CN104934516A - 具有透明隔热胶层的led封装 - Google Patents

Abstract

一种具有透明隔热胶层的LED封装，包括一片基板、至少一个发光二极管晶粒、一层隔热透明层与一层荧光激发层。其中基板包括一片具有安装面的基板本体；发光二极管晶粒设置于该安装面上；且隔热透明层也是设置于该安装面上、并封装包覆发光二极管晶粒；最后的荧光激发层设于隔热透明层之上，并混有高密度的荧光粉，当上述发光二极管晶粒通电发光时，荧光激发层会吸收光能并激发出荧光。由于荧光激发层设于隔热透明层之上，使荧光激发层远离上述发光二极管晶粒；降低其中的荧光粉受温度影响的程度，提供荧光激发层一个温度稳定的作用环境。

Description

具有透明隔热胶层的LED封装

【技术领域】

一种具有透明隔热胶层的LED封装，是应用于发光二极管照明领域。

【背景技术】

较早的白光发光二极管(下称白光LED)是以红、绿、蓝等三原色的晶粒，整合封装而达成白光输出，但目前最经济实惠的方式，则是以混有黄荧光粉的胶体将蓝光LED晶粒包覆，蓝黄混光而达到肉眼所见白光。另方面，市场上对于发光亮度的需求则不断提升，业者除改进蓝光晶粒的发光效率，也往往要一并考虑高亮度LED晶粒所产生的高热能如何散热，加上应用的环境若是在烈日曝晒的位置、或需要长时段照明的使用环境，高温所造成的影响将更强烈。

不幸的是，温度对荧光粉的影响十分剧烈，无论是硅酸盐或铝酸盐等荧光粉，在温度愈高的环境下，不仅荧光粉吸收蓝光后的发光强度愈低，同时伴随温度的攀升，到一定温度范围后，发光强度的降幅还会暴增；即所谓的光衰现象。并且在照明领域，高温还会带来色偏的问题，当LED晶粒的最强放光的波长向下偏移，LED灯发光的颜色也会偏离白光范围，通常形成色彩谱上的红位移。基于人眼对色彩的高敏感度，具色偏问题的LED灯将无法说服消费者而失去市场竞争力。

为避免上述问题，一个现有技术的方向是加强LED灯的散热效率，降低热能的累积速度。不过无论是主动式或被动式散热，都有结构上的极限。考虑到高亮度的照明需求，一组LED灯组可能由十数颗至上百颗LED晶粒组成，各晶粒密集在窄小空间中，进一步加剧高温的困扰，最终荧光粉的作用环境仍难免于高温的影响。此外，另一个技术着手点则是寻找热稳定性高的荧光物质进行替代，以期延后光衰的发生时机、并减缓色偏的程度；但这部分的改善难度更高，往往必须长期尝试各种材料还未必能有理想结果。

总之，上述两种改良的成本偏高，相对地改良效果仍不尽人意。本发明尝试在低成本的条件下提供一种LED封装结构，通过此结构改良，使荧光粉远离热源的LED晶粒，同时通过简要的结构、技术需求低等特色，以便与上述两种改良相容。让现有的改良效果相辅相成，将温度对荧光粉的破坏性影响降至最低。

【发明内容】

本发明之一目的在于提供一种具有透明隔热胶层的LED封装，隔离荧光粉与LED晶粒，降低荧光粉受温度干扰的程度。

本发明另一目的在于提供一种具有透明隔热胶层的LED封装，以精简的结构改良达到隔热目的，使本发明改良可与现有技术相容，同时节省改良所需的成本。

为达上述目的，本发明提供一种具有透明隔热胶层的LED封装，包括：一片基板，包括一片具有一个安装面的基板本体；至少一个设置于该安装面上的发光二极管晶粒；一层隔热透明层，是设置于该安装面上、并供封装包覆上述发光二极管晶粒；一层混有荧光粉的荧光激发层，供部分吸收上述发光二极管晶粒所发的光能并激发出荧光，且该荧光激发层是设置于该隔热透明层之上，使得该荧光激发层远离上述发光二极管晶粒。

