CN111192868A - 一种高显指高光效封装体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高显指高光效封装体，包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片和第二LED芯片；在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；在所述第一LED芯片和封装体A外设置有不含红色荧光粉的短波长荧光粉胶体层，形成整体封装体。本发明的优点在于：本发明高显指高光效封装体，采用多个不同波长的芯片激发可以兼顾到不同荧光粉的激发波长。

Description

一种高显指高光效封装体
技术领域
本发明属于半导体光电子及光学领域，特别涉及一种高显指高光效封装体。
背景技术
当前的白光LED一般有如下几种形式，如图1曲线(1)所示，采用蓝光激发单一黄色荧光粉。这种情况下一般光效较高，但是显示指数只有70左右，而且不适于做低色温的应用。在需要做中低色温应用时，一般要加入红色荧光粉。如果需要将显色指数进一步提高到80以上时，则需要同时加入红色和绿色荧光粉。如图1曲线(2)所示，同时采用红色和绿色荧光粉其显色指数可以达到80。但从图1曲线(2)中可以看出，在全光谱应用时，光谱在460-510nm间的蓝色和青色部分仍然有缺失，因此在全光谱应用中常常需要加入峰值波长在470-505nm间的青色荧光粉。对于常规实现全光谱的技术方案而言，基本都是采用蓝光芯片激发混合荧光粉来实现，但是这样带来的显色指数和光效还远不能满足高光效、高显色指数的需求。为了进一步提升光源的显色指数和光效，工业界也提出了几种方案，比如：采用紫光芯片来激发荧光粉，可以在一定程度上弥补蓝光芯片激发带来的光谱缺陷。
首尔半导体推出的SunLike全光谱光源，该技术结合首尔半导体LED芯片专利技术和Toshiba Materials TRI-R荧光粉技术，产生自然光光谱。Sunlike全光谱实现技术：其全部采用紫光LED芯片来激发整体封装层中混在一起的各色荧光粉。具体实现方式，如图2所示。这种方案的不足在于，所有的混合荧光粉都是采用紫光来激发，而紫光的激发效率本身就很低，不能实现对混合荧光粉的高效率激发，形成紫光的浪费。而且该方案还存在着紫光激发蓝色荧光粉出来的蓝光再次激发其他长波长荧光粉的二次激发问题，从而影响整体的显示品质，无法进一步提升光源的光效和显色。
信达光电专利技术全光谱实现方式：(专利号201810067979.2)采用紫光芯片、两种不同主波长范围的蓝光芯片，以及涂覆于紫光芯片、蓝光芯片上的光转化层，光转化层通过荧光粉和封装胶制备。换句话说，即采用的发射波长为490～505nm的青粉、发射波长为520～540nm的绿粉、发射波长为640～660nm的深红色粉，和封装胶混合在一起构成光转化层。具体实现方式，如图3所示。该方案中依然采用荧光粉混合激发，不同的是，部分芯片是紫光，部分是蓝光，一定程度上提高了全光谱的品质，但是依然存在荧光粉二次激发，激发效率低的问题。采用量子效率比较高的蓝光芯片，提升了整体光效，但是会存在紫光被没有必要的浪费在激发除470-505波长以外的荧光粉的问题，还有蓝光荧光粉二次激发长波长荧光粉，整体激发效率低的问题。且该方案在如果要实现不同色温的话，需要改变封装层中红色荧光粉的浓度来实现，尤其在低色温下，由于高浓度的红色荧光粉的存在，整个封装体会非常浑浊而且颜色较深，从而光源整体的光效和显色指数受到一定的限制。
综合以上几种方案，总结下来都存在如下几个共同的问题：
第一，从图4-图9中的六种荧光粉的光谱中可以看出，不同荧光粉其最佳的激发波长不同，采用单一波长的光激发混合荧光粉无法兼顾到每种荧光粉的最佳激发波长，因而对于某种荧光粉其激发效率较低。所以采用混合荧光粉，虽然也能提升显色指数，但其能量损失较大，发光效率较低。例如对于青色荧光粉，由于其发光波长与激发波长比较接近，激发效率很低，应采用更短波长的蓝光或紫光激发。但采用更短波长的蓝光或紫光激发混合荧光粉，虽然可以提高青色荧光粉的激发效率，但是却增加了短波长光子在激发黄色和红色荧光粉时的光子能量消耗。
第二，对于混合荧光粉而言还存在二次吸收的问题。从图8和图9中655、660nm荧光粉的激发光谱中可以看出，其对495nm的荧光粉所发出的光，仍然存在着高达40％的相对吸收，这不仅会降低青色光的成分，还会造成能量的二次损耗。假设青色荧光粉与红色荧光粉的量子效率均为90％，则通过蓝光激发青色荧光粉，进而激发红色荧光粉的量子效率为81％，相比于蓝色直接激发红色荧光粉的量子效率低了10％左右。因此二次吸收对于显色性及发光效率都有极大的影响。
第三，对于采用蓝光激发荧光粉而言，一个蓝光光子最多只能激发一个其它颜色的光子，两个光子间的能量差称为Stocks位移。从图8和图9中可以看出，当采用单一短波长蓝光同时激发混合荧光粉时，其中的红光与蓝光能量差很大，光子能量损失较多，多余的能量被晶格振动所吸收，不仅造成光子能量的浪费，而且还产生了热能，对器件的散热提出很高的要求。
第四，从图10中可以看出，对于同一荧光粉采用不同波长的蓝光激发，其发光波长也不相同。发光波长会随着激发波长的移动而产生相对移动。目前人们越来越关注健康照明，即希望发光光谱更宽，显色指数更高。相较于多波长激发，单一波长激发光的发光光谱较窄，显色指数较低，不能满足宽光谱高显色指数的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有更高显色指数且保证发光效率的高显指高光效封装体。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高显指高光效封装体，其创新点在于：包括一支撑件，所述支撑件上具有第一LED芯片和第二LED芯片；在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；所述第一LED芯片和封装体A被整体封装在不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层内；且L1＜L红，L1为第一波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
