CN101872819A - 黄光发光二极管及发光装置 - Google Patents

黄光发光二极管及发光装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种黄光发光二极管，包括一个基座，一个发光二极管晶粒，一个荧光粉层以及一个封装体。该发光二极管晶粒为氮化铟镓铝发光二极管晶粒，且该发光二极管晶粒设置在该基座上。该荧光粉层为钇铝石榴石荧光粉层，其分布在发光二极管晶粒的出光路径上，且该钇铝石榴石荧光粉层的厚度大于250微米。该封装体包覆该发光二极管晶粒及荧光粉层。该黄光发光二极管具有色彩偏移小且发光效率高的特点。本发明还提供了采用该种黄光发光二极管的发光装置。

Description

黄光发光二极管及发光装置
技术领域
本发明涉及一种黄光发光二极管，以及具有该种黄光发光二极管的发光装置。
背景技术
与传统光源相比，发光二极管具有无汞、体积小、光学特性佳等优点。随着发光二极管发光效率的不断提升，越来越多的发光二极管被作为光源而采用。
目前常用的黄光二极管通常为磷化铟镓铝(AlxInyGazP)发光二极管，该种黄光发光二极管的发光波长通常为560～590纳米。然而，磷化铟镓铝(AlxInyGazP)发光二极管晶粒的制造过程中，由于铝、铟元素的掺杂，使得晶粒发光层的晶格与其他磊晶层和基板的晶格均不匹配，从而产生大量晶格缺陷，进而导致磷化铟镓铝(AlxInyGazP)发光二极管晶粒的发光效率低下。另外，由于磷化铟镓铝(AlxInyGazP)材料的耐高温性能较差，环境温度的变化使得磷化铟镓铝(AlxInyGazP)发光二极管晶粒的色彩会发生较大偏移且发光效率较低，使得采用磷化铟镓铝(AlxInyGazP)发光二极管晶粒的发光装置的演色性较差。
有鉴于此，有必要提供一种色彩偏移小且发光效率高的黄光发光二极管。
发明内容
下面将以具体实施例说明一种色彩偏移小且发光效率高的黄光发光二极管
一种黄光发光二极管，其包括一个基座，一个发光二极管晶粒，一个荧光粉层以及一个封装体，该发光二极管晶粒为氮化铟镓铝发光二极管晶粒且设置在该基座上；该荧光粉层的材质为钇铝石榴石荧光粉，其分布在发光二极管晶粒出光路径上且其厚度大于250微米；该封装体包覆该发光二极管晶粒及荧光粉层。
一种发光装置，其包括多个如上所述的黄光发光二极管以及多个蓝光发光二极管，该蓝光发光二极管与黄光发光二极管的数量比为2∶3。
一种发光装置，其包括多个如上所述的黄光发光二极管、多个蓝光发光二极管以及至少一个红光发光二极管，该蓝光发光二极管、黄光发光二极管及红光发光二极管的数量比为2∶2∶1。
一种发光装置，其包括多个如上所述的黄光发光二极管、多个蓝光发光二极管、至少一个红光发光二极管以及至少一个绿光发光二极管，该黄光发光二极管、蓝光发光二极管、红光发光二极管及绿光发光二极管的数量比为2∶2∶1∶1。
与现有技术相比，本发明所提供的黄光发光二极管，其采用的氮化铟镓铝发光二极管晶粒具有较低的热敏感度，从而黄光发光二极管不会因为热效应而发生较大的色彩偏移；其采用的钇铝石榴石荧光粉层的黄光转换效率高，从而黄光发光二极管具有较高的发光效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例所提供黄光发光二极管的结构示意图。
图2是本发明第二实施例所提供黄光发光二极管的结构示意图。
图3是本发明第三实施例所提供黄光发光二极管的结构示意图。
图4是本发明第四实施例所提供发光装置的各色发光二极管排列结构示意图。
图5是本发明第五实施例所提供发光装置的各色发光二极管排列结构示意图。
图6是本发明第六实施例所提供发光装置的各色发光二极管排列结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
参见图1，本发第一明实施例提供的黄光发光二极管10，其包括基座11，发光二极管晶粒12，荧光粉层13以及封装体14。
该基座11可进一步包括用于收容发光二极管晶粒12的反射杯110，用于将入射至其上的光线反射向封装体14。本实施例中，反射杯110包括用于收容发光二极管晶粒12的收容空间，该收容空间呈倒置的圆锥状。
