CN101459163B - 发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发光二极管。所述发光二极管包括一个反光杯，至少一个发光二极管芯片及多个电极，该反光杯包括一本体及设置在该本体上的容置槽，该多个电极设置在该本体上且位于该容置槽的底部，该至少一个发光二极管芯片设置在该容置槽中并与该多个电极电连接。该发光二极管还包括一第一散射层、一第二散射层及一光转换层，该第一散射层设置在该容置槽中且覆盖该至少一发光二极管芯片，该光转换层设置在该第一散射层的远离该至少一发光二极管芯片的一侧，该第二散射层设置在该光转换层的远离该至少一发光二极管芯片的一侧。所述第一散射层的折射率大于或等于光转换层的折射率，所述光转换层的折射率大于或等于第二散射层的折射率。

Description

发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管。
背景技术
目前，发光二极管(Light Emitting Diode，L ED)因具光质佳(也即光源输出的光谱)及发光效率高等特性而逐渐取代冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)作为照明装置的发光元件，具体可参见Michael S.Shur等人在文献Proceedingsof the IEEE，Vol.93，No.10(2005年10月)中发表的“Solid-StateLighting：Toward Superior Illumination”一文。
请参见图1，一种白光发光二极管10包括一个反光杯11，一个发光二极管芯片12及用于封装该发光二极管芯片12的封装体13。该反光杯11包括一容置槽110，及正电极111、负电极112。该容置槽110包括用于容置该发光二极管芯片12的底部1102，用于反射该发光二极管芯片12发出的光线的侧壁1104，及与该底部112相对的开口1106。该正电极14与负电极15设置在该容置槽110的底部1102，其用于与外部电源电连接。该发光二极管芯片12设置在该正电极111上且与该正电极111及负电极112打线连接。该封装体13设置在该容置槽110中且其中含有荧光粉132，该荧光粉132分布在该发光二极管芯片12的周围。在此，该发光二极管芯片12发出的蓝光可直接激发该荧光粉132以产生黄光，从而与剩余的蓝光混光而形成白光。该荧光粉132直接分布在该发光二极管芯片12的周围有利于混光并在一定程度上提高发光二极管10的出光均匀度，然而当该发光二极管10工作时，其温度通常会达到70～80度，这样的高温很容易使该荧光粉132的效率降低，造成发光二极管10的出光效率及均匀度降低。因此，有必要提供一种出光均匀度较佳的发光二极管。
发明内容
以下将以实施例说明一种出光均匀度较佳的发光二极管。
一种发光二极管，其包括一个反光杯，至少一个发光二极管芯片及多个电极，该反光杯包括一本体及设置在该本体上的容置槽，该多个电极设置在该本体上且位于该容置槽的底部，该至少一个发光二极管芯片设置在该容置槽中并与该多个电极电连接。该发光二极管还包括一第一散射层、一第二散射层及一光转换层，该第一散射层设置在该容置槽中且覆盖该至少一发光二极管芯片，该光转换层设置在该第一散射层的远离该至少一发光二极管芯片的一侧。该第二散射层设置在该光转换层的远离该至少一发光二极管芯片的一侧。该第一散射层包括第一透明基材及分布在该第一透明基材中的散射粒子，该光转换层包括第二透明基材及分布在该第二透明基材中的荧光粉，该第二散射层包括第三透明基材及均匀分布在该第三透明基材中的散射粒子。该第二透明基材的折射率小于或等于该第一透明基材的折射率，该第三透明基材的折射率小于或等于该第二透明基材的折射率。
相对于现有技术，所述发光二极管包括第一散射层及光转换层，该第一散射层覆盖该至少一发光二极管芯片且其中含有散射粒子，该散射粒子可将该至少一发光二极管芯片射出的光均匀的散射，从而使从该第一散射层出射的激发光具有良好的均匀度，该均匀的激发光经该光转换层转换后可进一步的产生均匀度较佳的白光。
附图说明
图1是一种现有的发光二极管的剖面示意图。
图2是本发明第一实施例发光二极管的剖面示意图。
图3是图2中发光二极管中第二填充层的出光面为沿远离发光二极管芯片的方向凸设的凸曲面的剖面示意图。
图4是图2中发光二极管中第二填充层的出光面为向发光二极管芯片凹设的凹曲面的剖面示意图。
图5是本发明第二实施例发光二极管的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参见图2，本发明第一实施例提供的发光二极管20，其包括一个反光杯21，一个发光二极管芯片22，一个第一电极23，一个第二电极24，一第一散射层25及一光转换层26。
该反光杯21包括一本体210及设置在该本体210上的容置槽212。该本体210包括一基底2102，一设置在该基底2102上的环形侧壁2104，该容置槽212由该基底2102与该环形侧壁2104围成。该环形侧壁2104的内表面用于反射光线。该容置槽212为锥形，且其开口沿远离该发光二极管芯片22的方向逐渐变大。
