[發明專利]基于COB封裝的LED光源及其制造方法

在審

• 申請號: 201310719676.1
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103700654A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 付濤;康永印;陳文杰;蘇凱
• 申請（專利權）人: 納晶科技股份有限公司
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/58;H01L33/56
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及一種基于COB封裝的LED光源及其制造方法。

背景技術

半導體發光二極管（LED）在包括固態照明裝置的多個領域被應用。隨著照明行業對大功率、高亮度LED需求的持續增加，對LED封裝的性能和可靠性也提出了更高的要求。

現行的LED封裝方法為：LED芯片預先被集成在一塊基板上，如陶瓷、硅橡膠或塑料；然后，一套集成芯片被安裝在一個熱沉上，所用熱沉通常為銅、鋁或其他導熱材料用以達到散熱效果?；谏鲜鯨ED封裝方式的光源，通常會形成多個導熱界面和熱障，從而提高了熱阻，降低了導熱性能，也增加了封裝成本。

另一種傳統方式則為COB封裝，該方式將LED芯片直接固定在電路板上用以減少熱障，降低封裝成本。但是，目前基于COB封裝的光源，LED芯片組被固定在一個極小的空間內，且封裝的光學結構又多為平面封裝結構。當LED光源工作時，由于全反射原理，當芯片發出的光的出光角度大于硅膠和空氣界面的臨界角時，這部分光線將因全反射而反射回芯片，使得LED芯片對藍光形成交叉吸收，導致藍光取光效率的降低和藍光輸出的損失。所以，平面硅膠的COB光源，在發光原理上已經損失了部分藍光。

而針對COB封裝的白光光源，傳統生產方式則為在LED芯片表面上涂覆一層含有熒光粉層的硅膠層來產生白光，該工藝對制備LED白光光源便捷、有效，但不足之處在于上述封裝方式難以使光源達到大的出光角度，以及出光的均勻性、一致性。此外，基于此封裝形式的白光光源其散熱性能也有待改進。因為COB白光光源在工作的過程中，光源芯片和熒光粉層緊貼在一起，且二者均會產生較大的熱量，這樣直接導致熱量的聚集，而且所產生的熱量也不易傳導散失。

具體地，在一個LED光源中，光源的芯片結構、封裝硅膠的折射率以及封裝光學結構對光源的取光效率影響較大。當發射光由芯片到封裝硅膠部分，封裝硅膠部分到達空氣界面，整個傳導過程涉及到光由光密介質過渡到光疏介質。而光的傳導在這個過程中遵循全反射原理。在不同的界面，必然有部分藍光會在界面發生全反射而返回芯片層，進而被芯片所吸收而無法導出，吸收的這部分光又會轉化為熱能，而熱量的堆積則會影響光源的使用壽命。

基于上述原理，現行的封裝技術普遍存在取光效率有限的缺點。因為多數的光源在封裝過程中，因光源圍壩導致封裝硅膠呈平面結構，這種設計在原理上已經導致了部分藍光的損失，這點在高功率COB封裝光源上顯得尤為明顯，原因在于大功率COB光源將許多LED芯片集成在一個較小的空間，而芯片表面的透明硅膠層近似平面結構，這樣因全反射作用而反射的藍光在芯片間形成大量的交叉吸收而損失并轉換為熱。

針對COB白光光源，現行的封轉技術只是通過將熒光粉與硅膠共混然后涂覆在芯片表面，固化封裝。基于此種方式的工藝簡便，快捷。但是，如前所述，依然存在較低的藍光取光效率，而較低的藍光取光效率又會導致白光輸出的減少；同時，熒光粉層緊貼LED芯片，光源工作時導致熱量堆積而影響光源壽命。

因此，光源在封裝過程中，一方面可以提高硅膠的折射率，但通過改變折射率來提高取光效率的作用有限；因此，另一個方案為改變封裝硅膠的幾何結構，在光源芯片表面直接成型透鏡，其不足之處在于，通過在光源芯片表面直接成型透鏡，因硅膠量較多，其在熱固化過程中會因硅膠自身的應力以及熱收縮作用而導致芯片間金線的斷裂，影響產品的良品率。

為提高產品的良品率，有必要采取措施以避免封裝過程的應力作用導致芯片間金線的斷裂，最終提高光源的取光效率，以及光源出光的均勻性和一致性。

發明內容

本發明目的之一在于提供一種基于COB封裝的LED光源，以提高對LED芯片的取光效率，同時避免封裝過程中芯片金線的斷裂。

本發明另一目的在于提供一種LED光源的制造方法，以在封裝過程中避免芯片金線的斷裂，同時提高LED芯片的取光效率。

為此，根據本發明的一方面，提供了一種LED光源，包括：COB光源，具有多個LED芯片和封裝光源芯片的封裝硅膠；和透鏡，粘接在封裝硅膠的表面上。

進一步地，上述COB光源為藍色光源，LED光源為藍色光源或白色光源。

進一步地，上述透鏡具有熒光粉層。

進一步地，上述透鏡為凸面結構以提高COB光源的取光效率。

進一步地，上述透鏡為半球形。

進一步地，上述COB光源為藍色光源，透鏡為的硅膠透鏡。

進一步地，上述透鏡包括一層或多層硅膠透鏡層。

進一步地，上述透鏡還包括位于最外層的光轉化層。