專利名稱：用于改裝燈的led模塊和改裝的led燈的制作方法
用于改裝燈的LED模塊和改裝的LED燈按照板上芯片(COB)技術(shù)的“封裝LED”的光功率受到包圍的封裝材料的光學(xué)性能的影響，尤其受LED芯片和磷光體的反射率和位置的影響。重要的是，封裝材料具有a)高的反射率b)高的光穩(wěn)定性和c)高的耐熱性能。

圖1示出了發(fā)射白光的LED，其在LED芯片發(fā)光面上涂覆有磷光體，其轉(zhuǎn)換了磷光體發(fā)光的典型光路。LED的一種配置方式為，將發(fā)射器安放在半球的中心，以使光能從LED 封裝中以最小反光損失射出。小部分光被反射向芯片和PCB封裝或SMD封裝的周圍表面， 在那里它被吸收或被反射。如果半球形的球覆層足夠大，大約3%-5%的光(視半球材料的折射率而定)被反射并且可能損失掉。因?yàn)榱坠怏w向四面八方發(fā)光，所以大致一半的光必然被LED本身反射，這樣就又出現(xiàn)了一些其他損失。雖然高反射能力也是LED芯片本應(yīng)具有的特性，但其主要功能在于發(fā)出有效的光，這可能意味著反射能力降低。如果不需要高的光密度，那么磷光體也可以分散在半球形球覆層內(nèi)。這顯然在光功率和光路方面沒有得到優(yōu)點(diǎn)，不過，可以容易地控制顏色穩(wěn)定性和顏色可重現(xiàn)性，并且光密度不應(yīng)太高，這意味著在無炫光方面不用太費(fèi)力。因?yàn)榘l(fā)射光的更大范圍落在PCB封裝或SMD封裝中，所以PCB封裝或SMD封裝的反射能力對最終光功率有很大影響。因?yàn)樵谝恍┣闆r下為了連接芯片必須利用金絲來連接表面區(qū)域，所以必須按照圖案規(guī)則來維持間距，以使這些表面區(qū)域沒有焊劑阻擋掩模 (Urtmittelstopmask)，從而PCB板或SMD封裝的總反射能力可能受到限制，或者只能采用穩(wěn)定性較差的材料。本發(fā)明的任務(wù)是改善帶有球覆層的LED模塊的光功率。該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來完成。從屬權(quán)利要求進(jìn)一步改進(jìn)了本發(fā)明的中心構(gòu)想。以白熾燈泡形式改裝的LED燈具有LED模塊，該LED模塊具有印刷電路板或者SMD 載體和多個安裝在該板或載體上的LED芯片，其中設(shè)置有球覆層，就是說，球覆層分布或安裝在LED芯片和該板或載體的包圍LED芯片的表面上。至少一個LED芯片發(fā)射部分由磷光體轉(zhuǎn)換的藍(lán)光，至少一個LED芯片發(fā)射出優(yōu)選在紅光光譜范圍內(nèi)的光譜，其基本上不受磷光體的影響。 LED模塊具有印刷電路板或SMD載體和至少一個安裝在該板或載體上的LED芯片。 在LED芯片上設(shè)有球覆層，就是說，在LED芯片和該板或載體的包圍LED芯片的表面上分布或安裝了球覆層。該板或載體的、其上分布或設(shè)置有球覆層的表面被白色反射材料覆蓋，該白色反射材料與該LED芯片接觸，最好在其側(cè)壁與該LED芯片接觸。該反射材料可以是具有5 μ m-250 μ m、優(yōu)選為20 μ m-200 μ m、尤其優(yōu)選為 100μ -150μπ 的厚度的層。該反射材料可以作為一層來設(shè)置，其中，當(dāng)從側(cè)面按照LED芯片位于該板或載體之上的方式觀察LED模塊時，上表面比LED芯片的上表面低。
