CN102820414A - 一种荧光粉混合物以及具有颜色转换的led封装器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种荧光粉混合物以及具有颜色转换的LED封装器件，涉及LED光源，用于在荧光粉混合物被作用后，改变LED器件发出光的色温、色调或颜色。本发明的技术方案为：该LED封装器件包括LED芯片和用于封装LED芯片的胶状的荧光粉混合物，所述荧光粉混合物中包括可逆感温变色材料。本发明的可逆感温变色材料分散在荧光粉中，在荧光粉胶体固化的过程中，其可以防止荧光粉沉淀，起到分散剂和抗沉淀剂的作用。LED灯具可以不需要采用灯罩结构，可以简化灯具的结构和降低成本，并且有利于灯具正面的通风散热。本发明在室内的台灯、吊灯、筒灯、壁灯、LED灯管、球泡灯、面板灯甚至背光灯等中有广泛的应用空间。

Description

一种荧光粉混合物以及具有颜色转换的LED封装器件

技术领域

本发明涉及一种用于封装LED发光器件的荧光粉以及LED封装器件，涉及LED光源。

背景技术

白光LED光源最常见的是蓝光LED封装在含有黄光荧光粉的胶体内，蓝光LED芯片发出的光激发黄光荧光粉发出黄光，剩余的蓝光与黄光混合发出白光。为了使光线柔和，一般会在LED发光器件的外面增加灯罩，灯罩用于分散光线和改变色温(例如冷光、暖光等)或颜色的作用。灯罩设在封装器件的表面，其会影响器件表面的散热，而且会非常明显降低光效，光能损失很大。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种用于LED的受激荧光粉混合物，用于在荧光粉混合物被作用后，改变LED器件发出光的色温、色调或颜色。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种具有颜色转换的LED封装器件，用于改变荧光粉混合物被作用后，LED器件发出光的色温、色调或颜色。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提出一种用于LED的受激荧光粉混合物，包括荧光粉和载体胶，所述混合物中还包括可逆感温变色材料。

可逆感温变色材料为下列材料中的一种或多种的组合：金属氧化物、复盐、络合物、各种有机物、液晶、聚合物以及生物大分子等，例如有机感温变色有酚红与月硅酸按一定比例混合，在25摄氏度时，有红变黄的可逆变化。可逆感温变色材料在技术领域又称为可逆热致变色材料、热敏变色材料、示温材料等等，常见的应用有温变油墨、示温涂料。

一般情况下，可逆感温变色材料不超过与荧光粉的质量的5％。用量的多少取决于对出光率的设计要求。可逆感温变色材料会光有一定的吸收作用，在允许较低发光器件出光率的情况下，其可以提高到占荧光粉质量的20％，甚至更多，在这种情况下，往往出于改变LED器件发光颜色的设计目的。如果设计强调LED器件的高出光率，则可逆感温变色材料应该减少用量，例如占荧光粉质量的1％，在这种情况下，主要出于改变器件发出光的色温的目的。

载体胶可以是各种类型的环氧树脂、硅胶、UV胶等等封装用胶。

优选地：所述可逆感温变色材料的变色温度区间为7～70度。可逆感温变色材料的不同导致其变色温度是不同的。例如可以选用在常温20摄氏度下的材料；或者选用能够指示空调室内26摄氏度温度的材料；或者在40摄氏度变色的材料，这种材料在LED器件点亮30秒，器件的LED芯片周围封装胶的温度升高到40摄氏度的时候，其开始发挥作用；或者更高温度下，例如50摄氏度、55摄氏度、60摄氏度以及更低的10摄氏度、15摄氏度等等。

优选地：所述可逆感温变色材料为区间显色材料。区间显色材料指的是该材料在某个温度区间才会变色，例如某种材料在30～50摄氏度变色，或者某种材料在40～80摄氏度变色。

