CN111933781A - Led器件及led灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED技术领域，尤其涉及一种LED器件及LED灯，其中，LED器件包括支架和LED芯片，支架上凹设有反射杯，LED芯片安装在反射杯的底部，在反射杯内沿反射杯的高度方向至少设置两层封装胶，位于最下方的封装胶完全遮挡LED芯片，封装胶内设置有荧光粉，至少相邻两层封装胶内的荧光粉的颜色不同，每层封装胶内的荧光粉的分布密度由下至上递减。通过将不同颜色的荧光粉设置在不同的封装胶内，减少荧光粉混合重吸收的可能，有效地减少了光损失量，同时由于每层封装胶内的荧光粉的密度由下至上递减，使得荧光粉更加集中并邻近于LED芯片，极大地提升了LED器件的光效，满足照明对光效的需求。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，尤其涉及一种LED器件，还涉及一种包含此LED器件的LED灯。
背景技术
LED器件一般包括支架、芯片和封装胶，支架上开设有反射杯，芯片固定在反射杯的杯底，封装胶将芯片封装于此反射杯内。通常封装胶内均匀混合有荧光粉，以使LED器件发出不同颜色的光。传统工艺采用不同组分和不同发光颜色的荧光粉按照一定比例混合后与封装胶一起搅拌，不同类型的荧光粉均匀地分布在封装胶内。在制作白光时，黄绿色荧光粉和红色荧光粉是按照一定比例混合，而红色荧光粉会吸收黄色荧光粉发出的光线，造成光损失，在制作高显色时，由于红色荧光粉的比例增加，重吸收的作用增加，造成高显色时荧光粉光效降低快，无法满足照明对光效的需求。
发明内容
本发明实施例提供一种LED器件，以解决上述技术问题。
第一方面，提供一种LED器件，包括支架和LED芯片，所述支架上凹设有反射杯，所述LED芯片安装在所述反射杯的底部，在所述反射杯内沿所述反射杯的高度方向至少设置两层封装胶，位于最下方的所述封装胶完全遮挡所述LED芯片，所述封装胶内设置有荧光粉，至少相邻两层所述封装胶内的所述荧光粉的颜色不同，每层所述封装胶内的所述荧光粉的分布密度由下至上递减。
作为LED器件的一种优选方案，所述封装胶通过重力或者离心方式形成分布密度由下至上递减的所述荧光粉的分布模式。
作为LED器件的一种优选方案，下层所述封装胶固化或者半固化后再设置上层所述封装胶。
作为LED器件的一种优选方案，所述反射杯内由下至上依次设置第一封装胶和第二封装胶，所述第一封装胶内设置有第一荧光粉，所述第二封装胶内设置第二荧光粉，所述第一荧光粉的波长大于所述第二荧光粉的波长。
作为LED器件的一种优选方案，所述LED芯片为蓝光芯片或紫光芯片，所述第一荧光粉为红色荧光粉，所述第二荧光粉为绿色荧光粉或黄色荧光粉。
作为LED器件的一种优选方案，所述第一封装胶的高度为1/4～3/4所述反射杯的高度。
作为LED器件的一种优选方案，所述第一封装胶的顶面为平面、内凹的弧面或外凸的弧面；和/或，
所述第二封装胶的顶面为平面、内凹的弧面或外凸的弧面。
作为LED器件的一种优选方案，所述反射杯的内壁环形设置有台阶，所述台阶与所述反射杯的杯口间隔设置，所述台阶的数量为n，所述封装胶的数量为n+1，所述台阶位于相邻两层所述封装胶的交界面。
作为LED器件的一种优选方案，所述反射杯内设置两层所述封装胶，所述台阶的数量为一个，所述台阶的高度h1为100μm～500μm，所述台阶的宽度L为50μm～500μm。
作为LED器件的一种优选方案，所述台阶水平设置；或，
所述台阶倾斜设置，所述台阶朝向所述反射杯的底部中心倾斜。
作为LED器件的一种优选方案，所述反射杯的杯底与所述台阶的垂直距离为h1，所述台阶与所述反射杯的杯口的垂直距离为h2，所述反射杯的杯底长度为a，所述台阶的长度为b，所述杯口的长度为c；