该发光二极管晶粒12为氮化铟镓铝(InxGayAlzN)发光二极管晶粒，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。该发光二极管晶粒12设置在基座11上，并位于反射杯110的收容空间底部。该发光二极管晶粒12用于发出波长位于紫外光波段至绿光波段的光。优选的，该发光二极管晶粒12的发光波长为260～500纳米；更优选的，该发光二极管晶粒12的发光波长为380～480纳米。
该荧光粉层13覆盖该发光二极管晶粒12。该荧光粉层13为钇铝石榴石(YAG:Ce)荧光粉层，其厚度大于250微米，用于全部吸收发光二极管晶粒12发出的光并受激发而产生黄光。为进一步保证发光二极管晶粒12发出的光被荧光粉层13充分吸收，该荧光粉层13的厚度优选为大于400微米。为得到波长集中的黄光，该钇铝石榴石荧光粉层的光转换波长优选为560～590纳米。需要说明的是，由于黄光发光二极管10的制造过程中，荧光粉层13的厚度可能并不绝对均匀，本实施例中对荧光粉层的厚度限定是针对整个荧光粉层13的最小厚度限定，即整个荧光粉层13最薄的部分应满足本实施例提供的范围，从而确保发光二极管晶粒12发出的光全部被荧光粉层13吸收并转换为黄光。
封装体14设置在基座11上，并包覆发光二极管晶粒12及荧光粉层13，以防止发光二极管晶粒12及荧光粉层13被外界环境侵蚀。该封装体14的顶部出光面形状可视具体的出光需求而设计成预定形状。本实施例中，该封装体14的顶部出光面呈球形。
由于发光二极管晶粒12采用氮化铟镓铝(InxGayAlzN)发光二极管晶粒，其具有较低的热敏感度，从而黄光发光二极管10不会因为热效应而发生较大的色彩偏移；由于荧光粉层13采用钇铝石榴石(YAG:Ce)荧光粉层，该种荧光粉层的黄光转换效率约90％，从而黄光发光二极管10具有较高的发光效率。与现有的黄光发光二极管相比，本发明提供的黄光发光二极管10色彩偏移小且发光效率高。
需要说明的是，该荧光粉层13的位置设置并不局限为覆盖该发光二极管晶粒12。
例如图2所示，该荧光粉层13可设置在封装体14内部，并位于反射杯110的顶部开口处，该荧光粉层13与反射杯110的收容空间底部表面平行、并遮盖反射杯110的顶部开口，从而可保证所有发光二极管晶粒12发出的光都能够通过该荧光粉层13并被荧光粉层13吸收，进而荧光粉层13受激发而发出黄光。
例如图3所示，该荧光粉层13还可设置在封装体14内部，该荧光粉层13与封装体14的顶部出光面平行、并遮住反射杯110的顶部开口。该种设计也可使所有发光二极管晶粒12发出的光都能够通过该荧光粉层13并被荧光粉层13吸收，进而荧光粉层13受激发而发出黄光。
该荧光粉层13的位置设计还可以有更多的变化，只要确保荧光粉层13设置在发光二极管晶粒12的出光路径上即可。当然，为保证黄光发光二极管10的颜色为均匀的黄色，可使荧光粉层13遍布发光二极管晶粒12的所有出光路径，从而发光二极管晶粒12发出的全部光线都能够通过该荧光粉层13并被荧光粉层13吸收并转换为黄光。
参见图4，本发明第三实施例还提供一种发光装置20，其包括呈矩阵排列的多个黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30。该发光装置20包括沿图示x方向依次排列的多个发光二极管列201、202、203、204、205，每一个发光二极管列均包括沿图示y方向依次排列的多个发光二极管。
每一个发光二极管列201包括多个黄光发光二极管10；
每一个发光二极管列202包括多个黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30，且黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30以“黄(Y)、蓝(B)、黄(Y)、蓝(B)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列203包括多个黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30，该黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30以“蓝(B)、黄(Y)、蓝(B)、黄(Y)…”的顺序沿y方向交替排列，且发光二极管列202、203在图示x方向上相邻的发光二极管颜色不同；
