一種提高發(fā)光效率的多晶led支架及其固晶方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高發(fā)光效率的多晶LED結(jié)構(gòu)及其固晶方法，屬于LED照明技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于傳統(tǒng)的單顆大功率LED光源中只存在一個LED芯片，造成該LED芯片 在連續(xù)的工作中，產(chǎn)生的熱能不能及時排出，造成LED芯片的工作溫度過高，使器件長時間 在高溫下，造成芯片的損壞，從而使LED光源無法繼續(xù)使用。反觀在相同的總功率之下，小 功率芯片不但有更高的流明數(shù)，而且由于熱源分散在各個芯片上，反而較不易產(chǎn)生熱點。因 此單純以光和熱的特性表現(xiàn)上，小功率多晶封裝占了上風(fēng)。然而，由于現(xiàn)有的小功率貼片 LED支架發(fā)光角度受限，支架碗杯只有一個腔體，多顆芯片無法有效散熱，用其封裝出的多 晶LED發(fā)光效率比較低，使用壽命也較短。
[0003] 因此，為了得到發(fā)光效率高、可靠性好的多晶LED，本發(fā)明提供了一種發(fā)光效率高 的多晶LED及其固晶方法，且在保證發(fā)光效率和可靠性的基礎(chǔ)上，提高了多晶LED的顯色指 數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種提高發(fā)光效率的多晶LED的支架，針對現(xiàn)有技術(shù) 存在的缺陷，該多晶LED支架發(fā)光效率高，多顆芯片散熱好，使用壽命也較長。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種提高發(fā)光效率的多晶LED的支架的固晶方法，通 過TracePro仿真方法得到多顆芯片最佳排布方式，依據(jù)該方式排布的多晶LED支架發(fā)光效 率大大提高，顯色指數(shù)和熱阻率得到了大幅度提升。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0007] -種提高發(fā)光效率的多晶LED支架，包括多晶LED支架載體，所述多晶LED支架載 體上表面設(shè)有呈凹腔狀的腔體，在凹腔狀的腔體中設(shè)有兩個并列的獨立支架腔體，兩個并 列的獨立支架腔體側(cè)壁呈錐面，兩個支架腔體中間有一個支架橫梁，支架橫梁表面設(shè)有鍍 銀層；每個支架腔體底面由隔離塊分隔為固晶區(qū)和焊線區(qū)，在固晶區(qū)和支架橫梁的鍍銀層 上設(shè)有至少一個芯片，芯片之間通過引線與焊線區(qū)連接，凹腔狀的腔體中填充有熒光粉層。
[0008] 進(jìn)一步地，所述兩個支架腔體為相互獨立的金屬區(qū)，多晶LED支架載體材質(zhì)為 PPA、PCT或者EMC塑料材質(zhì)。
[0009] 進(jìn)一步地，所述隔離塊材質(zhì)為PPA。
[0010] 進(jìn)一步地，所述支架腔體側(cè)壁材質(zhì)為PPA、PCT或者EMC塑料材質(zhì)，其傾斜度為 100。 -160。 。
[0011] 進(jìn)一步地，所述支架橫梁的高度低于多晶LED支架載體表面。
[0012] 進(jìn)一步地，所述多晶LED支架載體的形狀為長方形、正方形或者左右對稱的四邊 形。
[0013] 進(jìn)一步地，所述多晶LED支架載體底部兩側(cè)分布正負(fù)極引腳，在正負(fù)極引腳內(nèi)側(cè) 依次設(shè)有熱沉、隔離塊和橫梁底部，多晶LED支架載體底部背面設(shè)有兩塊散熱片。
[0014] 進(jìn)一步地，所述正負(fù)極引腳的材質(zhì)為銅、銀或者鋁導(dǎo)電導(dǎo)熱的材料。
[0015] 進(jìn)一步地，在所述多晶LED支架的兩個獨立支架腔體內(nèi)設(shè)置多顆藍(lán)光芯片，在所 述隔離塊表面鍍銀層上設(shè)置多顆彩光芯片，彩光芯片為紅光芯片或綠光芯片，多顆藍(lán)光芯 片和彩光芯片的控制電路通過絕緣塊隔開，采用雙電路控制實現(xiàn)顯指調(diào)節(jié)。
