CN103824850A

CN103824850A - 一种薄壁陶瓷透镜封装的led光源

Info

Publication number: CN103824850A
Application number: CN201410054990.7A
Authority: CN
Inventors: 张红卫; 李华; 陈宝容; 冯辉辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明提供一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，包括LED芯片，电极接线，LED支架，填充材料以及一个薄壁陶瓷透镜。所述的薄壁陶瓷透镜固定在支架上，并且将芯片全部罩住，支架与陶瓷透镜形成一个中空内腔，封装时可装填填充材料。该薄壁陶瓷透镜厚度为0.05mm-2mm，外形可根据LED光源封装需要为半球形、半椭球形、方盒形，菱形，角形，超半球形或菲涅尔透镜形等。本发明通过采用薄壁陶瓷透镜的形式封装LED光源，使芯片光到透镜各部位的光程一致，可以有效消除LED封装光源的黄边、红边、绿边等边缘色差以及“五彩”问题；同时将芯片光完全封闭在透镜内，可有效避免蓝害；填充材料的选用，可有效防止陶瓷因热梯度导致的开裂以及增加光效。

Description

一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源

技术领域

本发明涉及陶瓷制备领域以及LED发光技术领域，尤其涉及一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源。

背景技术

近年来，LED陶瓷封装技术作为一种新的封装技术，采用透明陶瓷荧光体替代“荧光粉+硅胶”，由于具有高导热率，高量子效率，抗色衰，无老化，可同时替代荧光粉、封胶、灯壳，低成本等传统封装技术无可比拟的优势而得到了迅速的发展。国际上Philip Luminleds公司、日本京都大学等知名机构均在从事这方面的研发工作。

但目前，平片陶瓷荧光体作为盖板封装时，往往出现严重的黄边，绿边，红边，蓝边等边缘色差问题，以及发光面上因光成份差异导致的“五彩”问题，从而导致光源品质不佳，影响光源的正常使用。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的前述问题，而提供一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源。

为实现上述目的，本发明提供一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，包括LED芯片，电极接线，LED散热基板，填充材料以及一个薄壁陶瓷透镜。所述的薄壁陶瓷透镜固定在基板上，并且将芯片全部罩住，基板与陶瓷透镜形成一个中空内腔，封装时可装填填充材料。该薄壁陶瓷透镜厚度为0.05mm-2mm，外形可根据LED光源封装需要为空心半球形、空心半椭球形、镂空方盒形，镂空菱形，镂空角形，空心超半球形或菲涅尔透镜形等。

所述的陶瓷透镜，可为纯透明体，如已知的氧化铝陶瓷透镜(Al₂O₃)，氧化钇陶瓷透镜(Y₂O₃)，氧化镥陶瓷透镜(Lu₂O₃)，氧化钪陶瓷透镜(Sc₂O₃)，钇铝石榴石陶瓷透镜(Y₃Al₅O₁₂)、镥铝石榴石陶瓷透镜(Lu₃Al₅O₁₂)等；也可为含有发光特性的透明荧光体，如已知的稀土掺杂的氧化钇陶瓷(Re：Y₂O₃)，氧化镥陶瓷(Re：Lu₂O₃)，氧化钪陶瓷透镜(Re：Sc₂O₃)，钇铝石榴石陶瓷透镜(Re：Y₃Al₅O₁₂)，镥铝石榴石陶瓷透镜(Re：Lu₃Al₅O₁₂)以及过渡元素掺杂的氧化铝陶瓷透镜。

稀土元素可为单掺的Ce，或者Ce与Eu、Er、Nd、Pr、Gd、Tb、Sm、Tm、Dy、Yb或Lu其中的一种或任意几种共掺；稀土元素掺杂总量为0.001到10wt.％。

所述的薄壁陶瓷透镜为固相反应烧结工艺所获得的透明陶瓷，烧结温度为1000-1900℃，无需添加荧光粉。

所述的薄壁结构可通过公知的陶瓷成型工艺获得，尤其是利用注塑成型，干压成型，凝胶注模成型，挤出成型，注浆成型或流延成型工艺获得。

所获得的薄壁透镜式陶瓷可直接用于LED光源封装，无须切片、研磨、抛光等后加工处理。

所述的LED芯片可为单颗大功率芯片，单颗小功率芯片以及多颗大小功率芯片排列组合而成。

所述的芯片可为波长为400-500nm范围的可见光或波长为250-400nm紫外光LED。

封装时，陶瓷透镜可直接盖在基板上的支架面上，或为内嵌式，或为外套式，且将LED芯片密封于内，但不与LED芯片接触。

所述的填充材料可以根据实际封装需要，填充硅胶，油或者其他材料，也可以不填充。

本发明通过采用薄壁陶瓷透镜的形式封装LED光源，使芯片光到透镜各部位的光程一致，可以有效消除LED封装光源的黄边、红边、绿边等边缘色差以及“五彩”问题；同时将芯片光完全封闭在透镜内，可有效避免蓝害；填充材料的选用，可有效防止陶瓷因热梯度导致的开裂以及增加光效。

