專利名稱:發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管。
背景技術(shù):
發(fā)光二極管作為一種新興光源,因其具有工作壽命長、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點而普遍被市場看好。由發(fā)光二極管組成的模組能產(chǎn)生高亮度的光源,正逐漸取代白熾燈等現(xiàn)有的光源在燈具中得到應用,比如室內(nèi)照明燈具。目前,在很多發(fā)光二極管燈具中,其光源采用藍光發(fā)光二極管芯片,并在芯片外圍直接覆蓋一層黃色熒光粉涂層。當芯片發(fā)出藍光,部分藍光便被這種熒光粉轉(zhuǎn)換成光譜較寬的黃光,被轉(zhuǎn)換的黃光混合未被轉(zhuǎn)換的藍光從而形成白光。然而,一方面,由于熒光粉直接涂覆于發(fā)光二極管芯片上,發(fā)光二極管芯片工作時產(chǎn)生的熱量影響熒光粉而改變其吸收和發(fā)射光譜,導致發(fā)光二極管色溫不均。另外,由于發(fā)光二極管的體積較小,使得熒光粉涂層加工困難、導致發(fā)光二極管的制造成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,有必要提供一種制造成本低、且具有均勻色溫的發(fā)光二極管。一種發(fā)光二極管,包括一 LED芯片、包覆該LED芯片的一封裝體、及結(jié)合于該封裝體上的一透鏡,該透鏡包括一本體及一光轉(zhuǎn)換體,該本體面向該LED芯片的一側(cè)的中央凹陷而形成一收容空間,該光轉(zhuǎn)換體收容于該收容空間內(nèi),該LED芯片的出射光經(jīng)由該光轉(zhuǎn)換體進入該本體內(nèi),該光轉(zhuǎn)換體內(nèi)具有可改變該LED芯片的出射光波長的光轉(zhuǎn)換物質(zhì)。與傳統(tǒng)地直接將熒光粉涂覆于芯片上的發(fā)光二極管相比,本發(fā)明的發(fā)光二極管的光轉(zhuǎn)換體設于該透鏡內(nèi),避免了與芯片接觸而受到芯片工作時產(chǎn)生的熱量影響,從而避免了色溫不均的現(xiàn)象產(chǎn)生。另外,該光轉(zhuǎn)換體作為透鏡的一部分而結(jié)合于透鏡的本體內(nèi),制程簡單,降低了發(fā)光二極管的制造成本。
封裝體30透鏡40本體42夕卜表面421底表面422內(nèi)表面424收容空間427光轉(zhuǎn)換體44基體442光轉(zhuǎn)換物質(zhì)444底面44具體實施例方式請參閱圖1及圖2,本發(fā)明ー實施例中發(fā)光二極管100包括一基座10、設于該基座 10內(nèi)的ー芯片20、包覆該芯片20的一封裝體30、及設于該基座10上方的一透鏡40。本實 施例中,該芯片20為藍光LED芯片,該芯片20工作時發(fā)出藍光。該基座10的材料可以是金屬材料,如銅、錫、鋁、金、銀、鉬、鎢、鎂或上述金屬的 合金;也可以是不導電、高熱導率的陶瓷材料,如氧化鋁(A1203)、氮化鋁(A1N)、氧化鈹 (BeO2)、碳化硅(SiC)等;還可以是半導體材料,如硅(Si)等。該基座10于其頂面14的中 央向下凹陷形成一碗狀容置空間12,從而該基座10的頂面14形成開ロ 16。該容置空間12 的截面呈梯形,其尺寸從基座10的中部向開ロ 16所在位置逐漸遞増。該芯片20設于該容 置空間12的底部中央。該芯片20的頂面與該基座10的頂面14間隔一段距離。該封裝體 30設于該容置空間12內(nèi),并包覆該芯片20。本實施例中,該封裝體30填平該容置空間12, 該封裝體30的頂面與該基座10的頂面14齊平。圖3所示為該芯片20的光強分布曲線圖。該芯片20出射光的光強I相對于出射角 6呈朗伯(Lambertian)分布,即出射光的光強I與出射角0滿足如下關系I = I0Xcos 0, 0°彡e <90° ;其中,Itl為該LED芯片20中心軸0處出射光的光強,出射角0為出射光 與該LED芯片20中心軸0的夾角。該透鏡結(jié)合于該基座10的頂面14上。該透鏡40包括一本體42和一光轉(zhuǎn)換體 44。該本體42的輪廓大致呈半球體形,其于接近球心處呈凹陷狀。該本體42具有一外表面 421、一底表面422及一內(nèi)表面424。該外表面421為該透鏡40的出光面。該底表面422位 于該透鏡40的底部。該底表面422的中央向上凹陷形成ー收容空間427,該內(nèi)表面似4位 于收容空間427內(nèi),且該內(nèi)表面424的外周緣與該底表面422相連接。該收容空間427的 中心軸與該芯片20的中心軸0在同一條直線上。該收容空間427的深度H與該芯片20出 射光的出射角9滿足如下關系H = Hqxcos 0,0°彡0彡90° ;其中,H。為收容空間427 對應該芯片20中心軸0處的深度。出射角0為該芯片20出射光與該芯片20中心軸0之 間的夾角。即該收容空間427的深度H相對該芯片20出射光的出射角0呈郎伯分布。此 夕卜,該收容空間427對應該芯片20中心軸0處的深度Htl小于或等于500 u m。優(yōu)選地,Htl小 于或等于300 iim。
