CN104851956B - 一种近紫外激发白光led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种近紫外激发白光LED光源，其包括六面筒状基板、近紫外LED芯片、圆筒状透明壳体、二氧化钛膜、荧光粉层以及高反射器壁；其中，所述近紫外LED芯片封装于六面筒状基板上；所述圆筒状透明壳体套设在六面筒状基板外，其内壁依次涂有所述二氧化钛膜层和荧光粉层；所述高反射器壁设置在圆筒状透明壳体和六面筒状基板之间的上下两端。本发明的近紫外激发白光LED光源充分利用了各种散热手段，可有效降低芯片结温，并可获得柔和的立体光源照明效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED光源，具体涉及一种近紫外激发白光LED光源，属于LED技术领域。
背景技术
发光二极管（LED）由于具有体积小、寿命长、节能环保等诸多优点，在工业、生活等各领域获得了广泛的应用，并将在未来成为全球主要的照明方式。
目前，实现白光LED照明主要采用蓝色LED芯片激发黄色的荧光粉，由芯片发射的蓝光和荧光粉所发射的黄光组合得到白光，这种方法由于缺少红色光成分，光的显色指数较低。如果采用近紫外光（波长360 nm-420 nm）来激发三基色荧光粉或单一基质白色荧光粉，由于白光全部由荧光粉发出，光的色纯度仅仅取决于荧光粉的特性，通过调节三基色荧光粉的配比或单一基质白色荧光粉的组分，可以获得很高的显色指数，并且不会随着电流、温度等参数的变化大幅波动。
近年来，近紫外光激发白色LED的研究主要集中在提高近紫外芯片性能（CN102368526A）与找到更多的适合近紫外激发的各色荧光粉（CN102391864A、CN101440283、CN104312583A）两方面。也有研究者制备了近紫外激发的白光LED并获得了高显色指数的白光（CN1561549、CN103779346A），但相关研究侧重于荧光粉种类的选择以及配比，在封装设计上仍沿用传统LED的封装方法，未作进一步的改进。与蓝光激发黄色荧光粉相比，近紫外光激发荧光粉时，由于近紫外光光子的能量更大，由斯托克斯位移产生的能量损失更大。例如，一个460 nm蓝光光子激发荧光粉获得一个560 nm黄绿光光子的能量损失为0.48 eV，而一个390 nm近紫外光光子激发获得一个560 nm 黄绿光光子的能量损失为0.97 eV，超过前者一倍。这些损失的能量将以热量的形式在荧光粉附近产生，使得近紫外激发白光LED在封装应用时面临更严峻的散热问题。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的近紫外激发白光LED光源，以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，散热性好，并可实现柔和的立体光源照明的近紫外激发白光LED光源。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种近紫外激发白光LED光源，其包括六面筒状基板、近紫外LED芯片、圆筒状透明壳体、二氧化钛膜、荧光粉层以及高反射器壁；其中，所述近紫外LED芯片封装于六面筒状基板上；所述圆筒状透明壳体套设在六面筒状基板外，其内壁依次涂有所述二氧化钛膜层和荧光粉层；所述高反射器壁设置在圆筒状透明壳体和六面筒状基板之间的上下两端。
本发明的近紫外激发白光LED光源进一步设置为：所述六面筒状基板为铜或铝材质的六面筒状基板，其外侧面为高反射面。
本发明的近紫外激发白光LED光源进一步设置为：所述六面筒状基板的两端各有六个小孔。
本发明的近紫外激发白光LED光源进一步设置为：所述六面筒状基板和圆筒状透明壳体呈同轴设置。
本发明的近紫外激发白光LED光源进一步设置为：所述荧光粉层为近紫外激发的混合或单一基质的白色荧光粉层。
本发明的近紫外激发白光LED光源进一步设置为：所述近紫外LED芯片的出光角度不小于120°。
本发明的近紫外激发白光LED光源还设置为：所述荧光粉层与六面筒状基板之间的距离大于上下两个芯片间距的1/2。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的近紫外激发白光LED光源将荧光粉与近紫外芯片分离，涂覆于透明壳体上，实现了热源的分散，有利于降低芯片结温；六面筒状基板与筒状荧光粉层结合，可实现柔和的立体光源照明；基板上分布对流小孔，使周围的空气都能有效对流，增强了散热效果。
附图说明
图1是本发明的近紫外激发白光LED光源的结构示意图。
图2是本发明的近紫外激发白光LED光源的截面光路示意图。
图3是本发明的近紫外激发白光LED光源的侧面光路示意图。