优选的，所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～460nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λA≤160nm。
优选的，所述第一波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、靛色荧光粉、青色荧光粉、黄色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L1＝470～590nm。
优选的，所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
一种高显指高光效封装体，其创新点在于：包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片和第二LED芯片；在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层，形成封装体B；所述封装体A和封装体B被整体封装在不含红色荧光粉的第三波长荧光粉胶体层内；且L2＜L3＜L红，L2为第二波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L3为第三波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
优选的，所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且5≤λB－λA≤160nm。
优选的，所述第二波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、靛色荧光粉、青色荧光粉、黄色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L2＝470～590nm；所述第三波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉的任意一种或者两种的混合，且L3＝510～590nm。
优选的，所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
一种高显指高光效封装体，其创新点在于：包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；在所述第三LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第五波长荧光粉胶体层，形成封装体C；在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层，形成封装体D；在所述封装体A、封装体C和封装体D被整体封装在不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层内；且L4＜L5＜L6＜L红，L4为第四波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L5为第五波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L6为第六波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
优选地，所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。
优选的，所述支撑件上设置有第四LED芯片，所述第四LED芯片的波长记作λD，λD＝420～465nm，所述第四LED芯片、封装体A、封装体C和封装体D被整体封装在不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层内。
优选的，所述第四波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L4＝470～510nm；所述第五波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉，且L5＝510～540nm；所述第六波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉中的任意一种或者两种的混合，且L6＝530～590nm。
优选的，所述第一LED芯片选用波长在390～430nm的紫光LED芯片，所述第四波长荧光粉胶体层中的荧光粉为蓝色荧光粉。
优选的，所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
一种高显指高光效封装体，其创新点在于：包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第七波长荧光粉胶体层，形成封装体E；在所述封装体A、第三LED芯片和封装体E被整体封装在不含红色荧光粉的第八波长荧光粉胶体层内；且L7＜L8＜L红，L7为第七波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L8为第八波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
优选的，所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。
