(shè)成本，同時也造成巨大的光能量浪費(fèi)。
[0005]另外，目前封裝基本是鋁基板上焊接LED芯片，使得LED芯片向基板方向的光線沒辦法得到有效地導(dǎo)出，從而基本被轉(zhuǎn)化為熱能。這樣的封裝，既是對光能量的浪費(fèi)，也同時增加了器件對散熱的負(fù)擔(dān)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種非對稱矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了非對稱矩形光斑的、高功率、高光效的要求。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括具有反射面的散熱鋁槽、設(shè)置于散熱鋁槽的凹槽底部的透明導(dǎo)熱陶瓷，所述透明導(dǎo)熱陶瓷上設(shè)置有嵌入式銅箔片，所述嵌入式銅箔片連接貼裝在透明導(dǎo)熱陶瓷上的LED芯片，所述LED芯片上均勻噴涂有熒光粉，所述散熱鋁槽開口處灌封地設(shè)置有透明硅膠，LED芯片與銅箔片電極用金線連接，所述透明導(dǎo)熱陶瓷上端設(shè)有傾斜面，所述LED芯片傾斜地貼裝在所述傾斜面上，所述傾斜面與凹槽底平面的夾角為14.5度，所述凹槽包括前后側(cè)反射面、右側(cè)反射面7和左側(cè)反射部，所述凹槽的前后側(cè)反射面與凹槽底平面的夾角均為37度，右側(cè)反射面7與凹槽底平面的夾角為28.5^32度，右側(cè)反射面的最大出射角為61飛8.2度，所述凹槽的左側(cè)反射部分包括上下連接的左側(cè)上段反射面和左側(cè)下段反射面，所述左側(cè)下段反射面與與凹槽底平面的夾角為29度，所述左側(cè)上段反射面與凹槽底平面的夾角為7912.8度。
[0009]進(jìn)ー步地，所述透明導(dǎo)熱陶瓷的材料為MgAl2O4,導(dǎo)熱系數(shù)約為17 w/m.K。
[0010]進(jìn)ー步地，所述嵌入式銅箔片的厚度為50微米，用于焊接LED芯片的電極與外驅(qū)動電源的電路。
[0011 ] 進(jìn)ー步地，所述LED芯片為GaN基藍(lán)光LED芯片。
[0012]進(jìn)ー步地，所述熒光粉為YAG =Ce0
[0013]進(jìn)ー步地，所述透明硅膠透過率為91%。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0015](I)本實(shí)用新型通過對散熱鋁槽上各個反射面做成不同高度，不同傾斜度的反射面，并在硅膠的出射面上，根據(jù)光折射原理，設(shè)計出相應(yīng)的形貌的曲率，使得LED發(fā)出的光線形成矩形型的光斑，單邊即左邊或右邊，25米或者25米內(nèi)某ー長度范圍的矩形平面，光強(qiáng)強(qiáng)度基本一致。滿足了道路照明行業(yè)對分叉道路，彎曲道路上的亮度均勻，長期穩(wěn)定，高效節(jié)能等照明要求。
[0016](2)本實(shí)用新型在LED芯片的基底上，用了一塊ー邊厚另ー邊薄，摻有熒光粉的透明陶瓷MgAl2O4，使得LED向基底發(fā)出光線能有效地引導(dǎo)出來，并反射回去，大大提高LED的整體光效。
[0017](3)本實(shí)用新型的LED芯片是傾斜放置，使得更有利于發(fā)射的光斑非対稱性，有利于復(fù)雜道路燈具的配光設(shè)計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1非対稱矩形光斑LED縱剖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2非対稱矩形光斑LED縱剖反射結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3非対稱矩形光斑LED橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4非対稱矩形光斑LED的光折射示意圖。
[0022]圖中所示為:1_透光硅膠；2_電極連接金線；3_熒光粉；4_LED芯片；5_透明導(dǎo)熱陶瓷；6_散熱鋁槽；7_右側(cè)反射面；8_傾斜面；9_左側(cè)下段反射面；10-右側(cè)上段反射面；11-前后側(cè)反射面。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)ー步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖1至圖4所示，一種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括具有反射面的散熱鋁槽6、設(shè)置于散熱鋁槽6的凹槽底部的透明導(dǎo)熱陶瓷5，所述透明導(dǎo)熱陶瓷5上設(shè)置有嵌入式銅箔片，所述嵌入式銅箔片連接著貼裝在透明導(dǎo)熱陶瓷上的LED芯片4，所述LED芯片4上均勻噴涂有熒光粉3，所述散熱鋁槽6開ロ處灌封地設(shè)置有透明硅膠1，LED芯片4與電極連接金線2相連接，?？紤]到路燈高度為10米，間距為50米，為4條車道，每條車道
3.75米寬的道路照明的要求，所述透明導(dǎo)熱陶瓷5上端設(shè)有傾斜面8，所述LED芯片4傾斜地貼裝在所述傾斜面8上，所述傾斜面8與凹槽底平面的夾角為14.5度，所述凹槽包括前后側(cè)反射面11、右側(cè)反射面7和左側(cè)反射部，所述凹槽的前后側(cè)反射面11與凹槽底平面的夾角均為37度，右側(cè)反射面7與凹槽底平面的夾角為28.5度，右側(cè)反射面的最大出射角為68.2度，所述凹槽的左側(cè)反射部包括上下連接的左側(cè)上段反射面10和左側(cè)下段反射面9，所述左側(cè)下段反射面9與與凹槽底平面的夾角為29度，所述左側(cè)上段反射面10與凹槽底平面的夾角為79度。
[0026]進(jìn)一步地，所述透明導(dǎo)熱陶瓷5的材料為MgAl2O4,導(dǎo)熱系數(shù)約為17 w/m.K。
