[发明专利]用于LED封装的硅胶透镜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于LED封装的硅胶透镜及其制造方法。

背景技术

目前有许多厂家采用环氧树脂做透镜。然而环氧树脂的温度稳定性差，在高温高光强下容易发黄，硬度高而弹性低，容易造成LED芯片和金线附近存在应力，从而导致金线断裂而减少LED的使用寿命。

在LED封装过程中，硅胶由于其较好的耐温性和低表面张力常常用来作为封装体保护LED芯片和金线免受外界环境的破坏，并且有采用硅胶材料代替环氧树脂来封装LED和透镜的趋势，特别是在高功率LED封装体中。

硅胶的成分是聚二甲基硅氧烷，是一种有机无机杂化材料，主要成分是耐热而又耐光的硅氧键和碳硅键。组成硅胶的基本单元有SiO4/4,RSiO3/2,R2SiO2/2,R3SiO1/2，在这里R可以为氢甲基、乙基、乙烯、芳烃等官能团。通过对这些官能团进行改变或者组合，硅胶的物理性质，例如硬度，光学性质，延展性等都可以得到有效的调控。

通过改变硅胶支链的种类，还可以针对特殊的应用要求开发特殊的硅胶材料。硅胶这些优异的性质---耐高温、透光性好、折射率可调、低固化收缩率和低剪切应力使得他们在高功率LED封装的应用中优势明显。

传统的LED封装中生成白光的方案如下：

首先将荧光粉混合在封装材料中，然后涂覆在芯片表面固化。当LED通电后，LED芯片朝各个方向的发射蓝光，一部分蓝光被荧光粉吸收后变成黄光，这些黄光也向各个方向发射。由色度学的知识可知道，蓝光和黄光是互补色，两者混合起来就是白光。因此，尽管LED芯片发的是蓝光，但最终封装体出来的却是白光。

LED的出光效率主要由两个因素所决定：LED芯片表面的结构和紧贴在LED芯片表面封装材料的折射率。由于全反射，在硅胶和空气的界面处，部分的光会被反射到封装硅胶中被LED芯片或者荧光粉所吸收，从而导致LED出光效率的降低。有研究表明，由于在LED封装工艺中引入了封装硅胶，出光率降低了14～16%。在COB（板上芯片封装）封装体系中，该效应得到进一步放大。因为在COB封装中，多采用小芯片集成，从而使得芯片在发光面所占的面积百分比得到了提高，更容易吸收由透镜表面反射回的光。

在封装行业中对硅胶透镜的使用多是将他们直接成型在LED的表面。但是这种方法只能用在小功率的封装中。在目前的COB集成封装结构中，特别是在一个有多颗小芯片组合的COB封装结构中，直接封装透镜的工艺难度非常大。因为透镜在高温固化成型过程所产生的应力会导致封装体内的金线在长期工作过程中断裂，产品的可靠性受到巨大挑战。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于LED封装的硅胶透镜，用于提高COB光源的出光效率，本发明还提供了一种硅胶透镜的制造方法。

根据本发明的一方面，提供了一种用于LED封装的硅胶透镜，用于粘贴在COB封装体的表面以提高取光效率，呈凸面结构，包括由内向外依次布置的至少两层硅胶层，其中，位于外层的硅胶层的折射率小于或者等于位于内层的硅胶层。

进一步地，上述多层硅胶透镜的最外层表面具有微结构。

进一步地，上述多层硅胶透镜的最外层混有散射颗粒。

进一步地，上述多层硅胶透镜的最外层混有荧光粉和/或量子点。

进一步地，上述多层硅胶透镜整体呈半球形。

进一步地，上述各所述硅胶层的折射率在1.2～1.8之间。

进一步地，上述硅胶透镜的最外层具有粗糙表面、微结构或散热颗粒。

进一步地，上述硅胶透镜适于功率为4～200W的COB封装体。

进一步地，上述硅胶透镜的硅胶层的层数为两层、三层或四层。

根据本发明的另一方面，提供了一种根据上面所描述的用于LED封装的硅胶透镜的制造方法，包括以下步骤：将硅胶透镜中的最外层硅胶层首先采用注塑或模压工艺固化成型；以及在最外层硅胶层的基础上由外向内通过二次或多次成型工艺依次固化成型其余的硅胶层。

根据本发明的又一方面，提供了一种根据上面所描述的用于LED封装的硅胶透镜的制造方法，包括以下步骤：将硅胶透镜中的最内层硅胶层首先采用注塑或模压工艺固化成型；在最内层硅胶层的基础上依次由内向外通过二次或多次成型工艺依次固化成型其余的硅胶层。

本发明还提供了一种根据上面所描述的用于LED封装的硅胶透镜的制造方法，包括以下步骤：分别固化成型硅胶透镜中的各个硅胶层；将各个硅胶层通过粘接剂粘接，并且固化以形成硅胶透镜。