优选地：所述可逆感温变色材料的变色后的颜色波段为下列波段的一种：491～574nm、575～584nm、647～700nm，即绿光、黄光、红光。上述三个波段是宽范围的颜色波段，实际上，可逆感温变色材料变色后的颜色还可以是正对LED芯片的发出各颜色波段进行针对性优化设计，例如蓝色465～475、红色620～630、橙色603～608、黄绿色565～575、黄色585～575、紫色370～410、绿色515～525，甚至是黑色、白色或无色。

优选地：所述混合物中包括紫外线吸收剂。紫外线吸收剂可以吸收LED发出的紫外波段的光线，这是因为一部分可逆感温变色材料例如有机物，对紫外线有明显反应，紫外线会加速这些有机可逆感温变色材料的老化。因此，增加紫外线吸收剂可以稳定混合物的化学性质，使混合物减慢老化的速度，延长产品的使用寿命。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提出一种具有颜色转换的LED封装器件，包括LED芯片和用于封装LED芯片的胶状的荧光粉混合物，所述荧光粉混合物中包括可逆感温变色材料：

所述可逆感温变色材料的变色温度区间可以为7～70度。

所述可逆感温变色材料可以为区间显色材料。

所述可逆感温变色材料的变色后的颜色波段可以为下列波段的一种：491～574nm、575～584nm、647～700nm。

所述混合物中可以包括紫外线吸收剂。

优选地：根据CIE(例如CIE 1931、CIE1960UCS等各类国际照明委员会发布的色度图或它们变形)色度图规律，定义所述LED芯片发光的波长为X，所述荧光粉激发的光的颜色的波长为Y，所述可逆感温变色材料的变色后的颜色的波长Z；则波长Z为波长X与波长Y的白光补色，即三种波长的光的颜色混合形成白光。这里通过举例解释，例如，LED芯片为蓝光、荧光粉为红光荧光粉、可逆感温变色材料的变色颜色为绿色。则在其中还要加入一定的黄光荧光粉。蓝光激发黄光荧光粉发出黄光后，蓝光混合黄光成白光，白光被可逆感温变色材料吸收后反射绿光，蓝光、红光(受蓝光激发红光荧光粉产生)加上绿光混合成白光。白光的纯度和亮度可以根据混合物中成份进行实验分析调节。可逆感温变色材料可以是无色变绿色的种类。

器件除了发出白光外还可以发出其它颜色的光，例如红色。可逆感温变色材料可以选用受热后(例如达到60摄氏度)由无色变为玫瑰红的材料，LED芯片为蓝光芯片，荧光粉为黄光荧光粉。蓝光和黄光产生白光，一部分白光被可逆感温变色材料吸收反射出玫瑰红，此时这个器件发出的光就呈现玫瑰红(或红色波段内的其它色彩)，需要注意的是，这个过程只有在器件发热一段时间后才会产生，事实上，LED器件一般在数秒或数十秒内温度便会上升到60摄氏度以上，这个要视周围环境而定。

优选地：所述可逆感温变色材料为变色后的颜色的波长与所述LED芯片的主波波长保持一致的材料。这种情况下，该可逆感温变色材料在一定程度上可以吸收LED芯片发出的非主波波段的光，起到滤去杂波的作用。

优选地：所述可逆感温变色材料为变色后为红色的材料。红色是三原色的基本颜色，其适用范围更广，搭配形成的发光器件功能更多。

优选地：所述LED芯片为蓝光芯片，所述荧光粉为黄光荧光粉，所述可逆感温变色材料为变色后为黄色、红色或绿色的材料。可逆感温变色材料变色后为黄色，可以吸收部分LED芯片发出蓝光，释放荧光粉激发的黄光，使发光器件颜色饱和度较高；可逆感温变色材料变色后为红色，则器件可能发出偏红的光，显暖色调；可逆感温变色材料变色后为绿色，则器件可能的发光偏绿，或者与蓝光组合显青色。

