嵌入式led器件及其制作方法和发光设备的制作方法
【专利摘要】本发明适用于LED【技术领域】，提供了一种嵌入式LED器件，包括LED芯片，所述LED芯片具有出光面和电极，所述电极设于所述LED芯片上的与所述出光面相对的另一面上，还包括透明出光板和基板，所述基板的一面上设有电路层，所述电路层中设有与所述LED芯片电极相连的结合区，所述LED芯片的出光面粘贴于所述透明出光板上与所述基板上结合区相对应的位置，所述LED芯片的电极固定于所述结合区上。与现有技术相比，免去了常规中游的封装环节，从而简化了产业链，节省了资源，提升生产效率，节约材料，降低成本，缩短了传热散热路径，提升了LED芯片散热效率，延长了使用寿命。本发明还公开了一种嵌入式LED器件制作方法和使用上述嵌入式LED器件的发光设备。
【专利说明】嵌入式LED器件及其制作方法和发光设备
【技术领域】
[0001]本发明属于LED【技术领域】，尤其涉及一种嵌入式LED器件、该嵌入式LED器件的制作方法和使用该嵌入式LED器件的发光设备。
【背景技术】
[0002]目前LED光源器件主要采用封装的方式实现，即把上游的生产商品化的LED芯片及具有热学、光学、机械支撑作用的支架。该LED芯片具有出光面和电极，电极设于与出光面相对的另一面上。支架上设有引脚。中游将LED芯片通过固晶和焊线的方式将LED芯片与支架连接，使LED芯片的电极与支架的引脚相连，然后涂覆混合有荧光粉的密封胶，封装成LED灯珠(目前将这种封装好的LED灯珠也称为LED芯片，但本文所指的LED芯片均指未封装前的LED芯片)。密封胶中混合荧光粉主要为使LED灯珠发出不同颜色的光。中游要使用固晶机、焊线机、分光分色机等设备。下游则把LED灯珠焊接于基板上，然后和光学套件、驱动系统等组装成终端发光设备。产业链的上中下游分工非常明显，产业链的比较长，涉及到过多的设备、工艺环节和材料，过程复杂，导致成本过高，效率低下。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种嵌入式LED器件、该嵌入式LED器件的制作方法和使用该嵌入式LED器件的发光设备，旨在解决当前生产LED产品的产业链较长，过程复杂，导致成本过高，效率低下的问题。
[0004]本发明是这样实现的，一种嵌入式LED器件，包括LED芯片，所述LED芯片具有出光面和电极，所述电极设于所述LED芯片上的与所述出光面相对的另一面上，还包括透明出光板和基板，所述基板的一面上设有电路层，所述电路层中设有与所述LED芯片电极相连的结合区，所述LED芯片的出光面粘贴于所述透明出光板上与所述基板上结合区相对应的位置，所述LED芯片的电极固定于所述结合区上。
[0005]进一步地，所述基板和所述透明出光板之间于所述LED芯片四周设有将所述LED芯片发出的光向所述透明出光板反射的反光膜。
[0006]具体地，所述反光膜呈发射状，所述LED芯片位于所述发射状反光膜的底部。
[0007]进一步地，所述基板和所述透明出光板之间于所述LED芯片四周的空隙中填充有保护所述LED芯片的透明胶。
[0008]本发明另一目的在于提供一种嵌入式LED器件制作方法，包括以下步骤:
[0009]制板:在基板的一面上制作电路层，并在所述电路层中设置用来与LED芯片电极固定相连的结合区；
[0010]贴芯片:将所述LED芯片的出光面粘贴于透明出光板上与所述基板上的结合区相对应的位置；
[0011]连接基板:将所述LED芯片的电极固定于所述基板的结合区上，所述LED芯片的电极位于该LED芯片上与其出光面相对的另一面上。
[0012]进一步地，在所述贴芯片步骤和所述连接基板步骤之间，还包括在所述LED芯片四周制备反光膜的步骤。
[0013]进一步地，所述制备反光膜的步骤包括:
[0014](I)在所述LED芯片四周涂制光刻胶，并使所述光刻胶的厚度由所述LED芯片处向远离该LED芯片方向逐渐变薄；
[0015](2)在所述光刻胶上蒸镀出反光膜；
[0016](3)除去所述光刻胶，得到可将所述LED芯片发出的光向所述透明出光板反射的反光膜。
[0017]进一步地，在所述连接基板步骤之后，还包括填充胶步骤:在所述基板和所述透明出光板之间于所述LED芯片四周填充保护所述LED芯片的透明胶。
