CN106340510B - 发光组件及光电一体化照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光组件及光电一体化照明装置，包括：荧光晶体底板、荧光材料层、LED灯珠及LED驱动电源；发光组件采用荧光晶体底板、晶体荧光材料层及位于二者之间的LED灯珠的结构，可以实现双面出光，出光效率更高；且该结构可以实现全无机封装，使得发光组件的工作温度较高，可靠性更强；LED灯珠及LED驱动电源均可以不进行封装工艺处理，可以简化工艺步骤，节约成本，且使所述发光组件的厚度更小，利于器件小型化；使用传统半导体制程工艺即可实现，利于大规模生产。

Description

发光组件及光电一体化照明装置

技术领域

本发明属于发电照明领域，特别是涉及一种发光组件及光电一体化照明装置。

背景技术

21世纪追求节能减排和绿色环保，LED背光和照明作为新型绿色照明日益走进千家万户，虽然目前的LED方案比起传统光源节能、环保寿命长体积小等优势，但由于发热高灯具成本高等因素，LED方案还没有得到大量的普及。目前的LED背光或者照明装置中，最普通的做法是将光学和电气部分分开设计，形成一个主要由LED灯珠101、电源板102、外壳105及透光罩104四个部分组成的结构。该结构中的LED驱动电源103固定于电源板102上，灯珠101位于一支撑板106上。但这种LED背光或者照明装置加工工序复杂，成本较高。

现有技术中提出光电一体化设计以节省加工工序，降低成本。现有的光电一体化照明装置如图2至图4所示，其中，图2为一种光电一体化照明装置的示意图，相较于图1中的装置图2中的装置的改进之处在于LED灯珠101与电源板102合二为一，LED灯珠101直接焊接在电源板102上使得二者成为一体化结构。图3为图2中LED灯珠101与电源板102一体化结构的俯视图。图4为另一种光电一体化照明装置中的光电一体化结构的示意图，与图3中所示结构的改进之处相同，二者的不同在于电源板102的形状有所改变，且LED灯珠101及LED驱动电源103的分布不同，以利于该光电一体化结构可以竖直安装。

但上述光电一体化照明装置仍然有几个问题，比如,LED灯珠是封装成品，LED灯芯芯片生产，封装,分拣包装等3道工序,芯片封装包括扩晶，点胶装架，共晶，引线焊接和器件封装等主要工序，工艺复杂，同时，LED灯珠中采用LED芯片与荧光粉结合发光，荧光粉热稳定性小于150℃，限制其使用；电源板一般为铝基板，使得LED单面发光，光效损失，效率低；采样较多有机材料，LED本身不能工作在高温。终上所述，现有技术还存在很多的不足之处，若能开发一种高效率、工艺简单，高温LED的模组装置，将带来广泛的社会及经济效益，意义重大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发光组件及光电一体化照明装置，用于解决现有技术中的光电一体化照明装置存在的机构复杂及发光效率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发光组件，所述发光组件包括：

荧光晶体底板、LED灯珠、荧光材料层及LED驱动电源；

所述LED灯珠位于所述荧光晶体底板上；所述荧光材料层覆盖于所述LED灯珠表面；所述LED驱动电源与所述LED灯珠电连接。

作为本发明的发光组件的一种优选方案，所述LED灯珠为集成封装结构、裸露LED芯片或以所述荧光晶体底板为衬底的外延生长结构。

作为本发明的发光组件的一种优选方案，所述LED灯珠为多个，多个所述LED灯珠在所述荧光晶体底板上均匀分布。

作为本发明的发光组件的一种优选方案，所述LED驱动电源为集成封装结构或裸露芯片。

作为本发明的发光组件的一种优选方案，所述LED驱动电源位于所述荧光晶体底板上，且被所述荧光材料层覆盖。

作为本发明的发光组件的一种优选方案，所述LED驱动电源位于所述荧光晶体底板上，且位于所述荧光材料层覆盖区域之外。

作为本发明的发光组件的一种优选方案，所述荧光材料层为荧光粉、荧光胶或荧光晶体。

本发明还提供一种光电一体化照明装置，所述光电一体化照明装置至少包括：外壳、透光罩及上述方案中所述的发光组件；

所述透光罩扣置于所述外壳顶部，与所述外壳在内部形成一容纳腔体；所述发光组件位于所述容纳腔体内。

作为本发明的光电一体化照明装置的一种优选方案，所述透光罩的形状为半球面形。

作为本发明的光电一体化照明装置的一种优选方案，所述外壳的内壁设有反光层。

如上所述，本发明提供一种发光组件及光电一体化照明装置，具有以下有益效果：1.高可靠性，实现全无机封装，工作温度高；2.工艺简单，可以省去固晶、打线、点胶、分选等许多低效率工序，并节省相当原材料；3.高效率，双面出光，光效更高；相对原有体系可实现双面出白光，出光效率高；4.高生产性，采用半导体制程技术，易生产器件可靠性高。

