CN103557453B - 一种远程荧光led装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程荧光LED装置，其包括光扩散灯罩、稀土荧光树脂片、LED聚光透镜、LED芯片和组合式反光杯，所述组合式反光杯包括外部反光杯和内部反光杯，所述内部反光杯呈倒扣状与外部反光杯结合，内部反光杯的杯底部开口处与稀土荧光树脂片组合后形成第一密闭空间，LED聚光透镜和LED芯片位于第一密闭空间内，LED芯片处在LED聚光透镜下方，外部反光杯上方；外部反光杯和光扩散灯罩紧密连接后形成的第二密闭空间，第一密闭空间位于第二密闭空间内。荧光粉与LED芯片分离，有利于芯片的散热和维持荧光粉的使用稳定性；将光转换范围限制在一小块区域，可减少荧光树脂片的用量，降低成本；光扩散灯罩保护内部，同时使光线柔和，外表美观。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域的白光LED光源装置，特别涉及一种远程荧光LED装置。
背景技术
自1994年蓝光LED取得突破性进展后，由红光LED、绿光LED和蓝光LED组成的三基色发光体系才得以完备，为实现白光LED奠定了基础。相比于传统的白炽灯和荧光灯，白光LED具有诸多优点：如使用寿命长、高效节能、发光响应快、体积小、固体化、抗震性好等优点，被誉为21世纪绿色能源。
目前制备白光LED主要使用荧光粉涂覆LED光转换法。其方法是将荧光粉分散在胶黏剂（通常是环氧树脂胶黏剂）中，再将其点到LED芯片表面。这种方法存在很多缺点：如荧光粉易沉淀，在胶黏剂中分散不均匀，导致LED出光性差，还会出现色斑、色偏差等问题。同时，大多数厂家采用的是人工点荧光粉，工作效率低、产品的一致性不易保证。另外，由于荧光粉与LED芯片紧密接触，LED工作产生的高温不利于荧光粉保持晶体结构的稳定，在影响出光性能的同时显著缩短LED使用寿命。
另一方面，以往提出的远程荧光LED通过将荧光粉与透光树脂混合直接制成灯罩，或者是将荧光树脂压成薄膜并与透光树脂灯罩相贴合，这样将荧光粉由原来分布在芯片上的小片区域增加到整个灯罩，大大提高了荧光粉的用量，造成成本急剧上升，同时因荧光灯罩在LED芯片未工作时呈现出荧光粉的颜色而不美观，从而不易被市场所接受。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种用于得到白光光源的远程荧光LED装置，使白光LED光源性能更稳定，寿命更长，工艺更简单，成本更低。
本发明所采取的技术方案是：一种远程荧光LED装置，其包括光扩散灯罩、稀土荧光树脂片、LED聚光透镜、LED芯片和组合式反光杯，所述组合式反光杯包括外部反光杯和内部反光杯，所述内部反光杯呈倒扣状与外部反光杯结合，内部反光杯的杯底部开口处与稀土荧光树脂片组合后形成第一密闭空间，所述LED聚光透镜和LED芯片位于第一密闭空间内，所述LED芯片处在LED聚光透镜下方，外部反光杯上方；外部反光杯和光扩散灯罩紧密连接后形成的第二密闭空间，所述第一密闭空间位于第二密闭空间内。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光扩散灯罩可以为圆弧形或片状。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光扩散灯罩为带条纹或磨砂的透光塑料，或者为加入光扩散剂的透光塑料。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光扩散剂为丙烯酸酯类光扩散剂或有机硅类光扩散剂。
作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土荧光树脂片为透光塑料与稀土荧光粉的均匀混合物。
作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土荧光粉为蓝光LED用黄粉或绿粉与红粉形成的组合型荧光粉。
作为上述技术方案的进一步改进，所述LED聚光透镜的出光角度的范围为5~30°。
作为上述技术方案的进一步改进，所述LED芯片为发射波长在450~470nm的单颗大功率蓝光LED或数颗小功率蓝光LED封装成的大功率LED模组。
