一种红外发光二极管封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种红外发光二极管封装结构，包括固定架、安装在固定架上的红外发光二极管芯片、包裹所述红外发光二极管芯片表面的透光层以及穿透透光层而将红外发光二极管芯片连接至电源的正极导线和负极导线，其特征在于：所述透光层包括由多个透明筒状体堆叠而成的密封罩以及填充在密封罩及红外发光二极管芯片间的透明聚光介质层；所述多个筒状体其外径由下至上递减；所述密封罩顶部的筒状体上低面设有一个底面半径等于该筒状体外径的透明圆锥体。

【技术实现步骤摘要】
一种红外发光二极管封装结构及其制备方法
本专利技术涉及红外发光二极管
，具体涉及一种红外发光二极管封装结构及其制备方法。
技术介绍
红外发光二极管在通电的情况下能够产生红外辐射，由于红外辐射不受自然界可见光的影响、信噪比高，通常与红外接收二极管配合用于近距离的数据传输、信号控制等领域。现有的红外发光二极管封装结构大多包括一固定架、设置在固定架中的红外发光二极管芯片，一半球形的透明环氧树脂包裹于芯片外侧，球顶与芯片发光部位的中心对应，芯片通过穿透环氧树脂的导线连接至电路中。在实际应用重，由于环氧树脂形状的畸变以及环氧树脂微观晶型的影响，使经过环氧树脂折射后的红外管其出射角度发生偏转，影响红外接收二极管对信号的接受。随着红外发光二极管与接收二极管的距离的增加，红外光将越来越偏离红外接收二极管，最终使红外接收二极管无法接收其搭载的信息。上述红外发光二极管产生的红外辐射角度精度低的问题，正是限制现有红外发光二极管用于远距离通信的主要障碍。特别是环氧树脂长期使用容易老化，使其内部产生不同程度的裂纹，进一步加剧上述红外辐射角度偏移的程度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开一种红外光辐射角度精确的红外发光二极管封装结构。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种红外发光二极管封装结构，包括固定架、安装在固定架上的红外发光二极管芯片、包裹所述红外发光二极管芯片表面的透光层以及穿透透光层而将红外发光二极管芯片连接至电源的正极导线和负极导线，所述透光层包括由多个透明筒状体堆叠而成的密封罩以及填充在密封罩及红外发光二极管芯片间的透明聚光介质层；所述多个筒状体其外半径由下至上递减；所述密封罩顶部的筒状体上底面设有一个底面半径等于该筒状体外半径的透明圆锥体。本专利技术中，所述密封罩的作用主要是包裹发光二极管芯片以及透明聚光介质层。所述透明聚光介质层可优选任一种高透光的透明介质制成，在工作时二极管芯片所产生的红外光可以充盈于整个透明介质层，并均匀地进入密封罩内。同时本专利技术的密封罩由多个外半径由下至上递减的筒状体构成，红外光从透明介质层辐射至密封罩之中后，由于红外光所具有的的波粒二象性，红外光将被聚集而从下向上垂直地在密封罩中辐射，减小红外光在密封罩中的折射角度，使穿透密封罩的红外光最大程度地垂直于二极管芯片，并聚集在轴心处。同时，每一个筒状体的上端面都会辐射出一环状的红外光，增加红外光的辐射范围。顶端的透明圆锥体可以聚集密封罩顶部的筒状体上底面的红外光，防止其散射，从而增强中心部位的红外光辐射强度，进一步提高红外光的辐射距离。在近距离的通信中，由于多个筒状体端面辐射出的环状红外光有较大的辐射范围，即拓展了接收二极管的接收信号范围，无需将接收二极管完全对准红外发光二极管芯片。而在远距离的通信中，由于密封罩可将红外光聚集在轴心处，使得辐射出的红外光中心部位辐射强度较高，且垂直于红外发光二极管芯片。只需将接收二极管设置在垂直于红外发光二极管芯片的位置，便可毫无障碍地与之进行通信接收红外光搭载的数据。所述固定架包括一杯型体，所述杯型体内壁表面设有反光层；所述杯型体内壁还设有多个与杯型体同心的环状聚光槽；所述聚光槽的截面为半圆形；所述多个聚光槽截面的半径由下至上递增。本专利技术中，所述固定架实质上是现有的发光杯，能够收拢散射的红外光，使之聚集在发光二极管芯片中心处，提高红外光的辐射角度的精度。为提高杯型体的聚光效果，杯型体内壁还设有环状聚光槽，半圆形的聚光槽能够增加反射红外光的面积，并使反射后红外光尽量以垂直于发光二极管芯片的角度辐射出，防止反射的红外光偏转。进一步的，杯型体下部的内壁向杯型体的中心延伸出多个矩形的固定桥，所述多个固定桥将所述红外发光二极管芯片承托在杯型体中部；还包括设置在固定桥下方、连接所述多个固定桥的多个引流环；所述引流环与所述杯型体同心；所述固定桥和所述引流环的上表面均设有波浪形的阻流槽。红外发光二极管芯片可采用胶水粘合的方式固定在固定桥上，所述阻流槽能够固定胶水，防止未固化的胶水流动导致红外发光二极管滑动而偏离位置。更进一步的，所述透明圆锥体的侧面上有多个沿其母线设置的导光槽。导光槽为刻划在透明圆锥体侧面上的V形凹槽，依据光的波粒二象性，导光槽可以矫正透明圆锥体内红外光的辐射方向，使之最终聚集在圆锥体的顶部，并以垂直于红外发光二极管芯片的角度辐射出去。