CN101532643A - 一种低色温的暖白光发光装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种低色温的暖白光发光装置，由发光基体与其上的涂覆层组合构成，所述的发光基体为一颗蓝光或蓝绿光的发光组件；所述涂覆层包括一直接涂覆于发光组件上的黄色荧光体层；在黄色荧光体上在覆一层薄红色荧光体层。所述的黄色荧光体层厚度与红色荧光体层的厚度比大于7∶3。该装置的制作方法：1)首先选择蓝光或蓝绿光发光基体，并制备黄色荧光胶及红色荧光胶；2)在发光基体上先涂覆黄色荧光胶层，烘烤；3)待黄色荧光胶烘干后，再在黄色荧光胶表面进行红色荧光胶层的涂覆，直至完全覆盖黄色荧光胶的表面，再烘烤；4)整体封装。该方法制得的发光装置不仅发光效率高，而且显色性好。

Description

一种低色温的暖白光发光装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种发光体制造技术，尤其涉及一种高亮度白光半导体发光装置及其制作方法。
背景技术
白光比其他颜色的光具有更重要的用途，不光可以作为识别用色光，更重要的是可以用来照明；白光为多种颜色的混合光(至少包含两种以上波长的混合光)，可被人眼感知为白光。
由于性能出色而被认为是下一代照明光源的发光二极管(LED)，目前只能通过采用多个不同单颜色的LED组合或用通过荧光粉两步激发的方法实现制作白光LED。前者是通过将红色、绿色和蓝色的LED发出的光混合产生白光；后者现一般是用通过蓝光激发黄荧光材料产生白光：在蓝色芯片表面涂覆黄色荧光粉，通过调节荧光粉的厚度与浓度，得到不同色温的白光LED，但是这种工艺存在如下缺点：在做到色温4000K以下时，LED发土黄色光(非暖白色)，显色形差，发光效率大幅度下降。
针对以上缺点，目前业界普遍改进做法：在黄色荧光粉中添加红色(600～680nm)硫化物荧光粉，再进行涂覆。这样的方法是可以适当提高LED显色性，但是无法克服发光效率下降的难题。目前业界研究方向一般为研制新型结构荧光粉，提高低色温发光效率。但是进展缓慢，根本无法满足市场发展的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种低色温的暖白光发光装置，该白光半导体发光装置不仅发光效率高，而且显色性好。
本发明的另一目的是提供一种低色温的暖白光发光装置的制作方法，可突破以上公知技术的限制，从而能提供一种高品质低耗材的发光装置。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种低色温的暖白光发光装置，由发光基体与其上的涂覆层组合构成，所述的发光基体为一颗蓝光或蓝绿光的发光组件；所述的涂覆层包括一直接涂覆于发光组件上的黄色荧光体层；在黄色荧光体上再覆一层薄于黄色荧光体层的红色荧光体层。
所述的黄色荧光体层为经过激发后可产生520～580nm发光波长的黄荧光体层；所述的红色荧光体层为经过激发后可发出580～680nm发光波长的红色荧光体层。
所述的黄色荧光体层厚度与红色荧光体层的厚度比大于7：3。
本发明低色温的暖白光发光装置是利用一颗蓝色(或蓝绿色)发光二极管与两种荧光粉体进行激发混合成的白光发光装置。
一种低色温的暖白光发光装置的制作方法，其方法步骤如下：
1)首先选择蓝光或蓝绿光发光基体，并制备黄色荧光胶及红色荧光胶；
2)在发光基体上先涂覆黄色荧光胶层，烘烤；
3)待黄色荧光胶烘干后，再在黄色荧光胶表面进行红色荧光胶层的涂覆，直至完全覆盖黄色荧光胶的表面，再烘烤；
4)整体封装。
所述步骤1)中黄、红色荧光胶的制作均可按现有技术的黄、红色荧光粉与胶的比例配置。
所述步骤2)及步骤3)中的烘烤均可以是送入烤箱使用150±5℃温度烘烤5～15分钟(亦可以根据胶的特性调整确定具体的烘烤时间与温度)。
本发明的优点在于：
1、本发明低色温的暖白光发光装置实行两层涂覆层结构，先通过在蓝色(或蓝绿色)LED芯片表面涂覆黄色荧光粉，正好利用黄色荧光粉激发效率最高的区域，激发出接近暖色光区域的白光，再进一步激发红色荧光粉，借由三种色光的混合可以产生高亮度的暖白色光源，不仅显色形好且发光效率更高。
