CN103811646B - 发光二极管封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管封装结构，其包括一体成型的反射基座、至少一电导通件、至少一发光二极管及一封装体，其中，该一体成型的反射基座包含有一底壁及一具有一反射面的侧壁，该底壁上形成有一模穴及多个环绕于该模穴的微结构，该电导通件设置于该反射基座上，该发光二极管设置于该模穴内且电连接于该电导通件，该封装体设置于该反射基座上且覆盖该发光二极管，借此，该发光二极管所投射出的特定角度的光线穿透该封装体，而其他角度的光线被该封装体及该反射面反射，并通过多个微结构导引成为特定角度的光线而穿透该封装体。本发明能有效利用发光二极管所发出的光线提升光取出效率和产生聚光增亮的效果，并同时减少能量的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装结构，尤其涉及一种能提高发光效率及提供特殊光形设计的一体成型的发光二极管封装结构。
背景技术
发光二极管（lightemittingdiode；LED）目前常见的应用在于电视、个人电脑的显示器、手机、照明灯具、各种中、大型广告牌及交通标志等。近年来中国台湾发光二极管产业已呈现高成长率，主要的成长动力有二个：其中之一是在发光二极管显示器的背光源市场；另一个则是在一般光源市场中替代白炽灯泡和荧光灯泡。在上述的市场中，发光二极管均具有环保、省能及色彩表现性佳等优点，另外，如“欧盟2006年禁用汞”的环保法规更是驱动市场成长的主因。
传统发光二极管封装结构通常具有基板、反射杯、发光二极管芯片、封装材料及聚光透镜。其中，反射杯设置于基板上，发光二极管芯片设置于基板上，且位于反射杯内，所投射出的光线可经反射杯反射；封装材料设置于反射杯内且覆盖发光二极管芯片，聚光透镜设置于反射杯的上方，用于集中光线而产生聚光效果。
但是，此类发光二极管封装结构还需借助带有表面微结构的光学膜片或扩散膜等，以将光线均匀扩散，导致所述发光二极管封装结构的体积通常较大，不符合低成本和薄型化的趋势。另一方面，发光二极管芯片所投射出的光线容易在封装材料不同折射率的界面形成全反射，因而增加光线的出光路径；再一方面，光线的能量容易被内部元件所吸收，导致传统发光二极管封装结构的出光率不如预期。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种具有模穴及微结构的反射基座，借以提高发光二极管封装结构的发光效率及提供其特殊光形设计。
本发明的次要目的在于，提供一种一体成型的反射基座，具有能够降低制造成本及薄型化的优点。
为达上述目的，本发明提供一种发光二极管封装结构，其包括一体成型的反射基座、至少一电导通件、至少一发光二极管及一封装体。其中，该一体成型的反射基座包含有一底壁及一具有一反射面的侧壁，且该底壁上形成有一模穴及多个环绕于该模穴的微结构；该电导通件设置于该反射基座上；该发光二极管设置于该模穴内，且电连接于该电导通件；该封装体设置于该反射基座上，且覆盖该发光二极管。
其中，该发光二极管所投射出的特定角度的光线穿透该封装体，而其他角度的光线被该封装体及该反射面反射，并通过多个微结构导引成为特定角度的光线而穿透该封装体。
换句话说，本发明提供的发光二极管封装结构包括：一体成型的反射基座，其包含有一底壁及一具有一反射面的侧壁，其中该底壁上形成有一模穴及多个环绕于该模穴的微结构；至少一电导通件，其设置于该一体成型的反射基座上；至少一发光二极管，其设置于该模穴内，且电连接于该电导通件，用于投射出一光线；以及一封装体，其设置于该一体成型的反射基座上，且覆盖该发光二极管；其中，该发光二极管所投射出的特定角度的光线穿透该封装体，而其他角度的光线经该封装体及该反射面反射，并通过该多个微结构导引成为特定角度的光线而穿透该封装体。
综上所述，本发明的发光二极管封装结构可通过具有模穴和表面微结构的一体成型的反射基座来调整光线的出光角度和导引光线的出光路径，以达到一次光学（primaryoptics）的设计，从而能有效利用发光二极管所发出的光线提升光取出效率和产生聚光增亮的效果，并同时减少能量的损耗。
再者，所述发光二极管封装结构不需额外添加其他光学元件，不会产生光学元件的成本，且能够达到薄型化的目的，同时制作亦较为简易。
附图说明
图1为本发明实施例一的发光二极管封装结构的立体示意图；
图2为本发明实施例一的一体成型的反射基座的一实施形态的部分立体示意图；
图2A为本发明实施例一的一体成型的反射基座的另一实施形态的部分立体示意图；
图3为图2中A部分的局部放大图；
