一種led多晶片模組及其製作方法
2023-12-03 14:12:26 1
專利名稱：一種led多晶片模組及其製作方法
技術領域：
本發明涉及高功率LED路燈用的光源組件製作技術，具體是一種LED多晶片模組及其製作方法。該LED多晶片模組與實心透鏡體無空隙緊密貼合可構成具有單一透鏡的一次光源，能夠直接形成路燈規範所要求的蝙蝠翼矩形光場。
背景技術：
目前LED路燈矩形光場的配光，不論是顆粒式的組合或模組化的組合，透鏡的配光均採用多顆透鏡或多顆透鏡組合成一塊的透鏡配光，甚至於有的僅用燈具的下殼透明體當配光透鏡。其燈具光源的反射方式與傳統燈具一樣沿用加裝反射杯的傳統設計方式，試圖用燈具上殼內凹處的金屬電鍍或單顆粒式LED自身的反射杯的反射作用來提升照度，實際使用中反射杯並沒有多大效果使照度提升。由於LED燈其發光角度小於180度(約120^130度角)，在其光源背部加反射杯是不必要的多餘設計，不會有多大效果，且使成本增加。採用LED多晶片模塊路燈的矩形光場和照度的均勻性多不理想，採用三次光源的方式可以使其矩形光場和照度的均勻性提高，但是光效損失很大。以二次光源來說，光效大約折損15 25%之間，以中間值來算如果是三次光源則光效就只剩64% 了。利用LED多晶片模組直接通過散光透鏡配光可以形成路燈需要的矩形光場，但現有的LED多晶片模組都不能夠與實心透鏡體無空隙緊密貼合，而造成LED多晶片模組與配光透鏡因中間空氣折射損失光能約至少20%左右，光能利用率不理想。
發明內容
為克服現有技術存在的上述缺陷，本發明提供一種LED多晶片模組及其製作方法，該LED多晶片模組與實心透鏡體無空隙緊密貼合可構成具有單一透鏡的一次光源，能夠直接形成路燈規範所要求的蝙蝠翼矩形光場。本發明LED多晶片模組，包括
一銅基板，表面鍍有反光層；
一安裝框件，固定在所述銅基板上，該安裝框件內具有上口大的階梯形通腔，該階梯形通腔的下腔段和所述銅基板的中部表面結合形成下腔室，該安裝框件內靠近兩邊框處分別開設帶外開口的電極溝槽，用於焊接、容納PVC電源線；以及，
多顆LED晶片，它們縱、橫排列於所述安裝框件內的下腔室內，綁定於該下腔室底的部分銅基板，並以金線與所述安裝框件內嵌的電極片連接；所有LED晶片四周和頂部均分布有螢光粉矽膠，於所述安裝框件內、螢光粉矽膠上面充滿透明矽膠層，以使該LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合。其中，所述安裝框件內的上口大的階梯形通腔包括下腔段、中腔段和上腔段，該中 腔段周邊內側均開設多個T形槽，所述階梯形通腔的內表面噴塗反光層。所述階梯形通腔的內表面的反光層為銀反光層、鉻反光層等，如採用銀粉膠或鉻粉膠噴塗形成反光層。所述銅基板表面反光層是銀層或鉻層，反光層厚度為0. f2um。一種LED多晶片模組製作方法，包括以下步驟
a.將具有上口大的階梯形通腔的安裝框件固定在銅基板上表面，使該階梯形通腔的下腔段和所述銅基板的中部表面結合形成下腔室，該安裝框件內靠近兩邊框處分別開設帶外開口的電極溝槽；以及，
b.將若干顆LED芯 片縱、橫排列於所述安裝框件內的下腔室內，通過銀膠或錫膏綁定於所述下腔室底的部分銅基板，各行LED晶片用金線串聯後再並聯於所述安裝框件內嵌的兩電極片上，並於所述電極溝槽內焊接PVC電源線至相應電極片；在該LED晶片四周和頂部均填充螢光粉矽膠，然後於所述安裝框件內及電極溝槽內、螢光粉矽膠上面充滿透明矽膠層，以使該LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合，並使該LED多晶片模組能夠達到完全防水，防護等級高於IP67以上。所述安裝框件內的階梯形通腔的內表面噴塗反光層。所述透明矽膠層和所述螢光粉矽膠的結合面至所述透明矽膠層的上表面之間的距離為0. l-5mm。所述銅基板鍍銀反光層或鉻反光層，反光層厚度為0. Hum。本發明LED多晶片模塊結構緊湊，其安裝框件內具有階梯形通腔，在安裝框件內的階梯形通腔內表面噴塗反光層，配合銅基板表面的反光層，使LED光能損失大大減少。