所述反射杯内由下至上依次设置第一封装胶和第二封装胶，所述第一封装胶内设置有第一荧光粉，所述第一荧光粉的浓度为p1，所述第一封装胶内的任意点与所述反射杯的杯底的垂直距离为x1，所述第二封装胶内设置第二荧光粉，所述第二荧光粉的浓度为p2，所述第二封装胶内的任意点与所述台阶的垂直距离为x2，所述第一封装胶内的所述第一荧光粉的浓度呈梯度变化，所述第一封装胶内第一荧光粉位于x1所在平面的浓度满足：(a+b)*h1/2(h1-x1)*p1，所述第二封装胶内的所述第二荧光粉的浓度呈梯度变化，所述第二封装胶内第二荧光粉位于x2所在平面的浓度满足：(b+c)*h2/2(h2-x2)*p2。
作为LED器件的一种优选方案，所述支架上至少设置有第一焊盘和第二焊盘，所述LED芯片有多个，至少在所述第一焊盘上设置一个所述LED芯片，或者至少在所述第二焊盘上设置一个所述LED芯片，所述反射杯内最下层的所述封装胶遮挡所有的所述LED芯片。
第二方面，提供一种LED灯，包括所述的LED器件。
本发明实施例的有益效果：通过将不同颜色的荧光粉设置在不同的封装胶内，减少了荧光粉混合重吸收的可能，有效地减少了光损失量，同时由于每层封装胶内的荧光粉的密度由下至上递减，使得荧光粉更加集中并邻近于LED芯片，极大地提升了LED器件的光效，满足照明对光效的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例或相关技术的简化示意图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的LED器件的剖视示意图。
图2为本发明实施例一的LED器件的剖视示意图(未示出第一封装胶和第二封装胶)。
图3为图2的俯视示意图。
图4为本发明实施例二的LED器件的剖视示意图。
图5为本发明实施例三的LED器件的剖视示意图(未示出第一封装胶和第二封装胶)。
图6为图5的A处放大示意图。
图7为本发明实施例四的LED器件的剖视示意图(未示出第一封装胶和第二封装胶)。
图8为本发明实施例一的LED器件的剖视示意图(未示出第一封装胶和第二封装胶)。
图9为本发明方案和现有方案的光谱图。
图中：
1、支架；11、反射杯；12、台阶；131、第一焊盘；132、第二焊盘；133、绝缘板；14、围壁；2、LED芯片；3、第一封装胶；4、第二封装胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参考图1至4所示，本发明实施例提供一种LED器件，包括支架1和LED芯片2，所述支架1上凹设有反射杯11，所述LED芯片2安装在所述反射杯11的底部，在所述反射杯11内沿所述反射杯11的高度方向至少设置两层封装胶，位于最下方的所述封装胶完全遮挡所述LED芯片2，所述封装胶内设置有荧光粉，至少相邻两层所述封装胶内的所述荧光粉的颜色不同，每层所述封装胶内的所述荧光粉的分布密度由下至上递减。通过将不同颜色的荧光粉设置在不同的封装胶内，减少了荧光粉混合重吸收的可能，有效地减少了光损失量，同时由于每层封装胶内的荧光粉的分布密度由下至上递减，使得荧光粉更加集中并邻近于LED芯片2，极大地提升了LED器件的光效，满足照明对光效的需求。
在本实施例中，所述封装胶通过重力或者离心方式形成分布密度由下至上递减的所述荧光粉的分布模式。此方式可以有效降低LED器件的生产成本，并保证LED器件的每层荧光胶中具有合理的荧光粉含量梯度分布，从而提高LED器件的发光颜色均匀性以及可靠性。
重力方式是指：利用荧光粉自身的重力在液态的封装胶内沉降，使液态的封装胶中的荧光粉形成自该封装胶的下表面至上表面方向上荧光粉含量呈逐渐降低的梯度分布。
本发明的LED器件的每层封装胶的上表面的荧光粉分布最少，甚至可以做到透明分布。