每一个发光二极管列204包括多个黄光发光二极管10；
每一个发光二极管列205包括多个蓝光发光二极管30。
优选的，上述蓝光发光二极管30的发光波长范围为420～480纳米，该种发光二极管的排列方式中黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30的数量比为3∶2，从而可使发光装置20的发光颜色整体上呈白色。
参见图5，本发明第四实施例还提供一种发光装置40，其包括呈矩阵排列的多个黄光发光二极管10、蓝光发光二极管30及红光发光二极管50。该发光装置40包括沿图示x方向依次排列的多个发光二极管列401、402、403、404、405，每一个发光二极管列均包括沿图示y力向依次排列的多个发光二极管。
每一个发光二极管列401包括多个黄光发光二极管10和红光发光二极管50，且黄光发光二极管10和红光发光二极管50以“红(R)、黄(Y)、红(R)、黄(Y)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列402包括多个黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30，且黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30以“黄(Y)、蓝(B)、黄(Y)、蓝(B)…”的顺序沿y方向交替排列，且发光二极管列401、402在图示x方向上相邻的发光二极管颜色不同；
每一个发光二极管列403包括多个蓝光发光二极管30和红光发光二极管50，该蓝光发光二极管30和红光发光二极管50以“蓝(B)、红(R)、蓝(B)、红(R)…”的顺序沿y方向交替排列，且发光二极管列402、403在图示x方向上相邻的发光二极管颜色不同；
每一个发光二极管列404包括多个黄光发光二极管10；
每一个发光二极管列405包括多个蓝光发光二极管30。
该种发光二极管的排列方式中黄光发光二极管10、蓝光发光二极管30和红光发光二极管50的数量比为2∶2∶1，从而可使发光装置40的发光颜色整体上呈白色，且由于红光发光二极管50的加入使得发光装置40的发光光谱更宽，从而具有更好的演色性。
参见图6，本发明第五实施例还提供一种发光装置60，其包括呈矩阵排列的多个黄光发光二极管10、蓝光发光二极管30、红光发光二极管50及绿光发光二极管70。该发光装置60包括沿图示x方向依次排列的多个发光二极管列601、602、603、604、605、606，每一个发光二极管列均包括沿图示y方向依次排列的多个发光二极管。
每一个发光二极管列601包括多个红光发光二极管50和蓝光发光二极管30，且红光发光二极管50和蓝光发光二极管30以“红(R)、蓝(B)、红(R)、蓝(B)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列602包括多个绿光发光二极管70和黄光发光二极管10，且绿光发光二极管70和黄光发光二极管10以“绿(G)、黄(Y)、绿(G)、黄(Y)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列603包括多个黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30，该黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30以“黄(Y)、蓝(B)、黄(Y)、蓝(B)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列604包括多个红光发光二极管50和蓝光发光二极管30，且红光发光二极管50和蓝光发光二极管30以“蓝(B)、红(R)、蓝(B)、红(R)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列605包括多个绿光发光二极管70和黄光发光二极管10，且绿光发光二极管70和黄光发光二极管10以“黄(Y)、绿(G)、黄(Y)、绿(G)…”的顺序沿y方向交替排列；