优选的，所述第七波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L7＝470～510nm；所述第八波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉中的任意一种或者两种的混合，且L8＝510～590nm。
优选的，所述第一LED芯片选用波长在390～430nm的紫光LED芯片，所述第七波长荧光粉胶体层中的荧光粉为蓝色荧光粉。
优选的，所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
本发明的优点在于：
(1)本发明高显指高光效封装体，采用多个不同波长的芯片激发可以兼顾到不同荧光粉的激发波长，即可以实现短波长芯片激发短波长荧光粉，长波长芯片激发长波长荧光粉，同时可以避免由于短波长荧光粉产生的短波长荧光再一次激发长波长荧光粉而被再吸收；最佳的激发波长，实现最高的量子效率，同时提高光源的光效。
(2)本发明高显指高光效封装体，采用多个不同波长的芯片的封装结构，与常规技术的区别在于，其中的红色荧光粉采用CSP或WLP技术封装在芯片的顶面及侧面的局域范围内，只有极少的短波长和中波长荧光会照射到红色荧光粉上，可以有效避免红色荧光粉对青、蓝、绿荧光的二次吸收问题。特别是青色荧光激发效率低，可以有效减少青色荧光的二次损耗，从而提高光效的同时并提升显色指数。
(3)本发明高显指高光效封装体，根据斯托克斯位移现象，对于同一种荧光粉，当激发光的波长移动时，其发光波长也会向对应的波长方向进行相对移动；因此本发明采用的长波长芯片激发红色荧光粉可以得到波长较长的红色荧光，采用短波长芯片激发青、蓝、绿色荧光粉可以得到波长较短的青、蓝、绿荧光，使得荧光带谱变宽，从而进一步提高显色指数。
(4)本发明光源封装结构，可通过改变光源中蓝红芯片的比例来改变色温。常规技术通过在整体荧光粉层内增加红色及其他荧光粉的量来改变光源的色温，这样会导致COB封装的发光面颜色深且浑浊，而本发明是采用全红粉的CSP芯片实现，可通过改变光源中红光芯片与蓝光芯片的比例来实现色温的改变,而不像常规封装形式需要通过高精度天平精确地称量荧光粉，然后在整体封装层中改变红色荧光粉的混合浓度来实现色温的改变。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为传统的白光LED的发光光谱图。
图2为Sunlike全光谱实现原理示意图。
图3为信达光电专利技术全光谱实现结构示意图。
图4为495荧光粉激发与发射光谱图。
图5为518荧光粉激发与发射光谱图。
图6为530荧光粉激发与发射光谱图。
图7为535荧光粉激发与发射光谱图。
图8为655荧光粉激发与发射光谱图。
图9为660荧光粉激发与发射光谱图。
图10为采用不同激发波长激发红色荧光粉的激发光谱与发射光谱图。
图11为实施例1高显指高光效封装体的一种结构示意图。
图12为实施例1高显指高光效封装体的另一种结构示意图。
图13为实施例1光源的具体激发方式示意图。
图14为实施例1高显指高光效封装体的俯视图。
图15为实施例2高显指高光效封装体的一种结构示意图。
图16为实施例2高显指高光效封装体的另一种结构示意图。
图17为实施例2光源的具体激发方式示意图。
图18为实施例3高显指高光效封装体的一种结构示意图。
图19为实施例3高显指高光效封装体中优选的结构示意图。
图20为实施例3光源的具体激发方式示意图。
图21为实施例4高显指高光效封装体的一种结构示意图。
图22为实施例4高显指高光效封装体的另一种结构示意图。
图23为实施例4光源的具体激发方式示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例高显指高光效封装体，如图11所示，包括一带有电路的基板1，基板1上还设置有第一LED芯片2和第二LED芯片3，且第一LED芯片2和第二LED芯片3设置在基板的电路结构上；在第二LED芯片3的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层4，形成封装体A；在第一LED芯片2和封装体A外设置有不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层5，使得第一LED芯片2和封装体A被整体封装在不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层5内形成整体封装体。且L1＜L红，L1为第一波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
对于芯片的选择建议，第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～460nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λA≤160nm。
对于荧光粉胶体，第一波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、靛色荧光粉、青色荧光粉、黄色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L1为470～590nm。
此外，支架1上的第一LED芯片2和第二LED芯片3，不局限于一颗，可以根据实际发光光谱需要，相应增加第一LED芯片2和第二LED芯片3的颗数，如图12所示。
本发明实施例1光源的具体激发方式示意图，参见图13所示。
如图14所示，具体工艺如下：在把LED芯片固晶到带电路的基板上后，在围坝内点胶，形成圆形或者方形的，然后再整体涂覆荧光粉胶体层，最终形成整体的COB封装结构；实际应用中，还可以根据实际需要，采用SMD封装、CSP封装或者灯丝条封装。
作为本实施例优选的方案：