2、本发明低色温的暖白光发光装置实行的两涂覆层，外红色荧光粉层薄于黄色荧光粉层，这样有利于克服红色荧光粉激发效率远远比黄色荧光粉低而导致的第二次激发不到位的缺陷，有效保证了发光装置的使用性能。
3、本发明低色温的暖白光发光装置的制作方法将发光装置的两涂覆层分层涂覆，且红色荧光粉非常薄，这样，不仅可以有效降低其使用量且可以避免红粉比重过大出现沉淀在芯片表面，影响发光效率。
附图说明
图1为本发明低色温的暖白光发光装置一实施例的结构示意图(剖视)
图2为图1所示实施例的发光装置发光光谱图
具体实施方式
如图1所示，本发明低色温的暖白光发光装置包含：一作为发光基体的蓝光或蓝绿光发光组件1；直接涂覆于发光组件上的黄色荧光体涂覆层2；在黄色荧光体涂覆层2上再涂覆较薄的一层红色荧光体层3。
发光组件可采用蓝光或蓝绿光LED芯片，选用该类发光二极管的发光波长为440～480nm，最佳为450～460nm。
所述黄色荧光粉可以是钇铝石榴石、铽铝石榴石、硫酸盐等及其衍生物，经过激发后应可产生520～580nm发光波长，发光主峰最佳为560nm。所述红色荧光粉可选用最佳红色荧光粉(如硫化物、氮氧化物及其衍生物)，经过激发后发出580～680nm的发光波长，发光主峰650nm最佳。
本发明低色温的暖白光发光装置的工作原理是：利用一个蓝色或者蓝绿色的发光组件(发光二极管)发光第一次激发黄色荧光体，混合成色温为4500～5500K的白光，这个混合光再去激发上面一层很薄的红色荧光体，从而发出色温为2500～4500K的暖白光。
本发明的白光发光装置是以一个发光二极管做激发光源，并包含两层可受此激发光源激发先后产生黄色与红色荧光体，借由三种色光的混合以产生高亮度暖白色光源。蓝色或蓝绿光发光二极管通过激发黄色荧光粉产生4500K～5500K色温的白光，然后通过此白光去激发红色荧光粉，产生2500～4500K低色温的白光，通过采用不同的配比与荧光胶层的厚底调节生成光的色温、辉度、显色性以保持高光效的低色温的白光发光装置。如：根据不同的场合及不同人对白光色温、辉度、显色性的视觉要求，或根据制作尺寸大小不同的要求适当调整黄及红色荧光胶中黄及红色荧光粉的比例，或在黄色荧光体层厚度与红色荧光体层的厚度比大于7：3的范围内继续调整厚度，都可使得生成的光达到本发明的目的--产生2500～4500K低色温的白光。
本发明低色温的暖白光发光装置制作方法中采用分层涂覆，可以避免红粉比重过大出现沉淀在芯片表面而影响发光效率。红色荧光粉的选择上，由于红色荧光粉的激发效率远远比黄色荧光粉低，为了克服这个缺点，主要是减低红粉的用量，通过使用深红色650主峰的粉，提升红粉的染色性，这样就可以有效降低使用量。红粉厚度尽可能减低，这样对已经激发出的黄光，芯片发出的蓝光(或蓝绿光)更好透过。
图2是上述实施例的发光装置发光的光谱图：其中X方向为可见光谱(380～780nm)，Y方向为各色段的能量比。
关于本发明的低色温白光发光装置的的制作方法，包括荧光粉的选择、调配及封装技术，以下举一个具体的实施例对其进行说明：
一、材料选择
发光二极管芯片：457.5～460nm(蓝色芯片)
黄色荧光粉：YAG:Ce钇铝石榴石
红色荧光粉：CaS:Eu
其他材料包括：LED支架，透镜，硅胶或环氧树脂。
二、封装流程：
按照正常封装流程到焊线，将黄色荧光粉与硅胶按照预定要求比例配制，搅拌均匀脱泡处理，使用点胶或者喷胶设备，将配好的黄色荧光胶(100:7＝胶：黄粉)涂覆在发光二管芯片表面，完全包裹发光二极管芯片，送入烤箱使用150±5℃烘烤10分钟，然后根据预定要求比例100：5(胶：红粉)配制红色荧光胶，进行第二次涂覆，要求只要完全覆盖黄色荧光胶体表面，并且红色荧光胶体厚度在黄色荧光胶体的厚度的1/5以下(厚度通过点胶机的出胶体积量来控制)，然后送入烤箱进行第二次150±5℃烘烤10分钟烘烤。然后根据正常封装流程生产至结束。
由于胶：黄粉及胶：红粉的比例是可以随机可调的，且不同的场合及不同人对白光色温、辉度、显色性的视觉要求差异也不尽相同，故荧光粉的选择、调配亦会有一定的差异，此处不再一一举例。
本发明方法生产的产品同混合粉(黄、绿、红)一次涂覆(使用同样芯片，除涂覆荧光粉工艺不同外，其他工艺相同)封装出产品测试数据的比较：如下表：
 