在安裝框件內充填透明矽膠後形成的透明矽膠層包括覆蓋部分和定位部分，由於安裝框件的中腔段周邊內側設置多個T形槽，充填透明矽膠時透明矽膠能進入這些T形槽內使定位部分周圍形成多個T形突出部，配合與安裝框件的上腔段和電極溝槽結合的覆蓋部分，使透明矽膠層與安裝框件緊密結合，不致在冷熱環境中造成透明矽膠層熱脹冷縮而龜裂，導致晶片及金線斷裂而產生不良，並使LED多晶片模組能夠達到完全防水，防護等級高於IP67以上。其透明矽膠層上表面為平面，採用本LED多晶片模塊能直接與平底面實心透鏡體無空隙緊密貼合構成LED配光光源，LED多晶片模組發出的光直接進入平底面實心透鏡體形成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場，而且亮度的均勻性高於規範的要求值上限40%，光效提高，避免了傳統採取二次光源或三次光源的設計方式導致的光效損失問題。
圖I為本發明一實施例立體 圖2為圖I實施例的橫向剖視 圖3為圖I實施例中的銅基板和安裝框件結合後立體 圖4為圖I實施例和平底面實心透鏡體組成的LED配光光源立體 圖5為圖4 LED配光光源分解 圖6為圖4 LED配光光源的剖視圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。參照圖1-4，實施例I LED多晶片模組主要包括銅基板I、安裝框件2、設置於安裝框件2內的多顆LED晶片3、螢光粉矽膠4以及透明矽膠層5等。
銅基板I表面鍍有反光層。銅基板I表面反光層是銀層或鉻層，反光層厚度為0. f 2um。銅基板I靠邊沿處開安裝孔11。
安裝框件2包括邊框21和該邊框21內的上口大的階梯形通腔；安裝框件2內的階梯形通腔包括下腔段22、中腔段23和上腔段24三部分，中腔段23的兩邊框內分別嵌設連接LED晶片的一電極片(圖中為表示出)，中腔段23的邊框內側均開設多個T形槽25，可使透明矽膠層5附著牢固，不致在冷熱環境中造成透明矽膠層5熱脹冷縮而龜裂，導致晶片及金線斷裂而產生不良。安裝框件2內靠近兩邊框21處分別開設帶外開口 27的電極溝槽26，用於焊接、容納PVC電源線6。安裝框件2為塑料件，其中腔段23的兩邊框內分別嵌設電極片，該電極片從電極溝槽26內露出的部分與PVC電源線6焊接。安裝框件2固定在銅基板I上，安裝框件2內的階梯形通腔的下腔段22和所述銅基板I的中部表面結合形成下腔室。多顆LED晶片3縱、橫排列於該安裝框件2內的該下腔室內，並通過銀膠或錫膏綁定於該下腔室底的銅基板I上面，LED各行晶片用金線串聯後再並聯於安裝框件2內嵌的所述的兩電極片上。所有LED晶片3四周和頂部均分布有螢光粉矽膠4，LED晶片工作時發出藍光，激發螢光劑發出白光，螢光粉矽膠4不得高於安裝框件2內的所述下腔段22和中腔段23的交界面。再於安裝框件2內、螢光粉矽膠4上面充滿使LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合的透明矽膠層5，並且使透明矽膠層5覆蓋住電極溝槽26、PVC電源線6焊點、PVC電源線6出線的外開口 27以及所述階梯形通腔的上腔段24和中腔段23的整個交界面，以防止水等導體進入電極片造成短路，而達到光源模組封裝的防護等級達IP67以上。由於安裝框件2內的中腔段23的邊框內側均開設多個T形槽25，在螢光粉矽膠上填充透明矽膠層5後，透明矽膠層5充填於這些T形槽25內形成多個T形突出部，可使透明矽膠層5附著牢固，不致在冷熱環境中造成透明矽膠層5熱脹冷縮而龜裂，導致晶片及金線斷裂而產生不良。透明矽膠層5的上表面為平面，透明矽膠層5與安裝框件2頂部平或略高出0. 5mm以下，以不溢出安裝框件2頂部為止。透明矽膠層5和螢光粉矽膠4的結合面至透明矽膠層5的上表面之間的距離為0. l-5mm。 