CN104141898A

CN104141898A - 高亮度光纤直接耦合led冷光源

Info

Publication number: CN104141898A
Application number: CN201410294645.0A
Authority: CN
Inventors: 赵建明; 徐彭飞; 杨萍; 廖智; 胡兴微; 李建黎; 周伟; 蒋玉东
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2014-11-12

Abstract

本发明公开了一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源，包括用于发光的LED发光机构、涂有光转换物质的透光层，所述LED发光机构的光发射端通过无损耗传输的光纤线路连接透光层。本发明采用光纤耦合的方式把LED发光机构中LED晶片发出的光经光纤传导至另一端透过透光层后发出高亮度的冷光，实现了LED晶片与荧光粉的隔离，避免传统一体化的LED因高温导致LED光衰、发光效率低、寿命缩短的缺点，同时能够得到不同颜色、不同出射角度的高亮度LED冷光源。本发明使用寿命长、体积小、结构简单，能够根据不同需求出射不同形式、不同颜色的光，满足各个照明领域的需求。本发明适用于作医疗器械照明、汽车照明等照明领域以及投影机光源。

Description

高亮度光纤直接耦合LED冷光源

技术领域

本发明属于LED照明领域，涉及一种LED冷光源，具体地说是一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源。

背景技术

LED光源由于具有功耗低、穿透力强、亮度高、使用寿命长等优点而广泛应用于现代照明领域中，使其成为世界各国照明产品发展的方向，例如室内装饰、建筑照明、医疗器械、户外照明、汽车照明等领域均应用了LED光源作为发光源。

虽然LED光源具有上述诸多优点，但是由于传统的LED灯珠采用LED晶片与荧光粉封装在一起的方式进行生产，当利用LED灯珠作为发光源进行工作时，LED晶片发光会产生大量的热量，产生的热量会使荧光粉焦化，导致LED灯珠亮度减小，缩短LED灯珠的使用寿命。LED晶片的功率越大，所产生的热量也越多，因此需要较大体积的散热装置进行散热处理，防止LED晶片产生的热量损坏荧光粉。而散热装置的体积越大也就导致LED灯珠最终的体积变大，使LED灯在很多领域的应用受到很大的限制。此外，即使设置有散热装置，对荧光粉的影响仍然还是相对较大，LED灯的使用寿命也没有明显改善。因此，LED灯内散热性能的缺陷，导致LED光源的发展受到很大的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源，该LED冷光源能够降低散热的要求，减轻LED晶片产生的热量对荧光粉的损坏，并且具有体积小、发光率高的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源，它包括

用于发光的LED发光机构、涂有光转换物质的透光层，所述LED发光机构的光发射端通过无损耗传输的光纤线路连接透光层。

作为对光纤线路的限定：所述光纤线路为至少两根光纤构成的光纤束，或者单根的粗光纤；所述光纤束或粗光纤的一端通过光纤固定端子固设于LED发光机构的光发射端，另一端直接涂有透光层。

作为对光纤线路的进一步限定：所述光纤线路设有透光层的一端为与光纤线路轴线呈直角的平面，或者为与光纤线路轴线呈非直角的斜面，还或者为与光纤线路共轴线的球面，所述透光层涂抹于相应的平面、斜面或者球面上。

作为对LED发光机构的限定：所述LED发光机构包括发光的LED晶片，其固设于一金属基板上，在金属基板上还设有用于LED晶片与外部电源相连接的金属电极。

作为对LED发光机构的进一步限定：所述LED发光机构可以包括至少一片LED晶片。

作为对LED发光机构的更进一步限定：所述LED晶片通过其表面涂抹有的外封胶固设于金属基板上。

作为对透光层的限定：所述透光层为含有单一荧光粉的材质，或者为含有复合荧光粉的材质，或者为不含有荧光粉的材质。

作为对透光层的进一步限定：所述含荧光粉材质的透光层为混有荧光粉的硅脂胶，或者为由高透过率硅胶和高效荧光材料组成的光学器件荧光膜。

综上，由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

(1)本发明的LED晶片与透光层之间通过光纤线路连接，进而将LED晶片与透光层之间形成隔离，降低了LED晶片发光产生的热量对透光层造成的损坏，有效延长LED灯的使用寿命，同时结构简单，易于实现；