[0016] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種提高發(fā)光效率的多晶LED支架的固晶方法，包括下 述步驟：
[0017] 1)在多晶LED支架載體的兩個獨立支架腔體內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置芯片數(shù)；
[0018] 2)根據(jù)光學(xué)追跡軟件TracePro仿真出不同芯片顆數(shù)及芯片固晶位置，確定多晶 最佳的芯片排布位置；
[0019] 根據(jù)所述TracePro仿真時，當(dāng)多顆芯片采用不同排布位置封裝后的多晶LED的光 強(qiáng)分布曲線接近朗伯體分布時，表明此時的芯片排布位置為最佳的芯片排列方式；
[0020] 所述朗伯體分布指封裝后的多晶LED發(fā)光體在不同角度的最大輻射強(qiáng)度滿足下 式：
[0021] I 〇 = I Ocos 9
[0022] 其中0為封裝后多晶LED發(fā)光面源與多晶LED表面法線夾角，I e為多晶LED發(fā) 光面源在0角方向及其法線方向的輻射強(qiáng)度，I。為多晶LED發(fā)光面源在0角方向及其法 線方向的發(fā)光強(qiáng)度；
[0023] 3)使用固晶膠將多顆芯片粘結(jié)在獨立支架腔體內(nèi)；固晶膠粘度為26_40Pa ? s， 導(dǎo)熱率為〇. 2-0. 6W/m ? k，在25-150°C時線膨脹系數(shù)為150-220ppm，固化后硬度為Shore D56-80,在400nm/2mm時，透光率達(dá)到70%以上；
[0024] 4)經(jīng)固晶烘烤后，然后進(jìn)行焊線、點膠、點膠烘烤，即可得到發(fā)光效率高的多晶 LED。
[0025] 相對于現(xiàn)有的多晶LED，本發(fā)明的有益效果在于：
[0026] (1)該多晶LED有兩個支架腔體，支架腔體側(cè)壁有一定的傾斜度，支架腔體形狀為 兩個倒梯形，發(fā)光角度大，從而提高了多晶LED的發(fā)光效率。
[0027] (2)該多晶LED兩個支架腔體背部均有散熱片，散熱面積大，獨立的支架腔體分擔(dān) 了多顆芯片散發(fā)的熱量，增加了多晶LED的壽命和穩(wěn)定性。
[0028] (3)該多晶LED通過雙控制電路在兩個支架腔體的連接處橫梁上設(shè)計了彩光芯 片，用以提高多晶LED的顯色指數(shù)，且因彩光芯片本身自有的亮度，在實現(xiàn)高顯的同時，也 提升了多晶LED的亮度。
[0029] (4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，既可封裝串聯(lián)的多晶LED，也可封裝并聯(lián)的多晶LED，設(shè)計合 理，有利于多晶LED的更好發(fā)展。
[0030] (5)本發(fā)明根據(jù)光學(xué)追跡軟件TracePro仿真出不同芯片顆數(shù)及芯片固晶位置，確 定多晶最佳的芯片排布位置；依據(jù)該方式排布的多晶LED支架發(fā)光效率大打提高，顯色指 數(shù)和熱阻率得到了大幅度提升。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明提供的多晶LED支架俯視不意圖。
[0032] 圖2是本發(fā)明提供的多晶LED支架的側(cè)視剖面圖。
[0033] 圖3是本發(fā)明提供的多晶LED支架的背面圖。
[0034] 圖4是應(yīng)用本發(fā)明封裝的雙晶串聯(lián)LED俯視不意圖。
[0035] 圖5是本發(fā)明雙晶串聯(lián)LED封裝完成后的側(cè)視剖面圖。
[0036] 圖6是應(yīng)用本發(fā)明封裝的雙晶并聯(lián)LED俯視示意圖。
