CN103296179A

CN103296179A - 可降低蓝光危害的白光led灯二次封装结构

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Publication number: CN103296179A
Application number: CN2013102108622A
Authority: CN
Inventors: 吴政明
Original assignee: SHANGHAI XIANGLING PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Current assignee: SHANGHAI XIANGLING PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明公开了一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，包括基板、固定在基板上的蓝光LED芯片、叠置在蓝光LED芯片上的YAG黄色荧光粉层，所述基板上还固定有罩住蓝光LED芯片和YAG黄色荧光粉层的荧光外灯罩，所述荧光外灯罩上具有YAG黄色荧光粉。本发明不仅使LED照明灯具发出的白光的色彩更加均匀柔和、色彩更加协调；更重要的是能够有效地减少蓝光芯片散发热量对荧光粉性能的影响，避免芯片热量产生的色温漂移，增加荧光粉寿命；有效降低蓝光辐射剂量并且将蓝光辐射均匀分散，减少对人和生物产生的潜在危害。

Description

可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构

技术领域

本发明属于LED照明灯技术领域，尤其涉及一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构。

背景技术

白光LED(White Light-Emitting Diodes,WLEDs)被称为第四代照明光源，是近十多年发展起来的一种新型固态照明器件，相对于已有光源（白炽灯，荧光灯等）具有许多明显优势，如节能，体积小，寿命长，耐震动，响应速度快，无汞等有毒物质污染等特点，在目前已经实现的应用领域包括室内照明、交通运输的火车、船、飞机等箱内照明、手电、LCD背光源（汽车，音响仪表，手机背光板等）以及交通信号灯、标志灯、信息显示屏等，其应用的最终目标是取代传统照明光源。

目前应用较普遍也较成熟的是一种白光LED封装技术为：通过在固定的蓝光芯片上覆盖YAG黄色荧光粉，使荧光粉与芯片之间无空隙进行封装，封装后加外罩做成LED灯具。蓝光近程激发荧光粉而发出黄光，蓝黄光转化后得到了复合白光。这样的LED灯具随着不断发展和对亮度的追求，发光效率已越来越高。

但是此种传统结构的LED灯具存在着固有的一些问题：

1、由于是点光源光线，光色分布不柔和使人们感觉刺眼；目前，通常的做法是使用磨砂处理的透光罩，使得发出的光比较柔和。但是这种做法是牺牲一部分光强为代价，光效比较低，并且发射角也收到限制、白光中的蓝色比并不会降低，因此均匀性和一致性还是比较差。

2、由于工作电流所产生的温度持续升高，荧光粉发光效能也将急剧下降；同时，发射峰的宽和矮，蓝光激发峰高和窄，波长短，能量高，能直接穿透晶体直达眼底视网膜上，激活细胞氧化反应，启动细胞凋亡，引起视网膜细胞损伤，导致视力下降甚至丧失。LED蓝光泄漏可能对人眼睛造成的危害已经引起人类的警觉。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效降低蓝光辐射剂量并且获得的白光均匀性、一致性好的白光LED灯二次封装结构，以克服现有技术存在的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，包括基板、固定在基板上的蓝光LED芯片、叠置在蓝光LED芯片上的YAG黄色荧光粉层，其特征在于：所述基板上还固定有罩住蓝光LED芯片和YAG黄色荧光粉层的荧光外灯罩，所述荧光外灯罩上具有YAG黄色荧光粉。

在本发明中，所述的荧光外灯罩为内层涂覆有含YAG黄色荧光粉的发光涂层的罩体，或者为掺有YAG黄色荧光粉的透光材料经注塑成型的预制荧光罩。

所述发光涂层采用的发光涂料中，YAG黄色荧光粉的质量百分比含量为0.5-10%，所述YAG黄色荧光粉层中的YAG黄色荧光粉的含量为20-25%。

所述发光涂料，其按重量百分比计，包括：

2-8%聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵（PMMA）作基料。

0.5-10%的YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料。

其余为辅助填充料。

所述辅助填充料按质量百分比，包括：

Al2O3，SiO2，玻璃粉，光扩散粉，增白粉五种之二种材料，0.5-30%；

易分解的全透明分散剂，0.6-6%；

去离子水，82-96%。

更进一步地，上述发光涂料，其中：将聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵,YAG黄色荧光粉，Al2O3、SiO2、玻璃粉、光扩散粉、增白粉五种之二种材料，全透明分散剂，和去离子水，在水溶液中充分分散混合搅拌后通过球磨罐低速球磨混合出均匀的发光涂料。

