Led晶片及功率型led的製作方法
2023-04-28 14:48:06 1
專利名稱：Led晶片及功率型led的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED技術領域，特別是涉及一種LED晶片及功率型LED。
背景技術：
功率型LED(Light Emitting Diode,發光二極體)通常指功率在O. 5W以上的LED，其在照明等領域應用範圍很廣。目前，功率型LED封裝主要有兩種模式單晶片封裝後集成模式和多晶片集成封裝模式，不論是單晶片或多晶片集成，每顆晶片內的LED晶片數量均為一。現階段國內外眾多廠商在研發功率型LED時，其設計思維仍停留在傳統光源方位內，可靠性低，難以形成批量化生產。另外，對傳統光源進行設計時，一般只考慮到封裝的便利性和光學效果面，而忽略了應用電路的可行性。通常，紅光LED的常規驅動電壓在1. 8V-2. 4V範圍內，藍光LED的常規驅動電壓在2. 8V-3. 8V範圍內，其輸入電壓和輸入電流較難控制。如果按照一般設計思路，需採用雙電源供給模式，從而導致應用端的驅動電路設計將會變得較複雜、成本高，且電源供給困難。進一步地，要實現紅光LED和藍光LED可調光調色，驅動電路將會更複雜，因此其應用端有較大的局限性。
實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種LED晶片及功率型LED，其電路結構簡單，實現批量化生產進而降低生產成本。為解決上述技術問`題，本實用新型採用的一個技術方案是提供一種LED晶片，LED晶片內部設置有至少兩個LED晶片；其中，至少兩個LED晶片電連接，並晶片集成而成LED晶片，LED晶片具有與外界電源連接的電極端子。其中，至少兩個LED晶片是相同光色晶片，並且形成串聯電路，串聯電路的兩端分別是正極、負極，作為與外界電源連接的電極端子。為解決上述技術問題，本實用新型採用的另一個技術方案是提供一種功率型LED，包括至少兩顆封裝在一起的LED晶片，每顆LED晶片內部設置有至少兩個LED晶片；其中，至少兩個LED晶片電連接，並晶片集成而成LED晶片，LED晶片具有與外界電源連接的電極端子。其中，每顆LED晶片內的所有LED晶片是相同光色晶片，並且形成串聯電路，串聯電路的兩端分別是正極、負極，作為與外界電源連接的電極端子，至少一顆LED晶片內的LED晶片的光色與另外一顆LED晶片內的LED晶片的光色不同。其中，每顆LED晶片的供電電壓相同，並且所有LED晶片之間並聯連接，每顆LED晶片內部設置的所有LED晶片電連接後所形成電路的額定電壓即為供電電壓，供電電壓是12V或其整數倍。其中，至少一顆LED晶片內的LED晶片的光色為紅光，至少另外一顆LED晶片內的LED晶片的光色為藍光，紅光LED晶片和藍光LED點亮時所產生的白光光通量之比為1:8。其中，紅光LED晶片與藍光LED晶片的數目之比為1:1。其中，紅光LED晶片尺寸為40mil*40mil，紅光LED晶片內的LED晶片數量為六顆且其尺寸為12mil*18mil ;藍光LED晶片尺寸為52mil*52mil，藍光LED晶片內的LED晶片數量為四顆且其尺寸為24mil*24mil。其中，功率型LED包括與LED晶片一起封裝的可調驅動電路，可調驅動電路的輸出端連接LED晶片的電極端子，實現3000 6000K色溫可調。其中，功率型LED採用環氧樹脂、矽樹脂或者矽膠進行封裝。本實用新型的有益效果是區別於現有技術的情況，本實用新型改變現有技術一顆LED晶片僅設置一個LED晶片的技術思維，突破性地將多個LED晶片集成於LED晶片中，其在實現相同發光效果時，相較封裝多顆單晶片的LED晶片而言工藝複雜度、難度大幅降低，成本隨之降低，而且封裝應用簡單、靈活，可靠性高；一個LED晶片中集成多個LED晶片在達到與多個LED晶片相同發光效果時，相較於後者其製造成本低且其空間使用率較高。另外，對同一功率型LED內的各LED晶片統一驅動電壓,使用一個驅動電源、一種電壓輸出即可，能夠巧妙地解決驅動電 源的匹配問題，避免對不同額定電壓的負載提供不同的電壓輸出，進而使應用電路的複雜度大幅降低、成本更低。
