CN103928451A - 一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光led光源模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，由基板、紫光芯片、硅胶、围坝胶、色彩转换器件组成；色彩转换器件由基体材料，复合荧光粉，偶联剂组成，表面镀有一层紫光偏振化膜层。所述基板表面经过物理或者化学粗化处理，所述复合荧光粉为蓝粉、黄绿粉、红粉的复合荧光粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂或者锆类偶联剂，所述的色彩转换器件远离芯片放置在模组最上层。本发明公开的一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，显色指数高，光色均匀，出光效率高，消除紫光光谱，降低荧光粉的使用温度，提高长期使用过程中光谱的一致性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，属于半导体照明领域。
背景技术
LED作为一种新型的绿色光源产品，具有节能、环保、寿命长、体积小、可靠性高等特点，市场份额越来越大。
目前，市场上主流的白光LED的实现方式为黄色荧光粉以点胶的形式与蓝光芯片结合，但是这种封装方式仅使用黄粉，白光光谱中红色部分缺失，光源的显色指数低，单纯加入红粉显色指数也很难大于95。为解决上述问题，采用紫光芯片(峰值波长：380-410nm)激发蓝粉、黄绿粉、红粉的复合荧光粉实现白光LED已成为目前国际上该领域研发的热点之一，主要优点有：应用紫光芯片激发复合荧光粉可以通过调整三种荧光粉的比例来实现不同的色温；相关研究表明在紫光封装的白光LED中，随着驱动电流的增大，白光光谱也不会有太大的改变；加上色度稳定、光谱范围广与显色指数高，紫光芯片应用于白光LED照明的前景越来越广阔。
但在现有技术领域，紫光芯片封装白光LED光源还存在以下几点问题：
(1)紫光封装方式中采用多色复合荧光粉以点胶的形式直接与芯片结合，由于各色荧光粉物化性质不同，在荧光粉胶体中容易发生沉淀，造成光色不均匀，同时荧光粉与芯片直接接触，芯片热量直接作用于荧光粉，容易引起荧光粉的光衰。
(2)由于荧光粉为无机材料，胶体为有机材料，两者界面结合处由于物化性质不同，不能完全相容结合，容易引入空气空隙，这种情况下，根据全反射定律，荧光粉折射率1.83，空气折射率1.0，胶体为1.41-1.54，三者的折射率差值较大，光线的全反射比例增大，出光效率低。
(3)根据荧光粉发射光等向性传播的原理，荧光粉胶中产生的光线有50％会向基板方向传递，根据相关文献研究结果，传统的镜面反射类型的表面容易将这些光线反射后由芯片再吸收。
(4)应用紫光芯片封装白光LED的光谱中，紫光部分光谱并不能完全消除，透射出光源的紫光由于波长短，能量强，容易对人体造成伤害。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明旨在提出一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，显色指数高，光色均匀，出光效率高，有效消除紫光光谱，降低荧光粉的使用温度，提高长期使用过程中光谱的一致性和可靠性。
本发明的一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，由基板、紫光芯片、硅胶、围坝胶、色彩转换器件组成；色彩转换器件由基体材料，复合荧光粉，偶联剂通过压制成型工艺制备而成，表面通过磁控溅射镀膜技术镀有一层紫光偏振化膜层，并且色彩转换器件远离芯片放置在光源模组的最上层。
本发明所选的基板表面为漫反射表面经过化学刻蚀或者物理喷砂的粗化处理。
本发明所选的紫光芯片的峰值波长为380-410nm，以阵列的方式排布在基板表面。
本发明所选的基体材料为高透明的有机高分子聚合物(PC、PMMA)
本发明所选的复合荧光粉为包含激发峰值波长在380-410nm范围内的蓝粉、黄粉、红粉的复合荧光粉。
本发明所选的偶联剂为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂或者锆类偶联剂。
本发明的有益效果在于：
(1)复合荧光粉通过与基体材料混合制备成色彩转换器件后可以有效降低传统点胶方式中由于荧光粉沉淀而产生的光色不均匀的现象；同时由于芯片发光过程中输入电功率的70％转换成热量，色彩转换器件远离芯片放置在模组的最上层，可以有效的缓解芯片对于荧光粉的加热效应，降低荧光粉由于长期受热而产生的荧光猝灭效应，提高荧光粉的稳定性和使用寿命。
(2)在色彩转换器件中加入偶联剂，可以减小荧光粉与基体材料见的空气间隙，降低光线全反射的比例，提高光源模组的出光效率。
(3)设置基板的反射类型为漫反射，并通过化学刻蚀或者物理喷砂等形式进行表面粗化处理，这种反射表面也可以有效的将荧光粉的后向散射光线反射出去，从而提高光源模组的出光效率。
(4)在色彩转换器件的出光表面通过磁控溅射镀膜工艺镀有一层紫光偏振化膜层，该膜层能够有效的阻止未参与光色转换的紫光出射到空气中，减少对人体的健康危害。
附图说明
图1是本发明一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组的三维爆炸立体图；
图2是本发明一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组的截面示意图；
图3是色彩转换器件的截面示意图；
图4是紫光芯片结合复合荧光粉(显色指数97)和蓝光芯片结合黄/红色荧光粉(显色指数82)光谱分布曲线
其中，1-基板，2-紫光芯片，3-硅胶，4-围坝胶，5-色彩转换器件，6-基体材料，7-复合荧光粉，8-偶联剂，9-紫光偏振化膜层。
具体实施方式
现在结合附图来描述本发明的实施例