反射材料可以是一層，其厚度為LED芯片厚度的75% -90%。同樣可以給LED芯片的側(cè)壁涂覆材料，所述材料是這樣設(shè)計的，以使它對于照射到LED芯片上的光是反射性的(白色涂層)。在球覆層中的顏色變換材料可以位于LED芯片的上表面之上和/或上方。該反射材料至少對于由LED芯片和顏色變換材料(如果有的話)發(fā)射的光譜是反射性的(“白色”涂層因此意味著能反射由LED芯片和每個被轉(zhuǎn)換的光譜所發(fā)出的光譜的至少可見光部分)。LED模塊可以發(fā)射基本為白色的光，該光是LED芯片的光譜和色彩變換材料的發(fā)射光譜兩者的混合。該反射材料可以是電絕緣材料?？梢栽谕粋€球覆層下設(shè)置多個LED芯片。至少一個LED芯片可以發(fā)射例如藍(lán)光的光譜，其部分地由磷光體向下轉(zhuǎn)換，并且至少另一個LED芯片發(fā)出例如紅光的光譜，其基本不受磷光體的影響。本發(fā)明同樣涉及改裝的LED燈，它具有至少一個如上所述的LED模塊?，F(xiàn)在，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀以下結(jié)合附圖視圖對本發(fā)明實(shí)施方式的具體描述，能夠了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和任務(wù)。圖1示出了代表現(xiàn)有技術(shù)的具有磷光體層的芯片封裝；圖2示出了代表現(xiàn)有技術(shù)的具有分散的磷光體的芯片封裝；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式的具有白色涂層的芯片封裝；圖4示出了帶有附加的阻擋部的LED芯片封裝，用以限定白色涂層的外形；圖5示出了在具有側(cè)向發(fā)光部的LED芯片中的白色涂層，該白色涂層被涂覆到LED 芯片封裝上；圖6示出了被涂覆到SMD封裝上的白色涂層，該SMD封裝包括帶有現(xiàn)有的側(cè)向發(fā)光部的LED芯片；圖7示出了一種改裝的LED模塊，其由DE 20 2007 008 258A1公開并且能被應(yīng)用在本發(fā)明中；以及圖8示出了圖5和圖6的實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)。為了克服圖2所示的一些問題，可以將反射涂層涂覆到該板或載體的裝有LED芯片且包圍該LED芯片的表面上。反射涂層可以覆蓋反射能力有限的所有部分，尤其是可以覆蓋被球覆層覆蓋的部分。多于一個的LED芯片可以定位在同一個球覆層下(其中，球覆層只是含磷光體的、 設(shè)置在LED芯片上的元件的一個例子)。“球覆層”因此就是指設(shè)置在一個或更多個LED芯片上的元件。其中的一個或多個所述LED可發(fā)射藍(lán)色光譜的光，其部分地由磷光體向下轉(zhuǎn)換的。此外，一個或多個LED可以發(fā)射基本不被磷光體向下轉(zhuǎn)換的光譜。這種情況例如是用于至少一個發(fā)射紅光的LED芯片，其被磷光體覆蓋，該磷光體被指定用于向下轉(zhuǎn)換藍(lán)光。該結(jié)構(gòu)可以用于被轉(zhuǎn)換的LED模塊，就是說，與白熾燈或鹵素?zé)粝嗨频摹в须娺B
4接部的LED模塊。該被轉(zhuǎn)換的模塊如DE 20 2007 008 258 Ul所示，其公開內(nèi)容通過參引被全文并入于此。尤其參見DE 20 2007 008 258 Ul的圖1，其作為圖7被加入本說明書。 圖4所示的板4和LED7也能是根據(jù)本發(fā)明的板和LED。球覆層可以是分布的球覆層，或是一般為半球形的預(yù)成形的透鏡。LED芯片的側(cè)壁同樣可以被涂覆，這是因?yàn)樗鼈円话闶腔诠鑱碇圃斓?，是低反射能力的半?dǎo)體。利用這種構(gòu)造方法，可以將所有的反射限制減小至最低程度，這造成最佳功率。同樣可以得到以下優(yōu)點(diǎn)，關(guān)于圖1所示的封裝保持較低的顏色坐標(biāo)誤差 (Chromatizitatskoordinatentoleranz )。常用在PCB上的焊劑阻隔層表現(xiàn)出一般為90%、某些低至僅有60%的反射率。同樣，對于某些類型，反射率在制造中在熱工藝中發(fā)生改變。鍍金層的反射率因?yàn)轱@著吸收藍(lán)光而更差。這通過例如使用銀制涂層而得以阻止，不過，金的遷移速度比銀的遷移速度低許多，這可能導(dǎo)致較低的可靠度。為了使功率得到最大化，應(yīng)該力求達(dá)到高反射能力，這可以由反光涂層來實(shí)現(xiàn)。