一种正装结构LED芯片集成封装成交流或直流LED光源的方法技术

本发明专利技术公开了一种正装结构LED芯片集成封装成交流或直流LED光源的方法，该正装结构LED芯片是指P电极（即正电极）和N电极（即负电极）同在LED芯片出光面上的LED芯片。本发明专利技术的优点是，这种正装结构LED芯片集成封装成交流或直流LED光源的方法可以减少LED灯具的体积和重量，降低LED灯具的成本及设计难度，提高了LED光源的出光稳定性，增加LED的光通量，提高LED灯具的亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种正装结构LED芯片集成封装成交流或直流LED光源的方法，该正装结构LED芯片是指P电极(即正电极)和N电极(即负电极)同在LED芯片出光面上的LED-H-* I I心/T O
技术介绍
LED封装除少数几家公司采用的是垂直结构的LED芯片封装外(如:CREE，OSRAM),绝大多数采用的是正装结构的LED芯片进行封装，但是其封装出来的LED光源都是采用低压直流供电。而我们生活中常用的电源则是交流电源，这样就会给LED光源在灯具的应用中受到限制。现在常用的方法就是在灯具上配备适当的LED驱动电源，虽然解决了 LED光源的供电问题，但是却增加了灯具的成本、灯具的重量和体积以及灯具的寿命和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于:提供一种将正装结构的LED芯片集成封装成交流LED光源的方法，进而将该方法应用于实际的LED封装，生产出交流LED光源，一方面降低LED灯具的成本，减少LED灯具的体积和重量，增加LED光源出光的集中性及出光的柔和度，降低LED光源在灯具应用中配光的难度；另一方面降低灯具的设计难度，提高灯具寿命。本专利技术的目的之二在于:提供一种将正装结构的LED芯片集成封装成直流LED光源的方法，及采用该方法封装的LED光源，从而增加LED光源的光通量，提高LED光源出光的集中性及出光的柔和度，降低LED光源在灯具应用中的配光难度，提高灯具的亮度。本专利技术的目的之一可以通过以下四种技术方案来实现: 1.技术方案(一) A.设计制作用于封装的LED支架 a.制作 LED 支架基座 1，如图1a-1、la-2、lb-1、lb-2、Ic-1、lc-2、Id-1、ld-2，采用高导热金属材料(如:金、银、铜、铝等)或高导热金属复合材料(如:银铜合金、铜铝合金等)或高导热非金属材料(如:陶瓷等)或高导热金属与非金属复合材料(如:铜与纳米碳管复合材料、铝与提纯石墨复合材料等)或其它高导热材料制作LED支架基座1，在基座I的中心上表面制作放置芯片的杯2，简称为固晶杯，在基座I的四周(如图la-2、lc-2)或中心下表面(如图lb-2、ld-2)制作固定LED支架的固定孔3或螺杆4或螺孔5。b.制作 LED 支架引线件 6，如图1a-1、la-2、lb-1、lb-2、Ic-1、lc-2、Id-1、ld-2，该引线件6是由耐高温的的绝缘材料制作的绝缘架7和由高导热导电性能佳的金属材料(如:金、银、铜、铝等)或高导热导电性能佳的金属复合材料(如:银铜合金、银铝合金等)或其它高导热导电性能佳的非金属材料或复合材料制作的电极片8组成。电极片8至少2片，都位于绝缘架7的中部，且电极片8的一端靠近固晶杯2或在固晶杯2的内部，以便与LED芯片之间进行电连接，称为第二焊点10 ;电极片8的另一端远离固晶杯2或在固晶杯2的外部，以便与外部电源之间进行电连接，称为电极11。c.基座I与引线架6之间的组装连接 如图 la-l、la-2、lb-l、lb-2、lc-l、lc-2、ld-l、ld-2，基座 I 与引线架 6 之间可以通过耐高温的胶水粘接组装在一起或采用高温热压或直接采用高温射出成型或能使两者紧密结合的其它方式均可。除了采用以上的LED支架外，也可以根据实际情况，采用市场常规LED支架或设计其它外形的支架。 B.根据所设计交流LED光源的供电电压，确定串联LED芯片9的数量。其具体方法如下:首先确定LED光源的供电电压U及所选芯片9的平均压降VF，然后用供电电压U除以LED芯片9的平均压降VF，即为所需串联的LED芯片数量N，一般计算所得数量取整。如供电电压U是交流220V，所选LED芯片9的平均压降VF为3.5V，则所需串联的LED芯片9的数量=220/3.5=62.85，取整63颗，这里可以适当把LED芯片9的数量增多，可以根据实际情况自行调整。 C.根据所设计交流LED光源的功率，确定LED芯片9的总数量及LED芯片的连接方式。