附图说明

图1至图4显示为现有技术中的光电一体化照明装置的结构示意图。

图5至图10显示为本发明实施例一中提供的发光组件的结构示意图。

图11显示为本发明实施例一中提供的发光组件中外延生长结构的LED灯珠的结构示意图。

图12至图13显示为本发明实施例二中提供的光电一体化照明装置的结构示意图。

元件标号说明

101 LED灯珠

102 电源板

103 LED驱动电源

104 透光罩

105 外壳

106 支撑板

20 发光组件

201 LED灯珠

202 LED驱动电源

203 荧光晶体底板

204 荧光材料层

205 金属线

206 缓冲层

207 外延层

208 第一端

209 第二端

21 外壳

22 透光罩

23 容纳腔体

24 螺口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图5至图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图5至图11，本实施例提供一种发光组件20，所述发光组件20包括：

荧光晶体底板203、荧光材料层204、LED灯珠201及LED驱动电源202；

所述LED灯珠201位于所述荧光晶体底板203上；所述荧光材料层204覆盖于所述LED灯珠201表面；所述LED驱动电源202与所述LED灯珠201电连接，用于驱动所述LED灯珠201工作。

作为示例，所述LED灯珠201为多个，具体LED灯珠201的数量可以根据实际需要进行选择。多个所述LED灯珠201均匀地分布于所述荧光晶体底板203上。

作为示例，所述LED灯珠201可以为集成封装结构(即封装成品)，也可以为裸露的LED芯片，还可以为以所述荧光晶体底板203为衬底的进行外延生长结构。

作为示例，所述LED驱动电源202可以为集成封装结构(即封装成品)，也可以为裸露的芯片。

作为示例，所述LED驱动电源202位于所述荧光晶体底板203上；所述LED驱动电源202可以被所述荧光材料层204覆盖，也可以位于所述荧光材料层之外，即所述LED驱动电源202可以被所述荧光材料层204覆盖，也可以不被所述荧光材料层204覆盖。

作为示例，所述荧光晶体底板203与所述荧光材料层的形状及尺寸可以根据实际需要进行选择，其形状可以为圆形、矩形、多边形等等。

在一示例中，请参阅图5至图6，其中，图5为该示例中发光组件20的俯视图，图6为图5沿A方向的侧视图。在该示例中，所述荧光晶体底板203与所述荧光材料层204所覆盖的区域均为圆形，且所述荧光材料层204与所述荧光晶体底部203上下对应，尺寸相同；所述LED驱动电源202位于所述荧光晶体底板203与所述荧光材料层204之间的中心位置处；所述多个LED灯珠201均匀地分布于所述LED驱动电源202的外围。所述多个LED灯珠201在所述LED驱动电源202的外围可以呈单层或多层环绕分布，也可以呈辐射状分布。优选地，本示例中所述多个LED灯珠201在所述LED电源202的外围呈单层环绕分布。在本示例中，所述LED灯珠201可以为集成封装结构(即封装成品)，也可以为裸露的LED芯片，还可以为以所述荧光晶体底板203为衬底的进行外延生长结构；所述LED驱动电源202可以为集成封装结构(即封装成品)，也可以为裸露的芯片。

在另一示例中，请参阅图7至图8，其中，图7为该示例中发光组件20的俯视图，图8为图7沿B方向的侧视图。在该示例中，所述荧光晶体底板203与所述荧光材料层204所覆盖的区域均为多边形，所述多边形包括第一端208及第二端209，所述第一端208的尺寸大于所述第二端209的尺寸；所述LED驱动电源202位于所述荧光晶体底板203及所述荧光材料层204之间，所述多个LED灯珠201呈阵列分布；且所述LED驱动电源202靠近所述第二端209，所述LED灯珠201靠近所述第一端208。所述LED灯珠201可以为集成封装结构(即封装成品)，也可以为裸露的LED芯片，还可以为以所述荧光晶体底板203或所述荧光材料层204为衬底的进行外延生长结构；所述LED驱动电源202可以为集成封装结构(即封装成品)，也可以为裸露的芯片。优选地，本示例中，所述LED灯珠201为裸露的LED芯片，所述LED驱动电源202为裸露的芯片。所述LED 201及所述LED驱动电源202均选用裸露的芯片，可以简化工艺步骤，节约成本，且使所述发光组件20的厚度更小，利于器件小型化。

需要说明的是，所述荧光晶体底板203与所述荧光材料层204的多边形形状以及所述LED灯珠201与所述LED驱动电源202的分布并不限于上述示例所述，可以根据实际需要对其进行相应的设计调整。

