CN108598069B - 一种基于结构化荧光膜的集成单片色温可调led - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于结构化荧光膜的单片集成色温可调LED，具有这样的特征，包括：第一蓝光LED芯片组，第二蓝光LED芯片组以及结构化荧光膜。其中第一蓝光芯片组包括LED发光区以及驱动电路，第二蓝光LED芯片组包括LED发光区以及驱动电路；两组蓝光LED芯片组以阵列形式置于基板上，且两组蓝光LED芯片交替排布；在第一蓝光LED芯片组和第二LED芯片组周边搭建耐高温LCP材质堤坝并置于基板上，耐高温LCP材质堤坝上盖以玻璃板，玻璃板与基板之间以硅胶填充，玻璃板上表面涂敷结构化荧光膜。本发明实现芯片颜色单一，系统简单，出光效率得以提高，单片集成色温可调的目的。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED。
背景技术
一直以来，色温可调LED备受人们关注，不仅为用户提供舒适的照明环境，同时也实现了二次节能。色温可调即调节LED光源的颜色，不同的色温环境给人以不同的生理及心理的感受。由此，实现色温准确连续可调，有利于LED技术领域的发展。
传统的白光LED大都是采用的是将黄光荧光粉直接喷涂到蓝色半导体芯片上或者封装结构上，蓝光芯片与激发黄光荧光粉混合得到白光，然而有一部分的电能会以发热的形式散热到周围构件中，因此传统方法会因荧光粉受到芯片的散热的影响产生光衰和色偏移等问题，同时荧光粉浓度不均匀会使点胶时荧光粉颗粒沉淀，严重时甚至会导致整个LED报废而失去照明显示的功能。在熊春花等人的专利文献《一种LED荧光膜片及其基于LED荧光膜片的LED照明灯具》公开专利号为CN 102644901A中提出了一种由粘胶剂与荧光粉原料混合均匀形成的荧光粉胶体，然后采用印刷工艺将荧光粉胶体均匀印刷在支撑透光磨片上，并进行加热干燥制成荧光膜，封装使LED荧光米片与芯片之间预留有一定距离的固定或者可调间距的空腔。此种方式可以达到LED芯片在发电时所产生的热量不会直接传到到荧光膜层，从而能保证荧光膜层的有机胶材料基本不会受热降解老化，达到更好的出光率以及发光效率。但此种方式仅仅解决了出光率以及发光效率等问题，没有进一步考虑将荧光膜运用与色温可调LED中。
目前针对上述方案不足，现有技术公开了一种由蓝光LED芯片和荧光膜分别组成了一组冷色温LED和一组暖色温LED，通过驱动电路调节两组LED的驱动电流实现色温可调。此种方案芯片颜色单一,驱动电路简单。但上述这种实现色温可调的方案存在集成度不够高，通常适只于较大尺寸的LED灯具，未充分利用荧光膜可塑性的缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED，从而实现芯片颜色单一，系统简单，出光效率得以提高，单片集成色温可调的目的。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于结构化荧光膜的单片集成色温可调LED，具有这样的特征，包括：第一蓝光LED芯片组，第二蓝光LED芯片组以及结构化荧光膜。其中第一蓝光芯片组包括冷白LED发光区以及驱动电路，第二蓝光LED芯片组包括暖白LED发光区以及驱动电路；两组蓝光LED芯片组以阵列形式置于基板上，且两组蓝光LED芯片交替排布；在第一蓝光LED芯片组和第二LED芯片组周边搭建耐高温LCP材质堤坝并置于基板上，耐高温LCP材质堤坝上盖以玻璃板，玻璃板与基板之间以硅胶填充，玻璃板上表面涂敷结构化荧光膜。
所述的结构化荧光膜采用的结构化形式包括3种，a、两种荧光粉交替结构化排布平面型，b、荧光膜结构化排布曲面性，c、荧光膜厚度结构化排布型。由于荧光膜表面结构作用，第一蓝光芯片组与第二蓝光芯片组激发黄光荧光粉形成若干个交替分布的暖白LED发光区与冷白LED发光区，且通过驱动电路以调整暖白LED发光区和冷白LED发光区的电流比例，从而实现LED的色温可调。
