CN104517949A - 一种基于远程荧光粉激发的hv-cob led光源 - Google Patents

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Abstract

一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，包括基板和远程荧光粉激发膜；基板上有中部为方形碗杯的围坝，围坝上对称有两个缺口；基板与围坝之间有两块焊盘，焊盘从缺口处露出；碗杯内平行设有与两块焊盘相连的多条LED芯片组件，一条LED芯片组件由数量相同的高压红光LED芯片和高压蓝光LED芯片间隔串联而成；一个高压红光LED芯片周围相邻的均为高压蓝光LED芯片，一个高压蓝光LED芯片周围相邻的均为高压红光LED芯片；碗杯内填充有塑封体。该光源采用相分离的发光晶片与荧光粉，实现远程激发白光，减少荧光粉激发单色光产生的热量，降低芯片的温度，缓解芯片的老化；避免荧光粉的热猝灭性，降低光衰，提高光效。

Description

一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，涉及一种LED光源，特别涉及一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源。
背景技术
LED（Light-Emitting Diode，发光二极管）封装技术目前处在快速发展阶段，现阶段市场上LED白光照明产品的封装形式多种多样，已逐渐取代白炽灯、荧光灯等传统的第一、二代光源。
目前，LED封装实现白光的方案绝大部分为蓝光LED晶片（也称为芯片）+YAG黄色荧光粉，即将荧光粉混合在封装胶体中，采用真空脱泡技术去除混合胶体中的气泡，涂覆在发光芯片的表面并固化，实现由蓝光激发黄色荧光粉合成白光。传统的蓝光晶片+荧光粉胶灌封工艺，合成的白光中红光成分极少，以至于做不到很高的显色性，而要实现良好的显色又会在一定程度上降低光效，两者同时兼顾则会大幅提升成本；且光线在荧光粉胶反射后又会被LED晶片吸收一部分，导致LED晶片老化；还会产生眩光、光斑等常见又不易解决的缺陷。传统的LED封装主要以中小功率单芯片封装为主，单颗产品的光通量比较小，在制作灯具时整体光效不高于100lm/W。
随着科技的不断进步，LED封装技术逐步向多样化、高密度集成化方向发展，尤其是COB（Chip On Board，板上芯片工艺）封装技术的产生，可将裸芯片粘接在金属基板、金属基印刷电路板（MCPCB）或陶瓷基板上，通过引线键合实现裸芯片与外部电路的电连接。近年来，高功率LED封装的需求逐渐走向薄型化与低成本化，而COB封装技术作为一种高密度集成的裸芯片封装技术，以COB技术封装的LED光源以其低成本、应用便利性与设计多样化等优势为市场所看好。本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，使其实现更大的封装功率，更好的散热性能，更高的发光效率，更佳的光谱特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，实现更大的封装功率，更好的散热性能，更高的发光效率和更佳的光谱特性。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，包括基板和远程荧光粉激发膜；基板上设有方环形的围坝，围坝中部为方形的碗杯，围坝上对称设有两个缺口；基板与围坝之间并排设有两块焊盘，焊盘的一端伸入碗杯内，焊盘的另一端位于碗杯外，一个缺口处露出一块焊盘的一部分；碗杯内的基板上平行设有多条LED芯片组件，所有的LED芯片组件均与两块焊盘相连，一条LED芯片组件由数量相同的高压红光LED芯片和高压蓝光LED芯片依次串联而成，且高压红光LED芯片和高压蓝光LED芯片间隔设置；在所有的LED芯片中一个高压红光LED芯片周围相邻的均为高压蓝光LED芯片，同时一个高压蓝光LED芯片周围相邻的均为高压红光LED芯片；碗杯内填充有塑封体