(2)由于LED晶片与透光层之间隔离设置，用本发明所做的LED灯可以降低散热要求，并且易于实现大功率，因此，LED灯最终的体积较小，应用范围广；

(3)透光层以不同的形式依附到光纤线路端上，得到不同形式的出射光线，同时透光层的构成也有多种形式，能够得到不同颜色的出射光，因此根据实际需求可以得到不同出射形式，以及不同出射颜色的光，满足不同领域的照明需求；

(4)由于LED晶片通过柔和性、在短距内对光进行无损耗专输的光纤线路连接透光层，可视为点光源，因此本发明LED光源的发光率高，光源亮度强且为冷光源。

综上所述，本发明使用寿命长、发光效率高、功率大，且体积小、结构简单，能够根据不同需求出射不同形式、不同颜色的光，满足各个照明领域的需求。

本发明适用于医疗器械照明、汽车照明等照明领域，以及投影机的光源应用。

本发明下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的模块图；

图2是本发明实施例含一片LED晶片的结构示意图；

图3是本发明实施例的含四片LED晶片，且光纤线路截面为斜面时的结构示意图；

图4为图2的A-A视图；

图5为图3的A-A视图；

图6为本发明实施例中光纤线路结构示意图；

图7为本发明实施例中由若干根光纤构成的光纤束结构示意图；

图8是本发明实施例中光纤线路为若干根光纤构成的光纤束，且截面为平面时的结构示意图；

图9是本发明实施例中光纤线路为单根粗光纤，输出端为瓶颈状且截面为球面时的结构示意图；

图10是本发明实施例中光纤线路为若干根光纤构成的光纤束，且截面为球面时的结构示意图；

图11是本发明实施例中荧光膜的结构示意图。

图中：10～LED发光机构，20～光纤线路，30～透光层，1～LED晶片，2～金属基板，3～金属电极，4～外封胶，5～塑封层，21～光纤固定端子，22～螺丝孔；图中箭头表示出光方向。

具体实施方式

实施例一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源

本实施例为一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源，参考图1，它包括：

(1)LED发光机构10

LED发光机构作为光源，如图2～5所示，它包括发光的LED晶片1，LED发光机构可以包含一片LED晶片，也可以包含两片以上(含两片)按一定电路特性连接(串接、并接或混接)的LED晶片，本实施例中分别采用一片LED晶片和四片LED晶片的LED发光机构，并且本实施例中所采用的LED晶片1发出蓝色的光。

含一片LED晶片的LED发光机构，如图2和图4所示，LED晶片1固设于一金属基板2(本实施例中采用金属铝基板)上，且LED晶片1上通过塑封层5塑封固定引出两个金属电极3，LED晶片1通过金属电极3与外部电源相连，外部电源通过该金属电极3为LED晶片1供电。为了将LED晶片1固定在金属基板2上，本实施例在LED晶片1的表面涂有一层外封胶4，将LED晶片1固定于金属基板2上。

含四片LED晶片的LED发光机构，如图3和图5所示，所述含四片LED晶片的LED发光机构的结构与前述LED发光机构相似，不同之处在于四片LED晶片的阳极和阴极依次串接，呈四边形固设于金属基板2上，通过塑封层5塑封固定引出两个金属电极3，四片LED晶片同样通过表面涂有的一层外封胶固定于金属基板2上。

(2)透光层30

透光层30涂有光转换物质，用于将LED晶片1发出的光转换后进行发射。本实施例中的透光层30分为含有单一荧光粉、复合荧光粉和不含有荧光粉三种。其中：

不含荧光粉的透光层30采用硅脂胶材料，如图8所示，在光纤线路的输出端截面涂一层硅脂胶，然后经高温固化。利用硅脂胶的透光层30直接出射LED晶片1发出的高亮度蓝光，此种LED冷光源可以用于医疗照明领域，例如牙科医疗器械；

含有复合荧光粉的透光层30采用硅脂胶/AB胶与多种荧光粉(如受蓝光激发后发出红光、绿光、黄光的三种荧光粉)按照一定的比例混合后涂在光纤线路的输出端截面上，然后经高温固化，如图9所示。利用含有复合荧光粉的透光层30出射LED晶片1发出的蓝光是高亮度的复合光，色彩比较鲜艳逼真，此种LED冷光源可以用于投影机的光源。