圖1是本實用新型LED晶片實施方式的結構示意圖；圖2是本實用新型功率型LED第一實施方式的結構示意圖；圖3是圖2所示功率型LED第一實施方式的電路示意圖；圖4是本實用新型功率型LED第二實施方式的電路示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式對本實用新型進行詳細說明。參閱圖1，圖1是本實用新型一種LED晶片實施方式的結構示意圖。本實用新型實施方式的LED晶片100，LED晶片100內部設置有至少兩個LED晶片，如圖1所示，至少包括第一 LED晶片101和第二 LED晶片102，第一 LED晶片101和第二 LED晶片102電連接並晶片集成而成該LED晶片100，其中，LED晶片100具有與外界電源(圖未示)連接的電極端子，該電極端子包括正電極端子103和負電極端子104。繼續參閱圖1，在一應用實施方式中，該第一 LED晶片101和第二 LED晶片102是相同光色晶片，第一 LED晶片101和第二 LED晶片102形成串聯電路，串聯電路的兩端分別是正極、負極，該正極、負極分別作為與外界電源連接的正電極端子103、負電極端子104。當然，視具體需求情況，該第一 LED晶片101和第二 LED晶片102還可以形成並聯電路，為並聯電路時，並聯電路的兩端分別是正極、負極，該正極、負極亦作為與外界連接的正電極端子103、負電極端子104。另外，第一 LED晶片101和第二 LED晶片102還可以是不同光色晶片，LED晶片光色的相同與不同的選擇視用戶具體需求進行設計，此處不作過多限制。當然，上述實施方式中，LED晶片100內部的LED晶片的數量還可以是三個、四個甚至更多個，此處亦不作限定。[0025]現有技術LED集成封裝領域中，要實現功率型LED，通常慣性考慮的是在同一 LED支架(或碗杯)內布局多個LED晶片，原因有兩個A、從產業鏈來看，LED封裝屬於產業鏈中遊，而LED晶片則屬於產業鏈的上遊，上下遊之間區隔明顯，一般為不同企業在各自操作，各自為戰，在目前而言，處於上遊的LED晶片企業一般分布於中國臺灣、日本等地，而處於中遊的LED封裝大多數位於中國大陸。LED晶片企業一般只考慮提供統一規格的LED晶片，而LED封裝企業則一般較小，難以影響到LED晶片企業的設計和開發，從歷史事實來看多數處於被動接受上遊LED晶片企業的供貨的狀況。B、對於中遊的LED封裝企業來說，一般一個LED晶片對應一個LED晶片，工藝成熟、市場上容易取得，所以本領域技術人員通常只考慮如何將多顆LED晶片進行設計的方案，而不會注意到對LED晶片內部電路或結構的設計，或者說對於上遊LED晶片企業而言，沒有將多個LED晶片集成在一顆LED晶片的需求，而中遊LED封裝企業則將注意力集中在買到LED晶片後如何進行應用電路的設計這個方向上。本實用新型實施方式，改變先有技術一顆LED晶片僅設置一個LED晶片的技術思維，突破性地將多個LED晶片(如圖1所示的至少第一 LED晶片101和第二 LED晶片102的兩顆LED晶片)封裝在一起形成一個LED晶片100，並在LED晶片100設置與外界電源連接的正電極端子103和負電極端子104，其在實現相同發光效果時，相較封裝多顆單晶片的LED晶片而言工藝複雜度、難度大幅降低，成本隨之降低，而且封裝應用簡單、靈活，可靠性高；一個LED晶片中集成多個LED晶片在達到與多個LED晶片相同發光效果時，相較於後者其製造成本低且其空間使用率較高。