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发光二极管封装结构.pdf

  • 上传人:b***
  • 文档编号:4314354
  • 上传时间:2018-09-13
  • 格式:PDF
  • 页数:11
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010520069.9

    申请日:

    2010.10.26

    公开号:

    CN102456808A

    公开日:

    2012.05.16

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H01L 33/48申请公布日:20120516|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 33/48申请日:20101026|||公开

    IPC分类号:

    H01L33/48(2010.01)I; H01L33/50(2010.01)I

    主分类号:

    H01L33/48

    申请人:

    鸿富锦精密工业(深圳)有限公司; 鸿海精密工业股份有限公司

    发明人:

    曾坚信

    地址:

    518109 广东省深圳市宝安区龙华镇油松第十工业区东环二路2号

    优先权:

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    一种发光二极管封装结构,包括基板、发光二极管芯片、封装层及荧光层,基板上具有电路结构,发光二极管芯片设置于基板上并与电路结构电连接,封装层设置在基板上并包覆发光二极管芯片,荧光层与发光二极管芯片隔离设置,荧光层包括荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区,荧光粉涂布区的面积小于发光二极管芯片发出的光透过封装层时的发光面积。该种发光二极管封装结构的荧光层设有荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区,光线进入荧光粉未涂布区时可避免荧光粉吸收、反射,提高该部分光线的取出率,从而提高发光二极管的出光效率。

    权利要求书

    1: 一种发光二极管封装结构, 包括基板、 发光二极管芯片、 封装层及荧光层, 基板上具 有电路结构, 发光二极管芯片设置于基板上并与电路结构电连接, 封装层设置在基板上并 包覆发光二极管芯片, 荧光层与发光二极管芯片隔离设置, 其特征在于 : 荧光层包括荧光粉 涂布区和荧光粉未涂布区, 荧光粉涂布区的面积小于发光二极管芯片发出的光透过封装层 时的发光面积。2: 如权利要求 1 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 还包括设置在基板上的反 射杯, 封装层设置在反射杯内, 荧光层设置在封装层上及反射杯的侧边上。3: 如权利要求 1 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 所述荧光层的荧光粉涂布 区内具有多种不同类型的荧光粉, 所述不同类型的荧光粉用于吸收发光二极管芯片的光发 出不同波长的光。4: 如权利要求 1 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 所述荧光层具有粗糙的表 面。5: 如权利要求 1 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 所述荧光层包括多层, 每层 荧光层包括荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区。6: 如权利要求 5 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 各层荧光层的荧光粉涂布 区互相错开设置。7: 如权利要求 5 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 各层荧光层的荧光粉涂布 区互相重叠设置。8: 如权利要求 5 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 各层荧光层的荧光粉涂布 区内的荧光粉类型不同。9: 如权利要求 1 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 所述荧光层内含有扩散粒 子。10: 如权利要求 1 所述的发光二极管封装结构, 其特征在于 : 所述发光二极管芯片的发 光层为氮化铝铟镓材料。

