CN103500743A

CN103500743A - 一种全角度白光led发光装置

Info

Publication number: CN103500743A
Application number: CN201310403028.5A
Authority: CN
Inventors: 殷江; 钱志强
Original assignee: 殷江
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-01-08

Abstract

一种全角度白光LED发光装置，包括散热管、芯片模组、波长转换管和封头；沿散热管轴线方向在管壁上均匀分布有很多散热孔，散热孔穿透整个管壁，在发光装置工作时散热孔可以使得散热管的内外空间实现空气对流，增强散热效果；所述芯片模组是封装有多颗蓝光LED芯片的线路板；芯片模组与散热管连接，共同安装于波长转换管内部；所述封头位于散热管及波长转换管两端，用于固定散热管及波长转换管；封头上还设有电气连接端子，用以连接芯片模组和外部电源。该发光装置可以有效解决传统的白光LED发光装置光效下降、品质劣化的问题，又可以达到360度的全角度白光，有效的解决了照射角度受限的问题。

Description

一种全角度白光LED发光装置

技术领域

本发明涉及发光装置，且特别是涉及一种全角度白光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，然而这种封装方式有一些缺点。在传统的封装工艺中硅胶或树脂与荧光粉混合后被直接涂覆在LED蓝光芯片上，荧光体荧光粉因贴近蓝光芯片，容易因高的工作温度发生光衰，影响使用寿命。在暖白光封装中使用不同的荧光粉（黄粉加红粉），由于他们衰减特性不一样，发光装置发光强度衰减的同时，显色指数也变化，导致发光装置品质劣化。

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。

现有技术已有较好的方式解决传统的白光LED发光装置光效下降、品质劣化的问题，当在多种发光装置中，都是多颗蓝光LED芯片被安置在平面型的线路板上，使得发光器件的照射角度受到了限制，低于180度。

发明内容

本发明的目的是：提出一种基于荧光树脂涂层和荧光玻璃涂层的全角度白光LED发光装置，该发光装置可以有效解决上述传统的白光LED发光装置光效下降、品质劣化的问题，又可以达到360度的全角度白光，有效的解决了照射角度受限的问题。

本发明的技术方案是：一种全角度白光LED发光装置，包括散热管、芯片模组、波长转换管和封头；沿所述散热管轴线方向在管壁上均匀分布有很多散热孔，散热孔穿透整个管壁，在发光装置工作时散热孔可以使得散热管的内外空间实现空气对流，增强散热效果；所述芯片模组是封装有多颗蓝光LED芯片的线路板；多组芯片模组与散热管连接，共同安装于散热管外部；所述散热管整体安装于波长转换管内部；所述封头位于散热管及波长转换管两端，用于固定散热管及波长转换管；封头上还设有电气连接端子，用以连接芯片模组和外部电源。

进一步的，所述散热管与波长转换管为同种物理形状，同为中空的圆柱形、中空的方柱形或中空的菱柱形；所述芯片模组为长条形。

进一步的，所述芯片模组与散热管的连接是通过将散热管的管壁上平行分布的散热孔之间加工成小平面，芯片模组通过导热胶连接在散热管的小平面上。

进一步的，所述芯片模组与散热管的连接是通过将散热管的管壁上平行分布的散热孔之间加工成卡槽，芯片模组通过卡槽固定在散热管上。

进一步的，所述散热管、线路板和封头的材质为金属、合金或陶瓷。

进一步的，所述蓝光LED芯片可以是宝石(Al₂O₃)衬底上生长的蓝光芯片，也可以是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；蓝光LED芯片为一组串联、并联或混联的芯片。

进一步的，所述芯片模组被固定在散热管上后，在管壁上形成柱面型分布；芯片模组间可以并联、串联或混联，然后连接到外部电气连接端子上。

进一步的，所述波长转换管可以为含荧光树脂涂层的透明树脂管或含荧光玻璃涂层的透明玻璃管；透明树脂管材质为亚克力(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；透明玻璃管是有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃，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，荧光玻璃涂层是荧光体与低熔点玻璃的混合物，其中荧光体是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，所述芯片模组的蓝光LED芯片组中可以均匀安放一些红光LED芯片来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芯片可以是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，所述封头固定散热管及波长转换组件是通过在封头上设置卡槽或其他连接机构。

本发明的有益效果是：

（1）沿散热管轴线方向在管壁上均匀分布有很多散热孔，散热孔穿透整个管壁，在发光装置工作时散热孔可以使得散热管的内外空间实现空气对流，增强散热效果；

（2）芯片模组是长条形的封装有多颗蓝光LED芯片的线路板，芯片模组与散热管连接，在管壁上形成柱面型分布，使发光均匀性大幅提高，可以获得360度的全角度白光；

（3）根据本发明制造的白光发光器件中，不直接将硅胶或树脂与荧光体的混合物涂覆在LED蓝光芯片上进行封装，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；