图4为本发明实施例一的发光二极管封装结构的一实施形态的光形图；
图5为本发明实施例一的发光二极管封装结构的另一实施形态的光形图；
图6为本发明实施例二的发光二极管封装结构的一视角的部分立体示意图；
图7为本发明实施例二的发光二极管封装结构的另一视角的立体示意图。
【主要元件附图标记说明】
1、1’发光二极管封装结构
10、10’一体成型的反射基座
11底壁
111模穴
112微结构
113贯孔
12侧壁
121反射面
20、20’电导通件
21’导电结构
22’导电焊垫
30发光二极管
40封装体
50荧光胶层
d线宽
θ1、θ2角度
具体实施方式
实施例一
请参阅图1所示，其为本发明的实施例一的发光二极管封装结构的立体示意图。所述发光二极管封装结构1包括一体成型的反射基座10、至少一电导通件20、至少一发光二极管30及一封装体40。
在本具体实施例中，一体成型的反射基座10包含有一底壁11及一具有一反射面121的侧壁12，其中底壁11上形成有一模穴111及多个环绕于模穴111的微结构112；电导通件20设置于一体成型的反射基座10上；发光二极管30设置于模穴111内且电连接于电导通件20；封装体40设置于一体成型的反射基座10上且覆盖发光二极管30。
更详细地说，所述一体成型的反射基座10由金属射出成型（MetalInjectionMolding，MIM）技术所制成，主要是借助精确的模具设计与一体成型的射出技术将二次加工的需求减至最低，从而大幅度降低成本和缩短制造时间。
所述模穴111成型于一体成型的反射基座10的底壁11中央，用以容置至少一发光二极管30。所述多个微结构112同样成型于底壁11上且环绕于模穴111，即环绕于发光二极管30；借此，发光二极管30所投射出的光线在经侧壁12的反射面121和封装体40反射后，可经由多个微结构112的导引而改变出光路径并进一步穿透封装体40，以提升光取出效率；换言之，发光二极管30所投射出的光线可经由多个微结构112的导引而缩短出光路径。
需说明的是，由于一体成型的反射基座10为低介电材料（例如金属材料）所制成，因此，电导通件20设计为一软性印刷电路板（FPC），所述电导通件20设置于一体成型的反射基座10上，并由模穴111经底壁11和侧壁12的反射面121延伸至外部，用于分别电性连接模穴111内的发光二极管30与一外部线路（图未示）。
封装体40是以点胶方式将高透光高分子材料例如环氧树脂（epoxy）或硅胶（silicon）形成于一体成型的反射基座10内，并覆盖发光二极管30和部分电导通件20，其中又以折射率为1.5的硅胶更佳。
在一变化实施例中，所述发光二极管封装结构1可包括一反射层（图未示），其是以高反射率的金属材料例，如金、银或铝经电镀而形成于一体成型的反射基座10的内表面；更详细地说，反射层为镀覆于底壁11的微结构111上及侧壁12的反射面121，用以提高光线的反射率。
值得一提的是，所述发光二极管封装结构1’还包括一荧光胶层50，所述荧光胶层50设置在模穴111内，并覆盖发光二极管30，除能够提供多色光源之外（例如将蓝光LED转换成白光），还能够避免部分荧光粉末掉落于反射基座10的微结构112上，导致在制造阶段改变或是破坏原始设计的出光路径、光型及效率的情况。请参阅图2至图3，其中图3为图2的一体成型的反射基座的A部分的局部放大图，所述多个微结构112为多个齿形同心环结构，其中每一齿形同心环结构相对于水平面具有一倾斜度，且每一齿形同心环结构的线宽d较佳介于2至5微米之间。
进一步值得一提的是，侧壁12的反射面121与水平面夹有一角度θ1，所述角度θ1较佳介于35度至85度之间，而模穴111的壁面与水平面夹有一角度θ2，所述角度θ2较佳介于35度至90度之间，并且所述角度θ1和角度θ2可通过模具设计而有所调整，借以改变发光二极管封装结构1的发光光形，进而增加其应用性，举例如下。
请配合参阅图4，其为发光二极管封装结构的一实施形态的发光光形图，当侧壁12的反射面121与水平面的夹角θ1为85度，而模穴111的壁面与水平面的夹角θ2为90度时，所述发光二极管封装结构1的发光光形呈蝠翼型（batwingtype）；具体而言，发光二极管封装结构1在约介于30至60度和-30至-60度之间的出光角度具有最大光强度，且光强度分别朝90度和-90度角的方向逐渐递减，此种发光二极管封装结构1可应用于LED路灯灯具上。
请配合参阅图5，其为发光二极管封装结构的另一实施形态的发光光形图，当侧壁12的反射面121与水平面的夹角θ1为45度，而模穴111的壁面与水平面的夹角θ2同样为45度时，所述发光二极管封装结构1的发光光形呈子弹型（bullettype）；具体而言，发光二极管封装结构1的发光角度约介于±30度之间，且位于0度角的光强度为最大，此种发光二极管封装结构1可应用于聚光式照明，例如珠宝柜的LED灯具上。