該光轉(zhuǎn)換體44包括一基體442及均勻分布于該基體442內(nèi)的光轉(zhuǎn)換物質(zhì)444。該光轉(zhuǎn)換物質(zhì)444用于改變芯片20部分出射光的波長,而改變芯片20該部分出射光的顏色。 該基體442由透光材料制成,如樹脂(Resin)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、矽膠(Silicone)、透明聚酯光學材料、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)、聚碳酸樹酯(PC)、壓克力、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、低熔點玻璃(Low temperature melting glass)、氮化硅 (SiNx)、二氧化硅(SiO2)等。該光轉(zhuǎn)換物質(zhì)444為熒光粉,該熒光粉可以為硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、氮氧化物等。具體的,如=Cei2AI12O19:Mn、(Ca,Sr, Ba)Al1204:Eu、Y3Al5O12Ce3+(YAG), Tb3Al5O12Ce3+ (TAG), BaMgAl10O17Eu2+ (Mn2+), Ca2Si5N8Eu2\ (Ca, Sr, Ba) S:Eu2+、(Mg, Ca, Sr, Ba)2Si04:Eu2+、(Mg, Ca, Sr, Ba) 3Si207:Eu2+、Ca8Mg(SiO4) 4C12:Eu2\ Y2O2S:Eu3\ (Sr, Ca, Ba) SixOyNz:Eu2\ (Ca,Mg, Y) SiwAlx0yNz:Eu2\CdSXdTeXdSe 等。本實施例中,該光轉(zhuǎn)換物質(zhì) 444 為黃色熒光粉。該光轉(zhuǎn)換體44收容于該本體42的收容空間427內(nèi)。該光轉(zhuǎn)換體44可通過噴涂或絲網(wǎng)印刷的方式填充于該本體42的收容空間427內(nèi)后,再經(jīng)固化而成,從而該光轉(zhuǎn)換體 44的形狀與該收容空間427相匹配,且該光轉(zhuǎn)換體44將該收容空間427填平,該光轉(zhuǎn)換體 44的底面446為一平面。該底面446與該本體42的底表面422相平齊,從而共同構(gòu)成該透鏡40的底面。該光轉(zhuǎn)換體44的底面446的面積大于該基座10的開口 16的面積。該光轉(zhuǎn)換體44的底面446為該透鏡40的入光面。由于該光轉(zhuǎn)換體44的形狀與該本體42的收容空間427的形狀相匹配,因而該光轉(zhuǎn)換體44的中心軸也與芯片20的中心軸0在同一條直線上,且該光轉(zhuǎn)換體44的厚度T 相對該芯片20出射光的出射角θ也呈郎伯分布,即該光轉(zhuǎn)換體44的厚度T = T0Xcos θ, 0° < θ <90° ;其中,Ttl為該光轉(zhuǎn)換體44對應該芯片20中心軸0處的厚度。出射角θ 為該芯片20出射光與該芯片20中心軸0之間的夾角。相應地,該光轉(zhuǎn)換體44的對應該芯片20中心軸0處的厚度Ttl小于或等于500 μ m。優(yōu)選地,T0小于或等于300 μ m。該透鏡40的底面結(jié)合于該基座10的頂面14上,其中,該透鏡40的光轉(zhuǎn)換體44 的底面446緊貼該封裝體30的頂面,使得該芯片20的出光面與該透鏡40的入光面重合。 此外,該光轉(zhuǎn)換體44的底面446將該開口 16完全覆蓋住,從而可保證該芯片20所發(fā)出的光線全部都穿過該光轉(zhuǎn)換體44。該發(fā)光二極管100工作時,其芯片20發(fā)出的藍色光線從該基座10的開口 16處射出,并穿透該光轉(zhuǎn)換體44。