    说明书


    发光二极管封装结构

        【技术领域】
         本发明涉及一种半导体发光元件, 特别涉及一种发光二极管的封装结构。背景技术 目前产业上形成可发出白光的发光二极管通常是采用荧光粉转换白光的方式, 即 在发光二极管晶粒外涂覆荧光粉, 荧光粉吸收发光二极管发出的一部分光而发出与发光二 极管发出的光具有不同波长的光, 这些具有不同波长的光再合成得到白光。一种常见的发 光二极管封装结构是在发光二极管晶粒外包覆一层采用树脂等材料制成的封胶层, 再在封 胶层上涂覆荧光粉层。由于封胶层和荧光粉层的折射率均较空气的大, 当发光二极管光线 由封胶层或荧光粉层射向外界空气时, 若入射角大于临界角度就会发生全反射而无法射 出。 而此种结构中的发光二极管发出的光需经过封胶层和荧光粉层的两次折射才能到达外 界空间, 使得发生全反射的概率更大, 因而影响到发光二极管的发光效率。 而如何提高发光 二极管的发光效率一直是业界努力的一个方向。
         发明内容 有鉴于此, 有必要提供一种具有较高发光效率的发光二极管封装结构。
         一种发光二极管封装结构, 包括基板、 发光二极管芯片、 封装层及荧光层, 基板上 具有电路结构, 发光二极管芯片设置于基板上并与电路结构电连接, 封装层设置在基板上 并包覆发光二极管芯片, 荧光层与发光二极管芯片隔离设置, 荧光层包括荧光粉涂布区和 荧光粉未涂布区, 荧光粉涂布区的面积小于发光二极管芯片发出的光透过封装层时的发光 面积。
         本发明发光二极管封装结构内的荧光层设有荧光粉涂布区和荧光粉未涂布区, 当 入射角度较大的光线进入荧光粉未涂布区时, 因未含荧光粉, 可避免该部分光线被荧光粉 吸收、 反射, 提高该部分光线的取出率, 从而提高发光二极管的发光效率。
         下面参照附图, 结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
         附图说明
         图 1 为本发明第一实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。 图 2 为沿图 1 中的 II-II 线的剖视示意图。 图 3 为沿图 1 中的 III-III 线的剖视示意图。 图 4 为本发明第二实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。 图 5 为沿图 4 中的 V-V 线的剖视示意图。 图 6 为本发明第三实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。 图 7 为沿图 6 中的 VII-VII 线的剖视示意图。 图 8 为沿图 6 中的 VIII-VIII 线的剖视示意图。 图 9 为本发明第四实施例的发光二极管封装结构的立体示意图。图 10 为沿图 9 中的 X-X 线的剖视示意图。 图 11 为沿图 9 中的 XI-XI 线的剖视示意图。 主要元件符号说明 基板 10 电路结构 12 反射杯 14 阶梯部 141 第一阶梯部 142 第二阶梯部 143 内侧端 15、 16 发光二极管芯片 20 金线 21 封装层 30 荧光层 40 荧光粉涂布区 401、 411、 421 荧光粉未涂布区 402、 412、 422 第一荧光层 41 第二荧光层 42 荧光粉 50、 51 间隙 60具体实施方式 请参考图 1-3, 本发明第一实施例提供的发光二极管封装结构包括基板 10, 设于 基板 10 上的发光二极管芯片 20, 包覆发光二极管芯片 20 的封装层 30, 及与发光二极管芯 片 20 隔离设置的荧光层 40。
         基板 10 由导热性能良好的材料制成, 例如陶瓷等。采用电镀、 蒸镀等方式在基板 上形成电路结构 12。电路结构 12 由基板 10 的上表面延伸至基板 10 的下表面, 由此可使发 光二极管封装结构形成表面粘贴的形态。
         本实施例中在基板 10 上还形成反射杯 14, 反射杯 14 内部形成容置空间。反射杯 14 的侧边顶部形成阶梯部 141。其中反射杯 14 的两相对侧边的阶梯部 141 在该两相对侧 边的中间部分的宽度比其他部分的宽度更大, 使得反射杯 14 的开口处大致形成 “十” 字形。 反射杯 14 的材料可以与基板 10 的材料相同, 并与基板 10 一体成型, 当然也可以分开成型, 再将反射杯 14 固定于基板 10 上。
         发光二极管芯片 20 可以发出可见光或者紫外光, 特别是蓝光和近紫外光。发 其中 光二极管芯片 20 中的发光层材料可以为氮化铝铟镓材料, 化学式为 Ga1-x-yInxAlyN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1。发光二极管芯片 20 设置在反射杯 14 的底部, 并固定 在基板 10 上同时与基板 10 上的电路结构 12 形成电连接。若发光二极管芯片 20 的基板是 由例如蓝宝石等非导电材料制成, 发光二极管芯片 20 也可以直接固定在基板 10 的电路结 构 12 上, 并通过金线 21 将发光二极管芯片 20 的两个电极与电路结构 12 形成电连接。可
         以理解地, 在其他实施例中, 还可采用覆晶、 共晶接合等方式将发光二极管芯片 20 的电极 与电路结构 12 形成电连接。
         封装层 30 设置在反射杯 14 的容置空间内并包覆发光二极管芯片 20 及金线 21。 本实施例中, 封装层 30 的高度与反射杯 14 的阶梯部 141 平齐。封装层 30 可由透明材料例 如树脂、 硅胶等制成。封装层 30 由环氧树脂制成时, 可在环氧树脂内添加酸酐等物, 以防止 树脂的黄化。还可在封装层 30 内加入一定的稀释剂, 以提高封装层 30 的挠曲性, 可使封装 层 30 与发光二极管芯片 20 之间的热应力降低, 从而可防止封装层 30 龟裂或金线 21 断裂 等问题。
