[发明专利]一种反光杯及其在LED封装中控制荧光粉层几何形状的方法

说明书

技术领域

本发明属于LED封装技术，涉及LED封装中的一种反光杯及其在LED封装中控制荧光粉层几何形状的方法，特别应用于LED封装中的荧光粉保形涂覆和远离涂覆的荧光粉层形貌的控制。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张的当今意义重大。随着以氮化物为代表的第三代半导体材料技术的突破，基于大功率高亮度发光二极管(LED)的半导体照明产业在全球迅速兴起，正成为半导体光电子产业新的经济增长点，并在传统照明领域引发了一场革命。LED由于其独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。

大功率白光LED通常是由两波长光(蓝色光+黄色光)或者三波长光(蓝色光+绿色光+红色光)混合而成。目前广泛采用的白光LED是通过蓝色LED芯片(GaN)和黄色荧光粉(YAG或TAG)组成。在LED封装中荧光粉的几何形貌严重影响LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能；在LED封装过程中实现理想的荧光粉层形貌至关重要。

LED封装最常用的荧光粉涂覆方式是通过点胶机将注射器中的荧光粉胶涂覆在LED芯片周围，荧光粉呈现球冠型，在实际的使用过程中常常会出现黄色的光斑。为了改善荧光粉点涂带来的空间颜色不均匀性和提高LED的出光效率，荧光粉的保形涂覆和远离涂覆是LED中较为理想涂覆方式。目前实现保形涂覆技术一般较为复杂，一些技术存在环保等问题，且成本较高，所以寻找一种工艺简单、低成本、荧光粉分布均匀的涂覆方式在LED封装中非常重要。国内外对LED中荧光粉的远离涂覆进行研究，通过光学模拟证实远离涂覆可以有效的提高LED的出光效率，并且提出了多种理想的荧光粉几何形状；但是这些工作都仅仅是通过模拟的手段或者在封装之前通过模具制作设计几何形状的荧光粉层，目前还没有出现应用工业LED封装的成熟技术，所以寻一种简单，低成本的LED荧光粉远离涂覆技术对于LED封装同样至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反光杯及其在LED封装中控制荧光粉层几何形状的方法，可以有效的实现荧光粉硅胶的均匀涂覆和远离涂覆中硅胶的形貌控制。

本发明提供的一种反光杯，其特征在于，反光杯为单层锥孔形或两层阶梯锥孔形，单层锥孔形反光杯壁面与水平面成夹角α，两层阶梯锥孔结构上下锥孔壁面与水平面成夹角分别为β₁，β₂；α、β₁，β₂的取值范围均为0°～90°。

上述反光杯在LED封装中控制荧光粉层几何形状的方法，其特征在于，根据LED封装所采用的涂覆方式选择相应的过程进行：

保形涂覆：在完成固定LED芯片和电路连接工序后，在反光杯中加入浓度为0.01g/ml～5.0g/ml的荧光粉胶，采用的反光杯的锥角与荧光粉胶在反光杯内壁上接触角相等，荧光粉胶滴入反光杯中后，在反光杯中将形成厚度均匀的荧光粉层，达到保形涂覆的效果；

远离涂覆：在完成固定LED芯片和电路连接工序后，在反光杯中先加入胶材，在两层阶梯锥孔结构的反光杯中，胶材的量少于反光杯的下锥孔的容积；再在反光杯中加入浓度为0.01g/ml～5.0g/ml的荧光粉胶，单层锥孔反光杯中要求荧光粉胶层上界面低于反光杯顶面，在两层阶梯锥孔结构的反光杯中加入荧光粉胶的量使荧光粉层上界面位于上锥孔中，但荧光粉胶层上界面低于反光杯上锥孔结构的顶面，其中反光杯的锥角根据胶材在反光杯上的接触角和要求实现的荧光粉胶层的形状来确定，荧光粉胶将反光杯中形成远离涂覆。

本发明通过反光杯的锥角和形状的设计和加工，利用该方法可以通过点胶机加注射器点胶或者喷涂等简单的方式就能实现同其他复杂保形涂覆技术相同的荧光粉均匀分布的效果；该方法也可以被用于远离涂覆中，形成良好光学性能的荧光粉几何形貌。由于这种方法仅仅对LED中的反光杯的结构进行设计，荧光粉的涂覆方式和目前工业中广泛采用LED荧光粉点涂相同，所以能够很快地应用于工业中大规模的LED封装，提升LED光源的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能。

附图说明

图1为反光杯的结构示意图，其中(a)为单层锥孔形结构，(b)为两层阶梯锥孔形结构；

图2为荧光粉胶在平板上接触角示意图

图3为第一实施例示意图；

图4-8为第二实施例的过程示意图；