作为上述技术方案的进一步改进，所述组合式反光杯采用镀铝金属反光杯或镀铝塑料反光杯，所述外部反光杯和LED芯片安装在铝基PCB板上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光扩散灯罩与稀土荧光树脂片之间存在0.2~5cm间隙；所述稀土荧光树脂片与LED芯片之间存在0.2~5cm间隙；所述稀土荧光树脂片的厚度在0.1~5mm之间。
相对于现有技术，本发明的有益效果有：
1、将荧光粉与LED芯片分开，避免了荧光粉在高温工作环境下衰减，从而大大延长白光LED使用寿命。
2、使用稀土荧光树脂片，省去传统的点胶工艺，不会出现荧光粉沉淀等问题，工艺性好，生产效率和产品合格率高。
3、小角度聚光透镜将LED芯片发出的大部分光聚集在一小片区域，并在该区域进行蓝光的转换和白光的合成，减少稀土荧光片的用量，从而大大降低设备成本。
4、光扩散灯罩形状不受限制，适用性强，在减少炫光的同时将各零部件封装在装置内部，既美观又能起到保护作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明光扩散灯罩为圆弧形的前视结构示意图。
图2是图1的A—A剖视结构示意图。
图3是本发明光扩散灯罩为片状的前视结构示意图。
图4是图3的B—B剖视结构示意图。
图5是本发明一种远程荧光LED装置工作效果图。
图6是本发明一种远程荧光LED装置LED模组的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
参照图1～图4，一种远程荧光LED装置，其包括光扩散灯罩6、稀土荧光树脂片5、LED聚光透镜2、LED芯片3和组合式反光杯1，所述组合式反光杯1包括外部反光杯12和内部反光杯11，所述内部反光杯11呈倒扣状与外部反光杯12结合，内部反光杯11的杯底部开口处与稀土荧光树脂片5组合后形成第一密闭空间，所述LED聚光透镜2和LED芯片3位于第一密闭空间内，所述LED芯片3处在LED聚光透镜2下方，外部反光杯12上方；外部反光杯12和光扩散灯罩6紧密连接后形成的第二密闭空间，所述第一密闭空间位于第二密闭空间内。
进一步作为优选的实施方式，所述光扩散灯罩6可以为圆弧形或片状。
进一步作为优选的实施方式，所述光扩散灯罩6为带条纹或磨砂的透光塑料，或者为加入光扩散剂的透光塑料，透光塑料为高透光、综合性能优良的PMMA、PC或PS。
进一步作为优选的实施方式，所述光扩散剂为丙烯酸酯类光扩散剂或有机硅类光扩散剂。
进一步作为优选的实施方式，所述稀土荧光树脂片5为透光塑料与稀土荧光粉的均匀混合物，透光塑料为高透光、综合性能优良的PMMA、PC或PS。
进一步作为优选的实施方式，所述稀土荧光粉为蓝光LED用黄粉或绿粉与红粉形成的组合型荧光粉。
进一步作为优选的实施方式，所述LED聚光透镜2的出光角度的范围为5~30°。
进一步作为优选的实施方式，所述LED芯片3为发射波长在450~470nm的单颗大功率蓝光LED或数颗小功率蓝光LED封装成的大功率LED模组。使用多颗小功率蓝光LED封装成的大功率LED模组（如图6）的装配方式与使用单颗LED芯片类似，仅需选取合适的聚光透镜及合理排列LED芯片3即可。
进一步作为优选的实施方式，所述组合式反光杯1采用镀铝金属反光杯或镀铝塑料反光杯，所述外部反光杯12和LED芯片3安装在铝基PCB板4上。
进一步作为优选的实施方式， 所述光扩散灯罩6与稀土荧光树脂片5之间存在0.2~5cm间隙；所述稀土荧光树脂片5与LED芯片3之间存在0.2~5cm间隙；所述稀土荧光树脂片5的厚度在0.1~5mm之间。
如图5所示，LED芯片3一般为蓝光LED芯片，当LED接通电源开始工作时，LED芯片3发出的蓝光经过聚光透镜2，以5~30°的发射角照射到稀土荧光树脂片5上，一部分蓝光与荧光粉作用产生蓝光的互补光，另一部分蓝光穿过稀土荧光树脂片5与产生的互补光叠加合成白光。内部聚光杯11可将少量发散的蓝光经反射重新被LED聚光透镜2聚集，从而能提高出光效率。合成的白光经外部聚光杯12的聚集后射向光扩散灯罩6，白光在光扩散灯罩6内部经多次折射后透过，最终得到柔和的照明用白光。
采用LED聚光透镜2有以下优点：
1、LED芯片3发光角度大多在100°以上，光源分散，荧光粉激发效率和穿透力低，导致LED光效低；聚光后大部分蓝光得以收集利用，效率提高25%左右。
2、LED芯片3因发射角度大，在出光路线存在一定的光强分布，即中间部分光通量高，而两侧光通量呈抛物线减弱，若稀土荧光树脂片5厚度一致，则中间部分荧光粉能转换完全，呈现白色，边缘荧光粉转换不完全，偏黄色，导致LED出光不均匀；使用LED聚光透镜2后蓝光聚集在一小片区域，分布均匀，荧光粉充分利用，出光均匀。