其電路結構簡單、適合批量化生產進而降低生產成本。本實用新型還提供一種功率型LED。請參閱圖2，圖2是本實用新型功率型LED第一實施方式的結構示意圖。本實用新型實施方式的功率型LED200，包括基板203、形成於基板203上方的碗杯204，其中碗杯204內設置有至少兩顆 與基板203電連接的LED晶片，並通過封裝膠(圖未示)封裝在一起。以圖2所示為例，碗杯204內分別包括三顆第一 LED晶片201和第二 LED晶片202。其中，全部第一 LED晶片201和第二 LED晶片202並聯設置，且第一 LED晶片201內部所有的LED晶片2010電連接，第二 LED晶片202內部所有的LED晶片2020電連接。如圖3所不，圖3是圖2所不功率型LED第一實施方式的電路不意圖，任意選取一顆第一 LED晶片201和一顆第二 LED晶片202並聯設置，並對其進行說明其中，第一 LED晶片201內部包括六個相互電連接的LED晶片2010，該六個LED晶片2010通過晶片集成而成第一 LED晶片201 ;第二 LED晶片202內部包括四個相互電連接的LED晶片2020，該四個LED晶片2020通過晶片集成而成第二 LED晶片202。第一 LED晶片201和第二 LED晶片202均具有與外界電源連接的電極端子205。繼續參閱圖3，第一LED晶片201內的所有LED晶片2010形成串聯電路，該串聯電路的兩端分別是正極、負極，該正極、負極作為與外界電源連接的電極端子205，其中，正極對應正電極端子2051，負極作為負電極端子2052 ;類似的，第二 LED晶片202內的所有LED晶片2020也形成串聯電路，該串聯電路的兩端分別是正極、負極，該正極、負極作為與外界電源連接的電極端子205，其中，正極對應正電極端子2051，負極作為負電極端子2052。並且,第一 LED晶片201內的所有LED晶片2010是同一種相同光色晶片，而第二LED晶片202內的所有LED晶片2020也是同一種相同光色晶片，但有所區別的是，第一 LED晶片201內的所有LED晶片2010與第二 LED晶片202內的所有LED晶片2020的光色不同，即第一 LED晶片201、第二 LED晶片202分別呈現不同的光色。在一具體應用實施方式中，第一 LED晶片201內的所有LED晶片2010的光色是紅光，即紅光LED晶片201 ;而第二 LED晶片202內的所有LED晶片2020的光色是藍光，即藍光LED晶片202。設計時，每顆LED晶片的供電電壓相同，供電電壓指每顆LED晶片內部設置的所有LED晶片電連接後所形成電路的額定電壓。結合圖2和圖3，即第一 LED晶片201內所有LED晶片2010串聯後形成電路的額定電壓與第二 LED晶片202內所有LED晶片2020串聯後形成電路的額定電壓相同。通常，該供電電壓可以是12V或者是12V的整數倍，供電電壓的選擇與LED晶片的數量、各LED晶片之間的連接方式(如串聯、並聯)、LED晶片內LED晶片的數量以及各LED晶片之間的連接方式相關，比如，供電電壓也可以是其他非12V或者12V的整數倍的數值，比如可以是5V、8V或220V等值。也就是說，本實用新型實施方式可以通過比較隨意的組合LED晶片和LED晶片的連接方式和連接數量來滿足連接同一個輸出電壓的要求，而不再受限於必須提供不同的供電電壓的限制。並且，紅光LED晶片201與藍光LED晶片202在點亮時所產生的白光光通量之比為1:8，通常為激發螢光粉產生白光，此時，在點亮時紅光LED晶片201發出的光線與藍光LED晶片202發出的光線的配合，其產生的白光效果最好。