[0018]进一步地，还包括涂覆荧光粉步骤:在所述透明出光板上粘贴所述LED芯片的一面相对的另一面上涂覆荧光粉。
[0019]本发明又一目的在于提供一种发光设备，包括散热装置和驱动装置，还包括如上所述的嵌入式LED器件，所述嵌入式LED器件的基板固定于散热装置上，所述基板上的电路与所述驱动装置相连。
[0020]本发明提供一种嵌入式LED器件、该嵌入式LED器件的制作方法和使用该嵌入式LED器件的发光设备。通过将LED芯片直接与透明出光板和基板相连，形成嵌入式LED器件。与现有技术相比，不用将LED芯片封装为LED灯珠，简化了产业链，节省了资源，提升生产效率，节约材料，降低成本。同时，将LED器件直接固定于基板上，使LED器件产生的热量直接通过基板散发出，缩短了传热散热路径，提升了 LED芯片散热效率，从而可以延长LED芯片的使用寿命，也可保证LED芯片在更大的电流下使用，使其整体亮度得以提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1中本发明实施例提供的一种嵌入式LED器件的剖面结构示意图。
[0022]图2中图1中LED芯片的结构示意图。
[0023]图3至图10为本发明实施例提供的嵌入式LED器件制作过程示意图。其中:
[0024]图3是在透明出光板上涂胶后的半成品结构示意图。
[0025]图4是将LED芯片粘结于图3中透明出光板上后的半成品剖面结构示意图。
[0026]图5是在图4中LED芯片四周涂制光刻I父后的半成品首I]面结构不意图。
[0027]图6是在图5中光刻胶上蒸镀反光膜后的半成品剖面结构示意图。
[0028]图7是去除图6中光刻胶后的半成品剖面结构示意图。
[0029]图8是将图7中LED芯片及透明出光板倒置后固定于基板上的半成品剖面结构示意图。
[0030]图9是在图8中透明出光板上涂覆荧光粉的半成品剖面结构示意图。
[0031]图10是在图9中LED芯片四周填充透明胶后得到的成品的剖面结构示意图。
[0032]图11是本发明实施例提供的一种发光设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]请参阅图1和图2，本发明实施例公开的一种嵌入式LED器件1，包括LED芯片13、透明出光板11和基板16。LED芯片13具有出光面131和电极132，电极132设于LED芯片13上与出光面131相对的另一面上。基板16的一面上设有电路层(图中未不出)，电路层上设有用来与LED芯片13的电极132相连的结合区161。LED芯片13的出光面131粘贴于透明出光板11上，其位置与基板上的结合区161位置相对应。LED芯片13的电极132固定于基板16上结合区161上，从而使基板上的电路层中的电路与LED芯片13的电极132电连接。
[0035]通过将LED芯片13直接与透明出光板11和基板16相连，形成嵌入式LED器件I。与现有技术相比，不需要将LED芯片13封装为LED灯珠，简化了产业链，节省了资源，提升生产效率，节约材料，降低成本。同时，将LED器件直接固定于基板16上，使LED器件产生的热量直接通过基板16散发出，缩短了传热散热路径，提升了 LED芯片13散热效率，从而可以延长LED芯片13的使用寿命。由于LED芯片13在大电流下工作，会使其亮度得到提升，但也会使LED芯片13的发热量大提高，如果LED芯片13温度过高会严重影响其使用寿命，因此在LED芯片13散热效率提升的情况下，可以相应提高LED芯片13的工作电流，保证LED芯片13在更大的电流下使用，其整体亮度得以提升。将LED芯片13的出光面131直接贴于透明出光板11上，提高了出光率。将LED芯片13的出光面131直接粘贴于透明出光板11上，同时将其电极132直接固定于基板16上，可以降低该嵌入式LED器件I的厚度，得到超薄的嵌入式LED器件I。LED芯片13可以设为一个或多个，本实施例中为两个。该嵌入式LED器件I可以应用在LED显示、LED背光、LED照明等场合的设备中。
[0036]进一步地，基板16和透明出光板11之间还设有反光膜14，反光膜14设于LED芯片13四周。通过设置反光膜14，将LED芯片13发出的光向透明出光板11反射，特别是LED芯片13侧边露出的光以及透明出光板11反射回的光，通过反光膜14反射向透明出光板11，经透明出光板11发出，提升了 LED芯片13的出光效率及出光效果的一致性。与现有技术相比，可免去常规封装中需要安装具有特定反射杯的外置支架来提高LED灯珠出光一致性的封装步骤及材料，降低成本。