图4是本发明的近紫外激发白光LED光源的散热路径示意图。
具体实施方式
请参阅说明书附图1所示，本发明为一种近紫外激发白光LED光源，其由六面筒状基板1、近紫外LED芯片2、圆筒状透明壳体3、二氧化钛膜4、荧光粉层5以及高反射器壁6等几部分组成。
其中，所述六面筒状基板1为铜或铝材质的六面筒状基板1，其截面为正六边形，外侧面为高反射面。该六面筒状基板1两端各有六个用于空气对流的小孔7。该正六边形的基板1与圆筒状基板或其他多面筒状结构相比，六面筒状基板1既有利于芯片的封装及与基片的接触散热，又可获得360°无死角的照明效果。
所述近紫外LED芯片2封装于六面筒状基板1的六个封装侧面上，每一个面都可以封装多个近紫外LED芯片2。所述近紫外LED芯片2出光角度不小于120°。
所述圆筒状透明壳体3套设在六面筒状基板1外，其内壁依次涂有所述二氧化钛膜层4和荧光粉层5。该圆筒状透明壳体3和六面筒状基板1呈同轴设置。
所述荧光粉层5为近紫外激发的混合或单一基质的白色荧光粉层5，其与六面筒状基板1之间的距离d大于上下两个近紫外LED芯片2间距L的1/2。
所述高反射器壁6设置在圆筒状透明壳体3和六面筒状基板1之间的上下两端。
图2本发明的近紫外激发白光LED光源的截面光路示意图。如图2所示，近紫外LED芯片2发出近紫外光，以一定发光角度入射到荧光粉层5，荧光粉层5吸收近紫外光后，发射白光，穿过二氧化钛膜4及圆筒状透明壳体3，实现白光照明。由于白光全部由荧光粉产生，因此通过调节荧光粉组成及配比，可以获得高显色性的照明白光。六面筒状基板1外表面为高反射面，可将从荧光粉层5过来的光线重新反射回去，提高取光效率。二氧化钛为宽禁带半导体材料，对可见光有很高的透过率，而对紫外线具有很强的吸收，因此在荧光粉层5与圆筒状透明壳体3之间涂覆一层二氧化钛薄膜4，在保证白光透射的同时，能有效防止残余紫外线对人眼的伤害。从图2中可以看出，同一截面上六个近紫外LED芯片2分别向不同方向发射近紫外光，为保证每一角度上荧光粉均能被有效激发，近紫外LED芯片2的出光角度θ最少为60°，以获得360°全方位的立体照明效果。同时应该考虑到，为确保六面筒状基板1的散热效果，六面筒状基板1每边边长不应太小，以获得足够的散热面积，而随着六面筒状基板1边长的增加，近紫外LED芯片2出光角度应相应增大，因此优选的近紫外LED芯片2出光角度应不小于120°。
图3所示为本发明的近紫外激发白光LED光源的侧面光路示意图。如图3所示，同一六面筒状基板1侧面上下相邻两个近紫外LED芯片2所发出的近紫外光在荧光粉层5上的照亮范围应有一定重合，以确保照明的均匀，因此优选的荧光粉层5与六面筒状基板1之间的距离d应大于上下两个近紫外LED芯片2间距L的1/2。
图4所示为本发明的近紫外激发白光LED光源的散热路径示意图。如图4所示，光源在工作过程中，热量由近紫外LED芯片2及荧光粉层5两个区域产生，由于近紫外LED芯片2及荧光粉层5分离，使得热源相对分散，避免集中在近紫外LED芯片2附近导致芯片结温上升。近紫外LED芯片2产生的热量传导至金属的六面筒状基板1，通过六面筒状基板1散热面向两侧辐射散热，而荧光粉层5产生的热量向壳体内外辐射散热。由于六面筒状基板1为空心结构，且两端都留有空气对流的小孔7，因此在六面筒状基板1内外两侧都形成了良好的空气对流通道，可以迅速通过空气将辐射的热量带走。本发明中，小孔7选择开在六面筒状基板1两端，而不直接开在上下两个高反射器壁6上，以防止部分紫外线泄漏，对人眼造成伤害。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种近紫外激发白光LED光源，其特征在于：包括六面筒状基板、近紫外LED芯片、圆筒状透明壳体、二氧化钛膜、荧光粉层以及高反射器壁；其中，所述近紫外LED芯片封装于六面筒状基板上；所述圆筒状透明壳体套设在六面筒状基板外，其内壁依次涂有所述二氧化钛膜层和荧光粉层；所述高反射器壁设置在圆筒状透明壳体和六面筒状基板之间的上下两端；所述近紫外LED芯片的出光角度不小于120°；所述荧光粉层与六面筒状基板之间的距离大于上下两个芯片间距的1/2；所述六面筒状基板为空心结构；所述六面筒状基板的两端各有六个小孔。
2.如权利要求1所述的近紫外激发白光LED光源，其特征在于：所述六面筒状基板为铜或铝材质的六面筒状基板，其外侧面为高反射面。
3.如权利要求1所述的近紫外激发白光LED光源，其特征在于：所述六面筒状基板和圆筒状透明壳体呈同轴设置。
4.如权利要求1所述的近紫外激发白光LED光源，其特征在于：所述荧光粉层为近紫外激发的混合或单一基质的白色荧光粉层。
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