另外，一般而言，紅光LED晶片201與藍光LED晶片202的數量之比為1:1，此時產生的白光效果較佳，並且能夠提高應用的靈活性。當然，紅光LED晶片201與藍光LED晶片202在點亮時所產生的白光光通量設計比值並不局限於本實用新型實施方式中所舉例的1:8，比如可以是1: 2、1: 3、1:9等，甚至也可以是8:1、3:1或者2:1等；類似的，紅光LED晶片201與藍光LED晶片202的數量之比也並不局限於本方面實施方式中所舉例的1:1，比如可以是1:2、1:3、2:1、3:1等。上述實施方式中，供電電壓、紅光LED晶片201與藍光LED晶片202點亮時產生的白光光通量比值以及紅光LED晶片201與藍光LED晶片202數量的比值視具體需求設計，此處不作過多限制。在一具體設計中， 如圖2，紅光LED晶片201尺寸為40mil (密爾)*40mil，紅光LED晶片201內的LED晶片2010數量為六顆且其尺寸為12mil*18mil ;藍光LED晶片202尺寸為52mil*52mil，藍光LED晶片202內的LED晶片2020數量為四顆且其尺寸為24mil*24mil。當然，紅光LED晶片201、藍光LED晶片202、紅光LED晶片201內的LED晶片2010以及藍光LED晶片202內的LED晶片2020的尺寸還可以另行設計，此處不作過多限制。在傳統功率型LED集成封裝技術領域中，要實現LED較大功率，本領域技術人員使用的慣常手段是將多個LED晶片設計在同一碗杯內，而每顆LED晶片其內只有一個LED晶片，而要實現較好的光學效果，需要不同光色LED晶片的相互配合，而不同光色LED晶片的額定電壓各不相同，需要設計不同的驅動電源，其電路結構複雜、可靠性低，不利於批量生產。如何設計LED晶片的驅動電路以及如何設計驅動電源等，既可使得封裝工藝簡單又可取得較好的發光效果一直是本領域技術人員尚未克服的難點。而本實用新型實施方式，對LED晶片和LED晶片的結構進行重新設計，將多個LED晶片集成於LED晶片中，封裝應用簡單、靈活，可靠性高，可實現批量生產；且一個LED晶片中集成多個LED晶片在達到與多個LED晶片相同發光效果時，相較於後者其製造成本低且其空間使用率較高。另外，對同一功率型LED200內的各LED晶片統一驅動電壓，只需要使用一個驅動電源以提供同一驅動電壓即可，能夠解決驅動電源的匹配問題，應用電路更簡單、成本更低，且紅光LED晶片201和藍光LED晶片202相互配合，可取得較佳的發光效果。上述實施方式中，LED晶片以及封裝於該LED晶片內的LED晶片的數量並不局限於文中所舉出的示例，LED晶片的數量大於等於兩個，以及各LED晶片內的LED晶片的數量大於等於兩個均包括在上述實施方式中，其工作原理相似，此處不再一一贅述。參閱圖4，圖4是本實用新型功率型LED第二實施方式的電路示意圖。本實用新型實施方式的功率型LED，進一步包括可調驅動電路306。其中，該可調驅動電路306與LED晶片一起封裝於功率型LED的碗杯內，該可調驅動電路306的輸出端3061連接LED晶片的電極端子，如圖4，圖4示出了該可調驅動電路306的輸出端3061連接紅光LED晶片301的正電極端子3051，調節該可調驅動電路306即可實現3000K 6000K範圍的色溫可調。其中，該可調驅動電路306通常可以是恆流晶片。具體地，只要調節紅光LED晶片301的亮度即可實現該功率型LED在3000K 6000K範圍的色溫可調。當然，繼續參閱圖4，還可以設置另一可調驅動電路307，該另一可調驅動電路307的輸出端3071連接藍光LED晶片302的正電極端子3051，以調節藍光LED晶片302的發光亮度。紅光LED晶片301與藍光LED晶片302的亮度調節配合可實現更好的色溫調節。本實用新型實施方式，增設與LED晶片一起封裝於碗杯的可調驅動電路，可對該功率型LED色溫進行調節，以滿足不同場合的不同需求，而且應用電路更簡單、成本更低，容易形成標準模塊，方便LED的安裝、更換。上述實施方式中，各LED晶片通常為HV LED晶片，即高壓LED晶片；另外，該功率型LED選擇環氧樹脂、矽樹脂或者矽膠作為封裝膠進行封裝，因為環氧樹脂、矽樹脂或者矽膠均具有良好的導熱效果，有利於提高功率型LED的可靠性。
