[发明专利]一种均匀照明的白光LED模组封装光学方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化白光LED封装的光学方案，属于LED芯片封装技术领域。

背景技术

由于LED发光二级管具有寿命长、功耗低、驱动简单等优点，已经广泛应用于人们的生产生活中，并且随着LED光效的提高和价格的降低，其将越来越多地应用于各类照明领域。

到目前为止，LED的发光效率仍然比较低，单颗LED不能满足大多数场合的照明要求。使用多颗LED组成模组是最直接的解决方法之一，散热可以依靠热沉和背面的散热片解决，将LED芯片直接焊接在高导热材料的基板上更有利于LED模组的散热。

目前白光LED及其模组主流实现方案是利用蓝光芯片发出蓝光激发黄色荧光粉混合得到白光，荧光粉涂敷方式是将荧光粉与灌封胶混合，然后点涂在芯片上。由于涂覆面积小，无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确控制，导致出射光色彩不一致，出现偏蓝光或者偏黄光，显色性差，不能满足高品质的使用需求。

另外LED及其模组应用在很多要求均匀照明的场合，如液晶背光、展览照明等，通常使用自由曲面反射面或者二次光学透镜等实现LED及其模组的均匀照明，其体积较大、二次光学设计复杂，成本较高。

发明内容

为了克服现有白光LED模组荧光粉涂覆不均和均匀性照明问题，提高封装效率，本发明提出一种新的均匀照明的白光LED模组封装方案，该方案不仅能够改善LED模组出光均匀性，而且方便对荧光粉的涂覆厚度和形状进行控制，有效提高LED模组的显色性和封装效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用板上芯片直装技术将多个LED芯片直接焊接到高导热的金属基板或陶瓷基复合材料上，每个LED芯片用封装胶体封装，并配合反光杯出光，在LED芯片组和反光杯上部放置一块配光镜，配光镜一个表面均匀涂敷荧光粉，在其另一表面上刻画出具有光学微结构的阵列。由LED芯片发出光线经过封装胶的折射到达荧光粉层，激发均匀荧光粉层，充分混光，经过微结构阵列对光线的散射，形成均匀的出射光。

如图1，1是微结构三棱镜阵列，2是配光镜基板，3是均匀涂覆的荧光粉层，4是反射杯，5是封装胶体，6是导热基板，7是LED芯片。

本发明的有益效果是，通过使用了具有光学微结构阵列实现LED模组的均匀性照明，减少二次光学设计，改变了传统LED及其模组荧光粉的涂覆方式，扩大了荧光粉涂覆的面积，方便对荧光粉的厚度和形状进行精确控制，有效提高LED及其模组的显色品质和封装效率。

附图说明

图1是白光LED模组封装结构剖面视图

图中，1是微结构三棱镜阵列，2是配光镜基板，3是均匀涂覆的荧光粉层，4是反射杯，5是封装胶体，6是导热基板，7是LED芯片。

图2是配光镜立体结构图

图中，1是微结构三棱镜阵列的立体图，2是配光镜基板。

具体实施方式

整体实施过程分为三步，首先初步确定各元件的参数，然后用软件优化，寻找最佳解，完成设计方法。

第一步根据LED显色要求，选择芯片和荧光粉，按照芯片规格和数量，初步确定模组的尺寸和选择散热基板，估计出光效果，设计反射杯。

第二步根据模组大小，设计配光镜，初步确定配光镜尺寸、材料以及微结构的阵列尺寸和点阵排列方式。

第三步以上述设计结果为初始值，考虑各种因素，如各元器件的几何参数、光学特性、机械性能、公差、加工性能、价格、工艺、安装等，通过优化设计和光学模拟仿真，以及反复试验，确定光路和元器件最佳参数，完成设计。