本发明的实现方式：如图1和图2所示，对基板(1)表面进行粗化处理，形成漫反射表面；将紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；选择复合荧光粉(7)、偶联剂(8)和基体材料(6)进行混合通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例1：
1、对基板(1)表面进行化学刻蚀粗化处理，形成漫反射表面；2将峰值波长380nm的紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝10∶0.8∶0.2配合形成复合荧光粉(7)与硅烷偶联剂(8)和PC基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例2：
1、对基板(1)表面进行化学刻蚀粗化处理，形成漫反射表面；2、将峰值波长385nm紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝10∶0.85∶0.15配合形成复合荧光粉(7)与钛酸酯偶联剂(8)和PMMA基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例3：
1、对基板(1)表面进行物理喷砂粗化处理，形成漫反射表面；2、将峰值波长390nm紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝10∶0.9∶0.1配合形成复合荧光粉(7)与钛酸酯偶联剂(8)和PC基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式 放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例4：
1、对基板(1)表面进行物理喷砂粗化处理，形成漫反射表面；2、将峰值波长395nm紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝11∶0.9；0.1配合形成复合荧光粉(7)与锆类偶联剂(8)和PC基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例5：
1、对基板(1)表面进行化学刻蚀粗化处理，形成漫反射表面；2、将峰值波长400nm紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝11∶0.85∶0.15配合形成复合荧光粉(7)与锆类偶联剂(8)和PMMA基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例6：
1、对基板(1)表面进行化学刻蚀粗化处理，形成漫反射表面；2、将峰值波长405nm紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝12∶0.9∶0.1配合形成复合荧光粉(7)与硅烷偶联剂(8)和PC基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
实施例7：
1、对基板(1)表面进行物理喷砂粗化处理，形成漫反射表面；2、将峰值波长410nm紫光芯片(2)以阵列方式排列在基板(1)表面；3、按照蓝粉∶黄绿粉∶红粉＝12∶0.8∶0.2配合形成复合荧光粉(7)与硅烷偶联剂(8)和PMMA基体材料(6)通过压制成型工艺制备色彩转换器件(5)；4、应用磁控溅射镀膜技术在色彩转换器件(5)表面镀上一层紫光偏振化膜层；5、用围坝胶(4)紧贴基板(1)将紫光芯片(2)包围；6、将硅胶(3)注入围坝胶(4)形成的围坝中，色彩转换器件(5)以远离芯片(2)的方式放置在光源模组的最上层，即可得到一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组。
以上所述仅为本发明部分的实施例而已，并不限制本发明，对于本领域的技术人员而言，本发明可以进行以上所述的各种条件的变化组合形成新的配方或者结构。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，皆应仍属本发明所涵盖范围。
Claims (6)
1.一种基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，由基板(1)、紫光芯片(2)、硅胶(3)、围坝胶(4)、色彩转换器件(5)组成；色彩转换器件(5)由基体材料(6)，复合荧光粉(7)，偶联剂(8)通过压制成型工艺制备而成，表面通过磁控溅射镀膜技术镀有一层紫光偏振化膜层(9)，并且色彩转换器件(5)远离芯片放置在光源模组的最上层。
2.根据权利要求1所述的基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，其特征在于所述的基板(1)表面为漫反射表面经过化学刻蚀或者物理喷砂的粗化处理。
3.根据权利要求1所述的基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，其特征在于所述的紫光芯片(2)峰值波长在380-410nm，以阵列的方式排布在基板(1)表面。
4.根据权利要求1所述的基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，其特征在于所述的基体材料(6)为高透明的有机高分子聚合物(PC、PMMA)。
5.根据权利要求4所述的基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，其特征在于所述的复合荧光粉(7)为包含激发峰值波长在380-410nm范围内的蓝粉、黄绿粉、红粉的复合荧光粉。
6.根据权利要求4所述的基于紫光芯片的低光衰、高显指白光LED光源模组，其特征在于所述的偶联剂(8)为硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂或者锆类偶联剂。
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