如圖2，透明矽膠層5包括與所述安裝框件2內的階梯形通腔的上腔段24和電極溝槽26緊密結合的覆蓋部分，該覆蓋部分的上表面為平面，用於與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合；及，與所述安裝框件2內的階梯形通腔的中腔段23及螢光粉矽膠層4緊密結合的定位部分，該定位部分從該覆蓋部分下表面向下延伸形成，外周具有與所述中腔段23邊框內側的多個T形槽25緊密扣合的多個T形突出部。在安裝框件2內的階梯形通腔內表面噴塗反光層，即在階梯形通腔的下腔段22、中腔段23、上腔段24、下腔段22和中腔段23的的交界面、中腔段23和上腔段24的交界面均有反光層，配合銅基板I表面的反光層，使LED光能損失大大減少。階梯形通腔的內表面的反光層可為銀反光層、鉻反光層等，可採用銀粉膠或鉻粉膠噴塗形成反光層。上述LED多晶片模組製作工藝包括以下步驟
a.將具有上口大的階梯形通腔的安裝框件2固定在銅基板I上表面，使該階梯形通腔的下腔段22和所述銅基板I的中部表面結合形成下腔室，安裝框件2內靠近兩邊框21處分別開設帶外開口 27的電極溝槽26，用於焊接、容納PVC電源線6 ;以及，
b.將若干顆LED晶片3縱、橫排列於該安裝框件2內的下腔室內，通過銀膠或錫膏綁定於該下腔室底的部分銅基板1，各行LED晶片用金線串聯後再並聯於安裝框件2內嵌的兩電極片上，並於所述電極溝槽26內焊接PVC電源線至相應電極片；在LED晶片3四周和頂部均填充螢光粉矽膠4，然後於安裝框件2內、螢光粉矽膠4上面充滿透明矽膠層5，以使該LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合。在安裝框件2和銅基板I結合之前，在安裝框件2內的階梯形通腔的內表面噴塗反光層，銅基板I也鍍銀反光層或鉻反光層，這樣兩者結合後該階梯形通腔表面和底面均具有反光層，可使LED光能損失大大減少。採用圖I實施例LED多晶片模組和平底面實心透鏡體可以構成圖4 LED配光光源。參照圖4-6，該LED配光光源主要包括一個平底面實心透鏡體7，平底面實心透鏡體7的平底面的中心區域711作為光入射區域；一個圖I LED多晶片模組，該LED多晶片模組設置於平底面實心透鏡體7背面，由於其透明矽膠層5的覆蓋部分的上表面為平面，實現了該LED多晶片模組表面的透明矽膠層5與平底面實心透鏡體7的平底面的中心區域711 (即光入射區域)無空隙緊密貼合，該LED多晶片模組發出的光直接進入所述平底面實心透鏡體7形 成路燈要求的蝙蝠翼矩形光場；以及，反射膜712，該反射膜712覆蓋於所述平底面實心透鏡體7的平底面的中心區域711周圍的部分上，且位於所述LED多晶片模組內的LED晶片3的前方，用於反射來自所述平底面實心透鏡體7的部分折射光和部分反射光，以減少光能損失。其中，平底面實心透鏡體7包括一基部71，該基部71的下底面為平底面，該平底面的中心區域711作為光入射區域，在該平底面的中心區域周圍的部分覆蓋有反射膜712，用於反射來自該實心透鏡體的部分折射光和部分反射光；一凸出部分72，該凸出部分72位於所述基部71上，它包含中間部722和對稱設置於該中間部722兩頭的兩個部分球體部721 ;兩個反射平面724、725，該兩個反射平面對稱設置於所述凸出部分的中間部722的上中部內，分別向相鄰的部分球體部傾斜，用於將從所述基部的平底面的中心區域射入該平底面實心透鏡體的部分光反射到相鄰的部分球體部的折射球面射出；以及，兩個遮光平面724』、725』，該兩個遮光平面分別位於所述兩個反射平面724、725的根部。該平底面實心透鏡體7還可以在所述凸出部分72的中間部722的兩側對稱設置兩個側反射平面(圖4、5中未示出)，用於控制矩形光場的深度。所述反射膜712的形狀可為長圓形等，中間有與所述平底面實心透鏡體7的平底面的中心區域形狀適配的開口。所述反射膜712可是鋁膜、銀膜等金屬反射膜，厚度為0.001 - 0. 02 mm,反射膜可以通過真空派射工藝形成。
權利要求
