CN103367609B - 低空间色偏的led封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种低空间色偏的LED封装结构，其包括：一基板、一LED芯片、一荧光体以及一透镜。LED芯片设置于基板上，而荧光体包括一正半球体及由正半球体下方延伸形成的延伸部，并且荧光体设置在基板上还覆盖于LED芯片，荧光体的外侧又罩设有透镜以提高光取出效率。借由本发明的实施，延伸部的设置能使得LED芯片与荧光体的顶部有较长的垂直距离，并让LED芯片的正向光有较长的光程，进而降低空间色偏。

Description

低空间色偏的LED封装结构

技术领域

本发明涉及一种低空间色偏的LED封装结构，特别是涉及一种可以使混光更为均匀的低空间色偏的LED封装结构。

背景技术

随着科技的发展，制作白光LED的方法有很多种，例如可以利用红光、绿光及蓝光的LED芯片混光成白光，也可以用紫外线LED芯片激发红色、绿色及蓝色荧光粉来产生白光。而目前最普遍的白光LED封装方式则是在蓝光LED芯片外侧覆盖含有黄色荧光粉的荧光体，以利用蓝光激发黄色荧光粉，借此产生白光；虽然用此方法所产生的白光的光学效率较低，但却具有降低白光LED的制作成本的优点。

如图1所示，其为现有习知的一种碗杯式LED封装结构的剖视图。碗杯式LED封装结构100是将蓝光LED芯片200设置于一碗杯500中，并将含有黄色荧光粉的荧光体300涂布于碗杯500中以包覆蓝光LED芯片200。但是由于蓝光LED芯片200是以Lambertian形式发光，其零度正向的光能量最强，并且光能量会随着角度增加而减少，因此以角度场而言，越接近水平角度方向的白光会比接近零度正向的白光有蓝光不足的问题；相对的，由于蓝光LED芯片200发出零度正向光的光强度较朝向其他角度的方向的光强度要来的强，因此零度正向的白光则会有蓝光过多的现象。

如图2所示，其为一种相对色温与视角的关系图。而就相对色温(correlatedcolortemperature，CCT)与视角关系图来看，由于蓝光LED芯片200的光强度会随着视角而改变，因此关系曲线亦会随着视角而有较大幅度的曲率变化，越靠近水平角度的CCT会低于接近零度正向的CCT，而且现有习知的碗杯式LED封装结构100具有约1500-3000K的角相对色温偏差(angularcorrelatedcolortemperaturedeviation，ACCTD)。

由于现有习知的碗杯式LED封装结构100具有非常大的ACCTD并导致较大的空间色偏，所以当把碗杯式LED封装结构100应用于灯具上时，碗杯式LED封装结构100所发出的光会有明显的黄晕，并导致混光不均的问题产生。

如图3所示，其为现有习知的一种半球体LED封装结构的剖视图。为了解决上述ACCTD过大的问题，改良后的LED封装结构为一种半球体LED封装结构101，其是将含有黄色荧光粉的荧光体300制作成半球体并包覆蓝光LED芯片200，再将半球形的透镜400罩设于荧光体300外侧。半球体LED封装结构101能将ACCTD降低至500-750K左右，稍微改善ACCTD过大的问题，进而改善混光不均的程度，但仍期待有各个角度混光皆非常均匀的LED封装结构问世。因此如何能再进一步有效降低空间色偏，即为目前急需突破的课题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的LED封装结构存在的问题，而提供一种低空间色偏的LED封装结构，其包括：一基板、一LED芯片、一荧光体以及一透镜。本发明是要借由延伸部的设置使得LED芯片与荧光体的顶部有较长的垂直距离，并让LED芯片的正向光能有较长的光程，借此达到降低空间色偏的产生。

本发明提供一种低空间色偏的LED封装结构，其包括：一基板；一LED芯片，设置于基板上；一荧光体，其包括：一正半球体，其具有一底面；及一延伸部，其是由底面向基板延伸形成，又延伸部是设置于基板上且覆盖于LED芯片；以及一透镜，其是设置于荧光体的外侧且覆盖荧光体；其中底面的半径为0.5-5毫米，又正半球体的轴心线与LED芯片的垂直中心线系为重叠且底面与基板的垂直距离为0.05-3毫米。

较佳的，前述的LED封装结构，其中该基板为一铝电路基板、一陶瓷电路基板或一PCB电路基板。

较佳的，前述的LED封装结构，其中该LED芯片为一蓝光LED芯片，且该荧光体含有一黄色荧光粉。

较佳的，前述的LED封装结构，其中该底面的半径为1.5毫米，且该底面与该基板的垂直距离为0.3毫米。

较佳的，前述的LED封装结构，其中该底面的半径为1.5毫米，且该底面与该基板的垂直距离为0.2毫米。

较佳的，前述的LED封装结构，其中该透镜为一弹头型透镜。

较佳的，前述的LED封装结构，其中透镜的材质为玻璃、环氧树脂或硅。

借由本发明的实施，至少可达到下列进步功效：

1、可以有效降低LED封装结构的空间色偏。

2、能够使LED封装结构混光较为均匀。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征以及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为现有习知的一种碗杯式LED封装结构的剖视图。

图2为一种相对色温与视角的关系图。

图3为现有习知的一种半球体LED封装结构的剖视图。

图4为本发明实施例的一种LED封装结构的立体图。

图5为本发明实施例的一种LED封装结构的剖视图。

图6为本发明实施例的一种角相对色温偏差与底面至基板垂直距离的关系图。

图7为本发明实施例的一种相对色温与视角的关系图。

【主要元件符号说明】

100碗杯式LED封装结构101半球体LED封装结构

200蓝光LED芯片300荧光体

400透镜500碗杯

10LED封装结构20基板

30LED芯片31上表面

40荧光体41正半球体

42延伸部43底面

50透镜H垂直距离

具体实施方式

为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段以及其功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的低空间色偏的LED封装结构的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图4为本发明实施例的一种LED封装结构的立体图。图5为本发明实施例的一种LED封装结构的剖视图。图6为本发明实施例的一种角相对色温偏差与底面至基板垂直距离的关系图。图7为本发明实施例的一种相对色温与视角的关系图。