可选地，下层所述封装胶固化或者半固化后再设置上层所述封装胶。在下层封装胶半固化甚至于全固化后再对上层封装胶进行点胶，可以使下层封装胶的上表面的平整度更高，同时可以减少上层的荧光粉融合到下层封装胶内，即减少了不同颜色的荧光粉混合。
在本实施例中，下层封装胶半固化后进行上层封装胶的点胶操作。这样可以节省LED器件的封装操作的时间。具体地，反射杯11内设置两层封装胶，分别为位于下方的第一封装胶3和位于上方的第二封装胶4，第一封装胶3的固化温度为60℃～150℃，固化时间为10分钟～60分钟。通过将第一封装胶3的固化时间设置为60℃～150℃，实现低温快速固化，进而实现第一封装胶3的外观状态固化，为第二封装胶4的点胶提供稳定的支撑结构，可以确保产品的集中度水平，同时也可以尽可能缩短第一封装胶3的处理时间，提升整个LED器件的封装速度。
可选地，第二封装胶4的固化操作为：依次在60℃～80℃温度下固化0.5小时～2小时、在80℃～100℃温度下固化1小时～2小时和在150℃～170℃温度下固化2小时～3小时。具体的，可依次在80℃温度下固化1小时、在100℃温度下固化1小时和在150℃温度下固化2小时。通过采用这一系列的固化操作，可以实现递增式固化，保证固化效果的同时防止LED器件内的LED芯片2损坏，同时也可以尽可能缩短LED器件的封装时间。
在本发明的一个具体的实施例中，如图1至4所示，所述第一封装胶3内设置有第一荧光粉，所述第二封装胶4内设置第二荧光粉，所述第一荧光粉的波长大于所述第二荧光粉的波长。通过将波长较长的第一荧光粉包裹在LED芯片2的外周，可以改变荧光粉受激发的顺序，使LED芯片2发出的光先激发第一荧光粉，然后再激发第二封装胶4内的第二荧光粉，大幅度地提升了LED器件的出光效果，LED器件的亮度高。
在本实施例中，所述LED芯片2为蓝光芯片或紫光芯片，所述第一荧光粉为红色荧光粉，所述第二荧光粉为绿色荧光粉或黄色荧光粉。蓝光芯片或紫光芯片结合红绿或红黄色的荧光粉可以得到白光，当LED芯片2依次通过带有红色荧光粉的第一封装胶3和带有黄色荧光粉或绿色荧光粉的第二封装胶4封装时，使得红色荧光粉和黄色荧光粉或绿色荧光粉不会发生混合，LED器件发白光的效果更佳。这是因为红色荧光粉在蓝绿色光谱范围内会存在吸收，这样会导致LED器件光效下降，而本发明实施例中的红色荧光粉完全与绿色荧光粉或黄色荧光粉分隔开，当蓝光芯片或紫光芯片激发时，光线会首先激发红色荧光粉，然后才能穿透激发绿色荧光粉或黄色荧光粉，这样重吸收几率就会下降，进而提高整个LED器件的光效。
优选地，红色荧光粉为CaAlSiN3氮化物红粉，其峰值波长在590nm～680nm，绿色荧光粉或黄色荧光粉为GaAG/LuAG铝酸盐或是硅酸盐，其峰值波长在500nm～560nm。
优选地，LED芯片2为波长在405nm～480nm的蓝光芯片或紫光芯片。
所述第一封装胶3的高度为1/4～3/4所述反射杯11的高度。第一封装胶3的高度设置为1/4～3/4所述反射杯11的高度，可以有效保证LED芯片2被完全遮盖，并保证第一封装胶3内的红色荧光粉能够在自重或离心作用下沉积在LED芯片2的顶面，保证出光效果。在本实施例中，LED芯片2的高度为100μm～250μm。
一实施例中，所述第一封装胶3的顶面为平面、内凹的弧面或外凸的弧面，所述第二封装胶4的顶面也可以为平面、内凹的弧面或外凸的弧面。
具体的，可以将第一封装胶3的顶面设置为外凸的弧面，将第二封装胶4的顶面设置为内凹的弧面；或者，将第一封装胶3的顶面设置为内凹的弧面，将第二封装胶4的顶面设置为外凸的弧面等等，组合的方式有多种。
一实施例中，如图2、图5至7所示，所述反射杯11的内壁环形设置有台阶12，所述台阶12与所述反射杯11的杯口间隔设置，所述台阶12的数量为n，所述封装胶的数量为n+1，所述台阶12位于相邻两层所述封装胶的交界面。通过设置台阶12，可以保证反射杯11内封装多层封装胶时能够分布均匀，进而保证LED器件发光均匀。