1.一種LED多晶片模組，其特徵在於包括 一銅基板，表面鍍有反光層； 一安裝框件，固定在所述銅基板上，該安裝框件內具有上口大的階梯形通腔，該階梯形通腔的下腔段和所述銅基板的中部表面結合形成下腔室，該安裝框件內靠近兩邊框處分別開設帶外開口的電極溝槽，用於焊接、容納PVC電源線；及， 多顆LED晶片，它們縱、橫排列於所述安裝框件內的下腔室內，綁定於該下腔室底的部分銅基板，並以金線與所述安裝框件內嵌的電極片連接；所有LED晶片四周和頂部均分布有螢光粉矽膠，於安裝框件內、螢光粉矽膠上面充滿透明矽膠層，以使該LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合。
2.如權利要求I所述的LED多晶片模組，其特徵在於所述安裝框件內的上口大的階梯形通腔包括下腔段、中腔段和上腔段，該中腔段周邊內側均開設多個T形槽，所述階梯形通腔的內表面噴塗反光層。
3.如權利要求2所述的LED多晶片模組，其特徵在於所述透明矽膠層包括與所述安裝框件內的階梯形通腔的上腔段和電極溝槽緊密結合的覆蓋部分，該覆蓋部分的上表面為平面，用於與所述平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合；及，與所述安裝框件內的階梯形通腔的中腔段及螢光粉矽膠層緊密結合的定位部分，該定位部分從該覆蓋部分下表面向下延伸形成，外周具有與所述中腔段邊框內側的多個T形槽緊密扣合的多個T形突出部。
4.如權利要求I或2所述的LED多晶片模組，其特徵在於所述安裝框件內的階梯形通腔的內表面的反光層為銀反光層或鉻反光層。
5.如權利要求I所述的LED多晶片模組，其特徵在於所述銅基板表面反光層是銀層或鉻層。
6.如權利要求5所述的LED多晶片模組，其特徵在於所述銅基板表面反光層厚度為0.I 2um。
7.如權利要求I或3所述的LED多晶片模組，其特徵在於所述透明矽膠層和所述螢光粉矽膠的結合面至所述透明矽膠層的上表面之間的距離為0. l-5mm。
8.一種LED多晶片模組製作方法，包括以下步驟 a.將具有上口大的階梯形通腔的安裝框件固定在銅基板上表面，使該階梯形通腔的下腔段和所述銅基板的中部表面結合形成下腔室，該安裝框件內靠近兩邊框處分別開設帶外開口的電極溝槽；以及， b.將若干顆LED晶片縱、橫排列於所述安裝框件內的下腔室內，通過銀膠或錫膏綁定於所述下腔室底的部分銅基板，各行LED晶片用金線串聯後再並聯於所述安裝框件內嵌的兩電極片上，並於所述電極溝槽內焊接PVC電源線至相應電極片；在該LED晶片四周和頂部均填充螢光粉矽膠，然後於所述安裝框件內、螢光粉矽膠上面充滿透明矽膠層，以使該LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合。
9.如權利要求8所述LED多晶片模組製作方法，其特徵在於所述安裝框件內的階梯形通腔的內表面噴塗反光層，所述透明矽膠層和所述螢光粉矽膠的結合面至所述透明矽膠層的上表面之間的距離為0. l-5mm。
10.如權利要求8所述LED多晶片模組製作方法，其特徵在於所述銅基板鍍銀反光層或鉻反光層，反光層厚度為0. l 2um。
全文摘要
一種LED多晶片模組，包括帶反光層的銅基板；安裝框件，安裝框件固定在銅基板上，內設階梯形通腔，該階梯形通腔的下腔段和該銅基板的中部表面結合形成下腔室，該安裝框件內靠近兩邊框處分別開設電極溝槽；及，多顆LED晶片，縱、橫排列於該安裝框件內的下腔室內，綁定於該下腔室底的部分銅基板，並以金線與所述安裝框件內嵌的電極片連接；所有LED晶片四周和頂部均分布有螢光粉矽膠，於所述安裝框件內、螢光粉矽膠上面充滿透明矽膠層，以使該LED多晶片模組能與平底面實心透鏡體的平底面無空隙緊密貼合。其結構緊湊，防水，防護等級高於IP67以上；並在安裝框件內的階梯形通腔內表面噴塗反光層，配合銅基板表面的反光層，使LED光能損失大大減少。
文檔編號F21S8/00GK102620180SQ20111002854
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者楊然森 申請人:常州市建國電器有限公司, 楊然森