以COB封装的海迪科系列高显指高光效封装体为例，进行测试，且在第二LED芯片3的顶面和侧面均设置有红色荧光粉胶体层4，三批次样品参数分别为：
海迪科HDK-S1-1的参数为：
第一LED芯片2选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在450nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉混合荧光粉，其荧光粉波长为510nm。
海迪科HDK-S1-2的参数为：
第一LED芯片2选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在445nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉混合荧光粉，其荧光粉波长为510nm。
海迪科HDK-S1-3的参数为：
第一LED芯片2选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在420nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉混合荧光粉，其荧光粉波长为510nm。
本发明实施例1与市场销售的某型号样品测试数据平均值对比如下表：
Figure BDA0002280374810000131
结论：本实施例1中样品的测试结果表明，第二LED芯片的波长不低于第一LED芯片的波长基础上，其光效可以进一步的提升。
本实施例中采用带有电路的基板1作为支撑件，其还可以为带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中，这里不再赘述。此外，本领域技术人员应当明白，本实施例中，上述各种颜色荧光粉的波长均是指峰值波长。
实施例2
本实施例高显指高光效封装体，如图15所示，包括一支撑件1，支撑件1为带电路的支架，支撑件1上设置有第一LED芯片2和第二LED芯片3，且第一LED芯片2和第二LED芯片3通过固晶焊或共晶焊连接在其电路上；在第二LED芯片3的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层4，形成封装体A；
在第一LED芯片2的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层7，形成封装体B；封装体A和封装体B被整体封装在不含红色荧光粉的第三波长荧光粉胶体层8内；
且L2＜L3＜L红，L2为第二波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L3为第三波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
此外，支架1上的第一LED芯片2和第二LED芯片3，不局限于一颗，可以根据实际发光光谱需要，相应增加第一LED芯片2和第二LED芯片3的颗数，如图16所示。
本发明实施例2光源的具体激发方式示意图，参见图17所示。
对于芯片的波长选择建议，第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且5≤λB－λA≤160nm。
对于荧光粉胶体层的选择，第二波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、靛色荧光粉、青色荧光粉、黄色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L2＝470～590nm；第三波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉的任意一种或者两种的混合，且L3＝510～590nm。
作为本实施例优选的方案：
本实施例以SMD封装的海迪科系列高显指高光效封装体为例，进行测试，且第二LED芯片3的顶面和侧面均设置有红色荧光粉胶体层4，在第一LED芯片2的顶面和侧面设置有不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层7；三批次样品参数分别为：
海迪科HDK-S2-1的参数为：
本实施例中，第一LED芯片2选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在455nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉是红色荧光粉，第三波长荧光粉胶体层6中的荧光粉是黄色荧光粉和绿色荧光粉的混合体，其荧光粉波长为520nm；不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为蓝色荧光粉，其荧光粉波长为475nm。
海迪科HDK-S2-2的参数为：
本实施例中，第一LED芯片2选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在450nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉是红色荧光粉，第三波长荧光粉胶体层6中的荧光粉是黄色荧光粉和绿色荧光粉的混合体，其荧光粉波长为520nm；不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为蓝色荧光粉，其荧光粉波长为475nm。
海迪科HDK-S2-3的参数为：
本实施例中，第一LED芯片2选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在445nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉是红色荧光粉，第三波长荧光粉胶体层6中的荧光粉是黄色荧光粉和绿色荧光粉的混合体，其荧光粉波长为520nm；不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为蓝色荧光粉，其荧光粉波长为475nm。