进一步地，本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED中，还可以具有这样的特征：所述的第一蓝光LED芯片组是由若干蓝光LED芯片以及驱动电路串联组成，第二蓝光LED芯片组是由若干蓝光LED芯片以及驱动电路串联；第一LED芯片组和第二LED芯片以阵列形式置于基板上，且两组蓝光LED芯片相互交替排布；相邻两个蓝光LED之间的间隔为pmm，两组蓝光芯片到到荧光膜的垂直距离为hmm,为保证远激发系统发光均匀度达到最佳，蓝光LED芯片之间的距离与蓝光LED芯片到结构化荧光膜的距离之间的关系为p/h＝2.4。
进一步地，本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED中，还可以具有这样的特征：所述的结构化荧光膜是由荧光粉颗粒与硅胶高分子材料混合均匀，硅胶高分子材料重量比90％至10％，荧光粉重量比10％至90％，通过相应的荧光膜制备工艺制作而成。
进一步地，本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED中，还可以具有这样的特征：所述的两种荧光粉交替结构化排布平面型，长宽尺寸为Mmm×Nmm，分成与蓝光LED芯片相等的数量的m×n个单元格，每个荧光膜单元格位于每个蓝光LED芯片正上方；相邻膜之间涂敷两种不同组分或者不同浓度同一荧光粉，浓度1为amol/L,浓度2为bmol/L，呈现荧光粉交替排布。
进一步地，本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED中，还可以具有这样的特征：所述的荧光膜结构化排布曲面型，长宽尺寸为Mmm×Nmm，分成与蓝光LED芯片相等的数量的m×n个单元格，每个荧光膜单元格位于每个蓝光LED芯片正上方上；相邻两个单元格膜以波浪形式交替上升以及下降，上升部分曲率为amm,下降部分为amm,呈现波浪型曲面排布。
进一步地，本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED中，还可以具有这样的特征：所述的荧光膜厚度结构化排布型，长宽尺寸为Mmm×Nmm，膜厚度为lmm，逐单元压印方式向下压印一定厚度(gmm)，得到与蓝光LED芯片相等的数量的m×n个单元格，每个荧光膜单元格位于每个蓝光LED芯片正上方，呈现厚度交替变化排布。
本发明在上述基础上具有的积极效果是：
1、本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片光色可调LED，所述的封装技术将LED芯片和结构化荧光膜的封装过程分离，出光面的荧光膜结构可根据不同需求，多样变化，并且荧光粉远离芯片热源，能够大幅提升整体出光效率，也可以获得较高的光色调控性，同时对芯片区域进行了较好的保护。
2、本发明提供的基于结构化荧光膜的集成单片光色可调LED中，第一蓝光LED芯片组和第二蓝光LED芯片组发射出蓝光激发结构化荧光膜，由于结构化荧光膜呈现两种荧光粉交替排布、交替波浪形曲面排布、交替厚度不均排布，从而形成若干个冷白LED发光区以及暖白LED发光区，且冷暖发光区为交替形成，通过驱动电路以调整暖白LED发光区和冷白LED发光区的电流比例，从而能够简单高效调节LED的色温。
附图说明
图1是本发明的两种荧光粉交替结构化排布平面型荧光膜示意图。
图2是发明的两种荧光粉交替结构化排布平面型荧光膜的光色分布结果图。
图3是本发明的荧光膜形状结构化排布曲面型荧光膜示意图。
图4是本发明的荧光膜形状结构化排布曲面型荧光膜的光色分布结果图。
图5是本发明的荧光膜厚度结构化排布型荧光膜示意图。
图6本发明的荧光膜厚度结构化排布型荧光膜光色分布结果图。