[0037] 圖7是應(yīng)用本發(fā)明封裝的四晶串聯(lián)LED俯視不意圖。
[0038] 圖8是朗伯體分布圖。
[0039] 圖9是多晶LED光強(qiáng)分布曲線。
[0040] 其中，1、正極引腳，2、負(fù)極引腳，3、多晶LED支架載體，41、支架腔體I，42、支架腔 體II，5、隔離塊，6、腔體側(cè)壁，7、支架橫梁，8、橫梁底部PPA層，9、支架缺角，10、熱沉，11、散 熱片，12、藍(lán)光芯片I，13、藍(lán)光芯片II，14、藍(lán)光芯片III，15、藍(lán)光芯片IV，16、彩光芯片，17、 熒光粉層。
【具體實施方式】
[0041] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0042] 請參閱圖1，一種提高發(fā)光效率的多晶LED的支架，包括多晶LED支架載體3,多晶 LED支架載體3上表面設(shè)有呈凹腔狀的腔體，在凹腔狀的腔體中設(shè)有兩個并列的獨立支架 腔體I 41和支架腔體II 42,兩個并列的獨立支架腔體側(cè)壁6呈錐面，其底面面積小于開口 面積。兩個支架腔體中間有一個支架橫梁7,支架橫梁7表面設(shè)有鍍銀層，圖1中，支架橫梁 7下方為橫梁底部PPA層8;每個支架腔體底面由隔離塊5分隔為固晶區(qū)和焊線區(qū)，在固晶 區(qū)和支架橫梁7表面的鍍銀層上設(shè)有至少一個芯片，芯片之間通過引線與焊線區(qū)連接，凹 腔狀的腔體中填充有熒光粉層17,見圖5所示。
[0043] 多晶LED支架載體3材質(zhì)為PPA、PCT或者EMC。隔離塊5材質(zhì)為PPA。腔體側(cè)壁 6材質(zhì)為PPA、PCT或者EMC等塑料材質(zhì)，其傾斜度為100° -160°。
[0044] 支架橫梁7的高度低于多晶LED支架載體3表面，支架橫梁表面為鍍銀層，兩個腔 體通過支架橫梁7隔離。在多晶LED支架載體3上設(shè)有支架缺角9代表負(fù)極。
[0045] 多晶LED支架載體3的形狀為長方形、正方形或者左右對稱的四邊形。
[0046] 如圖2所示，多晶LED支架載體3底部由兩側(cè)分布的正極引腳1和負(fù)極引腳2、依 次設(shè)在正極引腳1和負(fù)極引腳2內(nèi)側(cè)的熱沉10、隔離塊5及橫梁底部8組成。正極引腳1 和負(fù)極引腳2的材質(zhì)為銅、銀或者鋁等導(dǎo)電導(dǎo)熱的材料。
[0047] 如圖3所示，在LED支架載體3底部背面設(shè)有兩塊散熱片11。
[0048] 支架制備過程中選用PPA、PCT或者EMC等塑料材質(zhì)，開好模具后，經(jīng)過沖壓-電 鍍-注塑-裁切等工藝，就形成了本發(fā)明具有兩個腔體結(jié)構(gòu)的多晶LED支架。
[0049] 如圖4所示，在LED支架兩個支架腔體內(nèi)根據(jù)需要的藍(lán)光芯片數(shù)進(jìn)行多晶LED的 封裝，可根據(jù)需要設(shè)計多晶LED支架的大小和形狀，可進(jìn)行雙晶、三晶、四晶、五晶、六晶等 多晶LED的串并聯(lián)封裝。
[0050] LED支架橫梁表面鍍銀，上面可以放置彩光芯片16,彩光芯片16為紅光芯片或綠 光芯片，彩光芯片的底部電極通過銀膠與腔體焊線區(qū)進(jìn)行電連接，用于提高多晶LED的顯 色指數(shù)和亮度。
[0051] 多顆藍(lán)光芯片和彩光芯片的控制電路通過PPA絕緣塊隔開，采用雙電路控制實現(xiàn) 顯指調(diào)節(jié)。
[0052] 封裝時，在多晶LED支架載體的兩個獨立支架腔體內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置芯片數(shù)；根據(jù) 芯片顆數(shù)的不同，利用光學(xué)追跡軟件TracePro,根據(jù)多晶LED的芯片顆數(shù)仿真出不同芯片 顆數(shù)及芯片固晶位置對光強(qiáng)分布的