优选地：所述LED芯片被一层不含可逆感温变色材料荧光粉层封装，在该不含可逆感温变色材料荧光粉层上有一层含有可逆感温变色材料所述混合物的层。这是一种分层的结构。例如在红色墙体上嵌入LED发光器件，为了使灯具与墙体颜色一致，可以选用红色变无色的变可逆感温变色材料。此时，可逆感温变色材料需要起到颜色装饰作用，因此，其用量比较大，其优设置在器件的表面，这样灯具与墙体可以保持颜色一致。当灯具开启后，由于可逆感温变色材料用量比较大，红色变透明(即一种消色可逆感温变色材料)色可以减小可逆感温变色材料造成的出光率的降低弊端。可以想象，如果采用红色变黄色的材料，由于表层可逆感温变色材料量很大，比如达到荧光粉质量的30％以上，则整个器件的光损将很大。

优选地：所述LED封装器件包括设在LED芯片周围的线路，在该线路上面覆盖有一层封装胶，该封装胶内含有第二可逆感温变色材料，该第二可逆感温变色材料为无色变深色材料。在线路以及在辅助的电子元器件上覆盖第二可逆感温变色材料，可以起到警示PCB以及电子元器件表面温度的作用，同时，器件发光的时候，深色可以遮住线路板，对于一些装饰灯具来说，当人们关注到发光灯具的时候，遮住PCB上的线路和辅助元件，显得尤为重要，遮住线路和元件可以增加发光器件的美观度。需要补充的是，由于本发明是在器件内完成色温、色调的调整，其用于替代(导光板或带色)灯罩，因此，灯具上不再需要使用转换颜色和改变色温色调的灯罩。没有灯罩，灯具发光时线路会暴露在人们的视线内，影响灯具的整体美观。

本发明的有益效果：

相比现有技术，本发明可以改变发光器件发出光的色温、色调和颜色。可逆感温变色材料在变色的过程中会吸收热量(材料吸热后，其成份的分子的化学键会发生较大变化)，其利用LED器件发出热量变色，因此，其可以降低荧光粉封装胶的温度。这些可逆感温变色材料分散在荧光粉中，在荧光粉胶体固化的过程中，其发生物理化学变化，其可以防止荧光粉沉淀，起到分散剂和抗沉淀剂的作用，其可以减少荧光粉的用量和浪费。可逆感温变色材料可以改变发光器件发出光的色温、色调和颜色，因此，LED灯具可以不需要采用灯罩结构，可以简化灯具的结构和降低成本，并且有利于灯具正面的通风散热。由于可逆感温变色材料的变色是根据温度逐步发生的，因此其可以给具有装饰性的灯具更丰富的色彩。特别是灯具使用时间越长，积热越多，可逆感温变色材料的作用就会越强，可逆感温变色材料的预期的效果也会越明显，其功能会得到强化。由于本发明会降低出光率，因此本发明对于出光率要求较高的领域并不是很理想，例如射灯、探照灯等。但是本发明在室内的台灯、吊灯、筒灯、壁灯、LED灯管、球泡灯、面板灯甚至背光灯等中有广泛的应用空间。

附图说明

图1是本发明的一个实施例剖面结构示意图。

图2是本发明的一个实施例的正面结构示意图，

具体实施方式

本发明提出一种具有颜色转换的LED封装器件，包括LED芯片和用于封装LED芯片的胶状的荧光粉混合物，荧光粉混合物中包括可逆感温变色材料：

所述可逆感温变色材料的变色温度区间可以为7～70度。

所述可逆感温变色材料可以为区间显色材料。

所述可逆感温变色材料的变色后的颜色波段可以为下列波段的一种：491～574nm、575～584nm、647～700nm。

所述混合物中可以包括紫外线吸收剂。

以下通过实施例对本发明的方案进行说明，但本发明的保护范围不限于下面的实施例方案。

该用于LED的受激荧光粉混合物，包括荧光粉和载体胶，混合物中还包括可逆感温变色材料。荧光粉可以是：黄色荧光粉，其通常与蓝光LED混合制作白光LED器件；红色荧光粉、绿色荧光粉，它们与蓝光LED芯片配合制作白光LED器件；三基色荧光粉，它们与紫外光LED芯片配合制作白光LED器件。除了以上制作白光LED器件以外，还可以制造彩色的LED器件，荧光粉的搭配就更加丰富了。