以上所述僅為本實用新型的實施方式，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種LED晶片，其特徵在於，所述LED晶片內部設置有至少兩個LED晶片；其中，所述至少兩個LED晶片電連接，並晶片集成而成所述LED晶片，所述LED晶片具有與外界電源連接的電極端子。
2.根據權利要求1所述的LED晶片，其特徵在於，所述至少兩個LED晶片是相同光色晶片，並且形成串聯電路，所述串聯電路的兩端分別是正極、負極，作為所述與外界電源連接的電極端子。
3.一種功率型LED，其特徵在於，包括至少兩顆封裝在一起的LED晶片，每顆所述LED晶片內部設置有至少兩個LED晶片；其中，所述至少兩個LED晶片電連接，並晶片集成而成所述LED晶片，所述LED晶片具有與外界電源連接的電極端子。
4.根據權利要求3所述的功率型LED，其特徵在於，每顆所述LED晶片內的所有LED晶片是相同光色晶片，並且形成串聯電路，所述串聯電路的兩端分別是正極、負極，作為所述與外界電源連接的電極端子，至少一顆所述LED晶片內的LED晶片的光色與另外一顆所述LED晶片內的LED晶片的光色不同。
5.根據權利要求3或4所述的功率型LED，其特徵在於，每顆所述LED晶片的供電電壓相同，並且所有所述LED晶片之間並聯連接，每顆所述 LED晶片內部設置的所有LED晶片電連接後所形成電路的額定電壓即為供電電壓，所述供電電壓是12V或其整數倍。
6.根據權利要求5所述的功率型LED，其特徵在於，至少一顆所述LED晶片內的LED晶片的光色為紅光，至少另外一顆所述LED晶片內的 LED晶片的光色為藍光，所述紅光LED晶片和藍光LED點亮時所產生的白光光通量之比為 1:8。
7.根據權利要求6所述的功率型LED，其特徵在於，所述紅光LED晶片與藍光LED晶片的數目之比為1:1。
8.根據權利要求6所述的功率型LED，其特徵在於，所述紅光LED晶片尺寸為40mil*40mil，所述紅光LED晶片內的LED晶片數量為六顆且其尺寸為12mil*18mil ；所述藍光LED晶片尺寸為52mil*52mil，所述藍光LED晶片內的LED晶片數量為四顆且其尺寸為24mil*24mil。
9.根據權利要求5所述的功率型LED，其特徵在於，所述功率型LED包括與所述LED晶片一起封裝的可調驅動電路，所述可調驅動電路的輸出端連接所述LED晶片的電極端子，實現3000 6000K色溫可調。
10.根據權利要求5所述的功率型LED，其特徵在於，所述功率型LED採用環氧樹脂、矽樹脂或者矽膠進行封裝。
專利摘要本實用新型公開了一種LED晶片。該LED晶片內部設置有至少兩個LED晶片；其中，至少兩個LED晶片電連接，並晶片集成而成LED晶片，LED晶片具有與外界電源連接的電極端子。本實用新型還公開了一種功率型LED。通過上述方式，本實用新型能夠簡化電路結構，實現批量化生產進而降低生產成本。
文檔編號H01L25/075GK202888172SQ201220467269
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者李漫鐵, 王紹芳, 屠孟龍, 王雙 申請人:惠州雷曼光電科技有限公司