图7是本发明的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED示意图。
图8是本发明的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED剖面示意图。
图9本发明的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED三种不同荧光膜面型LED的色温调节示意图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
如图1所示，本实施例提供的一种两种荧光粉交替结构化排布平面型结构化荧光膜11，长宽尺寸为M mm×N mm，膜厚度为1mm，分成与蓝光LED芯片相等的数量的m×n个单元格，相邻单元格膜之间涂敷两种不同组分或者不同浓度同一荧光粉，浓度1为a mol/L,浓度2为b mol/L，形成荧光粉交替荧光膜；由于相邻两个单元格的荧光粉浓度不同，蓝光激发黄光荧光粉可得到色温不同的白光，浓度较高区域生成暖白色温光，浓度较低区域生成冷白色温光，冷白LED发光区和暖白LED发光区交替产生。
如图2所示，本实施例提供的一种两种荧光粉交替结构化排布平面型结构化荧光膜11色温随厚度变化图，荧光膜各区域荧光粉浓度不同，在相同荧光膜厚度下会生成一个冷白LED发光区和一个暖白LED发光区，冷暖LED发光区的色温可随厚度的变化而调整。
如图3所示，本实施例提供的一种荧光膜结构化排布曲面性结构化荧光膜12，长宽尺寸为M mm×N mm，分成m×n个单元格，相邻两个单元格膜以波浪形式交替上升以及下降，上升部分曲率为a mm,下降部分曲率为a mm，呈现交替波浪型曲面排布；由于荧光膜呈波浪排布，蓝光激发黄光荧光粉可得到色温不同的白光，波浪上升区域生成暖白色温光，波浪下降区域生成冷白色温光，冷白LED发光区和暖白LED发光区交替产生。
如图4所示，本实施例提供的一种荧光膜结构化排布曲面性结构化荧光膜12根据不同曲率排布对应的光色分布图，荧光膜各区域曲率不同，在相同荧光粉浓度下会生成一个冷白LED发光区和一个暖白LED发光区，冷暖LED发光区的色温可随浓度的变化而调整。
如图5所示，本实施例提供的一种荧光膜厚度结构化排布型结构化荧光膜13，长宽尺寸为M mm×N mm，膜厚度为lmm，压印厚度为g mm，采用逐单元压印方式，得到与蓝光LED芯片相等的数量的m×n个单元格，呈现厚度交替变化排布；由于相邻两个单元格的荧光膜厚度不同，蓝光激发黄光荧光粉可得到色温不同的白光，厚度较大区域生成暖白色温光，厚度较小区域生成冷白色温光，冷白LED发光区和暖白LED发光区交替产生。
如图6所示，本实施例提供的一种荧光膜厚度结构化排布型结构化荧光膜13根据不同浓度排布对应的光色分布图，荧光膜各区域厚度不同，在相同荧光粉浓度下会生成一个冷白LED发光区和一个暖白LED发光区，冷暖LED发光区的色温可随浓度的变化而调整。
如图7所示，本实施例提供的基于结构化荧光膜的色温可调LED。包括：结构化荧光膜1、玻璃板2、耐高温LCP材质堤坝3、蓝光LED芯片组4和基板5。
其中，蓝光LED芯片组4分为第一蓝光LED芯片组41和第二蓝光LED芯片组42，蓝光LED芯片组4以阵列形式置于基板5上，第一蓝光LED芯片组41包括冷白LED发光区以及驱动电路，第二蓝光LED芯片组42包括暖白LED发光区以及驱动电路；在蓝光LED芯片组4周边将耐高温LCP材质堤坝3置于基板5上，耐高温LCP材质堤坝3上盖以玻璃板2，玻璃板2与基板5之间以硅胶填充，玻璃板2上表面涂敷结构化荧光膜1。
第一蓝光LED芯片组41是由若干蓝光LED芯片以及驱动电路串联组成，第二蓝光LED芯片组42是由若干蓝光LED芯片以及驱动电路串联；第一蓝光LED芯片组41和第二蓝光LED芯片组42以阵列形式置于基板5上，且两组蓝光LED芯片相互交替排布；相邻两个蓝光LED之间的间隔为p mm，第一蓝光芯片组41到结构化荧光膜1的垂直距离为以及第二蓝光芯片组42到结构化荧光膜1的垂直距离均为h mm；为保证远激发系统发光均匀度达到最佳，蓝光LED芯片4之间的距离与蓝光LED芯片4到结构化荧光膜1的距离之间的关系为p/h＝2.4。