实施例二
请参阅图6所示，其为本发明的实施例二的发光二极管封装结构的部分立体示意图。所述发光二极管封装结构1’包括一体成型的反射基座10’、至少一电导通件20’、至少一发光二极管30、一封装体40及一荧光胶层50。
请配合参阅图7所示，与前一实施例的不同之处在于，所述反射基座10’由高介电材料（例如陶瓷材料）以一体成型的技术所制成，亦即一体成型的反射基座10’整体均不导电，一体成型的反射基座10’上还成型有多个贯穿底壁11的贯孔113，且多个贯孔113相对于模穴111。
另外，所述电导通件20’还包括多个导电结构21’及多个导电焊垫22’；其中，导电结构21’及导电焊垫22’可分别由导电材料，例如银、铜、锡、石墨等所制成，多个导电焊垫22’嵌固于底壁11上，且多个导电结构21’通过多个贯孔113固设于一体成型的反射基座10’上，用以电性连接发光二极管30与多个导电焊垫22’。
借此，本实施例的发光二极管封装结构1’除了具有前一实施例的优点之外，还能够借助表面黏着技术电性连接于一外部基板（图未示），并通过其导电焊垫22’与该外部基板上的线路电性连通，进而提升所述发光二极管封装结构1’的应用性。
综上所述，与传统发光二极管封装结构相比，本发明的发光二极管封装结构具有以下优点：
1、本发明的反射基座上一体成型有一模穴和环绕于该模穴的多个微结构，其中模穴可容置至少一发光二极管，再者，发光二极管投射出的光线经反射面和封装体反射后，可通过多个微结构的导引而改变出光路径而穿透封装体，从而有效提升光萃取率（>80%）。
2、所述发光二极管封装结构可借助控制反射基座的反射面与水平面的夹角及模穴的壁面与水平面的夹角以调整其发光光形，因此可广泛应用于不同照明领域；再者，所述发光二极管封装结构不需额外添加其他光学元件，不会产生光学元件的成本，且能够达到薄型化的目的，同时制造亦较为简易。
3、所述发光二极管封装结构可通过将荧光胶层设置于反射基座的模穴内并覆盖发光二极管以提供多色光源，并避免部分荧光粉末掉落于反射基座的微结构上，导致在制造阶段改变或是破坏原始设计的出光路径、光形及效率的情况。
以上所述，仅为本发明的较佳实例，并非用来限定本发明实施的保护范围，故凡依本发明所述的形状、构造、特征及精神所做的等效变化与修改，均应包含于本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：
一体成型的反射基座，其包含有一底壁及一具有一反射面的侧壁，其中该底壁上形成有一模穴及多个环绕于该模穴的微结构，且该多个微结构为多个齿形同心环结构；
至少一电导通件，其设置于该一体成型的反射基座上；
至少一发光二极管，其设置于该模穴内，且电连接于该电导通件，用于投射出一光线；以及
一封装体，其设置于该一体成型的反射基座上，且覆盖该发光二极管。
2.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，每一齿形同心环结构的线宽介于2至5微米之间，且每一齿形同心环结构在水平方向上具有一倾斜度。
3.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该反射面与水平面夹有第一角度，该第一角度介于35度至85度之间，该模穴的壁面与水平面夹有第二角度，该第二角度介于35度至90度之间。
4.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，还包括一荧光胶层，其设置于该一体成型的反射基座的模穴内，并覆盖该发光二极管。
5.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该一体成型的反射基座为低介电材料所制成，该电导通件为一软性印刷电路板，该软性印刷电路板由该模穴经该底壁及该侧壁的反射面延伸至外部。
6.如权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该一体成型的反射基座为高介电材料制成，该一体成型的反射基座具有多个相对于该模穴的贯孔，该电导通件包括多个导电焊垫及多个导电结构，该多个导电焊垫嵌固于该底壁上，该多个导电结构通过该多个贯孔固设于该一体成型的反射基座上，用于电性连接该发光二极管及该多个导电焊垫。
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