专利名称：发光二极管的封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管的封装结构，特别涉及一种以卡合方式使用 镜片固定座将光学镜片固定在基座上且可以快速更换光学镜片的封装结构。
背景技术：
发光二极管(LED)利用电能直接转化为光能的原理，在半导体内正负 极两个端子施加电压，当电流通过时，使电子与空穴相结合而释放能量，所 述能量以光的形式释放，这就是发光二极管的发光原理。发光二极管按照使 用的材料不同，所述材料的能阶的高低使光子能量产生不同波长的光。发光 二极管具有体积轻巧、反应速度快及无污染等优势，这些优势使发光二极管 的应用领域逐渐涉及到各种产业，且逐渐开发出高功率的发光二极管，以解 决亮度不足的问题，使发光二极管也可以应用于照明光源领域，并有逐渐取 代传统鹤丝灯的趋势，发光二极管是未来替代传统照明的潜力产品。
发光二极管主要由基座、发光二极管芯片、光学镜片和镜片固定座构成， 基座为发光二极管芯片提供承载和电极连接，在结构上，光学镜片通常通过 镜片固定座固定在基座上，或使用粘胶将光学镜片粘固在基座上。发光二极 管的结构如美国专利US2004/0126913,将LED组装在引线框架(lead frame ) 上，光学镜片则嵌合在基座或反光罩上；或者如日本专利JP3191580,使用导 电夹(electric contacts)固定发光二极管芯片与光学镜片；或者如俄罗斯专利 WO2006109113,将光学镜片穿过载板(substrate)以导杆(melted plastic indexing means )固定；或者如台湾专利TW238542,使用螺紋或插槽(Socket) 固定；或者如日本专利JP2007080879,将光学镜片卡勾在基座上；其他各种 组装结构如日本专利JP2000150968,美国专利US54顿68、 US5068771、 US200702301、 US2004190304、 US2007139931等。由于使用粘胶填充在发光 二极管芯片与光学镜片之间，以固定光学镜片与基座，因此可能因粘胶受热 老化或粘胶黄化而影响亮度；而使用镜片固定座将光学镜片固定的方法是一 种实用的结构，如曰本专利JP60198412等。如图l所示，图l是示出使用镜片固定座的发光二极管的封装结构的侧视图。在图1中，封装结构1包括基
座(base )10、发光二极管芯片(LED die )11、光学镜片12和镜片固定座(lens holder) 13。发光二极管芯片11设置在基座10上，透镜12覆盖该发光二极 管芯片，并置于镜片固定座13和基座IO之间且穿过镜片固定座13的开孔。 基座10的表面具有至少一个通孔101,而镜片固定座13的支撑柱131穿过 通孔IOI,接着将支撑柱131的露出通孔101的支撑柱露出通孔部分19热熔 而产生形变，使支撑柱131无法脱离通孔，从而达到镜片固定座13将光学镜 片12固定在基座上的目的。使用这种结构除了可以固定光学镜片外，也可适 当防止由于热膨胀造成光学镜片与基座的分离，尤其适用于具有特殊光型 (light pattern )的LED;特殊光型的LED在结构上更需要光学镜片与基座能 稳固结合。然而，这种结构却难以达到光学镜片与基座定位的效果，且需要 使用热熔使支撑柱131产生形变，在组装上难以达到快速的目的。
随着发光二极管的日益普及，应用的领域也越来越广，对于能产生特殊 光型的发光二极管的需求也越来越多，如第2图所示的发光二极管发出五角 形的光型。然而，这种能产生特殊光型的发光二极管对于封装结构中的光学 镜片的定位要求十分严格，因为只要光学镜片的位置有微小的改变，或是光 学镜片有微小的转动，都会影响这种发光二极管的光型质量。而上述公知技 术的封装结构1仅以镜片固定座13的支撑柱131被限定在通孔101中的方式 来将镜片固定座13和光学镜片12固定在基座IO上，但是经过长时间的使用， 封装结构难免会受到外力晃动或震动，致使支撑柱露出通孔部分19无法有效 地将支撑柱131限定在通孔101中，使得镜片固定座13可能会松动而导致光 学镜片12的移动或转动，进而影响发光二极管的发光光型。
尤其，如果使用粘胶或支撑柱131热熔而产生形变所制造的发光二极管， 若将其安装在灯具或其它发光体上，则其光型因为光学镜片固定于发光二极 管而无法改变；当存在更换光型的需求时，必须替换整组发光二极管，这造 成不便及费用的提高。
