[实用新型]一种荧光透镜应用于大功率LED的封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种荧光透镜应用于大功率LED的封装结构。

背景技术

LED作为一种新型光源，其具有高效、响应快、环保、节能、寿命长等优势,相比于传统光源在近年来得到了空前的发展.而随着LED应用的普及，对LED性能的要求从一开始高光通量、高光效等单一指标的要求逐渐转变到对光效、色温、显色指数、寿命、稳定性等多元化的要求。

普通的大功率LED芯片发光是从芯片发出先经过LED灌封胶，激发胶体内的荧光粉后,从胶体发出再经过胶体与透镜之间的空隙（一般为空气）进入透镜将光路扩散开的，而这一过程的光取出效率约为60-70%，造成这一现象的主要原因有以下两方面：第一，荧光粉体与LED灌封胶混合后的透明度不高，即在可见光范围内的透过率不高；第二，芯片本身的发光受与芯片相邻介质的折射率的直接影响。一般市场上常见的蓝光芯片其半导体发光位置折射率约为2.5，而一般用的LED灌封胶的折射率为1.3-1.5，其直接光取出角度大约为37°，其余的光被界面反射回芯片，经过内部多次反射后射出。而以YAG为光传输介质的荧光体其折射率为1.7-1.8，相比于有机树脂可以获得更大的光取出角度。同时YAG晶体的热导率为10W/mk-1，远高于玻璃透镜的1W/mk-1和硅胶透镜的3W/mk-1，在散热方面更有优势。

发明内容

为了克服现有LED芯片光取出效率低、不稳定等的缺点，本实用新型提出一种荧光透镜应用于大功率LED的封装结构。

本实用新型采用的技术方案是：

一种荧光透镜应用于大功率LED的封装结构，包括基座和设置在基座上的支架、LED芯片、电极以及荧光透镜，其特征在于：所述的支架中间开设有放置电极的通孔；所述的LED芯片通过键合方式固设在所述的电极上，并通过透明填充物倒装封装在所述的支架内；所述的透明填充物上方的支架上固定有所述的荧光透镜，所述的电极的下方与所述的基座连接。

进一步，所述的支架上部为斜面，所述的斜面上设有限定荧光透镜位置的凹槽，所述的荧光透镜的两端设置在所述的凹槽内。

进一步，所述的凹槽深度为0.1mm-0.5mm。

本实用新型优选凹槽深度为0.2mm-0.25mm。

进一步，所述的电极下方设有硅衬底，所述的硅衬底与所述的基座相连，所述的基座外接有铝制散热器。

进一步，所述的荧光透镜的外表面遵循公式：

r=(nL-1)f

其中r为荧光透镜凸面曲率半径，nL为荧光透镜材料的折射率，f为荧光透镜的焦距。荧光透镜不同的外表面曲率满足不同的发光角度要求。

进一步，所述的荧光透镜的外表面为经过磁流体抛光的光学曲面，内表面为经过光学抛光的平面。

进一步，所述的荧光透镜的直径大于LED芯片最大边长的10倍。

本实用新型优选的荧光透镜的直径为LED芯片最大边长的15～25倍。

进一步，所述的透明填充物是具有高光学透过率、高折射率的气体、热塑性或热固性材料。优选地，透明填充物可以是环氧树脂，硅氧烷，聚硅氧烷，四乙基硅烷，聚甲基丙烯酸甲酯或者丙烯酸树脂，用以提供更大的光取出效率。

本实用新型中，所述荧光透镜为一种含有多种稀土元素掺杂的钇铝石榴石的YAG晶体，通过改变掺杂元素含量可以使整个器件的光电参数可调变化，满足不同参数LED的需求。所述支架的材质为高热导率的金属，其内表面为铝制或钢制。

本实用新型荧光透镜通过键合的方式与支架紧密相连并限制在凹槽内，满足了大角度的出光要求。荧光透镜通过与支架直接接触，利用YAG荧光透镜本身高于硅胶与气体的热导率辅助整个器件散热。通过外设散热器提高了整个器件的散热性能。

本实用新型中封装效率的定义：如果所有封装所产生和漏出的射线未被吸收，那么封装效率为LED的实际光输出与所获得的光的比率。本实用新型由于采用了折射率更大的光传播介质，可以获得更大的光取出角度，减少了封装结构内部由于多次反射造成的发光自吸收损耗，提高了封装效率。

本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型的封装结构提高了芯片的光取出效率，增大了发光辐照角度，提高了LED器件发光的稳定性。

2、由于采用倒装芯片，避免了复杂的金线结构，使芯片发光更容易穿过中间介质达到透镜。