该第一电极23及第二电极24设置在该基底2102上且分别延伸至该容置槽212的底部。该发光二极管芯片22设置在该容置槽212的底部，并与该第一电极23及第二电极24电连接。在本实施例中，该发光二极管芯片22设置在该第一电极23上，并分别与该第一电极23及第二电极24通过金线27形成电连接。该第一电极23及第二电极24可与外部电源相连，从而给该发光二极管芯片22提供电能。
该第一散射层25设置在该容置槽212中且覆盖该发光二极管芯片22，从而避免水气渗透以氧化该发光二极管芯片22及金线27。
该第一散射层25包括第一透明基材251及均匀分布在该第一透明基材251中的散射粒子252。
该第一透明基材251的材料可选用硅胶、树脂等透光材料。在本实施例中，该第一透明基材251所用材料为硅胶，其折射率大于等于1.4。
该散射粒子252所用材料可为二氧化钛(TiO2)、塑料、PMMA、熔融石英(Fused Silica)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、硅铝氧氮聚合物(Sialon)或其他透明氮氧化物。该散射粒子252的折射率范围为1.1～2.4，且其不同于该第一透明基材251的折射率。该散射粒子252可为球形、条形等任意形状，其粒径小于等于3微米。在本实施粒中，该散射粒子252为球形，且其粒径范围为0.5～2.5微米。
该散射粒子252用于散射由该发光二极管芯片22发出的光，在此，以该发光二极管芯片22发出的光为蓝光为例进行说明。该发光二极管芯片22发出的蓝光直接进入该第一散射层25，入射到该散射粒子252的蓝光被散射，从而使蓝光在该第一散射层25中被均匀的发散，入射到该环形侧壁2104的内表面上的光可被其反射以增加光利用率。
该光转换层26设置在该第一散射层25的远离该发光二极管芯片22的一侧。该光转换层26包括第二透明基材261及均匀分布在该第二透明基材261中的荧光粉262。
该第二透明基材261所用材料可选用硅胶、树脂等透光材料。在本实施例中，该第二透明基材261所用材料为硅胶，其折射率小于或等于该第一透明基材251的折射率，从而减少该发光二极管芯片22所发出的光从该第一散射层25射向该发光二极管20外的全反射，以提高该发光二极管20的出光效率。
该荧光粉262所用材料可为YAG、硅酸盐(Silicate)、氮化物或氧化物。该荧光粉262可为球形、条形等任意形状。在本实施粒中，该荧光粉262为球形，且其粒径范围为40～80微米，从而有利于在该光转换层26中均匀混合。该荧光粉262是用于在受该发光二极管芯片22发出的部分光激发后产生其它波长的光，并与该发光二极管芯片22发出的剩下的光混光后以使该发光二极管20发出白光。在本实施例中，该荧光粉262为YAG黄光荧光粉，即在其受到从该第一散射层25出射的部分蓝光激发后能够发出黄光，该黄光与剩下的蓝光混光后产生白光并射出该发光二极管20。
该光转换层26包括一个邻近该第一散射层25的入光面263，以及一个与该入光面263相对的出光面264。该入光面263为向该发光二极管芯片22凸设的凸曲面，其与该发光二极管芯片22之间的最小距离D大于等于50微米，从而能有效的避免该金线27露出该第一散射层25。
由于该发光二极管芯片22发出的蓝光在该第一散射层25中已经被散射粒子252均匀散射，所以由该第一散射层25出射的蓝光具有良好的均匀度，即进入该光转换层26的入光面263的光为均匀的蓝光，该均匀的蓝光激发该光转换层26中均匀分布的荧光粉262可进一步的产生均匀度较佳的白光。另外，该光转换层26中的荧光粉262远离该发光二极管芯片22，所以受到该发光二极管芯片22发光时所产生的高温影响较小，从而使该荧光粉262保持较稳定的效率，从而提高了该发光二极管20的出光效率。
该光转换层26的出光面264可为平面或任意曲面。
请参见图3，该光转换层26的出光面264为沿远离该发光二极管芯片22的方向凸设的凸曲面，从而可使经由该出光面264出射的光线由该出光面264的周围向其中心产生会聚状偏转，从而使该发光二极管20发出的光线会聚性更佳。也就是说，设计为凸曲面的出光面264使该发光二极管20的辐射范围更加集中。另外，该出光面264可根据实际需要具有不同的曲率，使该发光二极管20发出的光线的会聚程度不同。也就是说，该出光面264具有不同的曲率，可使该发光二极管20具有不同的辐射范围，即可调整该发光二极管20的光场形状。
请参见图4，该光转换层26的出光面264为向该发光二极管芯片22凹设的凹曲面，从而可使经由该出光面264出射的光线由该出光面264的中心向其周围产生辐射状偏转，从而使该发光二极管20具有较大的辐射范围。另外，该出光面264可根据实际需要具有不同的曲率，使该发光二极管20发出的光线的发散程度不同。也就是说，该出光面264具有不同的曲率，可使该发光二极管20具有不同的辐射范围，即可调整该发光二极管20的光场形状。
另外，该光转换层26的中间比周围厚，且其中的荧光粉262均匀分布在该光转换层26中，所以该光转换层26的中间具有较多的荧光粉262。因此，当从该第一散射层25的中间出射的蓝光较多而周围出射的较少时，该第一散射层25的中间处存在较多的荧光粉262将被蓝光所激发而发出黄光，从而有利于提高该发光二极管20所发出的白光的均匀度。
