[实用新型]一种用于板上芯片LED封装结构

说明书

技术领域

本实用新型属于LED封装技术，涉及一种新型的板上芯片LED封装结构，本实用新型可以用于提高板上芯片结构的LED照明产品空间光色空间颜色均匀性，节省封装材料成本和提高可靠性，将特别应用于大规模LED封装生产中。

背景技术

LEDs(Light Emitting Diodes)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、环保节能和体积小等优点，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，如景观照明、汽车大灯、路灯和背光等，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。

LED取代传统照明方式的首要任务是提高其出光效率和可靠性，通过多年的研究和技术发展，目前商用LED产品的出光效率已经达到100-150lm/W，而实验室水平更是达到了280lm/W，远高于传统光源的光效；同时，随着封装工艺的改进、散热结构的优化以及驱动可靠性的提高，LED的可靠性也得到了大幅的提高。为了进一步提高LED产品的照明质量，LED光色品质越来越受到大家的重视，具体可以包括LED空间颜色均匀性两方面，例如美国能源部将提高LED光色一致性、减少分Bin数量作为LED照明发展的主要五大挑战之一，同时美国能源之星(Energy Star)于2008年已经将LED封装及灯具的空间颜色均匀性列为LED照明质量评估指标之一。随着LED在室内照明领域的迅速推广(如商业照明、家居照明、办公室照明等)，人们对LED照明的要求已经从“照亮”逐步转变为“照舒服”，因此LED封装时通过准确控制的封装工艺，提高LED光色一致性和空间颜色均匀性，已成为拓宽LED照明领域，加速LED取代传统照明的一个重要的技术目标。

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封装中荧光粉层参数，特别是荧光粉层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；因此实现LED产品照明的高空间颜色均匀性的关键在于实现理想的荧光粉涂覆(Zheng et al.OPTICS EXPRESS，vol.20，pp.5092-5098，2012)。

当前一种集成多颗LED芯片封装的结构，板上芯片(chip on board)封装结构广泛用于各类的LED照明领域中。板上芯片的LED封装主要优点在于芯片基板上的封装层比较少，从而很大程度上降低了LED封装结构的热阻；然而由于多颗LED芯片集成在一块基板上，相对于单颗LED而言，理想光学性能实现对荧光粉涂覆提出了很高的要求。如图1-3所示，当前在板上芯片结构的LED封装中通常使用围胶圈包围所有LED芯片，同时在围胶圈中心填满荧光粉胶(中国专利CN102361058A)，这种荧光粉涂覆方法将严重影响LED封装的光色空间均匀性；此外芯片之间的大部分荧光粉没有参与蓝光到黄光的转化，因此造成荧光粉材料的大幅浪费，增加LED封装制造成本。同时，由于荧光粉在实现蓝光到黄光的转化的过程中将会产生热量，板上芯片封装结构中集成多颗LED芯片，因此单位体积内荧光粉吸收的蓝光增加，进而产生更多的热量；当前采用的这种荧光粉涂覆方法还将导致荧光粉层的传热能力有限，使得荧光粉的温度升高，最终导致荧光粉层的可靠性降低，甚至引起荧光粉层烧毁(Luo et al.International Journal of Heatand Mass Transfer，Vol.58，pp：276-281，2013)。综合上述分析，板上芯片结构LED封装迫切需要寻找到一种新的荧光粉涂覆方法，从而实现低成本、高光品质和高可靠性。

发明内容

本实用新型针对板上芯片结构的LED封装提出一种用于板上芯片结构LED荧光粉涂覆结构，其目的在于提升板上芯片LED封装的空间颜色均匀性，节省封装用荧光粉材料，同时有效降低荧光粉层温度，提高荧光粉层的可靠性。