在本实施例中，所述反射杯11内设置两层所述封装胶，分别为第一封装胶3和第二封装胶4，每层封装胶内均设置荧光粉，所述台阶12的数量为一个，所述台阶12的高度h1为100μm～500μm，所述台阶12的宽度L为50μm～500μm。
具体地，如图2所示，所述台阶12水平设置。且台阶12与反射杯11的内壁呈钝角设置。
如图8所示，所述台阶12的高度h1即所述反射杯11的杯底与所述台阶12的垂直距离，所述台阶12与所述反射杯11的杯口的垂直距离为h2，所述反射杯11的杯底长度为a，所述台阶12的长度为b，所述杯口的长度为c；所述第一荧光粉的浓度为p1，所述第一封装胶3内的任意点与所述反射杯11的杯底的垂直距离为x1，所述第二荧光粉的浓度为p2，所述第二封装胶4内的任意点与所述台阶12的垂直距离为x2，所述第一封装胶3内的所述第一荧光粉的浓度呈梯度变化，所述第一封装胶3内第一荧光粉位于x1所在平面的浓度满足：(a+b)*h1/2(h1-x1)*p1，所述第二封装胶4内的所述第二荧光粉的浓度呈梯度变化，所述第二封装胶4内第二荧光粉位于x2所在平面的浓度满足：(b+c)*h2/2(h2-x2)*p2。
具体地，所述第一荧光粉的浓度为p1为1％-15％，所述第二荧光粉的浓度为p2为40％-70％。
优选地，第一荧光粉的粒径在10μm-50μm，最佳粒径在15μm-30μm，第二荧光粉的粒径在10μm-50μm，最佳粒径在15μm-30μm。
目前现有方案采用两层封装胶封装LED芯片，每层封装胶内均匀混合有荧光粉，以同样的封装胶、荧光粉含量为基础，现有方案与本发明方案的效果数据如下表1：
表1
由表1可以看出，本发明方案在与现有方案材料一致的情况下，可以做到显色指数和R9都相近，而本发明方案的光通却相对于现有方案提升了4％以上，因此，光效(光效＝光通/电功率)也相对于现有方案提升了4％以上。
如图9所示，图9是现有方案和本发明方案的光谱图。图9的横坐标是指波长，纵坐标是辐射功率，由图可以看出，采用本发明的方案制作的LED器件，在波长500nm-580nm的黄绿光辐射强度增强，明显大于现有方案，这是因为本发明的方案减少了红光对黄绿光的吸收，所以红光和黄绿光均能更好的发射出来，红光和黄绿光的辐射强度会比现有方案强；而且本发明的方案在波长600nm以上时红色波长重吸收现象明显降低。
另外，如图5和6所示，台阶12与反射杯11的内壁的连接处可以采用弧形面连接，此弧形面朝向围壁14的内部的一侧凹设。内凹的弧形面可以在第二封装胶4点胶时对其进行缓冲，防止第二封装胶4外溢。
在其他实施例中，如图7所示，所述台阶12倾斜设置，所述台阶12朝向所述反射杯11的底部中心倾斜。优选地，台阶12与反射杯11的杯底之间的夹角为10度至50度。此倾斜结构的台阶12可以有效增加LED器件的出光角度，提升LED器件的发光亮度，且朝向反射杯11的底部中心倾斜的台阶12还可以在第二封装胶4点胶时对其进行缓冲，防止第二封装胶4外溢。
一实施例中，如图2和3所示，所述支架1至少包括第一焊盘131和第二焊盘132，所述LED芯片2有多个，至少在所述第一焊盘131上设置一个所述LED芯片2，或至少在所述第二焊盘132上设置一个所述LED芯片2，所述反射杯11内最下层的所述封装胶遮挡所有的所述LED芯片2。具体地，第一焊盘131和第二焊盘132分别作为LED器件的正负极，多个LED芯片2串联后与第一焊盘131和第二焊盘132连接，实现通电。
在本实施例中，第一焊盘131的宽度为W1，第二焊盘132的宽度为W2，W1不大于W2。
优选地，W1:W2在0.2～1。