[0037]具体地，反光膜14呈发射状，LED芯片13位于该发射状反光膜14的底部。即:使反光膜14靠近透明出光板11的一端离LED芯片13的距离大于其靠近基板16的一端离LED芯片13的距离。从而使照射到反光膜14表面的光被反射向透明出光板11方向。本实施例中，反光膜14 一侧的横截面呈圆弧形，而LED芯片13为两个，则两个LED芯片13之间的反光膜14连接成一体，其横截面呈半圆弧形。而对于每一个LED芯片13来说，其反光膜14仍呈发射状。
[0038]进一步地，基板16和透明出光板11之间于LED芯片13四周填充有保护LED芯片13的透明胶15。透明胶15填充于LED芯片13四周的空隙中，以保护LED芯片13。另外当设置反光膜14后，透明胶15还可以起到保护反光膜14的作用，防止外界杂质进入基板16和透明出光板11之间，损坏LED芯片13和反光膜14。
[0039]透明出光板11与LED芯片13出光面131之间还设有粘结胶层12，通过粘结胶层12将LED芯片13出光面131粘贴于透明出光板11上。在制作时，可以先在透明出光板11上涂覆一层微量粘结胶，形成粘结胶层12，再粘贴LED芯片13。另外一些实施例中，也可在LED芯片13出光面131上涂覆粘结胶，然后粘结于透明出光板11上。
[0040]在透明出光板11的一面上还可以涂覆荧光粉层17，通过LED芯片13发出的光激发突光粉来得到不同颜色的光，如白光，黄光或红光等。可以将突光粉层17设于透明出光板11上与粘贴LED芯片13的一面相对的另一面上，即将荧光粉层17和LED芯片13分别设于透明出光板11的两面上。由于传统LED灯珠是在其密封胶中混合荧光粉，LED灯珠侧边的光激发效率低，且光在密封胶中会发生光吸收、反射，存在浪费更降低了激发效率。而将荧光粉层17设于透明出光板11的另一面上，不与LED芯片13直接触，可以实现远程激发，激发效率更高，可使光色一致性更好。可以直接在透明出光板11上涂覆荧光粉，形成荧光粉层17，也可以使用混合有荧光粉的荧光胶涂覆于透明出光板11上形成荧光粉层17。
[0041]透明出光板11可以为塑料板、玻璃板等。优选使用玻璃板，由于玻璃板折射率较高，可以提升出光效率，同时玻璃板在耐热、耐紫外等方面也比传统材料有明显优势，保证了光色的稳定性。还可以根据该嵌入式LED器件I应用的不同场合，制作成的不同终端发光设备，在基板16上设计不同的电路，实现多个LED芯片13的排布，以及其串并联，设计灵活。LED芯片13的电极132可以通过粘结剂或共晶焊接的方式固定在基板16上，安装制作方便。
[0042]请参阅图3至图10，并请一并参阅图2，本发明还公开了一种嵌入式LED器件I制作方法，包括以下步骤:
[0043]制板:在基板16的一面上制作电路层(图中未示出)，并在电路层中设置用来与LED芯片13的电极132固定相连的结合区161 ；
[0044]请再参阅图3至图4，贴芯片:将LED芯片13的出光面131粘贴于透明出光板11上与基板16上结合区161相对应的位置；
[0045]请参阅图7至图8，连接基板:将LED芯片13的电极132固定于基板16的结合区161上，电极132位于LED芯片13上与出光面131相对的另一面上。
[0046]通过贴芯片和连接基板步骤，即可将LED芯片13嵌入到透明出光板11和基板16之间，使LED芯片13的出光面131直接粘贴于透明出光板11上，LED芯片13的电极132直接固定于基板16上,形成嵌入式LED器件I。
[0047]与现有技术相比，免去了常规的将LED芯片13封装为LED灯珠的环节，从而简化了产业链，节省了资源，提升生产效率，节约材料，降低成本。同时，将LED器件直接固定于基板16上，从而使LED器件产生的热量直接通过基板16散发出，缩短了传热散热路径，提升了 LED芯片13散热效率，从而可以延长LED芯片13的使用寿命，也可保证LED芯片13在更大的电流下使用，使其整体亮度得以提升。将LED芯片13的出光面131直接贴于透明出光板11上，提高了出光率。将LED芯片13的出光面131直接粘贴于透明出光板11上，同时将其电极132直接固定于基板16上，可以降低该嵌入式LED器件I的厚度，得到超薄的嵌入式LED器件I。
