CN103489857B - 一种白光led发光装置 - Google Patents
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Abstract
一种白光LED发光装置，包含底座、COB光源模组、波长转换组件和反光罩；反光罩的底端连接底座，COB光源模组固定在底座、面对波长转换组件的一个面，且COB光源模组中的蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片不直接接触，两者间有固定机构连接并利用高透过率硅胶、环氧、或其他高透过率及高化学稳定性的有机或无机透明材料填充；波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片之间的间隙为0.5毫米到1厘米。本发明既可以有效解决传统的COB光源的器件光效下降、荧光体发光特性劣化的问题，又可以有效避免利用远程封装工艺所制造的发光装置中出现的光照不均匀、光线照射区域狭窄及需要二次光学设计的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置，且特别是涉及暖白光LED发光装置。
背景技术
白光LED作为新型照明光源，具有节能、环保及长寿命等诸多优点，其工作原理是利用蓝光芯片与黄色的荧光粉组合(或其它组合方式)来获得白光。目前主要是将硅胶或树脂与荧光粉混合后直接涂覆在蓝光芯片表面进行封装，这些封装工艺包含两种重要的封装方式，贴片式封装和集成封装(COB)。其中COB封装可以将多颗芯片直接封装在金属基或陶瓷基线路板上，通过基板直接散热，可以减少封装成本。在COB封装中，硅胶或树脂与荧光粉混合后直接涂覆在蓝光芯片表面，这种封装技术有其固有缺点。由于硅胶(或树脂)和荧光粉直接与蓝光芯片接触，芯片较高的工作温度使得荧光粉的发光强度下降。在暖白光封装中使用的不同的荧光粉(黄粉加红粉)，由于他们衰减特性不一样，COB光源的发光强度衰减的同时，显色指数也变化，导致COB光源品质劣化。另一方面，荧光粉颗粒也会反射一部分光线进入蓝光芯片，影响了发光器件的光效。
CN102646674A公开了一种白光LED发光装置。白光LED发光装置包括：底座、蓝光LED芯片、反光罩和玻璃基板。反光罩的两端分别连接底座和玻璃基板，蓝光LED芯片设置在底座面对玻璃基板的一面，且蓝光LED芯片的电极引线穿出底座，玻璃基板的一个表面上涂覆含荧光体的玻璃涂层，当玻璃涂层的折射率小于玻璃基板的折射率时，玻璃基板涂有玻璃涂层的一面朝向底座，当玻璃涂层的折射率大于玻璃基板的折射率时，玻璃基板没有涂有玻璃涂层的一面朝向底座。本发明利用蓝光LED芯片发出的蓝光照射含有荧光体的玻璃涂层的玻璃基板来获得白光，缓解了散热问题，荧光体也不会出现因器件散热问题导致的发光波长漂移现象。
CN102810537A公开了一种白光LED发光装置，包括底座、蓝光LED芯片、反光罩和含有荧光体涂层的透明基板,反光罩的两端分别连接底座和基板，反光罩内部反射面上设有反光层，蓝光LED芯片设置在底座面对透明基板有荧光体涂层的一面，且蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；其中蓝光LED芯片为单颗芯片、一组串联、并联或混联的芯片。透明基板可以是平面型、或凸面型、或柱面型。本发明利用蓝光LED芯片发出的蓝光照射含有荧光体涂层的透明基板来获得白光，减少了因荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片被吸收导致的发光损失，还缓解了散热问题，荧光体也不会出现因器件散热问题导致的发光波长漂移及发光效率下降等现象。
CN102945918A公开了一种暖白光LED发光装置，包括：底座、同时设有蓝光LED芯片组及红光LED芯片组、反光罩和波长转换组件；反光罩的两端(上端与下端或前端与后端两端)分别连接底座和波长转换组件，蓝光LED芯片组和红光LED芯片组设置在底座、面对波长转换组件的一个面，且蓝光LED芯片组和红光LED芯片组的电极引线穿出底座。荧光体的涂层设在在波长转换组件的迎着LED蓝光芯片和红光芯片出射光线的一面或在另一面。波长转换组件是一块涂有含荧光体的透明有机涂层的亚克力板或玻璃板；本发明利用蓝光LED芯片发出的蓝光及红光LED芯片发出的红光照射含有荧光体的透明有机涂层或玻璃涂层来获得高显色指数的暖白光，缓解了散热问题。
现有技术采用远程封装(也称远程激发)来解决光效下降及品质劣化等问题，远程封装技术中在发光装置的出光处使用含有荧光体涂层的有机板材或玻璃板材来进行波长转换并经混光获得白光。在远程封装技术中蓝光芯片的安置区域与光转换涂层区域的面积一般有较大差异，因此光转换涂层区域单位面积上接收的蓝光光通量会有较大差异，难以做到整个光转换涂层区域完成波长转换并混光后获得的白光都具有相同的质量(如色温及显色指数等)。此外，为了做到光线照射区域扩大，并获得均匀的光照效果，需要对发光装置奢华地进行二次光学设计(如路灯等)，工艺复杂。
发明目的
本发明的目的是：提出一种白光LED发光装置，在波长转换组件与COB光源模组之间增加高透过率的填充材料，既阻隔了COB光源模组中的蓝光LED芯片较高的工作温度对波长转换组件的影响，又缩短了波长转换组件与COB光源模组之间的距离。该装置既可以有效解决上述传统的COB光源的器件光效下降、荧光体发光特性劣化的问题，又可以有效避免利用远程封装工艺所制造的发光装置中出现的光照不均匀、光线照射区域狭窄及需要二次光学设计的缺陷。