本发明LED光源采用相分离的发光晶片与荧光粉，实现远程激发白光，能够减少荧光粉激发蓝光产生的热量，降低LED芯片的温度，缓解芯片的老化；同时，还可避免荧光粉的热猝灭性，降低光衰，提高光效。在高温老化2000h的条件下，该LED光源的显色性和光效相较于传统LED有很大提高，光通量衰减仅为1%，光转换效率提高10%，显色性 Ra≥90，且出光一致性良好，消除了常见的眩光、光斑等缺陷。还能在低电流驱动下实现大功率封装，极大地提升产品光效与显色指数。同时，由于在低电流驱动下LED的正向电压较高，所以在设计应用该LED光源灯具的驱动电源时，能够改善高电流造成的电源寿命短和可靠性低的问题。
附图说明
图1是本发明LED光源第一种实施例的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明LED光源第二种实施例的结构示意图。
图4是本发明LED光源的光路示意图。
图5是将远程荧光粉激发薄膜应用在灯具灯罩内表面的示意图。
图中：1.基板，2.围坝，3.焊盘，4.金属焊线，5.高压红光LED芯片，6.高压蓝光LED芯片，7.塑封体，8.远程荧光粉激发膜，9.标识缺口，10.碗杯，11.缺口，12.最大光强一半值的光线，13.小于最大光强一半值的光线，14.全反射光线，15.灯罩。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明LED光源第一种实施例，包括基板1，基板1上设有COB围坝胶制成的方环形的围坝2，围坝2上设有标识缺口9，围坝2中部为方形的碗杯10，围坝2上对称设有两个缺口11；基板1与围坝2之间设有两块不相连的镀银的焊盘3，焊盘3的一端伸入碗杯10内，焊盘3的另一端位于碗杯10外，一个缺口11处露出一块焊盘3位于碗杯10外的一部分；碗杯10内的基板1上平行设有四条LED芯片组件，每条LED芯片组件均沿两个缺口11的连线方向设置，所有的LED芯片组件均位于两块焊盘3之间；一条LED芯片组件由四片LED芯片组成，该四片LED芯片为两片高压红光LED芯片5和两片高压蓝光LED芯片6，高压红光LED芯片5和高压蓝光LED芯片6间隔设置，高压红光LED芯片5和高压蓝光LED芯片6通过金属焊线4连接而成，一条LED芯片组件中一端的LED芯片通过金属焊线4与一块金属焊盘3相连接，该条LED芯片组件中另一端的LED芯片通过金属焊线4与另一块金属焊盘3相连接；相邻两条LED芯片组件中相邻的LED芯片不相同，即一条LED芯片组件中的一个LED芯片为高压红光LED芯片5，则与该条LED芯片组件相邻的LED芯片组件中与该高压红光LED芯片5相邻的LED芯片为高压蓝光LED芯片6，使得本LED光源中一个高压红光LED芯片5周围相邻的LED芯片均为高压蓝光LED芯片6，一个高压蓝光LED芯片6周围相邻的LED芯片均为高压红光LED芯片5；所有的LED芯片呈对称矩阵方式均匀分布；碗杯10内填充有塑封体7，塑封体7由透明封装硅胶形成，呈凹透镜式；塑封体7上覆盖有远程荧光粉激发膜8。塑封体7覆盖了碗杯10内所有的LED芯片、键合线4及镀银焊盘3伸入碗杯10内的部分。
高压红光LED芯片5、高压蓝光LED芯片6及镀银焊盘3通过键合线4连接构成了电路整体；缺口11中露出的镀银焊盘3的一部分，作为LED光源与外部电源的连接接口；在围坝2的倒角位置设置的标识缺口9，用于区分电源的正极和负极。基板1采用高散热系数的薄膜陶瓷COB散热基板。
本发明LED光源第二种实施例，如图3所示，其结构与第一种实施例中LED光源的结构基本相同，两种的区别是：第二种实施例中，碗杯10内的基板1上平行设有六条LED芯片组件；一条LED芯片组件由六片LED芯片组成，该六片LED芯片为三片高压红光LED芯片5和三片高压蓝光LED芯片6，高压红光LED芯片5和高压蓝光LED芯片6间隔设置。
通电后，高压LED芯片发出的红光和蓝光，通过透明硅胶散射、混光，由于塑封体7呈凹透镜式，可以最大限度的将高压LED芯片发出的红光、蓝光在混光后散射，在封装体7外部被远程荧光粉激发，合成白光。