         荧光层 40 设置在封装层 30 上及反射杯 14 的侧边上。荧光层 40 也由可透光材料 制成。 在本实施例中, 荧光层 40 为一层状结构, 平铺在封装层 30 上以及反射杯 14 的阶梯部 141 上, 并大致与反射杯 14 的顶部平齐。荧光层 40 包括荧光粉涂布区 401 和荧光粉未涂布 区 402。荧光粉涂布区 401 内含有荧光粉 50。荧光粉 50 可以为石榴石基荧光粉、 硅酸盐基 荧光粉、 原硅酸盐基荧光粉、 硫化物基荧光粉、 硫代镓酸盐基荧光粉或氮化物基荧光粉。荧 光粉未涂布区 402 内不含荧光粉。本实施例中的荧光粉未涂布区 402 分为两块, 并分别设 置在荧光粉涂布区 401 的两侧端。该两侧端与发光二极管芯片 20 之间的距离较荧光粉涂 布区 401 的其他部位与发光二极管芯片 20 之间的距离远, 到达该荧光粉未涂布区 402 的光 线的入射角较其他位置的大。荧光粉涂布区 401 设置在发光二极管芯片 20 的上方, 荧光粉 涂布区 401 的面积小于封装层 30 最外层处的面积, 也即小于发光二极管芯片 20 的光线透 过封装层 30 时的发光面积。 在封装层 30 相对较远的两侧端只设荧光粉未涂布区 402, 而未设荧光粉涂布区 401, 入射角较大的光线到达该处后, 不再被荧光粉 50 所吸收、 反射或折射而直接到达外 部, 可降低产生全反射的概率, 以提升该部分光线的取出率, 从而提升发光二极管的发光效 率。
         其他实施例中的荧光粉涂布区 401 与荧光粉未涂布区 402 的分布可按实际需求变 更, 例如可将荧光粉涂布区 401 设置在中央, 而周围被荧光粉未涂布区 402 围绕, 或者荧光 粉涂布区 401 与荧光粉未涂布区 402 并排设置在封装层 30 的上方, 而且保持荧光粉涂布区 401 的面积小于光线透过封装层 30 时的发光面积。
         另外, 荧光层 40 的表面均可设置成粗糙的表面, 例如可以是外表面, 也可以是与 封装层 30 接触的面。粗糙的表面既可以是设在荧光粉涂布区 401, 也可以是设在荧光粉未 涂布区 402。粗糙的表面可以进一步破坏光线的全反射, 以提升出光效率。
         进一步的, 在荧光层 40 内还可添加扩散粒子, 加强荧光层 40 的散射能力, 进一步 破坏光线的全反射。
         荧光层 40 与发光二极管芯片 20 隔离设置, 也可避免发光二极管芯片 20 的热量对 荧光层 40 的影响, 提高荧光层 40 的使用寿命。其他实施例中的荧光层 40 并非要直接设置 在封装层 30 上, 也可与封装层 30 相间隔。
         请参考图 4-5, 本发明第二实施例提供的发光二极管封装结构与第一实施例中的 相似, 只是荧光层 40 中的荧光粉涂布区 401 内可包括多种不同的荧光粉 50、 51, 如此, 发光 二极管芯片 20 发出的光可使多种不同的荧光粉 50、 51 受激发从而形成多种不同波长的光, 这些不同波长的光合成的白光具有更好的显色性。
         请参考图 6-8, 本发明第三实施例提供的发光二极管封装结构与第二实施例中的 相比, 不同之处在于荧光层的设置位置及方式。
         该发光二极管封装结构中的反射杯 14 的两个相对的内侧端 15 上形成第一阶梯部 142, 且第一阶梯部 142 在该两个内侧端 15 的中间部分比其他部分的宽度更大。在反射杯 14 的另外两个相对的内侧端 16 上形成第二阶梯部 143, 其中第二阶梯部 143 的高度比第一 阶梯部 142 小, 也即第二阶梯部 143 在第一阶梯部 142 所处的水平面之下。封装层 30 包覆 发光二极管芯片 20 且封装层 30 的高度与第二阶梯部 143 平齐。
         该发光二极管封装结构中包含多层荧光层, 例如是两层, 即第一荧光层 41 和第二 荧光层 42。可以理解, 在其他实施例中还可以设置成不同数量的荧光层。第一荧光层 41 设 置在第一阶梯部 142 上并大致与反射杯 14 的顶部平齐, 第二荧光层 42 设置在第二阶梯部 143 上。第一荧光层 41 和第二荧光层 42 可以设置成互相接触, 也可以设置成互相间隔。本 实施例中, 第二荧光层 42 与第一荧光层 41 之间形成一个间隙 60。间隙 60 内也可填充其他 透光材料。第一荧光层 41 包含有荧光粉涂布区 411 和荧光粉未涂布区 412。第二荧光层 42 包含有荧光粉涂布区 421 和荧光粉未涂布区 422。第一荧光层 41 中的荧光粉涂布区 411 含有的荧光粉 50 与第二荧光层 42 中的荧光粉涂布区 421 含有的荧光粉 51 不同, 如此可避 免多种荧光粉同时存在于同一区域时, 荧光粉互相干扰产生散射或者吸收, 从而有利于整 体的光转换效率和光输出强度。第一荧光层 41 和第二荧光层 42 可以设置成平行, 也可以 设置成非平行。本实施例中的第一荧光层 41 和第二荧光层 42 的荧光粉涂布区 411、 421 互 相重叠, 均设置在发光二极管芯片 20 的正上方。
         请再参考图 9-11, 本发明第四实施例提供的发光二极管封装结构与第三实施例中 的相比, 不同之处在于第一荧光层 41 中的荧光粉涂布区 411 和第二荧光层 42 中的荧光粉 涂布区 421 互相错开设置。例如第一荧光层 41 中的荧光粉涂布区 411 可设置在发光二极 管芯片 20 的正上方, 而第二荧光层 42 中的荧光粉涂布区 421 可设置在发光二极管芯片 20 的侧上方。如此设置, 可使各层荧光层 41、 42 中的荧光粉 50、 51 充分受到发光二极管芯片 的光线的激发, 避免被其他层中的荧光粉遮挡, 从而提高光转换效率及光输出强度。

    关 键  词:
    发光二极管 封装 结构
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