本发明的技术方案是：一种白光LED发光装置，包含底座、COB光源模组、波长转换组件和反光罩；反光罩的底端连接底座，COB光源模组固定在底座、面对波长转换组件的一个面，且COB光源模组中的蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片不直接接触，两者间有固定机构连接；波长转换组件与COB光源模组间利用高透过率硅胶、环氧、或其他高透过率及高化学稳定性的有机或无机透明材料填充；波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片之间的间隙为0.5毫米到1厘米。
进一步的，所述COB光源模组的基板材料是金属、合金或陶瓷。
进一步的，所述COB光源模组中集成有蓝光LED芯片组；蓝光LED芯片可以是宝石(Al2O3)衬底上生长的蓝光芯片，或是SiC衬底上生长的蓝光芯片，或者是Si衬底上生长的蓝光芯片,或是在上述三种基板中的任意一种上生长后被转移到其他基板上的。
进一步的，所述蓝光LED芯片组为一组串联、并联或混联的芯片，COB光源模组中蓝光芯片可以均匀排列成正方形、长方形、或圆形图案。
进一步的，所述波长转换组件为含荧光树脂涂层的透明树脂板或含荧光玻璃涂层的透明玻璃板；透明树脂板材质为亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯PC、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂；玻璃板是有碱玻璃、无碱玻璃、石英玻璃，或利用有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃制备成的磨砂玻璃。
进一步的，所述荧光树脂涂层是荧光体与树脂的混合物，所述荧光玻璃涂层是荧光体与低熔点玻璃的混合物；所述荧光体是LED黄色荧光粉；为了提高白光的显色指数，荧光体也可以是任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物、或任意比例的LED黄色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物。
进一步的，所述蓝光LED芯片组中均匀安放一些红光LED芯片，调节发光装置所发出光线的色温，此时荧光体涂层可以只包含黄色荧光粉；红光LED芯片所发红光的光通量与红光LED芯片所发红光的光通量与蓝光LED芯片所发蓝光的光通量的总和之比为0.3％～27％；红光LED芯片为III/V族化合物半导体红光芯片(如InGaAlP)或其衍生品种。
进一步的，所述反光罩置于COB光源模组与光转换组件组成的混合体之上，反光罩内部反射面上镀有金属薄膜；反光罩可以呈圆柱形、倒圆台形、碗形、长方体及倒棱台形。
本发明的有益效果是：
(1)在波长转换组件与COB光源模组之间增加高透过率的填充材料，阻隔了COB光源模组中的蓝光LED芯片较高的工作温度对波长转换组件的影响，有效解决传统的COB光源的器件光效下降、荧光体发光特性劣化的问题。
(2)波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片之间的间隙为0.5毫米到1厘米，缩短了波长转换组件与COB光源模组之间的距离，有效避免利用远程封装工艺所制造的发光装置中出现的光照不均匀、光线照射区域狭窄及需要二次光学设计的缺陷。
(3)底座的目的是散热、实现发光装置的电气连接并起固定COB光源模组的作用。
(4)COB光源模组的基板材料是金属、合金或陶瓷，受热不易变形，具有很好的热稳定性。
(5)根据本发明制造的发光装置中，不直接将硅胶或树脂与荧光体的混合物涂覆在COB光源模组的LED蓝光芯片组上进行封装，荧光粉的工作温度大为降低，有效缓解了荧光粉的光衰，缓解了因不同荧光粉的衰减特性差异导致的器件显色指数变化问题，大幅延长发光器件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的白光LED发光装置的结构示意图；
图2为实施例中的方形COB蓝光光源平面结构示意图；
图3为实施例中的圆形COB蓝光光源平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
图1为本发明的白光LED发光装置的结构示意图。包括蓝光LED芯片的电极引线1，底座2，COB光源模组3，波长转换组件，波长转换组件与COB蓝光光源间的连接机构4，波长转换组件与COB光源模组3间的填充物6和反光罩9。所述波长转换组件为包含YAG黄色荧光粉的荧光玻璃涂层7和玻璃基板8。所述荧光玻璃涂层7是荧光体与低熔点玻璃的混合物，所述玻璃基板8是有碱玻璃、无碱玻璃、石英玻璃，或利用有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃制备成的磨砂玻璃。一般所述荧光体是LED黄色荧光粉，为了提高白光的显色指数，荧光体也可以是任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物、或任意比例的LED黄色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物。