本发明实施例2与市场销售的某型号样品测试数据平均值对比如下表：
Figure BDA0002280374810000151
结论：本实施例2中样品的测试结果表明，在相同的光源面积，本发明实施例2的光源光效更高；而在满足本实施例中第一芯片和第二芯片波长差值的基础上，其光效可以进一步的提升。
本领域技术人员需要注意的是：本实施例中的高显指高光效封装体是以SMD封装为例，第一、二LED芯片是采用的倒装芯片结构；但实际应用中，不局限于该封装形式，还可以根据实际需要，采用COB封装、CSP封装或者灯丝条封装。但采用COB或灯丝条等封装形式时，优选为：第一LED芯片为倒装芯片或者垂直芯片结构，第二LED芯片采用正装芯片结构。此外，本领域技术人员应当明白，本实施例中，上述各种颜色荧光粉的波长均是指峰值波长。
实施例3
本实施例高显指高光效封装体，如图18所示，
包括一带有电路的基板1，基板1上还设置有第一LED芯片2、第三LED芯片9和第二LED芯片3，且第一LED芯片2、第三LED芯片9和第二LED芯片3设置在其电路结构上；在第二LED芯片3的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层4，形成封装体A；在第三LED芯片9的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的的第五波长荧光粉胶体层10，形成封装体C；在第一LED芯片2的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层11，形成封装体D；在封装体A、封装体C和封装体D的外整体设置有不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层12，使得封装体A、封装体C和封装体D被整体封装在不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层内。
且L4＜L5＜L6＜L红，L4为第四波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L5为第五波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L6为第六波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
此外，如图19所示，还可在基板1上设置第四LED芯片15，第四LED芯片15与封装体A、封装体C和封装体D被整体封装在不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层12内。
对于芯片的选择建议，第四LED芯片的波长记作λD，λD＝420～465nm，第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。第一LED芯片可优先选用波长在390～430nm的紫光LED芯片。
对于荧光粉胶体层的选择，第四波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L4＝470～510nm；第五波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉，且L5＝510～540nm；第六波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉中的任意一种或者两种的混合，且L6＝530～590nm。
荧光粉胶体层的胶体，通常选用环氧树脂、硅胶或聚酰亚胺中的一种或几种。
作为本实施例具体的方案，以与图19中所示结构相同的HDK-S3海迪科系列封装体为例，并进行测试，该测试样品采用的是双色COB封装结构：
其只在第二LED芯片3的顶面设置有红色荧光粉胶体层4，只在第三LED芯片9的顶面设置有不含红色荧光粉的的第五波长荧光粉胶体层10；只在第一LED芯片2的顶面设置有不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层11；三批次样品参数分别为：
HDK-S3-1样品参数：
第四LED芯片15选用波长在455nm的LED芯片，第一LED芯片2选用波长在430nm的紫光LED芯片，第三LED芯片7选用波长在455nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在465nm的LED芯片；
红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为蓝色荧光粉，其发光波长为475nm；第五波长荧光粉胶体层6中的荧光粉可以是绿色荧光粉，其发光波长为515nm，不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层8中荧光粉，其发光波长为530nm。
HDK-S3-2样品参数：
第四LED芯片15选用波长在455nm的LED芯片，第一LED芯片2选用波长在430nm的紫光LED芯片，第三LED芯片7选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在445nm的LED芯片；
红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为蓝色荧光粉，其发光波长为475nm；第五波长荧光粉胶体层6中的荧光粉可以是绿色荧光粉，其发光波长为515nm，不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层8中荧光粉，其发光波长为530nm。
HDK-S3-3样品参数：