其具体方法如下:首先确定LED光源功率Wt及所选单颗LED芯片9的功率WpS后用LED光源功率胃|除以单颗LED芯片9的功率WE，即为所需LED芯片9的总数量该数量一般取较计算值大一些的整数。根据所设计交流LED光源的供电电压确定串联LED芯片9的数量N及所设计交流LED光源的功率确定LED芯片9的总数量N&之后，可以由此计算出LED芯片的并联组数M，即M=N&/N。那么所设计交流LED光源的LED芯片的连接方式为N串M并。如LED光源的功率WtS3W，所选LED芯片9的尺寸为10mil*23mil的小芯片，该芯片的额定输入电流为20mA，电压为3.0-3.4V，取平均电压3.2V，其功率为0.064W,则所需LED芯片9的数量=^^/^^=3/0.064=46.875，取整即为47颗。这里可以灵活变通，可以根据实际情况，降低LED芯片9的输入电流IF，从而降低LED芯片9的功率，增加LED芯片9的数量，这样一方面可以确保LED芯片9的使用安全，另一方面可以使设计更灵活多变。 D.排布LED芯片并固定。根据上述确定的LED芯片的连接方式，即N串M并，首先在LED支架基座I的固晶杯2内标记LED芯片9的放置位置，所有LED芯片的排列可以按照矩阵方式排列(如图2a)或交错方式排列(如图2b)或西瓜纹方式排列(如图2c)或其它能使LED光源出光均匀、热量分布均匀的方式排列，然后采用导热性能佳的银胶或其它导热性能好的胶水或物质或采用共晶焊接方式或其它方式将LED芯片9固定到LED支架固晶杯2内相应的位置，而后将LED芯片9与LED芯片9之间及LED芯片9与电极片8上的第二焊点10之间用金线13或银线14或其它导电性能佳的材料进行电连接，最后在LED芯片9的四周及上面封上硅胶或环氧树脂或其它透光性能好的胶水或物质，即可得到集成封装的交流LED光源。如果所需要的LED光源是白光，则应在封胶之前，在LED芯片9的表面涂上荧光粉后再封胶，如果是单色光，则直接进行封胶即可。在上述的LED芯片9的排列方式中，所有LED芯片9的P电极(正电极)必须朝向电极片8上第二焊点10的正极，所有LED芯片9的N电极(负电极)必须朝向电极片8上第二焊点10的负极。 2.技术方案(二)技术方案(二)是在技术方案(一)的基础上进行的优化处理。如图3a、3b、3c，其主要优化内容为:增加与技术方案(一)所用LED芯片9数量相同的LED芯片，然后进行正反排列，即首先增加与技术方案(一)数量相同的LED芯片9，而后将这些LED芯片9按照计算所需的LED芯片串联数量N进行串联起来，组成LED芯片串联组，且保证每组所串联的LED芯片9的P电极(即正极)都朝同一方向，N电极(即负极)也都朝同一方向，然后将这些LED芯片串联组按照技术方案(一)中的固定方式将LED芯片9都固定到LED支架固晶杯2内，其放置方式按照第一组LED芯片的P电极(即正极)朝向电极片8上第二焊点10的正极，第一组LED芯片的N电极(即负极)朝向电极片8上第二焊点10的负极；第二组LED芯片的P电极(即正极)朝向电极片8上第二焊点的负极，第二组LED芯片的N电极(即正极)朝向电极片8上第二焊点的正极；第三组LED芯片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正装结构LED芯片集成封装成交流LED光源的方法，包括以下步骤：A.设计制作用于封装的LED支架；a.用高导热金属材料（如：金、银、铜、铝等）或高导热金属复合材料（如：银铜合金、铜铝合金等）或高导热非金属材料（如：陶瓷等）或高导热金属与非金属复合材料（如：铜与纳米碳管复合材料、铝与提纯石墨复合材料等）或其它高导热材料制作LED支架基座，并在基座的中心位置制作固晶杯；b.用耐高温的的绝缘材料制作的绝缘架和由高导热导电性能佳的金属材料（如：金、银、铜、铝等）或高导热导电性能佳的金属复合材料（如：银铜合金、银铝合金等）或其它高导热导电性能佳的非金属材料或复合材料制作的电极片组成LED支架引线架；c.基座与引线架之间的组装连接；B.根据所设计交流LED光源的供电电压，确定串联LED芯片9的数量；C.根据所设计交流LED光源的功率W光，确定LED芯片9的总数量及LED芯片的连接方式；D.排列LED芯片、电容、限恒整元器件，并将它们固定到LED支架固晶杯内；E.用金线或银线或其它导电性能佳的材料将LED芯片、电容、电阻或恒流二极管或整流桥或整流二极管或其它能限流或恒流或整流的电子元器件及引线架上的第二焊点进行电连接；F.在放置LED芯片的杯内填充荧光粉及或其它透明封装材料。...