如图4及图5所示，本实施例为一种低空间色偏的LED封装结构10，其包括：一基板20、一LED芯片30、一荧光体40以及一透镜50。

基板20即为一种电路基板，例如可以是一铝电路基板、一陶瓷电路基板或一PCB电路基板，而一般常用的电路基板20可以是铝电路基板或者可以是PCB电路基板。

LED芯片30，其具有一上表面31，而LED芯片30可透过固晶工艺设置于基板20上，并再借由打线工艺，利用金属线(图未示)使LED芯片30与基板20上的电路结构电性连接。

荧光体40，其为荧光粉与硅胶的混合胶体，而荧光粉可以是钇铝石榴石(YAG:Ce)、硅酸盐(silicon)或各种可进行波长转换的材料。荧光体40包括：一正半球体41及一延伸部42。正半球体41，其具有一底面43，而延伸部42则是由正半球体41的底面43朝向基板20延伸形成的，又延伸部42设置于基板20上且覆盖于LED芯片30，因此荧光体40即类似一弹头形状。借由延伸部42的设计，可以将正半球体41垫高，以延长荧光体40顶部与基板20上表面的垂直距离，即增加LED芯片30的上表面31至荧光体40顶部的距离，进而增加LED芯片30零度正向光至荧光体40顶部的光程。

为有效增加LED芯片30零度正向光的光程，LED芯片30的垂直中心线需要和正半球体41的轴心线相互重叠，其中正半球体41的轴心线为一条通过底面43的圆心且垂直于底面43的假想线，而LED芯片30的垂直中心线则为一条通过上表面31的中心且垂直于上表面31的假想线。

为了要制作出混光成白光的LED封装结构10，LED芯片30可以选用一蓝光LED芯片30，且覆盖于蓝光LED芯片30上的荧光体40可含有一黄色荧光粉，使得蓝光LED芯片30所发射的蓝光可以透过被黄色荧光粉的吸收及散射，以混光成白光再发射出去。

透镜50，可以为一弹头型透镜50，其设置于荧光体40的外侧且覆盖荧光体40，除了可以保护LED封装结构10外，还可以增加LED芯片30的光取出效率，使得罩设有透镜50的LED封装结构10的光取出效率比未罩设有透镜50的LED封装结构10的光取出效率从65％提高至67％。其中，透镜50的材质可以为玻璃、环氧树脂或是硅。

由于正半球体41的底面43即为一圆形，当底面43的半径为0.5-5毫米，且正半球体41的底面43与基板20上表面的垂直距离H为0.05-3毫米时，会使得LED封装结构10混光较为均匀。

如图5及图6所示，在模拟的数据中显示，当底面43的半径为1.5毫米，且底面43与基板20上表面间的垂直距离H为0.2毫米时，色温为6514K，此时ACCTD为237K，而当底面43的半径为1.5毫米，且底面43与基板20上表面的垂直距离H为0.3毫米时，色温为6511K，此时ACCTD为105K。也就是说，在底面43与基板20的垂直距离H为0.3毫米时，其ACCTD最小。

如图7所示，而再根据模拟得到的参数，例如底面43的半径为1.5毫米且垂直距离H为0.3毫米实际制作LED封装结构10时，其CCT为6463K，而ACCTD也仅有194K。由此可知，通过在正半球体41下方设置延伸部42确实可以使CCT接近6500K，并且可有效降低ACCTD。

借由本实施例的实施，可通过延伸部42垫高正半球体41，进而延伸上表面31至荧光体40顶部的距离，并达到增加LED芯片30正向光至荧光体40顶部的光程，使得LED芯片30发出的正向光在荧光体40中能经过较长光程，以增加蓝光被荧光粉吸收及散射的机会，因此可以使混光较为均匀，而不会产生在某个角度上有过多或过少的蓝光的问题，进而有效降低LED封装结构10的空间色偏，并使LED封装结构10有较佳的混光效果。

由于垫高正半球封装的形式其外形并非正半球，且制作过程中不需制作形状复杂的模具，因此具有工艺简单、制作成本低廉的优点，此外还能大幅降低空间色偏，并减少黄晕的现象产生。当有效应用于照明产业及背光模组产业，更能够为市场带来不少的利润。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种低空间色偏的LED封装结构，其特征在于包括：

一基板；

一LED芯片，设置于该基板上；

一荧光体，其包括：

一正半球体，其具有一底面；及

一延伸部，其是由该底面向该基板延伸形成，又该延伸部是设置于该基板上且覆盖于该LED芯片,其中该延伸部的表面是与该基板相垂直；以及

一透镜，其是设置于该荧光体的外侧且覆盖该荧光体；

其中该底面的半径为0.5-5毫米，又该正半球体的轴心线与该LED芯片的垂直中心线是为重叠且该底面与该基板的垂直距离为0.2-0.3毫米。

2.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于其中该基板为一铝电路基板、一陶瓷电路基板或一PCB电路基板。

3.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于其中该LED芯片为一蓝光LED芯片，且该荧光体含有一黄色荧光粉。

4.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于其中该底面的半径为1.5毫米。

5.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于其中该透镜为一弹头型透镜。

6.如权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于其中该透镜的材质为玻璃、环氧树脂或硅。