[0027]進(jìn)一步地，所述嵌入式銅箔片的厚度為50微米，用于焊接LED芯片4的電極與外驅(qū)動電源的電路。
[0028]進(jìn)一步地，所述LED芯片4為GaN基藍(lán)光LED芯片。
[0029]進(jìn)一步地，所述熒光粉3為YAG:Ce。
[0030]進(jìn)一步地，所述透明硅膠I透過率為91%。
[0031]本實(shí)用新型的非對稱的矩形光斑的LED，對于LED芯片上灌封的硅膠形成的透鏡，如圖4所示，中間區(qū)域?qū)饩€有明顯的發(fā)散作用，右側(cè)則對光線有明顯的會聚作用，左側(cè)區(qū)域?qū)饩€的稍有會聚作用。在左側(cè)出射光線最大角度為22.5度，在右側(cè)光線最大角度可達(dá)到68.2度。而更大的角度光線將被芯片側(cè)邊的鋁反射板反射回到要求出射光線的角度范圍中去。設(shè)計過程中，在縱 向硅膠透鏡截面曲線上，除了邊緣的68.2度的光線是以法線方向出射外，其他的角度都是以一定的傾斜度折射出來的。透明硅膠I的曲面是按照自由曲面配光的辦法來設(shè)計的，在有效的照明面積上，要求光線照度相等。
[0032]如圖4示意圖，決定著照明照度均勻度的因素有:折射角Θ，照射角度α，以及光線的透過率。
[0033]其中折射公式是Ii1Sin Θ J=Ii0Sin Θ。，η0為硅膠的折射率，Ii1為空氣折射率。
[0034]透射率公式是:
[0035]Tl=SnciIi1Cos Θ Ocos Θ J [ (n0cos Θ ^n1Cos θ 0) '2+ (n0cos θ Jn1Cos θ J "2]
[0036]藍(lán)光LED芯片發(fā)出的光線經(jīng)過熒光粉吸收散射，部分轉(zhuǎn)變?yōu)辄S光之后，各個方向的發(fā)光強(qiáng)度是基本相同的。這樣，只要任意兩條光線的光強(qiáng)值相等，即=Tlsina ^TZsin α2。整個矩形光斑的光強(qiáng)度將是均勻的。在實(shí)際的計算過程中，可以計算曲線各點(diǎn)的光線與右側(cè)68.2度的光線照度相等。計算出滿足光線照度相等的各點(diǎn)光線折射角Qtl, 01值之后，就可以計算曲線相應(yīng)點(diǎn)的法線以及切線斜角度，隨著計算點(diǎn)的增加，各點(diǎn)切線連接形成光滑曲線，即可得到硅膠透鏡的縱向截面曲線形狀。對于透明硅膠I的橫截面的曲線形狀，如圖3所示，在管芯發(fā)射角±37度的范圍內(nèi)，出射面橫截弧線是以管芯為圓心的一段圓弧，即為了讓光線可以最大程度地出射，盡可能讓更多光線以法線方向出射的；對于大于±37度這個角度范圍的光線，將會打到曲線曲率突然變化、迅速回收的邊緣傾斜面或者管芯側(cè)邊得反射面上，光線將被高反射或全反射的方式反射到±37的角度范圍里來。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本實(shí)施例除以下特征外，其余特征均與實(shí)施例1同:
[0039]本實(shí)施例的右側(cè)最大出射角為61度，左側(cè)上段反射面10與凹槽底平面的夾角為82.8度，右側(cè)反射面7與凹槽底平面的夾角為32度，此時照明矩形光斑右側(cè)長度縮短到18米，左側(cè)仍然約為4米。[0040]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，包括具有反射面的散熱鋁槽(6)、設(shè)置于散熱鋁槽出)的凹槽底部的透明導(dǎo)熱陶瓷(5)，所述透明導(dǎo)熱陶瓷(5)上設(shè)置有嵌入式銅箔片，所述嵌入式銅箔片連接著貼裝在透明陶瓷上的LED芯片(4)，所述LED芯片(4)上均勻噴涂有熒光粉(3)，所述散熱鋁槽(6)開ロ處灌封地設(shè)置有透明硅膠(1)，LED芯片(4)與電極連接金線(2)相連接,其特征在于: 所述透明導(dǎo)熱陶瓷(5)上端設(shè)有傾斜面(8)，所述LED芯片(4)傾斜地貼裝在所述傾斜面(8)上，所述傾斜面(8)與凹槽底平面的夾角為14.5度，所述凹槽包括前后側(cè)反射面(11)、右側(cè)反射面(7)和左側(cè)反射部，所述凹槽的前后側(cè)反射面(11)與凹槽底平面的夾角均為37度，右側(cè)反射面(7)與凹槽底平面的夾角為28.5^32度，右側(cè)反射面的最大出射角為61飛8.2度，所述凹槽的左側(cè)反射部包括上下連接的左側(cè)上段反射面(10)和左側(cè)下段反射面(9)，所述左側(cè)下段反射面(9)與與凹槽底平面的夾角為29度，所述左側(cè)上段反射面(10)與凹槽底平面的夾角為79~82.8度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述透明導(dǎo)熱陶瓷(5)的材料為MgAl2O4，導(dǎo)熱系數(shù)約為17 w/m.K。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述嵌入式銅箔片的厚度為50微米，用于焊接LED芯片(4)的電極與外驅(qū)動電源的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述LED芯片⑷為GaN基藍(lán)光LED芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述熒光粉(3)為YAG =Ce0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的ー種非對稱的矩形光斑的LED封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述透明硅膠(I)透過率為91%。
【文檔編號】H01L33/60GK203434204SQ201320535697
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】鄧云龍, 文尚勝 申請人:華南理工大學(xué)