部分藍光通過該光轉(zhuǎn)換體44時,被該光轉(zhuǎn)換體44內(nèi)的黃色熒光粉轉(zhuǎn)換成黃光,該黃光與其他未被轉(zhuǎn)換的藍光混合后形成白光。本實施例通過將熒光粉混合于透光的基體中形成光轉(zhuǎn)換體44,并以噴涂或絲網(wǎng)印刷的方式將該光轉(zhuǎn)換體44結(jié)合于該透鏡40的本體42中,而成為透鏡40的一部分。相較傳統(tǒng)的直接將熒光粉涂覆于發(fā)光二極管芯片表面的方法,本實施例的發(fā)光二極管100制程簡單,制造成本低。且該熒光粉遠離該芯片20,避免熒光粉受到芯片20工作時產(chǎn)生的溫度影響,從而避免色溫不均的現(xiàn)象發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管,包括一 LED芯片、包覆該LED芯片的一封裝體、及結(jié)合于該封裝體上的一透鏡,其特征在于該透鏡包括一本體及一光轉(zhuǎn)換體,該本體面向該LED芯片的一側(cè)的中央凹陷而形成一收容空間,該光轉(zhuǎn)換體收容于該收容空間內(nèi),該LED芯片的出射光經(jīng)由該光轉(zhuǎn)換體進入該本體內(nèi),該光轉(zhuǎn)換體內(nèi)具有可改變該LED芯片的出射光波長的光轉(zhuǎn)換物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于該LED芯片的出射光的光強I相對于出射角θ呈朗伯(Lambertian)分布,即出射光的光強I與出射角θ滿足I = I0Xcos θ, 0°彡θ彡90° ;其中,Itl為該LED芯片中心軸處出射光的光強,出射角θ為出射光與中心軸的夾角,該本體的收容空間的中心軸與該LED芯片的中心軸在同一條直線上,該收容空間的深度相對于出射角θ也呈朗伯分布。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管,其特征在于該光轉(zhuǎn)換體的形狀與該本體的收容空間的形狀相匹配,該光轉(zhuǎn)換體的厚度相對于出射角θ也呈朗伯分布。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于該光轉(zhuǎn)換體的厚度小于或等于 500 μ m0
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管,其特征在于該光轉(zhuǎn)換體的厚度小于或等于 300 μ HIo
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于還包括一基座,該基座的頂面中央向下凹陷形成一容置空間,該LED芯片收容于該容置空間內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管,其特征在于該光轉(zhuǎn)換體的底面完全覆蓋該基座頂面的凹陷處。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管,其特征在于該封裝體收容于該基座的容置空間內(nèi),該封裝體的頂面與該基座的頂面齊平,該光轉(zhuǎn)換體的底面緊貼該封裝體的頂面。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于該光轉(zhuǎn)換體通過噴涂或絲網(wǎng)印刷的方式設置于該本體的收容空間內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管,其特征在于該光轉(zhuǎn)換體包括一透光的基體及分布于該基體內(nèi)的熒光粉,該光轉(zhuǎn)換物質(zhì)為該熒光粉。
全文摘要
一種發(fā)光二極管,包括一LED芯片、包覆該LED芯片的一封裝體、及結(jié)合于該封裝體上的一透鏡,該透鏡包括一本體及一光轉(zhuǎn)換體,該本體面向該LED芯片的一側(cè)的中央凹陷而形成一收容空間,該光轉(zhuǎn)換體收容于該收容空間內(nèi),該LED芯片的出射光經(jīng)由該光轉(zhuǎn)換體進入該本體內(nèi),該光轉(zhuǎn)換體內(nèi)具有可改變該LED芯片的出射光波長的光轉(zhuǎn)換物質(zhì)。
文檔編號H01L33/48GK102403435SQ20101027535
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者賴志銘 申請人:富士邁半導體精密工業(yè)(上海)有限公司, 沛鑫能源科技股份有限公司