[0048]透明出光板11可以为塑料板、玻璃板等。优选使用玻璃板，由于玻璃板折射率较高，可以提升出光效率，同时玻璃板在耐热、耐紫外等方面也比传统材料有明显优势，保证了光色的稳定性。
[0049]还可以根据该嵌入式LED器件I应用的不同场合，制作成的不同终端发光设备，在基板16上的电路层中设计不同的电路，实现多个LED芯片13的排布，以及其串并联，设计灵活。一般为先在在基板16上要固定LED芯片13的一面上设计制作好电路层，在电路层中设置用来与LED芯片13电极132固定相连的结合区161，这样当LED芯片13电极132固定在结合区161时，其电极132与基板16上电路层中电路电连接。设置好基板16上的电路层后，根据基板16上设置的结合区161来定位透明出光板11上要粘贴LED芯片13的位置，再将LED芯片13的出光面131粘贴于透明出光板11的相应位置。当然，也可以先将LED芯片13粘贴于透明出光板11上，再根据LED芯片13粘贴于透明出光板11上的位置来设置基板16上的电路层，并在电路层中设置与LED芯片13的电极132相连的结合区161，即制板步骤可以在贴芯片步骤之前，也可以在贴芯片步骤之后进行。LED芯片13的电极132可以通过粘结剂或共晶焊接的方式固定在基板16上，安装制作方便。
[0050]由于基板16 —般不透明，因而在将LED芯片13的电极132固定于基板16上时，可以先将粘结有LED芯片13的透明出光板11倒置，便于透过透明出光板11观察LED芯片13的位置，便于将LED芯片13准确地定位到基板16上的相应位置上。
[0051]在贴芯片步骤中，请再参阅图3至图4，所述LED芯片13出光面131可以通过以下步骤粘贴于透明出光板11上:先在所述透明出光板11的一面上涂覆粘结胶，形成粘结胶层12，然后将LED芯片13的出光面131贴合在粘结胶层12上。当然还可以直接在LED芯片13的出光面131上涂覆粘结胶，然后粘贴于透明出光板11上。还可以直接将粘结胶层12贴合于透明出光板11的一面上，再将LED芯片13的出光面131贴合在粘结胶层12上。
[0052]请参阅图4至图7，进一步地，在贴芯片步骤和连接基板步骤之间，还包括在LED芯片13四周制备反光膜14的步骤。通过设置该步骤，在LED芯片13四周设置反光膜14，可以将LED芯片13发出的光向透明出光板11反射，特别是LED芯片13侧边露出的光以及透明出光板11反射回的光，通过反光膜14反射向透明出光板11，经透明出光板11发出，提升了 LED芯片13的出光效率及出光效果的一致性。与现有技术相比，可免去常规封装中需要安装具有特定反射杯的外置支架来提高LED灯珠出光一致性的封装步骤及材料，降低成本。
[0053]请再参阅图5至图7，具体地，制备反光膜14的步骤包括:
[0054](I)在LED芯片13四周涂制光刻胶18，并使光刻胶18的厚度由LED芯片13处向远离该LED芯片13方向逐渐变薄；
[0055](2)在光刻胶18上蒸镀出反光膜14 ；
[0056](3)除去光刻胶18，得到可将LED芯片13发出的光向透明出光板11反射的反光膜14。
[0057]通过先涂制光刻胶18，以便定型，从而使蒸镀出的反光膜14其有特定的形状。使光刻胶18的厚度由LED芯片13处向远离该LED芯片13方向逐渐变薄，从而使蒸镀出的反光膜14呈反光膜呈喇叭状，LED芯片13位于该喇叭的底部。从而使照射到反光膜14表面的光被反射向透明出光板11方向。由于光刻胶18 —般存在颜色，会阻挡光的到达反光膜14上，因而在蒸镀反光膜14后，要去除光刻胶18。当然，还可以根据LED芯片13的布局和大小，先制备好反光膜14，再将反光膜14直接固定到LED芯片13四周；还可以制备好相应形状的反光板，反光板上镀上反光膜14，然后一起固定在LED芯片13四周。
[0058]请参阅图10，进一步地，在连接基板步骤之后，还包括填充胶步骤:在基板16和透明出光板11之间于LED芯片13四周的空隙中填充保护LED芯片13的透明胶15。透明胶15填充于LED芯片13四周，以保护LED芯片13。另外当设置反光膜14后，透明胶15也会包裹反光膜14，从而还可以起到保护反光膜14的作用，防止外界杂质进入基板16和透明出光板11之间，损坏LED芯片13和反光膜14。