请参见图5，本发明第二实施例提供的发光二极管30，其与上述第一实施例所提供的发光二极管20基本相同，不同之处在于：
反光杯31的本体310所包括的基底3102及环形侧壁3104为一体成型结构；
发光二极管芯片32具有并行设置的第一接触电极321与第二接触电极322，其覆晶封装(Flip-chip)在容置槽312的底部，即该第一接触电极321与该第二接触电极322分别通过焊料与该容置槽312底部的第一电极33与第二电极34形成电连接；
该发光二极管30还包括一第二散射层38，该第二散射层38设置在光转换层36的远离该发光二极管芯片32的一侧。该第二散射层38包括第三透明基材381及均匀分布在该第三透明基材381中的散射粒子382。该散射粒子382用于散射经由该光转换层36中的荧光粉362转换后出射的白光，从而进一步提高该发光二极管30的出光均匀性。
该第三透明基材381及该散射粒子382所用材料分别与上述第一透明基材251及其中的散射粒子252基本相同，且该第三透明基材381的折射率小于或等于第二透明基材361的折射率，从而减少由该光转换层36出射的光线射向该发光二极管30外的全反射，以提高该发光二极管30的出光效率。
由于该发光二极管芯片32覆晶封装在该容置槽312的底部，所以该光转换层36的入光面363与该发光二极管芯片32之间的距离可以小于50微米，只要避免该发光二极管芯片32露出第一散射层35即可。
该第二散射层38具有一远离该光转换层36的出光面383，该出光面383可为平面或任意曲面。若该出光面383为沿远离该发光二极管芯片32的方向凸设的凸曲面，或向该发光二极管芯片32凹设的凹曲面同样可以使该发光二极管30具有不同的辐射范围，即具有不同的光场形状。其原理与上述第一实施例中的光转换层26的出光面264基本相同，在此不再赘述。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，例如：上述发光二极管包括多个发光二极管芯片及多个电极，该多个发光二极管芯片分别与该多个电极形成电连接；光转换层仅包括荧光粉等，只要其不偏离本发明的技术效果，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种发光二极管，其包括一个反光杯，至少一个发光二极管芯片及多个电极，该反光杯包括一本体及设置在该本体上的容置槽，该多个电极设置在该本体上且位于该容置槽的底部，该至少一个发光二极管芯片设置在该容置槽中并与该多个电极电连接，其特征在于：该发光二极管还包括一第一散射层、一第二散射层及一光转换层，该第一散射层设置在该容置槽中且覆盖该至少一发光二极管芯片，该光转换层设置在该第一散射层的远离该至少一发光二极管芯片的一侧，该第二散射层设置在该光转换层的远离该至少一发光二极管芯片的一侧，该第一散射层包括第一透明基材及分布在该第一透明基材中的散射粒子，该光转换层包括第二透明基材及分布在该第二透明基材中的荧光粉，该第二散射层包括第三透明基材及均匀分布在该第三透明基材中的散射粒子，该第二透明基材的折射率小于或等于该第一透明基材的折射率，该第三透明基材的折射率小于或等于该第二透明基材的折射率。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该本体包括一基底及一设置在该基底一侧的环形侧壁，该容置槽由该基底与该环形侧壁围成。
3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：该基底与该环形侧壁为一体成型结构。
4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该容置槽为锥形，且其开口沿远离该至少一发光二极管芯片的方向逐渐变大。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该光转换层包括一邻近该第一散射层的入光面及一与该入光面相对的出光面，该入光面为向该至少一发光二极管芯片凸设的凸曲面。
6.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于：所述光转换层的入光面与该至少一个发光二极管芯片之间的最小距离大于等于50微米。
7.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于：所述光转换层的出光面为沿远离该至少一发光二极管芯片的方向凸设的凸曲面或向该至少一发光二极管芯片凹设的凹曲面。
8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二散射层包括一远离该光转换层的出光面，该第二散射层的出光面为沿远离该至少一发光二极管芯片的方向凸设的凸曲面或向该至少一发光二极管芯片凹设的凹曲面。
9.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该至少一个发光二极管芯片包括并行设置的第一接触电极与第二接触电极，该至少一个发光二极管芯片覆晶封装在该容置槽的底部，并使该第一接触电极及第二接触电极分别与该第一电极及第二电极电连接。
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