专利名称：荧光粉层、led封装单元及led封装系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED封装领域，具体而言，涉及一种荧光粉层、LED封装单元及LED封装系统。
背景技术：
在LED照明应用中，通常使用蓝光LED与荧光粉结合的形式形成白光LED。其中的荧光粉的质量直接影响了产品发光的质量，包括光效、颜色、色温等。另外，批量生产中每个荧光粉单元需要一样，才能保证生产的同一批的产品性能一致性。目前，常用的LED封装中荧光粉与LED芯片的组装方法有以下几种。将荧光粉直接涂敷在LED芯片表面，该方法形成的LED封装单元，自发热密度较大，容易和LED的发热互相干扰，荧光粉在涂覆时容易沉降，在LED芯片上分布不均匀，而且，荧光粉直接贴敷于LED芯片的表面，严重影响LED出光效果。将荧光粉涂敷在透明材料上，安装于具有LED芯片的发光模块外部形成远程荧光粉。远程荧光粉能够解决的发热密度大的问题，不易沉降，但是面积较大，荧光粉用量较多，因而成本较高。将平的或弯曲的荧光粉层直接覆盖于一个二维的LED阵列上，该方法可以再切割来形成单个的LED封装单元，该荧光粉层为一层均匀的荧光粉，解决了荧光粉沉降的问题，但是，由于在没有LED芯片的区域也设有荧光粉层，造成不必要的浪费。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种荧光粉层、LED封装单元及LED封装系统，降低了荧光粉层的制作成本。为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了 一种荧光粉层，该荧光粉层包括:载体，包括相对设置的第一表面和第二表面，并具有一个或多个容纳腔，容纳腔至少具有设置在第一表面上的第一开口 ；一个或多个荧光粉区，设置在容纳腔中。进一步地，上述容纳腔为贯通载体的第一表面和第二表面的通孔，荧光粉区填充在通孔中。进一步地，上述容纳腔为具有第一开口的凹槽，凹槽的底部透明，荧光粉区填充在凹槽中。 进一步地，至少部分上述荧光粉区的朝向第一开口的一端相对于容纳腔的侧壁向外延伸形成延伸部，延伸部的端面为外凸的弧面；或至少部分上述荧光粉区的朝向第一开口的一端的端面为散射表面。进一步地，上述容纳腔的侧壁倾斜，且容纳腔的第一开口的开口面积为容纳腔的垂直于其延伸方向的最大截面积。进一步地，上述荧光粉层还包括反射层，反射层包括沿容纳腔的侧壁设置的内反射层。[0014]进一步地，上述反射层还包括外反射层，外反射层沿载体的具有容纳腔的第一开口的第一表面设置。进一步地，上述荧光粉层还包括预留通孔，预留通孔设置在载体中且延伸方向与容纳腔的延伸方向相同。进一步地，上述荧光粉区有多个，且至少部分荧光粉区的荧光粉不同于其余荧光粉区的荧光粉。根据本实用新型的另一方面，提供了一种LED封装单元，该LED封装单元包括:发光层，具有一个或多个呈阵列分布的LED芯片；突光粉层,为上述的突光粉层,突光粉层的突光粉区设置在LED芯片的正上方,且突光粉层的载体的第一表面远离发光层设置。进一步地，上述荧光粉层的载体中设置有预留通孔，发光层还包括:封装主体，LED芯片封装在封装主体内；导电层，封装在封装主体内，LED芯片与导电层电互联，部分导电层与预留通孔对应设置。进一步地，上述发光层还包括电路元件，电路元件与导电层电互联，封装主体包括:第一封装主体，与荧光粉区对应设置并将LED芯片封装其中；第二封装主体，围绕第一封装主体设置并将电路元件封装其中。进一步地，上述LED封装单元还包括透明粘结层，透明粘结层设置在发光层与荧光粉层之间。进一步地，上述第一封装主体的折射率不小于荧光粉层的载体的折射率；透明粘结层的折射率不大于第一封装主体的折射率。进一步地，上述封装主体为硅树脂封装主体，发光层与荧光粉层的结合面为氧气等离子处理表面。根据本实用新型的有一方面，还提供了 一种LED封装系统，包括一个或多个LED封装单元，该LED封装单元为上述的LED封装单元，且各LED封装单元呈二维阵列排布。进一步地，上述LED封装单元为多个，各LED封装单元一体设置或相互隔离设置，各LED封装单元之间电互联或独立工作。应用本实用新型的技术方案，荧光粉设置在载体的容纳腔中大大节约了荧光粉的用量，从而在很大程度上节约了荧光粉层的制作成本，而且，该荧光粉层可以采用现有的工艺设备进行制作，减少了设备投入。