每一个发光二极管列606包括多个黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30，该黄光发光二极管10和蓝光发光二极管30以“蓝(B)、黄(Y)、蓝(B)、黄(Y)…”的顺序沿y方向交替排列；
该种发光二极管的排列方式中黄光发光二极管10、蓝光发光二极管30、红光发光二极管50和绿光发光二极管70的数量比为2∶2∶1∶1，从而可使发光装置60的发光颜色整体上呈白色，且由于绿光发光二极管70的加入使得发光装置60的发光光谱更宽，从而具有更好的演色性。
需要说明的是，本发明上述实施例只是给出发光装置20、40、60较佳的各色发光二极管的排列方式，而各色发光二极管的排列方式并不局限于上述方案。在确保发光装置20、40、60的发光均匀性的前提下，各色发光二极管的排列方式也可作适当变化。例如发光装置20中的黄光发光二极管10和蓝光二极管30也可依“黄、蓝、黄、蓝、黄”的顺序依次排列，并以此为一个单元循环；发光装置40中三种颜色的发光二极管也可以呈品字型排列；发光装置60中四种颜色的发光二极管也可以呈四方型排列。另外，各色发光二极管的数量比也仅是给出可供选择的方案，使得发光装置20、40、60发出的光呈白色。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，例如适当变更黄光发光二极管的荧光粉层厚度、适当变更发光装置中各色发光二极管的排列方式等，当然，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 (11)

1.一种黄光发光二极管，包括：
一个基座；
一个设置在该基座上的发光二极管晶粒，该发光二极管晶粒为氮化铟镓铝发光二极管晶粒；
一个位于发光二极管晶粒出光路径上的荧光粉层，该荧光粉层的材质为钇铝石榴石荧光粉且该荧光粉层的厚度大于250微米；
一个封装体，该封装体包覆该发光二极管晶粒及荧光粉层。
2.如权利要求1所述的黄光发光二极管，其特征在于，该基底包括用于收容发光二极管晶粒的反射杯，该反射杯包括呈倒置圆锥状的收容空间，该发光二极管晶粒设置在反射杯收容空间的底部，该荧光粉层设置在反射杯的顶端开口处，该荧光粉层与收容空间的底部表面平行，并遮盖该反射杯的顶端开口。
3.如权利要求1所述的黄光发光二极管，其特征在于，该封装体包括用于将其内部的光输出至外界的出光面，该基底包括用于收容发光二极管晶粒的反射杯，该反射杯包括用于收容发光二极管晶粒的收容空间，该发光二极管晶粒设置在反射杯收容空间的底部，该荧光粉层设置在反射杯的顶端开口处，该荧光粉层与封装体的出光面平行并遮盖该反射杯的顶端开口。
4.如权利要求1所述的黄光发光二极管，其特征在于，该荧光粉层任一处的厚度大于400微米。
5.如权利要求1所述的黄光发光二极管，其特征在于，该钇铝石榴石荧光粉的光转换波长范围为560～590纳米。
6.如权利要求1所述的黄光发光二极管，其特征在于，该氮化铟镓铝发光二极管晶粒的发光波长范围260～500纳米。
7.如权利要求6所述的黄光发光二极管，其特征在于，该氮化铟镓铝发光二极管晶粒的发光波长范围380～480纳米。
8.一种发光装置，包括多个如权利要求1至7任一项所述的黄光发光二极管，以及多个蓝光发光二极管，该蓝光发光二极管与黄光发光二极管的数量比为2∶3。
9.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该蓝光发光二极管的发光波长范围为420～480纳米。
10.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括至少一个红光发光二极管，该蓝光发光二极管、黄光发光二极管及红光发光二极管的数量比为2∶2∶1。
11.如权利要求10所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括至少一个绿光发光二极管，该蓝光发光二极管、黄光发光二极管、红光发光二极管及绿光发光二极管的数量比为2∶2∶1∶1。
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