[发明专利]在LED封装中实现荧光粉胶远离涂覆的封装方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于LED封装技术，涉及一种在LED封装中实现荧光粉胶远离涂覆的封装方法及其应用，特别应用于LED封装中的荧光粉胶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的一次透镜通常是传统的半球形透镜，其优点是加工简单且精度易于控制。但是仅仅采用传统半球形一次透镜的大功率白光LED的照明效果不理想，光斑通常为圆形且照度不均匀，不适合大功率白光LED的应用，比如在大功率白光LED路灯的应用中，需要得到矩形的均匀照度的光斑。针对这个问题，工业界一般的解决措施是在一次透镜外采用二次透镜来改善照明效果，二次透镜通常采用自由曲面透镜，通过控制光线和光强分布来实现特定光斑的均匀照明。但是二次透镜仅仅改善照明的照度分布，对于LED的色温、颜色均匀性等光学性能改善不大。大功率白光LED的出光效率、色温、颜色均匀性等光学性能更多的与LED封装中的荧光粉层的分布情况有关。

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。相比保形涂覆，荧光粉的远离涂覆的出光效率更高，但是其实现比较困难。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封装至关重要。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种在LED封装中实现荧光粉胶远离涂覆的封装方法，可以有效的实现荧光粉的远离涂覆的形貌控制。

本发明的另一个目的在于提供一种利用上述封装方法在LED封装中控制荧光粉层几何形状的方法。

本发明提供的一种在LED封装中实现荧光粉胶远离涂覆的封装方法，其特征在于，在LED封装中的一次透镜与二次透镜之间的间隙填充有荧光粉胶，荧光粉胶的厚度根据一次透镜与二次透镜之间的间隙大小来调整，实现均匀或非均匀的厚度。

作为上述技术方案的改进，一次透镜可以是半球形或矩形或内部顶部为平面的自由曲面；二次透镜的外表面可以为自由曲面，内表面可以为半球形或矩形或梯形或顶部为平面的其他形状。

上述封装方法在LED封装中控制荧光粉层几何形状的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

①将LED芯片固定在封装基板上，并将LED芯片与封装基板之间形成连通的电路；

②将一次透镜安装到封装基板上；

③将硅胶填充到一次透镜与LED芯片、封装基板构成的空间内，排除空气；

④将二次透镜安装到封装基板上；

⑤将荧光粉胶填充到二次透镜与一次透镜之间的间隙；荧光粉胶在一次透镜与二次透镜之间的间隙中达到平衡状态后，固化，完成荧光粉的远离涂覆工序。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

(1)在LED封装的一次透镜与二次透镜之间的间隙填充荧光粉胶，荧光粉胶的形状可以根据对白光LED的色温和颜色均匀性，通过调整一次透镜与二次透镜之间的间隙大小来实现，可以是均匀厚度也可以是不均匀厚度。