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:图1示出了根据本实用新型的一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图2示出了根据本实用新型的另一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图3示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图4示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图5示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图6示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；[0033]图7示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图8示出了根据本实用新型的又一种优选的实施例的荧光粉层的结构示意图；图9示出了根据本实用新型的一种优选的实施例的LED封装单元的结构示意图；以及图10示出了根据本实用新型的另一种优选的实施例的LED封装单元的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。如图1至图8所示，在本实用新型的一种典型的实施方式中，提供了一种荧光粉层，突光粉层包括载体21和一个或多个突光粉区22,载体21包括相对设置的第一表面和第二表面，并具有一个或多个容纳腔，该容纳腔至少具有设置在第一表面上的第一开口 ；荧光粉区22设置在容纳腔中。具有上述结构的荧光粉层，将荧光粉设置在载体21的容纳腔中大大节约了荧光粉的用量，从而在很大程度上节约了荧光粉层的制作成本。该荧光粉层可以采用现有的工艺设备进行制作，减少了设备投入，即在基板上以高分子材料如环氧树脂为原料采用模塑的方法制作具有容纳腔的载体21，然后，在容纳腔中通过模塑或点胶的方法设置荧光粉区22。如图1和图2所不,上述容纳腔为贯通载体21的第一表面和第二表面的通孔,突光粉区22填充在通孔中。如图3和图4所示，容纳腔为具有第一开口的凹槽，凹槽的底部透明，荧光粉区22填充在凹槽中。将荧光粉区22设置在无论是通孔的容纳腔内还是凹槽的容纳腔内，都可以减少荧光粉的用量，而且都可以将荧光粉与LED芯片隔离设置，有效地避免了 LED芯片和荧光粉直接接触时造成的严重的光散射。在本实用新型的一种优选的实施例中，如图5和图6所示，至少部分上述荧光粉区22的朝向第一开口的一端相对于容纳腔的侧壁向外延伸形成延伸部，延伸部的端面为外凸的弧面；或至少部分荧光粉区22的朝向所述第一开口的一端的端面为散射表面。将荧光粉区22的延伸部的端面设置为外凸的弧面，使延伸部的结构类似于透镜，因此使该荧光粉层既可以实现荧光粉的光转化功能又可以实现透镜的光学效果；同样，将荧光粉区22的一端面设置为散射表面，从而可以使经过荧光粉转换后的光线均匀地分布在各个角度，避免了在某一角度发出较强的光线，使具有该荧光粉层的发光器件能够发出较为柔和的光线。弧面和散射表面都可以利用相应的模具采用模塑的方法进行制作。如图2、图4和图7所示，上述容纳腔的侧壁倾斜，且容纳腔的第一开口的开口面积为容纳腔的垂直于其延伸方向的最大截面积。将通孔和凹槽设置为侧壁倾斜的杯状结构，有利于与目前LED芯片的封装主体的杯状结构相适应，进一步增大了具有本实用新型的荧光粉层的LED封装单元的出光角度。如图7所示，上述荧光粉层还包括反射层23，反射层23包括沿容纳腔的侧壁设置的内反射层231。在荧光粉层上设置的内反射层231，能够有效地避免透过荧光粉区22的光被荧光粉层的载体21吸收，增大了具有其的LED封装单元的出光效率。如图7所示，上述反射层23还包括外反射层232，外反射层232沿载体21的具有容纳腔的第一开口的第一表面设置。具有外反射层232的反射层23在封装单元上表面形成大面积的反射结构，降低使用该荧光粉层的发光器件内部的光吸收，从而提高整个发光器件的有效发光量。上述内反射层231和外反射层232的设置均可以采用以下方法:采用溅射法或蒸发法在载体21的表面上沉积金属反射层，如铝反射层，并采用光刻和腐蚀法去掉不需要的反射层；或者采用掩膜板遮挡住不需要设置反射层的区域，然后采用溅射法或蒸发法在暴露出的载体表面沉积金属反射层或喷涂反光材料；或者直接在需要设置反射层的区域涂覆反光材料。如图10所示，上述荧光粉层还包括预留通孔24，预留通孔24设置在载体21中且延伸方向与容纳腔的延伸方向相同。为了便于将突光粉层的LED芯片组合后便于与外界电路进行电互联，优选在荧光粉层的载体21中设置预留通孔24，将LED芯片与穿过预留通孔24的引线或导体进行电互联。