白光LED发光装置中，底座2具有散热作用，反光罩9的底端连接底座2，COB光源模组3固定在底座2、面对波长转换组件的一个面，且COB光源模组3中的蓝光LED芯片的电极引线1穿出底座2；波长转换组件与COB光源模组3中的蓝光LED芯片不直接接触，两者间有固定机构连接；波长转换组件与COB光源模组3间的填充物6为高透过率硅胶、环氧、或其他高透过率及高化学稳定性的有机或无机透明材料；波长转换组件与COB光源模组3中的蓝光LED芯片之间的间隙为0.5毫米到1厘米；所述反光罩9置于COB光源模组3与光转换组件组成的混合体之上，反光罩9内部反射面上镀有金属薄膜，提高反光性能。接通电源后，COB光源模组发出蓝光，激发包含YAG黄色荧光粉的荧光玻璃涂层7发出的黄光与蓝光芯片发出的部分蓝光混合，经反光罩收集、引导后出射白光。
优选的，所述波长转换组件为包含YAG黄色荧光粉的荧光树脂涂层和树脂基板。透明树脂基板材质为亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯PC、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂，荧光树脂涂层是荧光体与树脂的混合物。
优选的，反光罩可以呈圆柱形、倒圆台形、碗形、长方体及倒棱台形。
本发明中，COB光源模组中蓝光芯片可以均匀排列成正方形、长方形、或圆形图案。如图2所示为实施例中的方形COB蓝光光源平面结构示意图，如图3所示为实施例中的圆形COB蓝光光源平面结构示意图，包括COB光源模组的基板5和蓝光LED芯片10，所述COB光源模组的基板5材料是金属、合金或陶瓷，受热不易变形，具有很好的热稳定性。所述COB光源模组中集成有蓝光LED芯片组，蓝光LED芯片组为一组串联、并联或混联的芯片，蓝光LED芯片5可以是宝石(Al2O3)衬底上生长的蓝光芯片，或是SiC衬底上生长的蓝光芯片，或者是Si衬底上生长的蓝光芯片,或是在上述三种基板中的任意一种上生长后被转移到其他基板上的。
优选的，可在所述蓝光LED芯片组中均匀安放一些红光LED芯片，调节发光装置所发出光线的色温，此时荧光体涂层可以只包含黄色荧光粉；红光LED芯片所发红光的光通量与红光LED芯片所发红光的光通量与蓝光LED芯片所发蓝光的光通量的总和之比为0.3％～27％；红光LED芯片为III/V族化合物半导体红光芯片(如InGaAlP)或其衍生品种。
虽然本发明已有技术方案和较佳实施例陈述如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变化、更替与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (1)
1.一种白光LED发光装置，其特征在于：包含底座、COB光源模组、波长转换组件和反光罩；反光罩的底端连接底座，COB光源模组固定在底座、面对波长转换组件的一个面，且COB光源模组中的蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片不直接接触，两者间有固定机构连接；波长转换组件与COB光源模组间利用高透过率硅胶填充；波长转换组件与COB光源模组中的蓝光LED芯片之间的间隙为0.5毫米到1厘米；所述COB光源模组的基板材料是金属、合金或陶瓷；所述蓝光LED芯片组为一组串联、并联或混联的芯片，COB光源模组中蓝光芯片可以均匀排列成正方形、长方形、或圆形图案；所述反光罩置于COB光源模组与光转换组件组成的混合体之上，反光罩内部反射面上镀有金属薄膜；反光罩呈倒圆台形或倒棱台形；
所述COB光源模组中集成有蓝光LED芯片组；蓝光LED芯片是宝石衬底上生长的蓝光芯片，或是SiC衬底上生长的蓝光芯片，或者是Si衬底上生长的蓝光芯片,或是在上述三种基板中的任意一种上生长后被转移到其他基板上的；
所述波长转换组件为含荧光树脂涂层的透明树脂板或含荧光玻璃涂层的透明玻璃板；透明树脂板材质为亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯PC、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂；玻璃板是有碱玻璃、无碱玻璃、石英玻璃，或利用有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃制备成的磨砂玻璃；
所述荧光树脂涂层是荧光体与树脂的混合物，所述荧光玻璃涂层是荧光体与低熔点玻璃的混合物；所述荧光体是LED黄色荧光粉，或者是任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物、或任意比例的LED黄色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物；
所述蓝光LED芯片组中均匀安放一些红光LED芯片，调节发光装置所发出光线的色温，此时荧光体涂层只包含黄色荧光粉；红光LED芯片所发红光的光通量与红光LED芯片所发红光的光通量与蓝光LED芯片所发蓝光的光通量的总和之比为0.3％～27％；红光LED芯片为III/V族化合物半导体红光芯片或其衍生品种；
所述红光LED芯片为III/V族化合物半导体红光芯片AlGaInP。
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