下面，对实施例提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED的调色方式进行描述：
第一蓝光LED芯片组41和第二蓝光LED芯片组42发出蓝光激发结构化荧光膜1中的黄光荧光粉，由于结构化荧光膜呈现两种荧光粉交替排布、交替波浪形曲面排布、交替厚度不均排布，从而形成若干个冷白LED发光区以及暖白LED发光区，且冷暖发光区为交替形成，冷白发光区的色温为Tc，色品坐标为(x1,y1),暖白发光区的色温为Tw，色品坐标为(x2,y2)；通过驱动电路以调整暖白LED发光区和冷白LED发光区的电流比例，冷白发光区满电流工作下的光通量为Rc，其暖白发光区满电流工作下的光通量为Rw，两个发光区所得的混合光的光通量为Rg，混合光的色品坐标为(x,y)；所得冷白发光区的电流驱动比例D1以及暖白发光区的电流驱动比例D2分别为：
根据冷白发光区的电流驱动比例D1以及暖白发光区的电流驱动比例D2，调节对应区域的电流比例，得到需要的色温的光。
如图8所示，本实施例提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED剖面示意图。
如图9所示，本实施例提供的基于结构化荧光膜的集成单片色温可调LED三种不同荧光膜面型LED的色温调节示意图，三种不同荧光膜面型LED根据冷白发光区的电流驱动比例D1以及暖白发光区的电流驱动比例D2两者比值D1/D2的调节得到色温的改变。
Claims (4)
1.一种基于结构化荧光膜的单片集成色温可调LED，包括：第一蓝光LED芯片组，第二蓝光LED芯片组，控制电路以及结构化荧光膜，其特征在于：第一蓝光LED芯片组与控制电路连接，第二蓝光LED芯片组与控制电路连接；两组蓝光LED芯片组以阵列形式置于基板上，且两组蓝光LED芯片交替排布；在第一蓝光LED芯片组和第二蓝光LED芯片组周边搭建耐高温LCP材质堤坝并置于基板上，耐高温LCP材质堤坝上盖以玻璃板，玻璃板与基板之间以硅胶填充，玻璃板上表面涂敷结构化荧光膜；所述的结构化荧光膜采用的结构化形式包括：荧光膜结构化排布曲面形；第一蓝光芯片组与第二蓝光芯片组激发黄光荧光粉形成若干个交替分布的暖白LED发光区与冷白LED发光区，且通过控制电路以调整暖白LED发光区和冷白LED发光区的电流比例，实现LED的色温可调。
2.根据权利要求1所述的基于结构化荧光膜的单片集成色温可调LED，其特征在于：所述的第一蓝光LED芯片组是由若干蓝光LED芯片串联组成，第二蓝光LED芯片组是由若干蓝光LED芯片串联；第一蓝光LED芯片组和第二蓝光LED芯片组以阵列形式置于基板上，且两组蓝光LED芯片相互交替排布；相邻两个蓝光LED芯片之间的间隔为p mm，两组蓝光芯片到到荧光膜的垂直距离为h mm，蓝光LED芯片之间的距离与蓝光LED芯片到结构化荧光膜的距离之间的关系为p/h=2.4。
3.根据权利要求1所述的基于结构化荧光膜的单片集成色温可调LED，其特征在于：所述的结构化荧光膜是由荧光粉颗粒与硅胶高分子材料混合均匀，硅胶高分子材料重量比90%至10%，荧光粉重量比10%至90%。
4.根据权利要求1所述的基于结构化荧光膜的单片集成色温可调LED，其特征在于：所述的荧光膜结构化排布曲面型，长宽尺寸为M mm×N mm，分成与蓝光LED芯片相等的数量的m×n个单元格，每个荧光膜单元格位于每个蓝光LED芯片正上方上；相邻两个单元格膜以波浪形式交替上升以及下降，上升部分曲率为a mm,下降部分为a mm,呈现波浪型曲面排布。
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