可逆感温变色材料的选择面非常广，可以根据需要选择变换的颜色、变化的温度的材料。可逆感温变色材料可以是单一的物质，也可以是多种可逆感温变色材料的混合搭配的材料。可逆感温变色材料可以是单变色(无色变有色、有色变无色、一种颜色变另一种颜色)，也可以是多变色型(随着温度的升高，由第一种颜色变为第二种颜色，再变成第三种颜色)。例如可逆感温变色材料可以是结晶紫内酯与双酚A的混合，它们在受热(50～60摄氏度)的过程中会发生化学反应，颜色由无色变成蓝色；冷却室温过程中会变回无色。二烯基卤代-2-苯并【c】呋喃酮类化合物与双酚A的混合可以产生无色到绿色，以及无色到红、黑色等热变色。酚红与月桂酸在25摄氏度会发生红-黄的可逆变化。需要补充说明的是，一般要求变色温度控制在低温变色范围内，如小于100摄氏度。下面的表1为常见的无机变色材料：

表1

其中，CuHgI₄、Ag₂HI₄等遇热后晶格会发生变化，致使颜色发生变化，冷却后恢复原来晶型，颜色也随之复原，反应式参考如下：

酚酞红与十二烷酸混合，可以发生红-黄可逆变化，反应的临界温度是25摄氏度。

无色荧烷化合物PSD-P、双酚A和硬脂酸按质量比1∶2∶150混合配置成可逆感温变色材料，在68.5摄氏度的时候，会发生浅红色到无色的可逆变化。

其它的有硬脂酸的反应如：

一般情况下，可逆感温变色材料不超过与荧光粉的质量的5％。例如，黄光荧光粉加蓝光LED，加上1％变黄色感温材料，感温材料轻微吸收少部分白光，使器件发光没有那么白，色温降低。黄光荧光粉加蓝光LED，加上10％变红光感温材料，感温材料吸收白光，并且呈现红色，整个器件则偏红色。

载体胶可以是各种类型的环氧树脂、硅胶、UV胶等等封装用胶，最常用的是环氧树脂。

为了减小紫外线对可逆感温变色材料的不利影响，可以在荧光粉混合物中包括紫外线吸收剂，以延长产品的使用寿命。

本发明例举的具有颜色转换的LED封装器件的实施例，是基于包含可逆感温变色材料的荧光粉混合物。该器件可以是发白光的器件，也可以是发非白光的其它颜色光的器件。

如果器件是发白光的器件，则根据CIE 1931色度图规律，定义所述LED芯片发光的波长为X，所述荧光粉激发的光的颜色的波长为Y，所述可逆感温变色材料的变色后的颜色的波长Z；则波长Z为波长X与波长Y的白光补色，即三种波长的光的颜色混合形成白光。例如，LED芯片为蓝光、荧光粉为红光荧光粉、可逆感温变色材料的变色颜色为绿色。则在其中还要加入一定的黄光荧光粉(即一种配合LED芯片发出的光形成白光的荧光粉)。蓝光激发黄光荧光粉发出黄光后，蓝光混合黄光成白光，白光被可逆感温变色材料吸收后反射绿光，蓝光、红光(受蓝光激发红光荧光粉产生)加上绿光混合成白光。白光的纯度和亮度可以根据混合物中成份进行实验分析调节。该荧光粉混合物具有智能变色，甚至渐变色的功能。