在又一示例中，请参阅图9至图10，其中，图9为该示例中发光组件20的俯视图，图10为图9沿C方向的侧视图。在该示例中，所述荧光晶体底板203为多边形，所述荧光材料层204为正方形，所述多边形包括第一端208及第二端209，所述第一端208的尺寸大于所述第二端209的尺寸。所述多个LED灯珠201呈阵列分布，且所述LED灯珠201靠近所述第一端208，所述荧光材料层204覆盖于所述多个LED灯珠201形成的阵列区域；所述LED驱动电源202固定于所述荧光材料层204上，且位于所述荧光材料层204覆盖区域之外，即所述LED驱动电源202固定于所述荧光材料层204远离所述第一端208一侧的所述荧光晶体底板203表面，亦即所述LED驱动电源202靠近所述第二端209；具体的，所述LED驱动电源202焊接或装架于所述荧光晶体底板203的表面。所述LED灯珠201可以为集成封装结构，也可以为裸露的LED芯片，还可以为以所述荧光晶体底板203为衬底的进行外延生长结构；所述LED驱动电源202可以为集成封装结构，也可以为裸露的芯片。优选地，本示例中，所述LED驱动电源202为集成封装结构。

需要说明的是，所述荧光晶体底板203的多边形形状、所述荧光材料层204的形状以及所述LED灯珠201与所述LED驱动电源202的分布并不限于上述示例所述，可以根据实际需要对其进行相应的设计调整。

请参阅图11，图11为外延生长结构的LED灯珠201的结构示意图。由图11可知，在该结构中，所述荧光晶体底板203作为衬底，其上外延生长有缓冲层206及外延层207，所述LED灯珠201通过半导体工艺形成于所述外延层207内，所述荧光材料层204覆盖于所述LED灯珠201的表面。优选地，本示例中，所述外延层207为GaN外延层。所述LED灯珠201选择为以所述荧光晶体底板203为衬底的进行外延生长结构，可以省去复杂的封装工艺过程，大大简化工艺流程，节约生产成本。

作为示例，上述各示例中的所述荧光材料层204可以为荧光粉，也可以为荧光胶，还可为荧光晶体。作为示例，所述荧光晶体的材料可以为任意现有已知的荧光晶体材料。优选地，本实施例中，所述荧光晶体的材料为CeYAG或石榴石。选择荧光粉或荧光胶作为所述荧光材料层204，由于荧光粉和荧光胶的成本较低，在可以实现双面出光，提高发光组件的出光效率同时降低所述发光组件的成本；选择荧光晶体作为所述荧光材料层204，由于荧光晶体为单晶材料，其热稳定性一般均大于300℃，在实现双面出光，提高发光组件的出光效率的同时，可以保证发光组件在高温条件下的稳定性。

需要说明的是，所述荧光材料层204为荧光粉或荧光胶时，所述荧光材料层204直接通过喷涂、粘贴等工艺固定于所述LED灯珠201及荧光晶体底座203的表面；所述荧光材料层204为荧光晶体时，所述荧光材料层204通过键合工艺键合于所述LED灯珠201表面。

需要进一步说明的是，所述荧光材料层204为荧光晶体时，所述荧光晶体底板203与所述荧光材料层204之间可以填充无机透明材料；所述无机透明材料将所述荧光晶体底板203、所述荧光材料层204及所述LED灯珠201之间的空隙完全填充。优选地，本实施例中，所述无机透明材料为磷硅玻璃。

本实施例中提供的发光组件采用荧光晶体底板、晶体荧光材料层及位于二者之间的LED灯珠的结构，可以实现双面出光，出光效率更高；且该结构可以实现全无机封装，使得发光组件的工作温度较高，可靠性更强；LED灯珠及LED驱动电源均可以不进行封装工艺处理，可以简化工艺步骤，节约成本，且使所述发光组件的厚度更小，利于器件小型化；使用传统半导体制程工艺即可实现，利于大规模生产。