第四LED芯片15选用波长在455nm的LED芯片，第一LED芯片2选用波长在420nm的紫光LED芯片，第三LED芯片7选用波长在420nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在420nm的LED芯片；
红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层5中的荧光粉为蓝色荧光粉，其发光波长为475nm；第五波长荧光粉胶体层6中的荧光粉可以是绿色荧光粉，其发光波长为515nm，不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层8中荧光粉，其发光波长为530nm。
本实施例3的具体激发方式示意图，如图20所示。
本实施例3光源的三批次样品的光效等参数测试结果如下表所示：
Figure BDA0002280374810000191
结论：本实施例第一LED芯片2选用波长在390～430nm的紫光LED芯片，来激发第四波长荧光粉胶体层5中的蓝色荧光粉。第四波长荧光粉胶体层5中的蓝色荧光粉是全部覆盖在第一LED芯片2的顶部和四周，因为只有采用比蓝光能量更高的紫光才可以激发蓝色荧光粉，所以采用本实施例的封装方式可以极大地提高紫光LED芯片激发荧光粉的激发效率。同时，如果能够满足本实施例中第一芯片、第二芯片和第三芯片波长差值，其光效可以进一步的提升。
此外，本实施例的基板上的第四LED芯片15、第一LED芯片2、第三LED芯片7和第二LED芯片3，不局限于一颗，也不局限于第四LED芯片15、第一LED芯片2、第三LED芯片7和第二LED芯片3的比例，可以根据实际发光光谱需要，相应调整各第一LED芯片2、第三LED芯片7和第二LED芯片3的颗数。本领域技术人员应当明白，本实施例中，上述各种颜色荧光粉的波长均是指的峰值波长。
实施例4
本实施例高显指高光效封装体，如图21所示，包括一支撑件1，支撑件1上设置有第一LED芯片2、第三LED芯片9和第二LED芯片3，在第二LED芯片3的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层4，形成封装体A；
在第一LED芯片2的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第七波长荧光粉胶体层13，形成封装体E；在封装体A、第三LED芯片和封装体E被整体封装在不含红色荧光粉的第八波长荧光粉胶体层14内；且L7＜L8＜L红，L7为第七波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L8为第八波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
本领域技术人员应当了解，通常，基板上的第一LED芯片2、第三LED芯片7和第二LED芯片3，不局限于一颗，可以根据实际发光光谱需要，相应增加第一LED芯片2、第三LED芯片7和第二LED芯片3的颗数，如图22所示。
对于芯片和荧光粉胶体层的选择：
第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。其中，第一LED芯片可选用波长在390～430nm的紫光LED芯片。
第七波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L7＝470～510nm；
第八波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉中的任意一种或者两种的混合，且L8＝510～590nm。
对于各第一、二、三LED芯片，可采用正装、倒装或垂直芯片，优选的，第一LED芯片采用倒装芯片或者垂直芯片结构，第二、三LED芯片采用正装芯片结构。
作为更具体的实施方式：本实施例则以灯丝条封装的海迪科系列高显指高光效封装体为例，进行测试，且只在第二LED芯片3的顶面设置有红色荧光粉胶体层4，只在第一LED芯片2的顶面设置有不含红色荧光粉的第七波长荧光粉胶体层13，三批次样品参数分别为：
HDK-S4-1：
第一LED芯片2选用波长在430nm的LED芯片，第三LED芯片7选用波长在455nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在465nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，第七波长荧光粉胶体层5中的荧光粉是蓝色荧光粉，其发光波长为475nm。第八波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉中的混合荧光粉，其发光波长为530nm。
HDK-S4-2：
第一LED芯片2选用波长在430nm的LED芯片，第三LED芯片7选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在445nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，第七波长荧光粉胶体层5中的荧光粉是蓝色荧光粉，其发光波长为475nm。第八波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉中的混合荧光粉，其发光波长为530nm。
HDK-S4-3：
第一LED芯片2选用波长在430nm的LED芯片，第三LED芯片7选用波长在430nm的LED芯片，第二LED芯片3选用波长在430nm的LED芯片；红色荧光粉胶体层4中的荧光粉为红色荧光粉，第七波长荧光粉胶体层5中的荧光粉是蓝色荧光粉，其发光波长为475nm。第八波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉中的混合荧光粉，其发光波长为530nm。
