CN101463975A - 固态光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固态光源装置，其包括一设置有第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽的本体；一设置在该第一容置槽中的第一发光单元，其包括第一固态发光芯片及覆盖该第一固态发光芯片的第一填充层；一设置在该第二容置槽中的第二发光单元，其包括第二固态发光芯片及覆盖该第二固态发光芯片的第二填充层；一设置在该第三容置槽中的第三发光单元，其包括第三固态发光芯片及覆盖该第三固态发光芯片的第三填充层；该第一、第二及第三固态发光芯片为同色光的固态发光芯片，该第一、第二及第三填充层中至少两者含有各自不同的荧光粉，经由该第一、第二及第三填充层出射的光混光后形成一白光。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态光源装置，特别是一种发光二极管光源装置。
背景技术
目前，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为一种固态照明装置，因其具光质佳(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 CathodeFluorescent 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Proceedings of the IEEE，Vol.93，No.10(2005年10月)中发表的“Solid-StateLighting：Toward Superior Illumination”一文。
发光二极管作为照明光源时，通常需要较高的演色性(即CRI大于90)。一种具有较高演色性的发光二极管，其包括一个蓝光发光二极管芯片、一个红光发光二极管芯片，以及一个覆盖该蓝光发光二极管芯片与红光发光二极管芯片的封装体，该封装体中含有黄色荧光粉。
该蓝光发光二极管芯片与红光发光二极管芯片采用不同的发光二极管芯片，即该蓝光发光二极管芯片为GaN系发光二极管芯片，而红光发光二极管芯片为AlGaInP系发光二极管芯片，所以，当该蓝光发光二极管芯片与红光发光二极管芯片的温度上升时，其光衰减程度不同，即红光发光二极管芯片的光衰减程度较大，造成该发光二极管发出的光的色温偏蓝(Blue-shift)，进而导致该发光二极管所发出的白光的色温稳定性较差。
因此，有必要提供一种出射光的色温稳定性较好的固态光源装置。
发明内容
以下将以实施例说明一种出射光的色温稳定性较好的固态光源装置。
一种固态光源装置，其包括一本体，该本体上设置有第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽；一设置在该第一容置槽中的第一发光单元，其包括第一固态发光芯片及覆盖该第一固态发光芯片的第一填充层；一设置在该第二容置槽中的第二发光单元，其包括第二固态发光芯片及覆盖该第二固态发光芯片的第二填充层；一设置在该第三容置槽中的第三发光单元，其包括第三固态发光芯片及覆盖该第三固态发光芯片的第三填充层；该第一固态发光芯片、第二固态发光芯片及第三固态发光芯片为同色光的固态发光芯片，该第一填充层、第二填充层及第三填充层中至少两者含有各自不同的荧光粉，经由该第一填充层、第二填充层及第三填充层出射的光混光后形成一白光。
相对于现有技术，所述固态光源装置中包括均为同色光的固态发光芯片的第一固态发光芯片、第二固态发光芯片及第三固态发光芯片，所以该第一固态发光芯片、第二固态发光芯片及第三固态发光芯片的光衰减程度基本相同，使得该固态光源装置发出的白光的色温受温度的影响较小，即该固态光源装置发出的白光的色温稳定性较好。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的固态光源装置的剖面示意图。
图2是本发明第二实施例提供的固态光源装置的剖面示意图。
图3是本发明第三实施例提供的固态光源装置的剖面示意图。
图4是图3中固态光源装置的光学微结构层的部分截面示意图。
图5是图3中固态光源装置的具有锥形凸起的光学微结构层的部分截面示意图。
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1，本发明第一实施例提供的固态光源装置10，其包括一本体11，一第一发光单元12，一第二发光单元13及一第三发光单元14。
该本体11上具有并列设置的第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114。该第一发光单元12，第二发光单元13及第三发光单元14分别设置在该第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114中。该第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114均为锥形，且其开口分别沿远离其底部的方向逐渐变大。
该本体11所用材料为铜、铝等金属，氮化铝、三氧化二铝、氧化铍等陶瓷材料，以及硅等。该本体11可与外部电源相连，从而给该第一发光单元12，第二发光单元13及第三发光单元14提供电能，另外，还可将该第一发光单元12，第二发光单元13及第三发光单元14发光时所产生的热量传导出该固态光源装置10。