本发明揭示了具有透明隔热胶层的LED封装，通过一层隔热透明层隔离发光二极管晶粒与荧光激发层，由于隔热透明层的导热系数较低，热能多从导热较佳的基板本体向外散热，替荧光激发层制造出一个相对稳定的温度环境。且本发明结构改良并不需要高技术成本，相对地隔热效果十分明显，一来节省改良成本、二来方便与现有技术结合，使荧光粉的发光稳定性倍增。

【附图说明】

图1为本发明第一较佳实施例的剖面图，用以说明隔热透明层将荧光激发层与发光二极管晶粒区隔开；

图2为本发明第一较佳实施例的俯视图，用以说明厚膜光阻层具限定隔热透明层的分布范围的效果；

图3为本发明第一较佳实施例的示意图，用以说明可能的热能流散的情况；

图4为本发明的示意图，用以说明间隔状的凸起物阻隔胶体的流动；

图5为本发明第二较佳实施例的示意图，用以说明注模的情况。

【符号说明】

基板    1                    基板本体      10、10’

安装面    100、100’         厚膜光阻层    12

发光二极管晶粒    3、3’     隔热透明层    5、5’

荧光激发层    7、7’         第一模具      9’

透光遮罩    2                第二模具      8’

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件或步骤将以相似的标号表示。

本发明第一较佳实施例的具有透明隔热胶层的LED封装请先参考图1所示，基板1包括一个基板本体10、电路(图未示)与厚膜光阻层12。其中，基板本体10的上表面定义为一面安装面100，是供布局前述电路、并供设置厚膜光阻层12以及至少一颗的发光二极管晶粒3。前述的厚膜光阻层12是通过例如涂布厚膜光阻后，以曝光及显影技术设置于基板1上，从侧面审视厚膜光阻层12是凸起于安装面100上、且具备一定的高度，若从俯视观之，则厚膜光阻层12对应设置于发光二极管晶粒3的所在位置，请一并参考如图2所示，以圈状环绕于其中，并且可以重复迭合多层光阻膜，让厚膜光阻层12达到所需的高度。

于加工制作时，先将胶质的环氧树脂滴至厚膜光阻层12所形成的圈圈中，并将发光二极管晶粒3封闭包覆。胶体会沿着安装面100在基板本体10上布满厚膜光阻层12的环圈内，胶体受到凸起的厚膜光阻层12阻挡而不会溢流，据此控制环氧树脂胶体的形状，最终使胶体处于较平均的分布状态；从而避免胶体厚薄不一，影响出光的均匀度。由于本发明中，此处的环氧树脂胶体并不掺有荧光粉，冷凝后会形成一层隔热透明层5。再于隔热透明层5上，滴入混有荧光粉的液态环氧树脂，同样受厚膜光阻层12控制其范围，冷凝成掺杂有黄色荧光粉的部分透光环氧树脂层；部分吸收发光二极管晶粒3的蓝光并受激发产生黄荧光，故称为荧光激发层7，于荧光激发层7之外，可视需求加上一个透光遮罩2，外型可为弧形或平面，用以保护荧光激发层7不受外物伤害。

通过上述结构，本发明的发光二极管封装在发光二极管晶粒3与荧光激发层7之间，还隔有一层释例为透明环氧树脂层的隔热透明层5。请一并参考图3，图中的箭头所示为流动的热能，由于环氧树脂的导热系数不佳、远低于金属或陶瓷等材质制成的基板本体10，因此发光二极管晶粒3通电而产出的热能会优先由基板本体10导出，并从基板本体10相连的散热装置(图未示)散发至空气中。少部分的热能即使传向隔热透明层5，也多暂时留存于该层中，无法顺利传导，难以大量传导穿经隔热透明层5，大幅减少位在隔热透明层5之上的荧光激发层7的高温劣化影响幅度。本发明通过上述结构替荧光激发层7营造出相对稳定的温度环境，据此提升荧光粉的使用寿命，并延后光衰现象、降低色偏的程度。