LED器件的结构的实施例如图1所示。LED芯片4被一层不含可逆感温变色材料荧光粉层2封装，可逆感温变色材料为红色变无色的材料。在该不含可逆感温变色材料荧光粉层2上有一层含有可逆感温变色材料混合物的层3。LED芯片4置于槽6中，槽6设在铝基板1上，槽6的侧壁有反光层5。在铝基板上的非槽部分分布着线路和辅助电子元件，在这些线路和电子元件上覆盖有一层感温变色材料的覆盖层7。这种分层的结构可以应用于诸如在红色墙体上嵌入LED发光器件，如图2所示器件为嵌入墙体的发光照明装置。该装置呈面板状，其上，在槽6的旁边存在线路8，这些线路均需要被覆盖层7覆盖，即边界9范围内均可以被覆盖红色的覆盖层7，这样，器件不工作的时候呈现红色，其与墙体颜色一致，此时，可逆感温变色材料需要起到颜色装饰作用，因此，其用量比较大。当灯具开启后，数秒或数十秒，LED器件的发热使可逆感温变色材料由红色变透明，此时灯具可以正常使用。

图1的实施例结构，当LED芯片4为蓝光芯片、荧光粉层2为黄光荧光粉时，经过荧光粉层2发出的混合白光可以为层3充分吸收反射而显色，层3的利用率会比较高，其变后的颜色作用会更强，所以可以适用装饰色。

本发明除了图1的结构外，更为简单的实施例是直接用含有可逆感温变色材料的荧光粉混合物直接封装LED芯片的结构。当LED芯片4为蓝光芯片、荧光粉层2为黄光荧光粉时，这种结构光的合成作用发生在胶体内部，其更多的用于改变色温、色调的功用。

Claims (10)

1.一种用于LED的受激荧光粉混合物，包括荧光粉和载体胶，其特征在于：所述混合物中还包括可逆感温变色材料。

2.根据权利要求1所述的用于LED的受激荧光粉混合物，其特征在于：所述可逆感温变色材料的变色温度区间为7～70度。

3.根据权利要求1所述的用于LED的受激荧光粉混合物，其特征在于：所述可逆感温变色材料为区间显色材料。

4.根据权利要求1所述的用于LED的受激荧光粉混合物，其特征在于：所述可逆感温变色材料的变色后的颜色波段为下列波段的一种：491～574nm、575～584nm、647～700nm。

5.根据权利要求1所述的用于LED的受激荧光粉混合物，其特征在于：所述混合物中包括紫外线吸收剂。

6.一种具有颜色转换的LED封装器件，包括LED芯片和用于封装LED芯片的胶状的荧光粉混合物，其特征在于：所述荧光粉混合物中包括根据权利要求1～5中任一项所述的可逆感温变色材料。

7.根据权利要求6所述的具有颜色转换的LED封装器件，其特征在于：根据CIE色度图规律，定义所述LED芯片发光的波长为X，所述荧光粉激发的光的颜色的波长为Y，所述可逆感温变色材料的变色后的颜色的波长Z；则波长Z为波长X与波长Y的白光补色，即三种波长的光的颜色混合形成白光。

8.根据权利要求6所述的具有颜色转换的LED封装器件，其特征在于：所述可逆感温变色材料为变色后为红色的材料；或者

所述LED芯片为蓝光芯片，所述荧光粉为黄光荧光粉，所述可逆感温变色材料为变色后为黄色、红色或绿色的材料。

9.根据权利要求6所述的具有颜色转换的LED封装器件，其特征在于：所述LED芯片被一层不含可逆感温变色材料荧光粉层封装，在该不含可逆感温变色材料荧光粉层上有一层含有可逆感温变色材料所述混合物的层。

10.根据权利要求6所述的具有颜色转换的LED封装器件，其特征在于：所述LED封装器件包括设在LED芯片周围的线路，在该线路上面覆盖有一层封装胶，该封装胶内含有第二可逆感温变色材料，该第二可逆感温变色材料为无色变深色材料。

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