由反射材料(白色涂層)構(gòu)成的涂層可以通過標(biāo)準(zhǔn)分布技術(shù)來涂覆，并且它的厚 ifnTL^^ 5 μ m-250 μ m, iftiti 20 μ m-200 μ m,100 μ m-150 μ m。LED芯片可以通過采用附著劑或膠粘劑被施加到其載體結(jié)構(gòu)上。該材料具有不希望的、朝向LED芯片側(cè)壁流動的趨勢。本發(fā)明的白色涂層具有一優(yōu)選厚度，所述厚度大到足以保證白色涂層實(shí)際接觸在任何流動的附著劑或膠粘劑上的LED芯片。就此而言如此選擇白色涂層的厚度，使其大于預(yù)料到的流動的厚度。自板或載體的表面起測定的厚度優(yōu)選約為LED芯片厚度的75%-90%o因此，該反射材料層的上表面比LED芯片的上表面低，但基本平行于LED芯片的上表面(發(fā)光表面)。 例如與普通的白色LED相比，就白色LED的可見光范圍而言，所實(shí)現(xiàn)的光功率提高在15%的范圍內(nèi)。例如被用在反射材料的樹脂基材中的典型顏料是不導(dǎo)電材料，其例如是Ti02、 BaS03> ZrO2^BaTiO30同樣公開了制造這樣的包括白色涂層LED的方法。參見圖3，由反射材料構(gòu)成的層可以具有傾斜的側(cè)壁，即，非豎直的側(cè)壁。球覆層能以半球形狀存在。該顏色變換材料例如可以設(shè)置在球覆層的硅基材中和/或LED芯片(參照圖1) 上。圖4示出一種LED芯片封裝，其具有附加阻擋部，用以限定白色涂層的外形。該阻擋部優(yōu)選形成在涂覆白色涂層之前。該阻擋部最好可由例如像硅基材料這樣的材料制成， 因此由不同于白色涂層材料的材料制成。圖5示出了一種用于COB封裝的實(shí)施方式，其中采用了具有側(cè)向發(fā)光部的LED芯片(側(cè)向發(fā)光部=發(fā)光芯片側(cè)壁，此時采用透明基片如藍(lán)寶石或SiC)。在此情況下，白色涂層的厚度優(yōu)選小于LED芯片厚度的50%，尤其優(yōu)選小于25%，在大多數(shù)情況下最好小于 10%。此外，圖5的實(shí)施方式可以如圖8所示被如此進(jìn)一步改進(jìn)，即，將LED芯片安放在一個載體上，該載體的輪廓從上方看在至少一維上等于或者小于LED芯片的輪廓。因此，白色涂層可以有選擇地流動，進(jìn)而可以存在于LED芯片的底面下。該載體的高度可以大于白色涂層的厚度?；蛘撸鼑鶯ED芯片的載體表面可以被刻槽，例如通過蝕刻。這兩個特征保證了， 該白色涂層雖然接觸LED芯片的側(cè)壁，但是基本上不覆蓋LED芯片的發(fā)射出側(cè)向光的表面。圖6示出了 SMD封裝的例子，其具有包括側(cè)向發(fā)光部的LED芯片。白色涂層的厚度優(yōu)選小于LED芯片厚度的50%，優(yōu)選小于25%，大多數(shù)情況下最好小于10%。圖6的LED 芯片安裝在LED封裝載體上，其又被焊接在例如PCB上。附圖標(biāo)記列表
101LED芯片
IOla沒有側(cè)向發(fā)光部的LED芯片
IOlb沒有側(cè)向發(fā)光部的LED芯片
IOlc具有側(cè)向發(fā)光部的LED芯片
10 硅半球，透明的
102b硅半球，填充有磷光體
103a PCB封裝，SMD封裝
103b SMD封裝載體
103c PCB ；
104磷光體涂層
105高反射性白色涂層
106用于涂層材料的阻隔部
107焊劑
108載體
權(quán)利要求
1.一種以白熾燈形式改裝的LED燈，其具有LED模塊，所述LED模塊包括印刷電路板或 SMD載體和安裝在所述板或所述載體上的多個LED芯片，其中設(shè)置有球覆層，即，所述球覆層分布或安裝在所述LED芯片和所述板或所述載體的包圍所述LED芯片的表面上，其中，至少一個LED芯片發(fā)射藍(lán)光，所述藍(lán)光部分地被磷光體轉(zhuǎn)換，并且其中，至少一個LED芯片發(fā)射優(yōu)選為紅色光譜的光譜，所述光譜基本上不受所述磷光體的影響。