3、使用LED聚光透镜2后稀土荧光树脂片5的用量降低，假设稀土荧光树脂片5为圆片状，在厚度和荧光粉含量相同的情况下，若半径减小为原来的一半，则成本降低至原来的25%（整个白光LED成本中荧光粉占很大一部分）。
4、稀土荧光树脂片5面积越大，反射回芯片的蓝光也越多，效率就越低，使用聚光透镜能很好解决这一问题。同时光转换面积大，也即发光面积大，则得到的白光穿透力差，不适合远距离照明使用。而本发明使用小面积稀土荧光树脂片5配合LED聚光透镜2能够很好的提高白光的穿透能力，适合远距离照明应用。
以下是两个实施例：
实施例1：
稀土荧光树脂片5厚度：2.3mm，半径10.8mm；荧光粉浓度：4%；荧光粉种类：YAG黄粉；；LED芯片3距稀土荧光树脂片5距离：0.8cm；光扩散灯罩6距稀土荧光树脂片5距离：0.5cm；白纸厚0.1mm；白光LED：3W正白光。
实施例2：
稀土荧光树脂片5厚度：3.0mm，半径8mm；荧光粉浓度：4%；荧光粉种类：绿粉+红粉；LED芯片3距稀土荧光树脂片5距离：2cm；光扩散灯罩6距稀土荧光树脂片5距离：4.5cm；白纸厚0.1mm；白光LED：3W暖白光。
从两个实施例中的数据表明，采用蓝光LED芯片和30°透镜组合的效果最优。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种远程荧光LED装置，其包括光扩散灯罩（6）、稀土荧光树脂片（5）、LED聚光透镜（2）、LED芯片（3）和组合式反光杯（1），其特征在于：所述组合式反光杯（1）包括外部反光杯（12）和内部反光杯（11），所述内部反光杯（11）呈倒扣状与外部反光杯（12）结合，内部反光杯（11）的杯底部开口处与稀土荧光树脂片（5）组合后形成第一密闭空间，所述LED聚光透镜（2）和LED芯片（3）位于第一密闭空间内，所述LED芯片（3）处在LED聚光透镜（2）下方，外部反光杯（12）上方；外部反光杯（12）和光扩散灯罩（6）紧密连接后形成第二密闭空间，所述第一密闭空间位于第二密闭空间内。
2.根据权利要求1所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述光扩散灯罩（6）可以为圆弧形或片状。
3.根据权利要求1或2所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述光扩散灯罩（6）为带条纹或磨砂的透光塑料，或者为加入光扩散剂的透光塑料。
4.根据权利要求3所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述光扩散剂为丙烯酸酯类光扩散剂或有机硅类光扩散剂。
5.根据权利要求1所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述稀土荧光树脂片（5）为透光塑料与稀土荧光粉的均匀混合物。
6.根据权利要求5所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述稀土荧光粉为蓝光 LED 用黄粉或者所述稀土荧光粉为蓝光 LED 用绿粉与红粉形成的组合型荧光粉。
7.根据权利要求1所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述LED聚光透镜（2）的出光角度的范围为5~30°。
8.根据权利要求1所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述LED芯片（3）为发射波长在450~470nm的单颗大功率蓝光LED或数颗小功率蓝光LED封装成的大功率LED模组。
9.根据权利要求1、2、5或6任一项所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述组合式反光杯（1）采用镀铝金属反光杯或镀铝塑料反光杯，所述外部反光杯（12）和LED芯片（3）安装在铝基PCB板(4)上。
10.根据权利要求1、2、5或6任一项所述的远程荧光LED装置，其特征在于：所述光扩散灯罩（6）与稀土荧光树脂片（5）之间存在0.2~5cm间隙；所述稀土荧光树脂片（5）与LED芯片（3）之间存在0.2~5cm间隙；所述稀土荧光树脂片（5）的厚度在0.1~5mm之间。
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