图1所示的第一种实施例中，LED光源外形尺寸为21mm（长）×16mm（宽）×1.6mm（厚），使用的芯片为20V高压红光芯片和50V高压蓝光芯片，基板1选用散热系数为140W/m·k的薄膜陶瓷散热基板（厚度1mm），基板1表层的镀银焊盘3采用0.2mil厚度的镀银工艺制作，围坝2的厚度为0.6mm，方形碗杯10在基板1上所占的面积为11mm×11mm。在驱动电流为80mA的情况下，每一路芯片的正向压降为140V，最终实现输出功率11.2W、光效高于150lm/W、显色指数Ra达90以上的出光效果。该LED光源的光路示意图，如图4所示。光源发出的光线12的光强是光源最大光强的一半值，所照射的空间明亮；光线13的光强小于光源最大光强的一半值，所照射的空间较暗；光线14在硅胶透镜表面发生全发射。光源的半功率角为120°，即本发明的LED光源的发光角度为120°。
图3所示的第二种实施例的LED光源的外形尺寸为:25mm（长）×20mm（宽）×1.6mm（厚），围坝2的厚度为0.6mm，方形碗杯10在基板1上所占的面积为15mm×15mm。在驱动电流为120mA的情况下，每一路芯片的正向压降为210V，最终实现输出功率25.2W，光效高于160lm/W，显色指数Ra达90以上。
远程荧光粉激发膜8是一种高分子薄膜，该薄膜中添加有由黄色YAG和绿色硅酸盐按一定配方混合的荧光粉，具有良好的形变能力，可覆盖在任意形状的物体表面。图5是将远程荧光粉激发膜8直接贴附在灯具灯罩内表面的示意图，由于远程荧光粉激发膜8具有良好的形变能力，可直接与灯具的灯罩15内表面贴合。通电后，光源发出的红光、蓝光经过塑封体7的折射和散射透出塑封体7的表面，在外部被贴合在灯罩15内表面的远程荧光粉激发膜8中的荧光粉所激发合成白光。
以上对本发明的实施方案进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，包括基板（1），其特征在于，该LED光源还包括远程荧光粉激发膜（8）；基板（1）上设有方环形的围坝（2），围坝（2）中部为方形的碗杯（10），围坝（2）上对称设有两个缺口（11）；基板（1）与围坝（2）之间并排设有两块焊盘（3），焊盘（3）的一端伸入碗杯（10）内，焊盘（3）的另一端位于碗杯（10）外，一个缺口（11）处露出一块焊盘（3）的一部分；碗杯（10）内的基板（1）上平行设有多条LED芯片组件，所有的LED芯片组件均与两块焊盘（3）相连，一条LED芯片组件由数量相同的高压红光LED芯片（5）和高压蓝光LED芯片（6）依次串联而成，且高压红光LED芯片（5）和高压蓝光LED芯片（6）间隔设置；在所有的LED芯片中一个高压红光LED芯片（5）周围相邻的均为高压蓝光LED芯片（6），同时一个高压蓝光LED芯片（6）周围相邻的均为高压红光LED芯片（5）；碗杯（10）内填充有塑封体（7）。
2.根据权利要求1所述的基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，其特征在于，使用时，远程荧光粉激发膜（8）覆盖于塑封体（7）上，或者，将远程荧光粉激发膜（8）贴附于灯罩（15）的内表面上。
3.根据权利要求1或2所述的基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，其特征在于，所述的塑封体（7）由透明封装硅胶形成，呈凹透镜式。
4.根据权利要求1所述的基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，其特征在于，所述围坝（2）上设有用以区分电源正负极的标识缺口（9）。
5.根据权利要求1所述的基于远程荧光粉激发的HV-COB LED光源，其特征在于，所述的基板（1）采用高散热系数的薄膜陶瓷COB散热基板。
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