[發明專利]一種白光LED發光裝置

無效

• 申請號: 201210055797.6
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102593340A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 周濟;李幸運;劉世香
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/50;H01L33/62
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種白光LED發光裝置，屬于LED光源技術領域。

背景技術

利用半導體PN結作為發光源的二極管(LED)問世于20世紀60年代初，1964年首先出現紅色LED，之后出現黃色LED，直到1994年藍色、綠色LED才研制成功。1996年由日本Nichia公司成功開發出白色LED。

無論從LED的發光機理、發光效率，還是從該技術的發展與應用速度來看，都堪稱為一種嶄新的光源，因此LED半導體發光被稱作“第四代光源”。從實際應用的角度來看，由于其體積小、抗震性強、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強等諸多優點，從某種意義上講，可以說其應用的領域與范圍具有無限性。到目前為止，LED已經在背光照明及顯示領域得到了廣泛的應用，但將LED應用在功能性照明中還需要解決一些問題，如芯片發光效率和光通量的提高，封裝技術有待進一步改進，從結構設計、材料選擇及工藝等多方面入手，提高產品的光學性能及散熱性能。

芯片是LED光學系統的光源，一般包括限制層、有源層、基底、電極等幾個部分。光子在有源層中產生，然后向芯片的不同側面出射，芯片的出光面為上表面以及四個側面，四個側面出射的光線占總光線的絕大部分。而目前實現白光LED的主流技術是在藍光LED芯片的上表面涂覆黃色熒光粉，利用藍黃兩波長光色混合實現白光，不可避免地造成了芯片側面光輸出的浪費。若能將芯片側面的光輸出加以收集，必能大大提高白光LED的取光效率。

此外，點熒光粉的過程需要嚴格控制配膠比例，熒光膠中存在的不均勻顆粒會造成進入的光偏離入射方向而向四面八方散開，與光的吸收一樣，光的散射也會使通過熒光膠的光強減弱。并且，溫度對熒光粉的性能影響很大，隨著溫度上升，熒光粉量子效率降低，發光強度及波長發生變化，從而引起白光LED色溫、色坐標的變化；由于熒光粉涂層是由環氧或硅膠與熒光粉調配而成，在芯片發出的光和熱輻射下，熒光涂層易于老化從而造成LED的加速光衰，并影響LED產品的使用壽命。同時，提高LED的散熱性能對實際應用具有重要意義，好的散熱系統，可以在同等輸入功率下得到較低的工作溫度，延長LED的使用壽命；或在同樣的溫度限制范圍內，增加輸入功率或芯片密度，從而增加LED燈的亮度。結溫是衡量LED封裝散熱性能的一個重要技術指標，一般而言，LED發光時所產生的熱能無法導出，將會使LED結溫過高，進而影響產品生命周期、發光效率及穩定性，當結面溫度從25℃上升至100℃時，各種顏色發光二極管的發光效率將會衰退20％～75％，其中又以黃色光衰退75％最為嚴重。此外，LED的操作溫度越高，其產品壽命亦越短，當操作溫度從63℃上升至74℃時，LED平均壽命將會減少3/4，因此要提升LED發光效率，其散熱管理與設計便成為非常重要的課題。對于大功率或白光LED封裝，其輸入功率為1W或更高，芯片面積較小，其熱流密度高達100W/cm²以上，散熱基板的作用就是吸收芯片產生的熱量，并傳導到熱沉上，實現與外界的熱交換。如果能實現芯片的多渠道散熱，必定有利于控制芯片PN結區的工作溫度。

因此，有必要對現有的白光LED封裝結構及封裝方法進行改進并優化。

發明內容

本發明的目的是提供一種白光LED發光裝置，以克服熒光粉封裝LED發光裝置所存在的上述不足，具有高效散熱能力和高出光率。

本發明所提供的一種白光LED發光裝置，包括LED芯片、散熱基板、熒光LTCC薄片、反光杯和電極框架；

所述LED芯片鍵合于所述散熱基板上；所述熒光LTCC薄片套設于所述LED芯片上并包覆所述LED芯片的上表面和四個側面；所述反光杯套設于所述熒光LTCC薄片周圍；所述LED芯片通過引線連接至所述電極框架；