2.—種LED模塊，其具有印刷電路板或者SMD載體和安裝在所述板或所述載體上的至少一個LED芯片，其中設(shè)置有球覆層，就是說，所述球覆層分布或安裝在所述LED芯片和所述板或所述載體的包圍所述LED芯片的表面上，其中，所述板或所述載體的、所述球覆層分布于其上的表面被白色反射材料覆蓋，所述白色反射材料與所述LED芯片接觸，優(yōu)選在其側(cè)壁與所述LED芯片接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED模塊，其中，所述反射材料是一層，所述層的厚度為 5 μ m-250 μ m、iftit》20 μ m-200 μ m^Jt^it^ 100 μ m-150 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的LED模塊，其中，所述反射材料作為一層，當(dāng)按照LED芯片位于所述板或所述載體之上的方式從側(cè)面觀察所述LED模塊時，所述層的上表面比所述 LED芯片的上表面低。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED模塊，其中，所述反射材料作為一層，其厚度為所述LED 芯片厚度的75% -90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED模塊，其中，所述LED芯片的橫向側(cè)壁也用一種材料來涂覆，所述材料是這樣設(shè)置的，以使所述材料能反射射到所述LED芯片上的光。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的LED模塊，其中，在所述球覆層中和/或在所述LED芯片的上表面上設(shè)有顏色變換材料。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的LED模塊，其中，所述反射材料至少對于由所述LED芯片和可能有的所述顏色變換材料所發(fā)射的光譜是反射性的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的LED模塊，其中，所述LED模塊基本發(fā)射白色光，所述白色光是所述LED芯片的光譜和所述顏色變換材料的發(fā)射光譜兩者的混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9之一的LED模塊，其中，所述反射材料是不導(dǎo)電材料。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的LED模塊，其中，在同一個球覆層下設(shè)有多個LED芯片。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED模塊，其中，至少一個LED芯片發(fā)射例如藍(lán)光的光譜， 所述光譜被磷光體部分地向下轉(zhuǎn)換，并且至少另一個LED芯片發(fā)射如紅光的光譜，所述光譜基本上不受所述磷光體影響。
13.一種改裝的LED燈，其具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求2至12之一的LED模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以白熾燈形式改裝的LED燈，它具有LED模塊，該LED模塊包括印刷電路板或者SMD載體和安裝在該板或載體上的多個LED芯片，其中設(shè)置有球覆層，即，球覆層分布或安裝在LED芯片和該板或載體的包圍LED芯片的表面上，至少一個LED芯片發(fā)射藍(lán)光，該藍(lán)光部分地由磷光體轉(zhuǎn)換并且至少一個LED芯片發(fā)射優(yōu)選為紅色光譜的光譜，該光譜基本上不受磷光體影響。
文檔編號H01L33/52GK102349169SQ201080011603
公開日2012年2月8日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者彼得·帕克勒 申請人:赤多尼科詹納斯多夫有限公司