【技术特征摘要】
1.一种正装结构LED芯片集成封装成交流LED光源的方法，包括以下步骤: A.设计制作用于封装的LED支架； a.用高导热金属材料(如:金、银、铜、铝等)或高导热金属复合材料(如:银铜合金、铜铝合金等)或高导热非金属材料(如:陶瓷等)或高导热金属与非金属复合材料(如:铜与纳米碳管复合材料、铝与提纯石墨复合材料等)或其它高导热材料制作LED支架基座，并在基座的中心位置制作固晶杯； b. 用耐高温的的绝缘材料制作的绝缘架和由高导热导电性能佳的金属材料(如:金、银、铜、铝等)或高导热导电性能佳的金属复合材料(如:银铜合金、银铝合金等)或其它高导热导电性能佳的非金属材料或复合材料制作的电极片组成LED支架引线架； c.基座与引线架之间的组装连接； B.根据所设计交流LED光源的供电电压，确定串联LED芯片9的数量； C.根据所设计交流LED光源的功率，确定LED芯片9的总数量及LED芯片的连接方式； D.排列LED芯片、电容、限恒整元器件，并将它们固定到LED支架固晶杯内； E.用金线或银线或其它导电性能佳的材料将LED芯片、电容、电阻或恒流二极管或整流桥或整流二极管或其它能限流或恒流或整流的电子元器件及引线架上的第二焊点进行电连接； F.在放置LED芯片的杯内填充荧光粉及或其它透明封装材料。2.根据权利要求1所述的正装结构LED芯片集成封装成交流LED光源的方法，其特征在于:根据LED光源在应用中的供电电压及所选择用于封装的LED芯片的平均电压，计算需要多少数量的LED芯片串联后电压与LED光源的供电电压接近或相等，并将这些数量的LED芯片进行串联，组成串联组；再根据LED光源的总功率及所选择用于封装的LED芯片的功率计算所需LED芯片的总数量；最后根据串联组芯片的数量及所需LED芯片的总数量计算所需并联的LED芯片串联组的组数。3.根据权利要求1或2所述的正装结构LED芯片集成封装成交流LED光源的方法，其特征在于:LED芯片相对于LED支架引线架上第二焊点或电极的排列方式可以是单向排列，也可以是正负交错排列； 单向排列即是:a.所有LED芯片的P电极(即正电极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的正极，N电极(即负电极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的负极；b.所有LED芯片的P电极(即正电极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的负极，N电极(即负电极)朝向LED支架电引线架极片上第二焊点或电极的正极； 正负交错排列即是:a第一组LED芯片串联组芯片的P电极(即正极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的正极，第一组LED芯片的N电极(即负极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的负极；第二组LED芯片的P电极(即正极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的负极，第二组LED芯片的N电极(即正极)朝向LED支架引线架电极片上第二焊点或电极的正极；第三组LED芯片的排列方式则与第一组LED芯片的排列方式相同；第四组LED芯片的排列方式则与第二组LED芯片的排列方式相同，依此类推。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的正装结构LED芯片集成封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱玉明，
申请(专利权)人：苏州市世纪晶源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：