[0059]请参阅图9，进一步地，还包括涂覆荧光粉步骤:在透明出光板11上粘贴LED芯片13的一面相对的另一面上涂覆荧光粉，形成荧光粉层17，即将荧光粉层17和LED芯片13分别设于透明出光板11的两面上。通过LED芯片13发出的光激发荧光粉来得到不同颜色的光，如白光，黄光或红光等。将荧光粉层17设于透明出光板11的另一面上，不与LED芯片13直接触，可以实现远程激发，激发效率更高，可使光色一致性更好。可以直接在透明出光板11上涂覆荧光粉，形成荧光粉层17，也可以使用混合有荧光粉的荧光胶涂覆于透明出光板11上形成荧光粉层17。涂覆荧光粉步骤可以在贴芯片步骤之前或之后，也可以在连接基板16步骤之前或之后。
[0060]请参阅图11，本发明还公开了一种发光设备，包括散热装置2、驱动装置和上述的嵌入式LED器件1，嵌入式LED器件I的基板16固定于散热装置2上，基板16上的电路与驱动装置相连。该发光设备生产效率高，降低成本。同时，其LED芯片13出光率高、散热效率高，可以延长LED芯片13的使用寿命，也可保证LED芯片13在更大的电流下使用，使其整体亮度得以提升，从而使该发光设备的使用寿命长、亮度高。
[0061]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种嵌入式LED器件，包括LED芯片，所述LED芯片具有出光面和电极，所述电极设于所述LED芯片上的与所述出光面相对的另一面上，其特征在于，还包括透明出光板和基板，所述基板的一面上设有电路层，所述电路层中设有与所述LED芯片电极相连的结合区，所述LED芯片的出光面粘贴于所述透明出光板上与所述基板上结合区相对应的位置，所述LED芯片的电极固定于所述结合区上。
2.如权利要求1所述的嵌入式LED器件，其特征在于，所述基板和所述透明出光板之间于所述LED芯片四周设有将所述LED芯片发出的光向所述透明出光板反射的反光膜。
3.如权利要求2所述的嵌入式LED器件，其特征在于，所述反光膜呈发射状，所述LED芯片位于所述发射状反光膜的底部。
4.如权利要求1-3任一项所述的嵌入式LED器件，其特征在于，所述基板和所述透明出光板之间于所述LED芯片四周的空隙中填充有保护所述LED芯片的透明胶。
5.一种嵌入式LED器件制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 制板:在基板的一面上制作电路层，并在所述电路层中设置用来与LED芯片电极固定相连的结合区； 贴芯片:将所述LED芯片的出光面粘贴于透明出光板上与所述基板上的结合区相对应的位置； 连接基板:将所述LED芯片的电极固定于所述基板的结合区上，所述LED芯片的电极位于该LED芯片上与其出光面相对的另一面上。
6.如权利要求5所述的嵌入式LED器件制作方法，其特征在于，在所述贴芯片步骤和所述连接基板步骤之间，还包括在所述LED芯片四周制备反光膜的步骤。
7.如权利要求6所述的嵌入式LED器件制作方法，其特征在于，所述制备反光膜的步骤包括: (1)在所述LED芯片四周涂制光刻胶，并使所述光刻胶的厚度由所述LED芯片处向远离该LED芯片方向逐渐变薄； (2)在所述光刻胶上蒸镀出反光膜； (3)除去所述光刻胶，得到可将所述LED芯片发出的光向所述透明出光板反射的反光膜。
8.如权利要求5-7任一项所述的嵌入式LED器件制作方法，其特征在于，在所述连接基板步骤之后，还包括填充胶步骤:在所述基板和所述透明出光板之间于所述LED芯片四周填充保护所述LED芯片的透明胶。
9.如权利要求5-7任一项所述的嵌入式LED器件制作方法，其特征在于，还包括涂覆荧光粉步骤:在所述透明出光板上粘贴所述LED芯片的一面相对的另一面上涂覆荧光粉。
10.一种发光设备，包括散热装置和驱动装置，其特征在于，还包括如权利要求1-4任一项所述的嵌入式LED器件，所述嵌入式LED器件的基板固定于散热装置上，所述基板上的电路与所述驱动装置相连。
【文档编号】H01L33/48GK104347610SQ201310312325
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】陈华 申请人:深圳市瑞丰光电子股份有限公司