所述的荧光外灯罩其材质为玻璃或塑料；形状为平面、曲面或O型。

所述的蓝光LED芯片与YAG黄色荧光粉层之间、蓝光LED芯片与基板之间置有粘胶型充填剂或凝胶。

所述的蓝光LED芯片上涂附YAG黄色荧光粉，使YAG黄色荧光粉与蓝光LED芯片之间无空隙进行封装。

另外，本发明还提供另一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其包括基板，固定在基板上的蓝光LED芯片，其特征在于：所述基板上固定有罩着所述蓝光芯片的荧光内灯罩，所述基板上固定有罩在荧光内灯罩外部的荧光外灯罩，所述荧光外灯罩和荧光内灯罩均具有YAG黄色荧光粉。

所述的荧光外灯罩、荧光内灯罩均为内表面涂覆有含有YAG黄色荧光粉的发光涂料的罩体，或者为掺有YAG黄色荧光粉的透光材料经注塑成型的预制荧光罩。

所述荧光内灯罩上喷涂的发光涂料按质量百分比，包括：

聚丙烯酸树脂或聚酯树脂或者两者混合物作基料,73-79%；

YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料，20-25%；

其它助剂,1-5%;

上述助剂为光扩散剂。

根据以上技术方案提出的这种可降低蓝光危害的白光LED灯的二次封装结构，本发明在第一次激发芯片上荧光或内罩上的荧光基础上，再次激发荧光外灯罩上荧光，使得荧光外灯罩不仅仅是个罩子，更是一个真正的发光面，实现了真正面发光，发射角不受限制。为此，本发明不仅使LED照明灯具发出的白光的色彩更加均匀柔和、色彩更加协调；更重要的是能够有效地减少蓝光芯片散发热量对荧光粉性能的影响，避免芯片热量产生的色温漂移，增加荧光粉寿命；有效降低蓝光辐射剂量并且将蓝光辐射均匀分散，减少对人和生物产生的潜在危害。

附图说明

下面结合附图和具体实施对本发明进行详细说明：

图1为第一种LED灯的结构示意图；

图2为第二种LED灯的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的第一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，包括荧光外灯罩1、电极引线2、基板3、蓝光LED芯片4、充填剂5、YAG黄色荧光粉层6。

其中，蓝光LED芯片4固定在基板3上，YAG黄色荧光粉6叠置在蓝光LED芯片4上。蓝光LED芯片4与基板3之间，蓝光LED芯片4和YAG黄色荧光粉6之间具有充填剂5或凝胶。充填剂为硅胶、环氧树脂中一种或者两者的混合体。在蓝色LED芯片4的一端为LED芯片电极7，该LED芯片电极7上连接有电极引线2。

荧光外灯罩1固定在基板3，罩住蓝光LED芯片4和YAG黄色荧光粉层6。

YAG黄色荧光粉层6，由硅胶和YAG黄色荧光粉混合而成，其中，YAG黄色荧光粉的质量百分比含量为20-25%。

而荧光外灯罩为内层涂覆有含YAG黄色荧光粉的发光涂层的罩体，其中，发光涂层中的发光涂料，其按重量百分比计，包括：

聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵（PMMA）作基料，2%-8%。

YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料，0.5%-16%；

其余为辅助填充料，辅助填充料按质量百分比，包括：

Al₂O₃，SiO₂，玻璃粉，光扩散粉，增白粉五种之二种材料，0.5-30%；

易分解的全透明分散剂，0.6-6%；

去离子水，82-96%。

上述发光涂料的制作方法为:将聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵,YAG黄色荧光粉，Al₂O₃、SiO₂、玻璃粉、光扩散粉、增白粉五种之二种材料，全透明分散剂,和去离子水，在水溶液中充分分散混合搅拌后通过球磨罐低速球磨混合出均匀的发光涂料。