熟知本领域技术者可轻易推知，前述的厚膜光阻层并非限制，可由溅镀搭配电镀的方式成形一圈环绕镀层，也不必限制必须完整环绕，只要如图4所示构成片断地连续，让具有黏滞性的胶体无法由不连续缺口流出即可。甚至此类凸出物也可以藉由例如基板本身烧结过程形成，或藉由涂布于基板上材料和胶体间，一者为极性材料而另一者为非极性材料，彼此互斥而达成限制范围的效果；此外，胶体也并不局限于环氧树脂，可由其他透明、耐高温的胶体所取代。

本发明第二较佳实施例则是以另一种制作方式达成，请参考图5，此实施例中是采用具有多个模穴的模具，先将导热较差的透明胶体注入第一模具9’的每一模穴中，将已经安装有多个发光二极管晶粒3’的基板本体10’颠倒方向，使安装面100’正对第一模具9’，且每一颗晶粒都对准下方的模穴，再将基板本体10’向下推送，让发光二极管晶粒3’分别埋入各模穴的透明胶体中，待冷凝后脱模，即可于安装面100’上形成一层隔热透明层5’，使每一个发光二极管晶粒3’受到隔热包覆。接着将混有荧光粉的荧光胶注入第二模具8’中，并将基板本体10’向下推送，让发光二极管晶粒3’分别埋入各模穴的荧光胶体中，冷凝后隔热透明层5’外便受一层荧光激发层7’均匀包覆。

完成上述制作过程后进行脱模，使第一模具9’与基板本体10’分离。最后再将基板本体10’连同上方的晶粒及透明胶体和荧光激发层7’一同切割分离，即可分为多个完整的LED封装。上述注模的制程是将液态的荧光激发层与隔热透明层先后注入模具，冷凝以形塑外形，故模具可精准掌控注入胶体的量及范围，使得成形的荧光激发层具有均匀的厚度，让封装完的LED光色均匀。相比点滴成形，本例不需要厚膜光阻层或环绕镀层等圈状凸起物，还能批次注模简化加工程序；达到节约加工成本的目的。其中，无论是第一较佳实施例的点胶制程或第二较佳实施例的注模制程，亦可单独成形隔热透明层，再以喷涂的方式将荧光胶喷涂至隔热透明层外，形成荧光激发层。

通过上述两个较佳实施例，可知本技术能替荧光激发层制造出相对稳定的温度环境。且本发明结构改良的技术成本较低，投资报酬率高、还具有结构精简的特性，易与现有技术相容；通过上述两点特性，提升相关厂商的接受程度。惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种具有透明隔热胶层的LED封装，包括：

一片基板，包括一片具有一个安装面的基板本体；

至少一个设置于该安装面上的发光二极管晶粒；

一层隔热透明层，是设置于该安装面上、并供封装包覆上述发光二极管晶粒；

一层混有荧光粉的荧光激发层，供部分吸收上述发光二极管晶粒所发的光能并激发出荧光，且该荧光激发层是设置于该隔热透明层之上，使得该荧光激发层远离上述发光二极管晶粒。

2.如权利要求1所述的具有透明隔热胶层的LED封装，其中该基板更包括一圈环绕上述发光二极管晶粒的厚膜光阻层，且该厚膜光阻层是设置于该基板本体的上述安装面之上。

3.如权利要求1所述的具有透明隔热胶层的LED封装，其中该基板更包括一圈环绕上述发光二极管晶粒的环绕镀层，且该环绕镀层是设于该安装面之上。

4.如权利要求1所述的具有透明隔热胶层的LED封装，其中该荧光激发层为一荧光粉的透光环氧树脂层。

5.如权利要求1所述的具有透明隔热胶层的LED封装，其中该隔热透明层为一透明环氧树脂层。

6.如权利要求1所述的具有透明隔热胶层的LED封装，更包括一层设于荧光激发层之上的透光遮罩。