为解决上述提出的问题，本申请的发明人基于多年从事研究与诸多实务 经验，经多方研究设计与专题探讨，在本发明中提出一种发光二极管的封装 结构，以作为前述期望的一种实现方式与依据
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发光二极管的封装结构，以缩短 封装过程所需的时间，且同时加强镜片固定座在基座上的固定以及光学镜片 与基座之间的定位，进一步可达到快速替换光学镜片以改变光型的目的。
根据本发明的目的，提出一种发光二极管的封装结构，该发光二极管的
封装结构包括基座(base )、发光二极管芯片(LED die )、光学镜片(optical lens ) 和镜片固定座(lens holder )。基座的表面具有至少一个固定座定位孔(holder cavity),且基座的侧边具有至少一个容纳槽(chase )。发光二极管芯片设置在 基座上，用于发出光线。光学镜片覆盖发光二极管芯片，用于聚集发光二极 管芯片发出的光线并产生需要的光型。镜片固定座具有开孔(opening),至 少一个固定座定位柱(holder stem)和卡勾结构(wedge),光学镜片设置在 镜片固定座和基座之间且穿过开孔，镜片固定座通过卡勾结构卡住容纳槽而 固定在基座上，且通过固定座定位柱嵌入固定座定位孔而定位在基座上。
此外，该光学镜片根据需要还可具有至少一个镜片定位柱(lens stem), 且基座的表面上对应地具有至少一个镜片定位孔(lens cavity),光学镜片通 过镜片定位柱嵌入镜片定位孔而定位在基座上。
此外，该光学镜片根据需要还可具有至少一个镜片对准部(lens alignment),且镜片固定座的开孔的内壁上具有相对应的至少一个固定座对准 部(holder alignment),当镜片固定座固定在基座上时，镜片固定座通过固定 座对准部结合镜片对准部来定位该光学镜片。
此外，该镜片固定座的开孔内壁表面根据需要还可具有反光层(reflection layer )。
综上所述，根据本发明的发光二极管的封装结构具有以下优点 (1 )本发明的发光二极管的封装结构可缩短封装过程所需的时间。 (2 )本发明的发光二极管的封装结构可使镜片固定座较好地固定和定位 在基座上。
(3 )本发明的发光二极管的封装结构可使光学镜片较好地固定和定位在 基座上。
(4 )本发明的发光二极管的封装结构可简易拆解以更换光学镜片，可达 到快速更换光型的目的。
5图1是示出公知技术的发光二极管的封装结构的侧视图2是示出发出五角形光型的发光二极管的示意图3是示出本发明的发光二极管的封装结构的第一实施例的外观分解示
意图4是示出本发明的发光二极管的封装结构的第 一实施例的侧视图； 图5是示出本发明的发光二极管的封装结构的第二实施例的外观分解示
意图6是示出本发明的发光二极管的封装结构的第三实施例的外观分解示
意图7是示出本发明的发光二极管的封装结构的第四实施例的外观分解示意图。
具体实施例方式
为使本发明更加明确详实，这里列举优选实施例并配合下列图示，如下 所述对本发明的结构及其技术特征进行详细描述。本发明以下所公开的实施 例是针对本发明发光二极管的封装结构的主要构成组件作出的说明，因此本 发明以下所公开的实施例虽然应用于一种发光二极管，但就一般具有发光二 极管的封装结构而言，除了本发明所公开的封装结构之外，其它结构属于常 用技术手段，因此本领域技术人员应该理解的是，本发明所公开的发光二极
该发光二极管的各构成组件是可以进行许多改变、修改甚至等效变更的，例 如，该发光二极管的封装结构中光学镜片的形状设计、光型设计并没有受到 限制；或基座的外型、厚度、材质并没有受到限制；或镜片固定座的外型、 厚度、材料也没有受到限制；或定位柱与定位孔的配合方式或形状也没有受
到限制。
参照图3和图4,图3和图4是分别示出本发明的发光二极管的封装结 构的第一实施例的外观分解示意图及侧视图。在图3和图4中，封装结构2 包括基座20、发光二极管芯片21、光学镜片22和镜片固定座23。光学镜片 22覆盖发光二极管芯片21,用于聚集发光二极管芯片21发出的光线并产生 需要的光型，而镜片固定座23用于将光学镜片22固定在基座20上。