如图8所示，在本实用新型一种优选的实施例中，上述荧光粉区22有多个，且至少部分荧光粉区22的荧光粉不同于其余荧光粉区22的荧光粉。在不同的荧光粉区22内设置不同的荧光粉，与不同的LED芯片进行组装可以拓展LED封装单元的出光的多样化。当荧光粉区22的荧光粉不同时，可以采用多次模塑的方法在相应的容纳腔内模塑不同的荧光粉，或采用点胶的方法向不同的容纳腔内填充不同的荧光粉。可用于本实用新型的荧光粉包括但不限于红色荧光粉、绿色荧光粉、YAG荧光粉以及上述几种荧光粉混合形成的混合荧光粉。如图9和图10所示，在本实用新型另一种典型的实施方式中，还提供了一种LED封装单元，该LED封装单元包括发光层I和荧光粉层2，发光层I具有一个或多个呈阵列分布的LED芯片11 ;荧光粉层2为上述的荧光粉层，荧光粉层2的荧光粉区22设置在LED芯片11的正上方，且突光粉层2的载体21的第一表面远离发光层I设置。具有上述结构的LED封装单元，由包括叠加的发光层I与荧光粉层2，避免了将LED芯片11与荧光粉层2先后封装时由于各自的封装条件不同而产生的不利影响，而且，荧光粉层2与LED芯片11相互远离设置，形成了远程荧光粉结构，进而避免了由于荧光粉自发热与LED芯片之间的相互影响，改善了 LED封装单元稳定性和可靠性；同时，由于只在与LED芯片11对应的区域设置荧光粉区，从而大大减少了荧光粉的用量，节约了 LED封装单元的制作成本。制备上述LED封装单元时，由于发光层I和荧光粉层2进行分开制作，一方面各层可以采用独立的流水线进行并行生产，相互之间不受影响，因而提高了 LED封装单元的制作效率；另一方面，制作完成的各层可以依照客户的需求进行组装，灵活性增加；此外，各层进行独立检测，保证合格后再组装，相对于传统结构的LED封装单元的组装之后再检测的方式，提高了成品良率，减少了不必要的浪费。如图10所示，在本实用新型的又一种优选的实施例中，上述荧光粉层2的载体21中设置有预留通孔24，上述发光层I还包括封装主体12和导电层13，LED芯片11封装在封装主体12内；导电层13封装在封装主体12内，LED芯片11与导电层13电互联，部分导电层13与预留通孔24对应设置。在发光层I的部分导电层13的上部设置预留通孔24，从而可以利用弓I线或导体将导电层13和外界电路进行电互联，进而完成对LED芯片的控制。为了进一步提高本实用新型的LED封装单元的集成度，简化LED封装单元的封装工艺，如图10所示，上述发光层I还包括电路元件14，电路元件14与导电层13电互联，封装主体12包括第一封装主体121和第二封装主体122，与荧光粉区22对应设置并将LED芯片11封装在第一封装主体121中；围绕第一封装主体121设置并将电路元件14封装在第二封装主体122中。如图10所示，上述LED封装单元还包括透明粘结层3，透明粘结层3设置在发光层I与荧光粉层2之间。采用透明的粘结层3将发光层I和荧光粉层2进行粘结固定，由于透明粘结层3透明，对LED芯片11所发出的光的透过率的影响较小。为了进一步减弱透明粘结层3对LED芯片11的发出的光的透光率的影响，优选第一封装主体121的折射率不小于荧光粉层2的载体21的折射率；透明粘结层3的折射率不大于第一封装主体121的折射率。当发光层I的封装主体12为硅树脂封装主体时，优选发光层I与荧光粉层2的结合面为氧气等离子处理表面。采用氧气等离子体处理后的发光层I与荧光粉层2的结合面能够直接粘合，因此不需要在发光层I和荧光粉层2之间设置透明粘结层3，节约了用料，简化了 LED封装单元的制作过程。在本实用新型另一种典型的实施方式中，还提供了一种LED封装系统，包括一个或多个LED封装单元，LED封装单元为上述的LED封装单元，且各LED封装单元呈二维阵列排布。由本实用新型的LED封装单元二维阵列排布组成的LED封装系统，集合了个LED封装单元的功能，提高了 LED封装系统的集成度。 在本实用新型又一种优选的实施例中，上述LED封装单元为多个，各LED封装单元一体设置或相互隔离设置，各LED封装单元之间电互联或独立工作。当各LED封装单元电互联时，实现了将各LED封装单元统一控制的目的；当各LED封装单元独立工作时，采用不同的控制系统进行控制可以实现更多的功能。 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种突光粉层，其特征在于，所述突光粉层包括: 载体(21 )，包括相对设置的第一表面和第二表面，并具有一个或多个容纳腔，所述容纳腔至少具有设置在所述第一表面上的第一开口； 一个或多个荧光粉区(22)，设置在所述容纳腔中。
2.根据权利要求1所述的荧光粉层，其特征在于，所述容纳腔为贯通所述载体(21)的第一表面和第二表面的通孔，所述荧光粉区(22)填充在所述通孔中。