点粉方式 光通量(Lm)   色温(K)  显色指数 测试电流(mA)    
黄色荧光粉一次涂覆 70.1 5025 75.3 350
黄色与红色荧光粉混合一次涂覆 43.3 3437 65.3 350
先黄色荧光粉，后红色荧光粉的二次涂覆(本发明方法)         64.5 3391 80.6 350
从上表可以看出，混合粉一次涂覆，封装出产品只能达到冷白光5000K的60％～70％(43.3/70.1＝61.77％)效率，而通过本发明的工艺可以达到冷白光5000K的90％(64.5/70.1＝92％)以上的效率。
虽然本发明根据以上实施例做了说明，但是不能以此限定本发明的范围。所有依据本发明精神所做的修改与变化，均应包含在本发明中。

Claims (6)

1、一种低色温的暖白光发光装置，由发光基体与其上的涂覆层组合构成，其特征在于：
所述的发光基体为一颗蓝光或蓝绿光的发光组件；
所述的涂覆层包括一直接涂覆于发光组件上的黄色荧光体层；在黄色荧光体层上再覆一层薄于黄色荧光体层的红色荧光体层。
2、根据权利要求1所述的低色温的暖白光发光装置，其特征在于：所述的黄色荧光体层为经过激发后可产生520～580nm发光波长的黄荧光体层；所述的红色荧光体层为经过激发后可发出580～680nm发光波长的红色荧光体层。
3、根据权利要求2所述的低色温的暖白光发光装置，其特征在于：所述的黄色荧光体层为经过激发后可产生560nm发光波长的黄荧光体层；所述的红色荧光体层为经过激发后可发出650nm发光波长的红色荧光体层。
4、根据权利要求1所述的低色温的暖白光发光装置，其特征在于：所述的黄色荧光体层厚度与红色荧光体层的厚度比大于7：3。
5、一种权利要求1所述的低色温的暖白光发光装置的制作方法，其特征在于所述的方法步骤如下：
1)首先选择蓝光或蓝绿光发光基体，并制备黄色荧光胶及红色荧光胶；
2)在发光基体上先涂覆黄色荧光胶层，烘烤；
3)待黄色荧光胶烘干后，再在黄色荧光胶表面进行红色荧光胶层的涂覆，直至完全覆盖黄色荧光胶的表面，再烘烤；
4)整体封装。
6、根据权利要求5所述的低色温的暖白光发光装置，其特征在于：所述黄色荧光粉可以是钇铝石榴石、铽铝石榴石、硫酸盐及其衍生物。
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