而含有单一荧光粉的透光层30采用硅脂胶/AB胶与一种荧光粉(本实施例采用受蓝光激发后发出白光的黄色荧光粉)按一定比例混合后涂在光纤线路的输出端截面上，然后经高温固化，或者采用现有技术中的由高透过率硅胶和高效荧光材料组成的光学器件荧光膜，如图10所示。这样此种透光层30在透射LED晶片1的光时，由于荧光粉被激发，最终透射的为高亮度白色的光，此种LED冷光源可以作为汽车远近灯光源、日常照明光源等。

而本实施例中所用荧光膜的结构如图11所示。

(3)光纤线路20

光纤线路20用于将LED晶片1发出的光无损耗的传送至透光层30。本实施例中的光纤线路20可以采用若干根光纤构成的光纤束，如图2、3、7、8、10所示；光纤线路20还可以采用单根的粗光纤，如图9所示。

在设置时，如图2～6所示，光纤线路20的一端通过光纤固定端子21固设于金属基板2上，且固定端子内壁要完全覆盖LED晶片1，另一端直接涂敷透光层30。此外，根据透光层30形状与其涂敷的光纤线路20端头的形状相匹配，即不同形状光纤线路20的端头，对应不同形状的透光层30，造成本实施例不同角度透射光，例如图2和图8中，光纤线路20涂敷有透光层30的端头为垂直光纤线路20轴线的平面，此时，本实施例透射的为水平光，而图9、10中光纤线路20涂敷有透光层30的端头为球形(由于图9中采用单根粗光纤，设置时将粗光纤设置有透光层30的一端缩细，并涂敷成与粗光纤共轴线的球面即可)，则本实施例透射的为高亮度点光；而图3中，光纤线路20涂敷有透光层30的端头为斜面，因此，最终透射的光为侧面光源。

由于本实施例中LED晶片1与透光层30之间通过光纤线路进行隔离，因此LED晶片1在工作时发出的热量不会使透光层30内的荧光粉焦化，令本实施例的使用寿命更长。同时，透射层30分为含有单一荧光粉、复合荧光粉和不含有荧光粉三种材质，形状可以为球形、平面、斜面等多种形状，因此本实施例能够出射不同颜色，不同角度的高亮度冷光，适应不同照明领域的需求，令本实施例的应用范围更加广泛。

Claims

1.一种高亮度光纤直接耦合LED冷光源，包括用于发光的LED发光机构、涂有光转换物质的透光层，其特征在于：所述LED发光机构的光发射端通过无损耗传输的光纤线路连接透光层。

2.根据权利要求1所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述光纤线路为至少两根光纤构成的光纤束，或者单根的粗光纤；所述光纤束或粗光纤的一端通过光纤固定端子固设于LED发光机构的光发射端，另一端直接涂有透光层。

3.根据权利要求2所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述光纤线路设有透光层的一端为与光纤线路轴线呈直角的平面，或者为与光纤线路轴线呈非直角的斜面，还或者为与光纤线路共轴线的球面，所述透光层涂抹于相应的平面、斜面或者球面上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述LED发光机构包括发光的LED晶片，其固设于一金属基板上，在金属基板上还设有用于LED晶片与外部电源相连接的金属电极。

5.根据权利要求4所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述LED发光机构可以包括至少一片LED晶片。

6.根据权利要求5所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述LED晶片通过其表面涂抹有的外封胶固设于金属基板上。

7.根据权利要求1、2、3、5、6中任意一项所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述透光层为含有单一荧光粉的材质，或者为含有复合荧光粉的材质，或者为不含有荧光粉的材质。

8.根据权利要求4所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述透光层为含有单一荧光粉的材质，或者为含有复合荧光粉的材质，或者为不含有荧光粉的材质。

9.根据权利要求7所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述含荧光粉材质的透光层为混有荧光粉的硅脂胶，或者为由高透过率硅胶和高效荧光材料组成的光学器件荧光膜。

10.根据权利要求8所述的高亮度光纤直接耦合LED冷光源，其特征在于：所述含荧光粉材质的透光层为混有荧光粉的硅脂胶，或者为由高透过率硅胶和高效荧光材料组成的光学器件荧光膜。