本实施例光源的具体激发方式示意图，如图23所示。
本实施例4光源的三批次样品的光效等参数测试数据平均值如下表
Figure BDA0002280374810000231
本实施例中高显指高光效封装体采用灯丝条封装结构，当然，本实施例结构在实际应用中，还可以根据实际需要，采用SMD封装、COB封装或者CSP封装。此外，本领域技术人员应当明白，本实施例中，上述各种颜色荧光粉的波长均是指的峰值波长。
实施例1-4高显指高光效封装体有效地解决了传统白光LED面临的技术难题。
第一，采用多个不同波长的芯片激发可以兼顾到不同荧光粉的激发波长。图4-图9给出了不同荧光粉的激发光谱与发射光谱。对于495nm荧光粉，当激发光波长在360nm-400nm时，相对激发效率可以达到80％以上。对于518nm、530nm、535nm的荧光粉，当激发光在420nm-470nm之间时相对激发效率在80％以上。而对于655、660荧光粉，当采用短波长蓝光激发时，虽然相对激发效率较高但是其斯托克斯位移较大，许多能量被晶格振动所吸收转化为热能。例如：同样激发光子能量为1.89eV的655nm红光,采用光子能量为2.61eV的470nm蓝光激发，相对激发效率为60％，其光子能量损失为0.72eV，采用光子能量为2.81eV的440nm蓝光激发，相对激发效率为70％，其光子能量损失为0.92eV。即采用短波长激发虽然其激发效率提高了10％，但其中的光子能量损失却增加了28％。又考虑到红光激发光谱在450-500nm间变化平缓，相对激发效率从65％缓慢降低到55％。所以更适合选择波长相对较长的450-500nm的光来激发红色荧光粉。未被吸收的激发光可以对光谱中缺失的蓝绿色光进行补偿，也可以用来激发外部的黄色或蓝绿色荧光粉，提高显色指数。
第二，采用多个不同波长的芯片的封装结构可以有效避免红色荧光粉对蓝绿光的二次吸收问题，只有极少的蓝绿光会照射到红色荧光粉上。这有利于提高光谱中蓝绿色的成分，从而提高显色指数。
第三，根据斯托克斯位移现象，对于同一种荧光粉，当激发光的波长移动时，其发光波长也会向对应的波长方向进行相对移动。因此本发明采用的长波长芯片激发红色荧光粉可以得到波长较长的红光，采用短波长芯片激发蓝绿色荧光粉可以得到波长较短的蓝绿光，使得带谱变宽，从而极大地提高显色指数。图10为采用不同激发波长激发红色荧光粉的激发光谱与发射光谱。从图10中可以看出当采用短波长激发时，其发光光谱也会向短波移动。同样，采用较长波长激发时，其发光光谱会向长波移动。因此本发明采用的长波长芯片激发红色荧光粉，会使得发光波长红移，有利于获得更高的显色指数。对于蓝绿光也有同样的优点。
第四、通过改变光源中蓝红芯片的比例来改变色温。常规技术通过在整体荧光粉层内增加红色及其他荧光粉的量来改变光源的色温，这样会导致COB封装的发光面颜色深且浑浊，而本发明是采用全红粉芯片实现，通过改变全红粉芯片的数量，如：在直径为12.3mm发光面上，一共布置有94颗尺寸为14mil×30mil的LED芯片，当目标光源色温为4000K时，此时全红粉芯片数量为48颗，蓝光芯片数量为46颗；当目标光源色温为3000K时，此时全红粉芯片数量为61颗，蓝光芯片数量为34颗，即：可通过改变光源中红光芯片与蓝光芯片的比例来实现色温的改变,而不像常规封装形式需要通过高精度天平精确地称量荧光粉，然后在整体封装层中改变红色荧光粉的混合浓度来实现色温的改变。这两种调节色温的方法，在外观上也能观察出来，本发明专利的高显色指数高光效的光源看起来更为清澈，蓝光芯片和红粉芯片清晰可辨，甚至可快速判断出产品的规格型号。可直接通过改变光源中蓝红芯片的比例来实现色温的改变。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (19)

1.一种高显指高光效封装体，其特征在于：包括一支撑件，所述支撑件上具有第一LED芯片和第二LED芯片；在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；
所述第一LED芯片和封装体A被整体封装在不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层内；
且L1＜L红，L1为第一波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
2.根据权利要求1所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～460nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λA≤160nm。
3.根据权利要求1或2所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述第一波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、靛色荧光粉、青色荧光粉、黄色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L1＝470～590nm。
4.根据权利要求3所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
5.一种高显指高光效封装体，其特征在于：包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片和第二LED芯片；在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；
在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层，形成封装体B；所述封装体A和封装体B被整体封装在不含红色荧光粉的第三波长荧光粉胶体层内；