荧光外灯罩的材质为玻璃或塑料；形状为平面、曲面或、O型。

实施例1

在本实施例中，荧光灯外罩的材质为玻璃，形状为曲面。

发光涂料中，按质量百分比，聚氧化乙烯5%，YAG黄色荧光粉0.5%,增白粉和光扩散粉0.1%，全透明分散剂2%，去离子水92.4%。

叠置在蓝光LED芯片4上的YAG黄色荧光粉层6中,YAG黄色荧光粉含量为25%。

实施例2

在本实施例中，荧光灯外罩的材质为塑料，形状为曲面。

发光涂料中，按质量百分比，聚氧化乙烯5%，YAG黄色荧光粉5%,Al2O3和玻璃粉0.1%，全透明分散剂2%，去离子水87.9%。

叠置在蓝光LED芯片4上的YAG黄色荧光粉层6中,YAG黄色荧光粉含量为20%。

实施例3

在本实施例中，荧光灯外罩的材质为玻璃，形状为曲面。

发光涂料中，按质量百分比，聚甲基丙烯酸铵3.5%，YAG黄色荧光粉10%,SiO₂和增白粉1.5%，全透明分散剂3%，去离子水82%。

叠置在蓝光LED芯片4上的YAG黄色荧光粉层6中,YAG黄色荧光粉层6中,YAG黄色荧光粉含量为10%。

将上述实施例的发光涂料和YAG黄色荧光粉层分别制作成5W球泡灯进行试验，与无灯罩和普通乳白塑料罩进行比较，试验数据如下：

表1

通过上表可以看出，LED灯增加涂有发光涂料的荧光外灯罩，色温明显下降，光效提高，蓝色比也明显下降，发光均匀柔和、眩光现象无。

本发明的另一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其包括有荧光外灯罩1，基板3，蓝色LED芯片4，荧光内灯罩9。

其中，基板3上具有凹穴8，蓝色LED芯片4固定在该凹穴8内。荧光内灯罩9固定在基板3上，罩在蓝色LED芯片4上，荧光内灯罩9与LED芯片4之间具有空隙。另外，荧光外灯罩1体积比荧光内灯罩9要大，也与基板3固定，并且罩在荧光内灯罩9的外部，荧光外灯罩1和荧光内灯罩9之间也具有间隔空间。

荧光外灯罩1和荧光内灯罩9均为内表面涂覆有含YAG黄色荧光粉的发光涂料层的罩体，或者为掺有YAG黄色荧光粉的透光材料经注塑成型的预制荧光罩。只不过，荧光外灯罩1中YAG黄色荧光粉的含量要比荧光内灯罩9中的YAG黄色荧光粉的含量要低。荧光外灯罩1中YAG黄色荧光粉的含量为0.5-10%,而荧光内灯罩9中的YAG黄色荧光粉的含量为20-25%。

其中，荧光外灯罩1的结构以及荧光外灯罩1采用的发光涂料与上述第一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构中荧光灯外罩和发光涂料相同。

在本种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构中，荧光内灯罩9的发光涂料层的发光涂料，按质量百分比，包括：

聚丙烯酸树脂或聚酯树脂或者两者的混合物作基料,73-79%；

YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料，20-25%；

其它助剂,1-5%;

上述助剂为光扩散粉。

该发光涂料通过静电喷涂地方式喷涂在荧光内灯罩9的内表面。

上述发光涂料的制作方法为：将聚丙烯酸树脂或聚酯树脂或者两者的混合物,YAG黄色荧光粉，光扩散粉，在水溶液中充分分散混合搅拌后通过球磨罐低速球磨混合出均匀的发光涂料。