3.根据权利要求1所述的荧光粉层，其特征在于，所述容纳腔为具有所述第一开口的凹槽，所述凹槽的底部透明，所述荧光粉区(22)填充在所述凹槽中。
4.根据权利要求2或3所述的荧光粉层，其特征在于， 至少部分所述荧光粉区(22)的朝向所述第一开口的一端相对于所述容纳腔的侧壁向外延伸形成延伸部，所述延伸部的端面为外凸的弧面；或 至少部分所述荧光粉区(22)的朝向所述第一开口的一端的端面为散射表面。
5.根据权利要求2或3所述的荧光粉层，其特征在于， 所述容纳腔的侧壁倾斜，且所述容纳腔的第一开口的开口面积为所述容纳腔的垂直于其延伸方向的最大截面积。
6.根据权利要求1或2或3所述的荧光粉层，其特征在于，所述荧光粉层还包括反射层(23),所述反射层(23)包括沿所述容纳腔的侧壁设置的内反射层(231)。
7.根据权利要求6所述的荧`光粉层，其特征在于，所述反射层(23)还包括外反射层(232)，所述外反射层(232)沿所述载体(21)的具有所述容纳腔的第一开口的第一表面设置。
8.根据权利要求1或2或3所述的荧光粉层，其特征在于，所述荧光粉层还包括预留通孔(24)，所述预留通孔(24)设置在所述载体(21)中且延伸方向与所述容纳腔的延伸方向相同。
9.根据权利要求1或2或3所述的荧光粉层，其特征在于，所述荧光粉区(22)有多个，且至少部分所述荧光粉区(22)的荧光粉不同于其余所述荧光粉区(22)的荧光粉。
10.一种LED封装单元，其特征在于，所述LED封装单元包括: 发光层(I)，具有一个或多个呈阵列分布的LED芯片(11); 荧光粉层(2)，为权利要求1至9中任一项所述的荧光粉层，所述荧光粉层(2)的荧光粉区(22)设置在所述LED芯片(11)的正上方，且所述荧光粉层(2)的载体(21)的第一表面远离所述发光层(I)设置。
11.根据权利要求10所述的LED封装单元，其特征在于，所述荧光粉层(2)的载体(21)中设置有预留通孔(24)，所述发光层(I)还包括: 封装主体(12)，所述LED芯片(11)封装在所述封装主体(12)内； 导电层(13 )，封装在封装主体(12 )内，所述LED芯片(11)与所述导电层(13 )电互联，部分所述导电层(13 )与所述预留通孔(24 )对应设置。
12.根据权利要求11所述的LED封装单元，其特征在于，所述发光层(I)还包括电路元件(14)，所述电路元件(14)与所述导电层(13)电互联，所述封装主体(12)包括: 第一封装主体(121)，与所述荧光粉区(22)对应设置并将所述LED芯片(11)封装其中；第二封装主体(122)，围绕所述第一封装主体(121)设置并将所述电路元件(14)封装其中。
13.根据权利要求12所述的LED封装单元，其特征在于，所述LED封装单元还包括透明粘结层(3 )，所述透明粘结层(3 )设置在所述发光层(I)与所述荧光粉层(2 )之间。
14.根据权利要求13所述的LED封装单元，其特征在于，所述第一封装主体(121)的折射率不小于所述荧光粉层(2)的载体(21)的折射率；所述透明粘结层(3)的折射率不大于所述第一封装主体(121)的折射率。
15.根据权利要求11所述的LED封装单元，其特征在于，所述封装主体(12)为硅树脂封装主体，所述发光层(I)与所述荧光粉层(2 )的结合面为氧气等离子处理表面。
16.一种LED封装系统，包括一个或多个LED封装单元，其特征在于，所述LED封装单元为权利要求10至15中任一项所述的LED封装单元，且各所述LED封装单元呈二维阵列排布。
17.根据权利要求16所述的LED封装系统，其特征在于，所述LED封装单元为多个，各所述LED封装单元一体设置或相互隔离设置，各所述LED封装单元之间电互联或独立工作。
专利摘要本实用新型提供了一种荧光粉层、LED封装单元及LED封装系统。该荧光粉层包括载体，包括相对设置的第一表面和第二表面，并具有一个或多个容纳腔，容纳腔至少具有设置在第一表面上的第一开口；一个或多个荧光粉区，设置在容纳腔中。该LED封装单元包括上述荧光粉层。该LED封装系统，包括一个或多个LED封装单元。在本实用新型的荧光粉层中荧光粉设置在载体的容纳腔中大大节约了荧光粉的用量，从而在很大程度上节约了荧光粉层的制作成本，而且，该荧光粉层可以采用现有的工艺设备进行制作，减少了设备投入。
文档编号H01L33/50GK202948973SQ20122063643
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者韦嘉, 黄洁莹, 董明智, 王之英, 袁长安 申请人:北京半导体照明科技促进中心