该第一发光单元12包括第一固态发光芯片121及覆盖该第一固态发光芯片121的第一填充层122。该第二发光单元13包括第二固态发光芯片131及覆盖该第二固态发光芯片131的第二填充层132。该第三发光单元14包括第三固态发光芯片141及覆盖该第三固态发光芯片141的第三填充层142。该第一固态发光芯片121，该第二固态发光芯片131及该第三固态发光芯片141分别设置在该第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽113的底部，且均与该本体11电连接。在本实施例中，该第一固态发光芯片121，该第二固态发光芯片131及该第三固态发光芯片141均为发光二极管芯片。
该第一固态发光芯片121，第二固态发光芯片131及第三固态发光芯片141为同色光的固态发光芯片，例如GaN系固态发光芯片或AlGaN系固态发光芯片，所以其光衰减程度基本相同，使得该固态光源装置10发出的白光的色温受温度的影响较小，即该固态光源装置10发出的白光的色温稳定性较好。另外，若该第一固态发光芯片121，第二固态发光芯片131及第三固态发光芯片141均为GaN系固态发光芯片或AlGaN系固态发光芯片，所以当温度上升时，其发光效率可保持在较为稳定的状态。
在本实施例中，该第一固态发光芯片121，第二固态发光芯片131及第三固态发光芯片141均为紫外光固态发光芯片，其分别与第一电源101，第二电源102及第三电源103形成电连接。由该第一电源101，第二电源102及第三电源103分别对该第一固态发光芯片121，第二固态发光芯片131及第三固态发光芯片141的电压及电流进行独立控制。
该第一填充层122可包括第一透明基材1220及均匀分布在该第一透明基材1220中的第一荧光粉1222。该第一透明基材1220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1220所用材料为硅胶，其折射率大于1.4。该第一荧光粉1222为红光荧光粉，其受光激发可发出中心波长范围为610~645纳米的红光。该红光荧光粉可为氮化物、硅酸盐、氧化物或硫化物等。
该第二填充层132可包括第二透明基材1320及均匀分布在该第二透明基材1320中的第二荧光粉1322。该第二透明基材1320的材料可选用硅胶、树脂等透光材料。该第二荧光粉1322为绿光荧光粉，其受光激发可发出中心波长范围为505~540纳米的绿光。该绿光荧光粉可为氮化物、硅酸盐或氧化物等。该第二荧光粉1322也可为黄光荧光粉，其受光激发可发出中心波长范围为550~600纳米的黄光。
该第三填充层142包括第三透明基材1420及均匀分布在该第三透明基材1420中的第三荧光粉1422。该第三透明基材1420的材料可选用硅胶、树脂等透光材料。该第三荧光粉1422为蓝光荧光粉，其受光激发可发出中心波长范围为445~475纳米的蓝光。该蓝光荧光粉可为氮化物、硅酸盐或氧化物等。
该第一发光二极管芯片121，第二发光二极管芯片131及第三发光二极管芯片141电性独立，即由该第一电源101，第二电源102及第三电源103分别对其电压及电流进行独立控制。在本实施例中，该第一电源101，第二电源102及第三电源103分别对该第一固态发光芯片121，第二固态发光芯片131及第三固态发光芯片141施加相同的电压以使其发出紫外光。该第一填充层122中的第一荧光粉1222在该第一固态发光芯片121发出的紫外光的激发下发出红光。该第二填充层132中的第二荧光粉1322在该第二固态发光芯片131发出的紫外光的激发下发出绿光或黄光。该第三填充层142中的第三荧光粉1422在该第三固态发光芯片141发出的紫外光的激发下发出蓝光。由于该第一电源101，第二电源102及第三电源103可分别对该第一固态发光芯片121，第二固态发光芯片131及第三固态发光芯片141的电流进行控制，进而分别对经由该第一填充层122、第二填充层132及第三填充层142出射的红光、绿光或黄光、蓝光的色温进行调节，所以该红光、绿光及蓝光混光后产生的白光，或者红光、黄光及蓝光混光后产生白光具有较高的演色性，能够适应不同的实际需求。
另外，紫外光固态发光芯片与荧光粉组合的半高宽(Full Width & Half Max，FWHM)比多种单色固态发光芯片组合(例如，红光二极管芯片、绿光二极管芯片与蓝光二极管芯片的组合)的半高宽大，因此，紫外光固态发光芯片与荧光粉组合所发出的光的演色性更好。例如，红光发光二极管的FWHM约为20纳米，而紫外光固态发光芯片与红光荧光粉组合的FWHM则可达到至少45纳米。
请参见图2，本发明第二实施例提供的固态光源装置20，其与上述第一实施例所提供的固态光源装置10基本相同，不同之处在于：该固态光源装置20进一步包括一散射层28，该散射层28设置在该第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114上。
该散射层28可包括第四透明基材281及均匀分布在该第四透明基材281中的散射粒子282。该第四透明基材281的材料可选用硅胶、树脂等透光材料，其折射率小于或等于上述第一透明基材1220的折射率。该散射粒子282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，其用于散射由该第一填充层122射出的红光、由该第二填充层132射出的绿光或黄光，以及由该第三填充层142射出的蓝光，从而进一步提高该固态光源装置20的出光均匀性。
请参见图3，本发明第三实施例提供的固态光源装置30，其与上述第二实施例所提供的固态光源装置20基本相同，不同之处在于：
第一固态发光芯片321，第二固态发光芯片331及第三固态发光芯片341均为蓝光固态发光芯片，其可发出中心波长范围为450~470纳米的蓝光；
第三填充层342仅包括第三透明基材；
该固态光源装置30进一步包括一光学微结构层39，该光学微结构层39设置在填充层28的远离第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114的一侧。