（4）散热管、线路板和封头采用金属、合金或陶瓷材质，各装置之间通过卡槽或其他机构连接，整体设备运行可靠，具有极大的市场利益价值。

附图说明：

图1为散热管的结构示意图；

图2为芯片模组的结构示意图；

图3为芯片模组与散热管连接后的结构示意图；

图4为波长转换组件的结构示意图；

图5全角度白光LED发光装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图5所示为全角度白光LED发光装置的结构示意图，包括散热管1、芯片模组2、波长转换管3和封头4。所示散热管1如图1所示呈中空的圆柱型，优选的，散热管1可为中空的方柱形或中空的菱柱形。沿散热管1轴线方向在管壁上均匀分布有很多散热孔6，散热孔6穿透整个管壁，在发光装置工作时散热孔6可以使得散热管1的内外空间实现空气对流，增强散热效果。

所述芯片模组2如图2所示是长条形的封装有多颗蓝光LED芯片8的线路板7。芯片模组2与散热管1连接，共同安装于波长转换管3内部，进一步的，芯片模组2与散热管1的连接是通过将散热管1的管壁上平行分布的散热孔6之间加工成小平面，芯片模组2通过导热胶连接在散热管1的小平面上。优选的，为了方便芯片模组2的安装，芯片模组2与散热管1的连接是通过将散热管1的管壁上平行分布的散热孔6之间加工成卡槽，芯片模组通过卡槽固定在散热管上。芯片模组与散热管连接后的结构示意图如图3所示。

优选的，散热管1与波长转换管3可同为中空的球面形状，所述芯片模组2为圆形小平面或菱形小平面。将散热管1的管壁上分布的散热孔6之间均匀的加工成小平面，芯片模组2通过导热胶连接在散热管1的小平面上。

进一步的，图2所示的蓝光LED芯片8可以是宝石(Al₂O₃)衬底上生长的蓝光芯片，也可以是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；蓝光LED芯片为一组串联、并联或混联的芯片。

进一步的，图2所示的芯片模组2的蓝光LED芯片组中可以均匀安放一些红光LED芯片来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芯片可以是III/V族化合物半导体红光芯片（如InGaAlP）或其衍生品种。

所述封头4如图5所示位于散热管1及波长转换管3两端，通过在封头上设置卡槽或其他连接机构固定散热管1及波长转换管3；封头4上还设有电气连接端子5，用以连接芯片模组和外部电源。进一步的，所述芯片模组2被固定在散热管1上后，在管壁上1形成柱面型分布，使发光均匀性大幅提高，可以获得360度的全角度白光。芯片模组2间可以并联、串联或混联，然后连接到外部电气连接端子5上。如图5所示的散热管、线路板和封头的材质为金属、合金或陶瓷。整体设备运行可靠，具有极大的市场利益价值。

所述波长转换管3如图4所示可以为含荧光树脂涂层的透明树脂管或含荧光玻璃涂层的透明玻璃管；透明树脂管材质为亚克力(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；透明玻璃管是有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃，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，荧光玻璃涂层是荧光体与低熔点玻璃的混合物，其中荧光体是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。整个装置不直接将硅胶或树脂与荧光体的混合物涂覆在LED蓝光芯片上进行封装，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。

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

1.一种全角度白光LED发光装置，其特征在于：包括散热管、芯片模组、波长转换管和封头；沿所述散热管轴线方向在管壁上均匀分布有很多散热孔，散热孔穿透整个管壁，在发光装置工作时散热孔可以使得散热管的内外空间实现空气对流，增强散热效果；所述芯片模组是封装有多颗蓝光LED芯片的线路板；多组芯片模组与散热管连接，共同安装于散热管外部；所述散热管整体安装于波长转换管内部；所述封头位于散热管及波长转换管两端，用于固定散热管及波长转换管；封头上还设有电气连接端子，用以连接芯片模组和外部电源。

2.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述散热管与波长转换管为同种物理形状，同为中空的圆柱形、中空的方柱形或中空的菱柱形；所述芯片模组为长条形。

3.根据权利要求1和2所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述芯片模组与散热管的连接是通过将散热管的管壁上平行分布的散热孔之间加工成小平面，芯片模组通过导热胶连接在散热管的小平面上。

4.根据权利要求1和2所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述芯片模组与散热管的连接是通过将散热管的管壁上平行分布的散热孔之间加工成卡槽，芯片模组通过卡槽固定在散热管上。

5.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述散热管、线路板和封头的材质为金属、合金或陶瓷。

6.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述蓝光LED芯片可以是宝石(Al₂O₃)衬底上生长的蓝光芯片，也可以是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；蓝光LED芯片为一组串联、并联或混联的芯片。

7.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述芯片模组被固定在散热管上后，在管壁上形成柱面型分布；芯片模组间可以并联、串联或混联，然后连接到外部电气连接端子上。

8.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述波长转换管可以为含荧光树脂涂层的透明树脂管或含荧光玻璃涂层的透明玻璃管；透明树脂管材质为亚克力(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；透明玻璃管是有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃，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，荧光玻璃涂层是荧光体与低熔点玻璃的混合物，其中荧光体是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。

9.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述芯片模组的蓝光LED芯片组中可以均匀安放一些红光LED芯片来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芯片可以是III/V族化合物半导体红光芯片（如InGaAlP）或其衍生品种。

10.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于：所述封头固定散热管及波长转换组件是通过在封头上设置卡槽或其他连接机构。