基座20的一个表面具有至少一个固定座定位孔(holder cavity ) 201,且基座20的一个侧边具有至少一个容纳槽(chase) 202。发光二极管芯片21 设置在基座20上，用于发出光线。其中，优选地，光学镜片22是由玻璃或 塑料制成的可产生预定光型的透镜。根据需要，基座20的表面可具有凹面以 容纳发光二极管芯片21。
镜片固定座23具有开孔231、至少一个固定座定位柱(holder stem ) 232 和卡勾结构(wedge) 233,固定座定位柱232和卡勾结构233的位置分别对 应于固定座定位孔201及容纳槽202的位置。光学镜片22设置在镜片固定座 23及基座20之间且穿过开孔231,而镜片固定座23通过卡勾结构233卡住 容纳槽202而固定在基座20上，且通过固定座定位柱232嵌入固定座定位孔 201而定位在基座20上。通过该封装架构，镜片固定座23可将光学镜片22 固定在基座上。
在封装过程中，卡勾结构233对准容纳槽202的位置，而固定座定位柱 232对准固定座定位孔201的位置，接着将镜片固定座23下压在基座20上， 当卡勾结构233接触到基座20而继续^皮下压时，卡勾结构233会略微变形而 沿基座20的侧边向外扩张，直到卡勾结构233被下压到容纳槽202,卡勾结 构233的弹性使得卡勾结构233恢复原状而与容纳槽202相卡合，而且镜片 固定座23下压在基座20上也使固定座定位柱232嵌入固定座定位孔201, 由此可进一步加强镜片固定座23在基座20上的定位。
当需要更换不同光型的镜片时，可通过筒易工具使镜片固定座23的卡勾 结构233略微变形而脱离容纳槽202,分离镜片固定座23、基座20和光学镜 片22;在更换不同型的光学镜片22之后，再依据上述组装方法，可以通过 快速且不破坏组件的方式完成光学镜片22的更换。
由上述说明可知，公知技术的封装结构需要使镜片固定座的支撑柱热融 变形，而本发明的发光二极管的封装结构与公知技术相比，可达到缩短封装 过程所需时间的效果，并且可以不必破坏镜片固定座而快速更换光学镜片。
此外，根据需要，镜片固定座23的开孔内壁表面234还可具有反光层 (reflection layer),例如在内壁表面234上电镀铝或4艮、喷涂铝基或银基物质， 以提高内壁表面234的反射效果。此外，根据需要，基座20的外型可改变， 并不限于图3中示出的四方形，其它外形的基座也在本发明的保护范围内。
参照图5,图5是本发明的发光二极管的封装结构的第二实施例的外观 分解示意图。在图5中，封装结构3与封装结构2的不同之处在于，封装结
7构3所包括的光学镜片32具有至少一个镜片定位柱(lens stem) 322,而基 座30的表面上对应地具有至少一个镜片定位孔(lens cavity ) 301。光学镜片 32通过镜片定位柱322嵌入镜片定位孔301而定位在基座30上。由此，光 学镜片32可较好地定位在基座30上，以降低因封装结构3受到外力晃动或 震动而导致光学镜片32移动或转动的可能性。
参照图6，图6是本发明的发光二极管的封装结构的第三实施例的外观 分解示意图。在图6中，封装结构4与上述封装结构2的不同之处在于，封 装结构4所包括的光学镜片42以塑料射出成型，具有至少一个镜片对准部 (lens alignment) 423,该镜片对准部423可由塑料射出的模具来设置，而与 光学镜片42同时射出成型，镜片固定座43的开孔的内壁234上具有相对应 的至少一个固定座对准部(holder alignment) 439。当4竟片固定座43固定在 基座20上时，镜片固定座43通过将固定座对准部439与镜片对准部423结 合来定位光学镜片42。由此，镜片固定座43可较好地将光学镜片42固定及 定位在基座20上，以降低因封装结构4受到外力晃动或震动而导致光学镜片 42移动或转动的可能性。
由此，上述镜片定位孔、镜片定位柱、镜片对准部和固定座对准部可根 据需要组合使用，而不局限于上述实施例的描述，也就是说，光学镜片也可 以同时具有镜片定位柱和镜片对准部，且镜片固定座和基座分别具有固定座 对准部和镜片定位孔，由此来达到更好的定位和固定效果。
参照图7，图7是本发明的发光二极管的封装结构的第四实施例的外观 分解示意图。在图7中，封装结构5与上述封装结构不同之处在于，封装结 构5所包括的基座50和镜片固定座53的外型为圆形，以适用于不同的应用。 在该实施例，光学镜片42使用玻璃精密模造(glass precision molding manufacture)技术，将接近成品规格的玻璃预型体(glass preform )或玻璃材 料置入才莫造才莫具中，经由加温铸造(heating and casting)过程来制成。若应 用于白光LED,可4吏用焚光4分压渗^皮璃(Phosphor powder Inserted Glass Surface,简称为PIGS)制造技术所制成的光学镜片42,该技术在镜片表层