该光学微结构层39具有一远离该填充层28的出光面391，该出光面391上具有多个光学微结构392。请参见图4，该多个光学微结构392为多个平行排布的棱镜。请参见图5，该多个光学微结构392为多个阵列排布的锥形凸起，其尖端远离该填充层38。该光学微结构392所用材料为PMMA、塑料或透明玻璃，其用于对经由该出光面391出射的光线进行混光以及改变该固态光源装置30射出光的场形。
可以理解的是，该固态光源装置30的光学微结构层39与该第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114之间可以不需要设置填充层28，该光学微结构层39与该第一容置槽110，第二容置槽112及第三容置槽114之间也可填充有空气等气体。该光学微结构层39也可应用于第一实施例所提供的固态光源装置10。
在本实施例中，第一电源101，第二电源102及第三电源103分别对该第一固态发光芯片321，第二固态发光芯片331及第三固态发光芯片341施加相同的电压以使其发出蓝光。第一填充层122中的第一荧光粉1222在该第一固态发光芯片321发出的蓝光的激发下发出红光。第二填充层132中的第二荧光粉1322在该第二固态发光芯片331发出的蓝光的激发下发出绿光或黄光。该第三固态发光芯片341发出的蓝光直接经由该第三填充层342射出。由于该第一电源101，第二电源102及第三电源103可分别对该第一固态发光芯片321，第二固态发光芯片331及第三固态发光芯片341的电流进行控制，进而分别对经由该第一填充层122、第二填充层132及第三填充层342出射的红光、绿光或黄光、蓝光的色温进行调节，所以该红光、绿光与蓝光混光后产生的白光，或者红光、黄光与蓝光混光后产生白光具有较高的演色性，能够适应不同的实际需求。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，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 (10)
- 【权利要求1】一种固态光源装置，其包括：一本体，该本体上设置有第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽；一设置在该第一容置槽中的第一发光单元，其包括第一固态发光芯片及覆盖该第一固态发光芯片的第一填充层；一设置在该第二容置槽中的第二发光单元，其包括第二固态发光芯片及覆盖该第二固态发光芯片的第二填充层；一设置在该第三容置槽中的第三发光单元，其包括第三固态发光芯片及覆盖该第三固态发光芯片的第三填充层；该第一固态发光芯片、第二固态发光芯片及第三固态发光芯片为同色光的固态发光芯片，该第一填充层、第二填充层及第三填充层中至少两者含有各自不同的荧光粉，经由该第一填充层、第二填充层及第三填充层出射的光混光后形成一白光。
- 【权利要求2】如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于：该第一固态发光芯片、该第二固态发光芯片及该第三固态发光芯片为GaN系或AlGaN系固态发光芯片。
- 【权利要求3】如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于：该第一固态发光芯片、第二固态发光芯片及第三固态发光芯片均为蓝光固态发光芯片，该第一填充层中含有红光荧光粉，该第二填充层中含有绿光荧光粉或黄光荧光粉。
- 【权利要求4】如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于：该第一固态发光芯片、第二固态发光芯片及第三固态发光芯片均为紫外光固态发光芯片，该第一填充层中含有红光荧光粉，该第二填充层中含有绿光荧光粉或黄光荧光粉，该第三填充层中含有蓝光荧光粉。
- 【权利要求5】如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于：该第一固态发光芯片，该第二固态发光芯片及该第三固态发光芯片电性独立。
- 【权利要求6】如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于：该固态光源装置进一步包括一散射层，其设置在该第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽上，该散射层中含有散射粒子。
- 【权利要求7】如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于：该固态光源装置进一步包括一光学微结构层，其设置在该第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽上。
- 【权利要求8】如权利要求7所述的固态光源装置，其特征在于：该固态光源装置进一步包括一散射层，其设置在该光学微结构层与第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽之间，该散射层中含有散射粒子。
- 【权利要求9】如权利要求7所述的固态光源装置，其特征在于：光学微结构层具有一远离该第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽的出光面，该出光面上具有多个光学微结构。
- 【权利要求10】如权利要求9所述的固态光源装置，其特征在于：该光学微结构为棱镜或锥形凸起。
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