且L2＜L3＜L红，L2为第二波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L3为第三波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
6.根据权利要求5所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且5≤λB－λA≤160nm。
7.根据权利要求5或6所述的高显指高光效封装体，其特征在于：
所述第二波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、靛色荧光粉、青色荧光粉、黄色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L2＝470～590nm；
所述第三波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉的任意一种或者两种的混合，且L3＝510～590nm。
8.根据权利要求7所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
9.一种高显指高光效封装体，其特征在于：包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；
在所述第三LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第五波长荧光粉胶体层，形成封装体C；在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第四波长荧光粉胶体层，形成封装体D；在所述封装体A、封装体C和封装体D被整体封装在不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层内；
且L4＜L5＜L6＜L红，L4为第四波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L5为第五波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L6为第六波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
10.根据权利要求9所述的高显指高光效封装体，其特征在于：
所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。
11.根据权利要求9所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述支撑件上设置有第四LED芯片，所述第四LED芯片的波长记作λD，λD＝420～465nm，所述第四LED芯片、封装体A、封装体C和封装体D被整体封装在不含红色荧光粉的第六波长荧光粉胶体层内。
12.根据权利要求9或10所述的高显指高光效封装体，其特征在于：
所述第四波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L4＝470～510nm；
所述第五波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉，且L5＝510～540nm；
所述第六波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉中的任意一种或者两种的混合，且L6＝530～590nm。
13.根据权利要求12所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述第一LED芯片选用波长在390～430nm的紫光LED芯片，所述第四波长荧光粉胶体层中的荧光粉为蓝色荧光粉。
14.根据权利要求12所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
15.一种高显指高光效封装体，其特征在于：包括一支撑件，所述支撑件上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有红色荧光粉胶体层，形成封装体A；
在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有不含红色荧光粉的第七波长荧光粉胶体层，形成封装体E；在所述封装体A、第三LED芯片和封装体E被整体封装在不含红色荧光粉的第八波长荧光粉胶体层内；
且L7＜L8＜L红，L7为第七波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L8为第八波长荧光粉胶体层内的荧光粉波长，L红为红色荧光粉的波长。
16.根据权利要求15所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。
17.根据权利要求15或16所述的高显指高光效封装体，其特征在于：
所述第七波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且L7＝470～510nm；
所述第八波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉中的任意一种或者两种的混合，且L8＝510～590nm。
18.根据权利要求17所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述第一LED芯片选用波长在390～430nm的紫光LED芯片，所述第七波长荧光粉胶体层中的荧光粉为蓝色荧光粉。
19.根据权利要求18所述的高显指高光效封装体，其特征在于：所述支撑件为带有电路的基板、带有电路的支架或不带电路的粘性薄膜中的一种。
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