附图说明

图1，图2为发明的薄壁陶瓷透镜封装的LED光源的两种示例结构示意图。

图中：薄壁陶瓷透镜(1)；填充材料(2)；芯片(3)；散热基板(4)。

图3为发明实例中一个薄壁陶瓷透镜封装的白光LED的光谱能量分布图。

具体实施方式

以上内容已经对本发明作了充分呢的说明，以下再结合附图对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施不限于此。

参阅图1至图2，仅为本发明一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源的较佳实施例。该薄壁陶瓷透镜分别为空心半球形和镂空方盒形。

将注塑成型，干压成型，凝胶注模成型，挤出成型，注浆成型或流延成型工艺获得的薄壁透镜式陶瓷素坯进行高温烧结，烧结温度在1000-1900℃，然后在800-1700℃之间进行退火，获得薄壁透明陶瓷。陶瓷透过率达到理论透过率，无需后加工处理。

该例中一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，由一个或多个LED芯片(3)、薄壁陶瓷透镜(1)、可选填充材料(2)、在LED芯片底部的散热基板(4)以及外围的电极接线组成。薄壁陶瓷透镜将芯片封闭于内，同时与基板形成一个中空内腔，内可选填充油、硅胶以及其他材料，也可以不填充。

根据所需要的LED光源类型不同，可以采用相应的陶瓷透镜进行封装，举例如下：

1)蓝光LED芯片与0.05-1.0mm厚Ce：YAG黄陶瓷透镜相接合可得到白光LED光源。

2)蓝光LED芯片与厚度大于1.2mm的Ce：YAG黄陶瓷透镜相接合可得到黄光LED光源。

3)蓝光LED芯片与无色氧化钇薄壁透镜相接合可得到蓝光LED光源。

图3为采用薄壁Ce：YAG陶瓷透镜封装的白光LED的光谱能量分布图，其性能指标如下：

其性能指标如下：

光效：117lm／W

量子效率：94.0％

显色指数：83

色温：4500K 。

Claims

1.一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，包括LED芯片，电极接线，LED散热基板，填充材料以及一个薄壁陶瓷透镜。所述的薄壁陶瓷透镜固定在基板上，并且将芯片全部罩住，基板与陶瓷透镜形成一个中空内腔，封装时可装填填充材料。该薄壁陶瓷透镜厚度为0.05mm-2mm，外形可根据LED光源封装需要为空心半球形、空心半椭球形、镂空方盒形，镂空菱形，镂空角形，空心超半球形或菲涅尔透镜形等。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所述的陶瓷透镜，可为纯透明体，如已知的氧化铝陶瓷透镜(Al₂O₃)，氧化钇陶瓷透镜(Y₂O₃)，氧化镥陶瓷透镜(Lu₂O₃)，氧化钪陶瓷透镜(Sc₂O₃)，钇铝石榴石陶瓷透镜(Y₃Al₅O₁₂)、镥铝石榴石陶瓷透镜(Lu₃Al₅O₁₂)等；也可为含有发光特性的透明荧光体，如已知的稀土掺杂的氧化钇陶瓷(Re：Y₂O₃)，氧化镥陶瓷(Re：Lu₂O₃)，氧化钪陶瓷透镜(Re：Sc₂O₃)，钇铝石榴石陶瓷透镜(Re：Y₃Al₅O₁₂)，镥铝石榴石陶瓷透镜(Re：Lu₃Al₅O₁₂)以及过渡元素掺杂的氧化铝陶瓷透镜。

3.根据权利要求1和2所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于稀土元素可为单掺的Ce，或者Ce与Eu、Er、Nd、Pr、Gd、Tb、Sm、Tm、Dy、Yb或Lu其中的一种或任意几种共掺；稀土元素掺杂总量为0.001到10wt.％。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所述的薄壁陶瓷透镜为固相反应烧结工艺所获得的透明陶瓷，烧结温度为1000-1900℃，无需添加荧光粉。

5.根据权利要求1和4所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所述的薄壁结构可通过公知的陶瓷成型工艺获得，尤其是利用注塑成型，干压成型，凝胶注模成型，挤出成型，注浆成型或流延成型工艺获得。

6.根据权利要求1，4和5所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所获得的薄壁透镜式陶瓷可直接用于LED光源封装，无须切片、研磨、抛光等后加工处理。

7.根据权利要求1所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所述的LED芯片可为单颗大功率芯片，单颗小功率芯片以及多颗大小功率芯片排列组合而成。

8.根据权利要求1和7所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所述的芯片可为波长为400-500nm范围的可见光或波长为250-400nm紫外光LED。

9.根据权利要求1所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于封装时，陶瓷透镜可直接盖在基板上的支架面上，或为内嵌式，或为外套式，且将LED芯片密封于内，但不与LED芯片接触。

10.根据权利要求1所述的一种薄壁陶瓷透镜封装的LED光源，其特征在于所述的填充材料可以根据实际封装需要，填充硅胶，油或者其他材料，也可以不填充。