制作好的发光涂料通过静电喷涂的方式涂覆于荧光灯内罩的内表面。

实施例4

在本实施例中，荧光内灯罩采用玻璃，形状为曲面。

发光内灯罩的发光涂料，按质量百分比，聚丙烯酸树脂78%，YAG黄色荧光粉20%，助剂(光扩散粉)2%。

荧光外灯罩材质形状以及采用的发光涂料与实施例3相同。

实施例5

在本实施例中，荧光内灯罩采用塑料，形状为曲面。

发光内灯罩的发光涂料，按质量百分比，聚酯树脂76%，YAG黄色荧光粉22%，助剂(光扩散粉)2%。

荧光外灯罩材质形状以及采用的发光涂料与实施例3相同。

实施例6

荧光内灯罩采用玻璃，形状为曲面。

发光内灯罩的发光涂料，按质量百分比，聚丙烯酸树脂和聚酯树脂混合物73%，YAG黄色荧光粉25%，助剂（光扩散粉）2%。

荧光外灯罩材质形状以及采用的发光涂料与实施例3相同。

分别对上述实施例4-6做两次试验，一次是在仅有荧光灯内罩，没有荧光灯外罩情况下（如表2的试验数据），另一次是在荧光灯内罩外再罩有荧光灯外罩的情况（如表3的试验数据）。

表2（仅有荧光灯内罩，没有荧光灯外罩的试验数据）

表3（在荧光灯内罩基础上增加了荧光灯外罩后的试验数据）：

通过上表可以看出，LED灯在罩有荧光内罩的基础上再罩一个涂有发光涂料的荧光外灯罩，色温明显下降，光效提高，蓝色比也明显下降，发光均匀柔和、眩光现象无。

Claims

1.一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，包括基板、固定在基板上的蓝光LED芯片、叠置在蓝光LED芯片上的YAG黄色荧光粉层，其特征在于：所述基板上还固定有罩住蓝光LED芯片和YAG黄色荧光粉层的荧光外灯罩，所述荧光外灯罩上具有YAG黄色荧光粉。

2.根据权利要求1所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：荧光外灯罩为内层涂覆有含YAG黄色荧光粉的发光涂层的罩体，或者为掺有YAG黄色荧光粉的透光材料经注塑成型的预制荧光罩。

3.根据权利要求2所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述发光涂层采用的发光涂料中，YAG黄色荧光粉的质量百分比含量为0.5-10％，所述YAG黄色荧光粉层中的YAG黄色荧光粉的含量为20-25％。

4.根据权利要求3所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述发光涂料，其按重量百分比计，包括：

2％-8％聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵作基料。

0.5-10％的YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料。

其余为辅助填充料。

5.根据权利要求4所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述辅助填充料按质量百分比，包括：

Al2O3，SiO2，玻璃粉，光扩散粉，增白粉五种之二种材料，0.5-30％；

易分解的全透明分散剂，0.6-6％；

去离子水，82-96％。

6.根据权利要求5所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述发光涂料中，将聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵，YAG黄色荧光粉，Al2O3、SiO2、玻璃粉、光扩散粉、增白粉五种之二种材料，全透明分散剂，和去离子水，在水溶液中充分分散混合搅拌后通过球磨罐低速球磨混合出均匀的发光涂料。

7.根据权利要求1所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述的荧光外灯罩其材质为玻璃或塑料；形状为平面、曲面或O型。

8.一种可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其包括基板，固定在基板上的蓝光LED芯片，其特征在于：所述基板上固定有罩着所述蓝光芯片的荧光内灯罩，所述基板上固定有罩在荧光内灯罩外部的荧光外灯罩，所述荧光外灯罩和荧光内灯罩均具有YAG黄色荧光粉。

9.根据权利要求8所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述的荧光外灯罩、荧光内灯罩均为内表面涂覆有含有YAG黄色荧光粉的发光涂料的罩体，或者为掺有YAG黄色荧光粉的透光材料经注塑成型的预制荧光罩。

10.根据权利要求9所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述荧光外灯罩上涂覆的发光涂料，其按重量百分比计，包括：

2％-8％聚氧化乙烯或聚甲基丙烯酸铵(PMMA)作基料。

0.5-10％的YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料。

其余为辅助填充料。

11.根据权利要求10所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述辅助填充料按质量百分比，包括：

易分解的全透明分散剂，0.6-6％；

去离子水，82-96％。

12.根据权利要求9所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述荧光内灯罩上喷涂的发光涂料按质量百分比，包括：

聚丙烯酸树脂或聚酯树脂或者两者混合物作基料，73-79％；

YAG黄色荧光粉用作发黄色颜料，20-25％；

助剂，1-5％。

13.根据权利要求12所述的可降低蓝光危害的白光LED灯二次封装结构，其特征在于：所述助剂为光扩散剂。