特别优选的，所述透明聚光介质层为高透光聚碳酸酯材料制成，所述高透光聚碳酸酯材料其原料按重量计包括50~70份聚碳酸酯、0.1~0.2份阻燃剂、0.5~0.9份相容剂以及0.4~1份的石墨烯。本专利技术特别将透明聚光介质层设计为高透光的聚碳酸酯，聚碳酸酯其分子结构排列较为整齐，大约是一种层状、线性的排列方式，能够使进入聚碳酸酯材料中的红外光沿一定的方向传递。而石墨烯更是有整齐的单层片状层状结构，当石墨烯分散在聚碳酸酯中，由于石墨烯间范德华力（vanderwaalsforce）的作用，石墨烯将相互平行地分散在聚碳酸酯中，引导红外光沿一定的方向传导。更为优选的，本专利技术选用磺酰化处理的石墨烯，比如带有甲苯磺酰基的石墨烯（具体见PingWen,PeiweiGong等人2014年7月发表于RSCAdvances期刊的“Scalablefabricationofhighqualitygraphenebyexfoliationofedgesulfonatedgraphiteforsupercapacitorapplication”）。磺酰基为石墨烯分子间提供更强的范德华力，一方面有助于保持聚碳酸酯中石墨烯间平行的层状分布状体，另一方面也有助于提高石墨烯在聚碳酸酯中的分散性，防止其沉淀。石墨烯会使红外光被遮挡，因此本专利技术特别限定石墨烯的浓度，在报聚碳酸酯材料透光性的同时最大程度地提高红外光的定向辐射。所述阻燃剂、相容剂均可选用市售的聚碳酸酯用阻燃剂和相容剂实现。相容剂主要用于连接聚碳酸酯分子和石墨烯分子，保持石墨烯-聚碳酸酯体系的稳定性。除此以外，专利技术人发现添加有石墨烯的聚碳酸酯材料具有优秀的抗老化性能，长期使用仍具有良好的透光度，无裂痕、雾化等瑕疵产生。进一步的，本专利技术还提供一种制备所述红外发光二极管封装结构的方法，具体包括以下步骤：a.将带有正极导线和负极导线的红外发光二极管芯片固定在所述多个固定桥的末端；b.加热所述高透光聚碳酸酯材料，使之熔化；在密封罩内填充满所述熔化的高透光聚碳酸酯材料，将所述密封罩倒扣在红外发光二极管芯片上，压紧并使红外发光二极管芯片陷入所述密封罩中，并使所述正极导线及负极导线的末端裸露在密封罩外部，制成封装结构坯体；c.将所述封装结构坯体置于低温冷水中冷却；d.将所述封装结构坯体烘干固化，制得所述红外发光二极管封装结构。本专利技术中，引流环和阻流槽可以使熔化状态的高透光聚碳酸酯材料牢固、均匀地附着，防止在后续的压紧操作中聚碳酸酯材料流动、变形，导致密封罩内的高透光聚碳酸酯材料密度不均匀、存在气泡等瑕疵。所述将所述封装结构坯体置于低温冷水中冷却是指将所述封装结构坯体置于1~3℃的低温冷水中冷却5~10S。将封装好的坯体置于低温冷水中短暂地冷却有助于固定高透光聚碳酸酯中石墨烯，防止在缓慢的降温过程中石墨烯发生剧烈的布朗运动而影响其分子间整齐的排列方式。此外，短时间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外发光二极管封装结构，包括固定架(1)、安装在固定架上的红外发光二极管芯片(2)、包裹所述红外发光二极管芯片表面的透光层以及穿透透光层而降红外发光二极管芯片连接至电源的正极导线和负极导线，其特征在于：所述透光层包括由多个透明筒状体堆叠而成的密封罩以及填充在密封罩(3)及红外发光二极管芯片间的透明聚光介质层（4）；所述多个筒状体其外径由下至上递减；所述密封罩顶部的筒状体上低面设有一个底面半径等于该筒状体外径的透明圆锥体（31）。

【技术特征摘要】
1.一种红外发光二极管封装结构，包括固定架(1)、安装在固定架上的红外发光二极管芯片(2)、包裹所述红外发光二极管芯片表面的透光层以及穿透透光层而将红外发光二极管芯片连接至电源的正极导线和负极导线，其特征在于：所述透光层包括由多个透明筒状体堆叠而成的密封罩以及填充在密封罩(3)及红外发光二极管芯片间的透明聚光介质层（4）；所述多个筒状体其外半径由下至上递减；所述密封罩顶部的筒状体上底面设有一个底面半径等于该筒状体外半径的透明圆锥体（31）。2.根据权利要求1所述的红外发光二极管封装结构，其特征在于：所述固定架包括一杯型体(11)，所述杯型体内壁表面设有反光层；所述杯型体内壁还设有多个与杯型体同心的环状聚光槽(12)；所述聚光槽的截面为半圆形；所述多个聚光槽截面的半径由下至上递增。3.根据权利要求2所述的红外发光二极管封装结构，其特征在于：杯型体下部的内壁向杯型体的中心延伸出多个矩形的固定桥(13)，所述多个固定桥将所述红外发光二极管芯片承托在杯型体中部；还包括设置在固定桥下方、将连接所述多个固定桥的多个引流环（14）；所述引流环与所述杯型体同心；所述固定桥和所述引流环的上表面均设有波浪形的阻流槽。4.根据权利要求1所述的红外发光二极管封装结构，其特征在于：所述透明圆锥体（...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯海涛，施光典，
申请(专利权)人：深圳莱特光电有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44