实施例二

请参阅图12至图13，本实施例还提供一种光电一体化照明装置，所述光电一体化照明装置至少包括：外壳21、透光罩22及发光组件20；

所述透光罩22扣置于所述外壳21顶部，与所述外壳21在内部形成一容纳腔体23；所述发光组件20位于所述容纳腔体23内。

所述发光组件20的结构及优点与实施例一种所述的发光组件20的结构及优点相同，具体可参阅实施例一，此处不再累述。

作为示例，所述透光罩22的形状为半球面形。

作为示例，所述外壳21的材料可以为铝或塑包铝。所述外壳21的内壁表面喷镀有反光层以减小所述外壳21对光线的吸收，进而提高所述光电一体化照明装置的出光效率。

作为示例，所述发光组件20可以根据实际需要选择合适的安置方式置于所述容纳腔体23内。

在一示例中，请参阅图12，所述发光组件20水平放置于所述容纳腔体23内。在本示例中，所述发光组件20放置于所述外壳21的顶部，所述发光组件20通过粘接等方式固定于所述外壳21的顶部。所述发光组件20中的LED驱动电源202通过金属线205与外部电源相连接。所述发光组件20中的所述荧光材料层204的材料、所述荧光晶体底板203及所述荧光材料层的形状、以及所述LED灯珠201与所述LED驱动电源202的分布可以根据实际需要进行设计。优选地，本示例中，所述发光组件20的形状和结构与实施例一中图5至图6中所述的发光组件20的形状和结构相同，具体可参阅实施例一中的图5至图6及相关内容，此处不再累述。

在另一示例中，请参阅图13，所述光电一体化发光装置还包括螺口24，所述螺口24固定于所述外壳21的底部；所述发光组件20竖直放置于所述容纳腔体23内，具体的，所述发光组件20的一端固定于所述螺口内。所述发光组件20中的所述荧光材料层204的材料、所述荧光晶体底板203及所述荧光材料层的形状、以及所述LED灯珠201与所述LED驱动电源202的分布可以根据实际需要进行设计。优选地，本示例中，所述发光组件20的形状和结构与实施例一中图7至图8中所述的发光组件20的形状和结构相同，具体可参阅实施例一中的图7至图8及相关内容，此处不再累述。

在又一示例中，所述光电一体化发光装置还包括螺口24，所述螺口24固定于所述外壳21的底部；所述发光组件20竖直放置于所述容纳腔体23内，具体的，所述发光组件20的一端固定于所述螺口内。所述发光组件20中的所述荧光材料层204的材料、所述荧光晶体底板203及所述荧光材料层的形状、以及所述LED灯珠201与所述LED驱动电源202的分布可以根据实际需要进行设计。优选地，本示例中，所述发光组件20的形状和结构与实施例一中图9至图10中所述的发光组件20的形状和结构相同，具体可参阅实施例一中的图9至图10及相关内容，此处不再累述。

本实施例中提供的光电一体化照明装置中只有发光组件、外壳及透光罩三个主要部件，结构简单，加工工序简洁，制作成本较低；采用荧光晶体底板、晶体荧光材料层及位于二者之间的LED灯珠结构的发光组件，使得光电一体化照明装置的工作温度较高，可靠性更强，出光效率更高，制作工艺步骤，节约成本，且使所述发光组件的厚度更小，利于器件小型化，使用传统半导体制程工艺即可实现，利于大规模生产。

如上所述，本发明提供一种发光组件及光电一体化照明装置，本实施例中提供的发光组件采用荧光晶体底板、晶体荧光材料层及位于二者之间的LED灯珠的结构，可以实现双面出光，出光效率更高；且该结构可以实现全无机封装，使得发光组件的工作温度较高，可靠性更强；LED灯珠及LED驱动电源均可以不进行封装工艺处理，可以简化工艺步骤，节约成本，且使所述发光组件的厚度更小，利于器件小型化；使用传统半导体制程工艺即可实现，利于大规模生产。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，例如，本发明也可以采用三外延层或多外延层。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种发光组件，其特征在于，所述发光组件包括：荧光晶体底板、LED灯珠、荧光材料层及LED驱动电源；

所述LED灯珠位于所述荧光晶体底板上；所述荧光材料层覆盖于所述LED灯珠表面；所述LED驱动电源与所述LED灯珠电连接；

所述LED灯珠为以所述荧光晶体底板为衬底的外延生长结构。

2.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于：所述LED灯珠为多个，多个所述LED灯珠在所述荧光晶体底板上均匀分布。

3.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于：所述LED驱动电源为集成封装结构或裸露芯片。

4.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于：所述LED驱动电源位于所述荧光晶体底板上，且被所述荧光材料层覆盖。

5.根据权利要求1所述的发光组件，其特征在于：所述LED驱动电源位于所述荧光晶体底板上，且位于所述荧光材料层覆盖区域之外。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光组件，其特征在于：所述荧光材料层为荧光粉、荧光胶或荧光晶体。

7.一种光电一体化照明装置，其特征在于，所述光电一体化照明装置包括：外壳、透光罩及如权利要求1至6中任一项所述的发光组件；

所述透光罩扣置于所述外壳顶部，与所述外壳在内部形成一容纳腔体；所述发光组件位于所述容纳腔体内。

8.根据权利要求7所述的光电一体化照明装置，其特征在于：所述透光罩的形状为半球面形。

9.根据权利要求7所述的光电一体化照明装置，其特征在于：所述外壳的内壁设有反光层。