圓形基座50的表面具有固定座定位孔201,而侧边具有容纳槽202,而圓形 镜片固定座53也具有相对应的固定座定位柱232和卡勾结构233,所以镜片 固定座53也可通过卡勾结构233卡住容纳槽202而固定在基座20上，且通过固定座定位柱232嵌入固定座定位孔201而定位在基座50上，由此，镜片 固定座53可将光学镜片22固定在基座50上，而不受基座和镜片固定座的外 型的限制。由于该结构简单，使用镜片固定座53容易固定及定位刚性的玻璃 材质的光学镜片42;制成的圓形的LED容易安装在灯具或使用在汽车车灯内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非 限制性的；本领域技术人员应该理解，在本发明权利要求所限定的精神和范 围内可对其进行许多改变、修改甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范 围内。
主要组件符号说明
I、 2、 3、 4、 5:发光二极管的封装结构； 10、 20、 30、 50:基座；
101:通孔；
II、 21:发光二极管芯片；
12、 22、 32、 42:光学镜片；
13、 23、 43、 53: 4竟片固定座； 131:支撑柱；
19:支撑柱露出通孔部分；
201固定座定位孔;
202容纳槽；
231开孔；
232固定座定位柱;
233卡勾结构；
234开孔内壁表面；
301镜片定位孔；
322镜片定位柱；
423镜片对准部；
439固定座对准部。
权利要求
1、一种发光二极管的封装结构，包括基座，所述基座的表面具有至少一个固定座定位孔，且所述基座的侧边具有至少一个容纳槽；发光二极管芯片，设置在所述基座上，用于发出光线；光学镜片，覆盖所述发光二极管芯片，用于聚集发光二极管芯片发出的光线并产生需要的光型；镜片固定座，具有开孔、至少一个固定座定位柱和卡勾结构，所述光学镜片设置在所述镜片固定座和所述基座之间且穿过所述开孔，所述镜片固定座通过所述卡勾结构卡住所述容纳槽而固定在所述基座上，且通过所述固定座定位柱嵌入所述固定座定位孔而定位在所述基座上。
2、 如权利要求1所述的封装结构，其中，所述光学镜片还具有至少一个 镜片定位柱，所述基座的所述表面上对应地具有至少一个镜片定位孔，所述 光学镜片通过所述镜片定位柱嵌入所述镜片定位孔而定位在所述基座上。
3、 如权利要求1所述的封装结构，其中，所述光学镜片还具有至少一个 镜片对准部，所述镜片固定座的所述开孔的内壁上具有相对应的至少一个固 定座对准部，当所述镜片固定座固定在所述基座上时，所述镜片固定座通过 将所述固定座对准部与所述镜片对准部结合来定位所述光学镜片。
4、 如权利要求1所述的封装结构，其中，所述镜片固定座的开孔内壁表 面具有反光层。
5、 如权利要求1所述的封装结构，其中，所述光学镜片为由玻璃或塑料 制成的能够产生预定光型的透镜。
6、 如权利要求4所述的封装结构，其中，所述镜片固定座的反光层通过 电镀铝或电镀银来形成。
7、 如权利要求4所述的封装结构，其中，所述镜片固定座的反光层通过 喷涂铝基或银基的反光物质来形成。
全文摘要
本发明公开了一种发光二极管的封装结构，该封装结构包括基座、发光二极管芯片、光学镜片和镜片固定座。基座的表面具有固定座定位孔，而侧边具有容纳槽。镜片固定座具有开孔、固定座定位柱和卡勾结构，光学镜片设置在镜片固定座和基座之间且穿过开孔，镜片固定座通过卡勾结构卡住容纳槽而固定在基座上，且通过固定座定位柱嵌入固定座定位孔而定位在基座上，以加强光学镜片与基座的定位，进而使光学镜片能产生预定的光型。此外，本发明也可缩短封装过程所需的时间，且可通过简易地拆除镜片固定座来更换光学镜片，达到快速更换光型的目的。
文档编号H01L33/00GK101556982SQ20081009218
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者廖怡芬, 林宇峰 申请人:一品光学工业股份有限公司