优选地，围壁14采用工程树脂一体注塑成型，可采用聚邻苯二酰胺树脂(PPA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、PCT聚對苯二甲酸和环己烷二甲酯中的任意一种，优选白色聚邻苯二酰胺树脂(PPA)和PCT，PPA其对光的吸收小，且成本低廉，PCT耐热性能优异，适用于高功率器件。另外，绝缘板133也可以采用工程树脂制成，不仅可以隔绝第一焊盘131和第二焊盘132，防止两个板电导通，还可以减少吸收LED芯片2发出的光。
具体地，本发明的LED器件的封装方法如下：
步骤S100、将LED芯片2固定在支架1的反射杯11的底部；
步骤S200、将第一封装胶3点胶于所述反射杯11内，通过离心方式使第一封装胶3内的红色荧光粉的分布密度由下至上递减；
步骤S300、固化第一封装胶3；
步骤S400、将第二封装胶4点胶于所述第一封装胶3的上方，使第二封装胶4填满反射杯11剩余的空间，通过离心方式使第二封装胶4内的绿色荧光粉的分布密度由下至上递减；
步骤S500、固化第二封装胶4。
在本发明的实施例中，还提供一种LED灯，包括如上任意实施例的LED器件。
在本发明的实施例中，还提供一种照明设备，包括上述实施例的LED灯。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种LED器件，包括支架和LED芯片，所述支架上凹设有反射杯，所述LED芯片安装在所述反射杯的底部，其特征在于：在所述反射杯内沿所述反射杯的高度方向至少设置两层封装胶，位于最下方的所述封装胶完全遮挡所述LED芯片，所述封装胶内设置有荧光粉，至少相邻两层所述封装胶内的所述荧光粉的颜色不同，每层所述封装胶内的所述荧光粉的分布密度由下至上递减。
2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于：所述封装胶通过重力或者离心方式形成分布密度由下至上递减的所述荧光粉的分布模式。
3.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于：下层所述封装胶固化或者半固化后再设置上层所述封装胶。
4.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于：所述反射杯内由下至上依次设置第一封装胶和第二封装胶，所述第一封装胶内设置有第一荧光粉，所述第二封装胶内设置第二荧光粉，所述第一荧光粉的波长大于所述第二荧光粉的波长。
5.根据权利要求4所述的LED器件，其特征在于：所述LED芯片为蓝光芯片或紫光芯片，所述第一荧光粉为红色荧光粉，所述第二荧光粉为绿色荧光粉或黄色荧光粉。
6.根据权利要求4所述的LED器件，其特征在于：所述第一封装胶的高度为1/4～3/4所述反射杯的高度。
7.根据权利要求4所述的LED器件，其特征在于：所述第一封装胶的顶面为平面、内凹的弧面或外凸的弧面；和/或，
所述第二封装胶的顶面为平面、内凹的弧面或外凸的弧面。
8.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于：所述反射杯的内壁环形设置有台阶，所述台阶与所述反射杯的杯口间隔设置，所述台阶的数量为n，所述封装胶的数量为n+1，所述台阶位于相邻两层所述封装胶的交界面。
9.根据权利要求8所述的LED器件，其特征在于：所述反射杯内设置两层所述封装胶，所述台阶的数量为一个，所述台阶的高度h1为100μm～500μm，所述台阶的宽度L为50μm～500μm。
10.根据权利要求8所述的LED器件，其特征在于：所述台阶水平设置；或，
所述台阶倾斜设置，所述台阶朝向所述反射杯的底部中心倾斜。
11.根据权利要求9所述的LED器件，其特征在于：所述反射杯的杯底与所述台阶的垂直距离为h1，所述台阶与所述反射杯的杯口的垂直距离为h2，所述反射杯的杯底长度为a，所述台阶的长度为b，所述杯口的长度为c；
所述反射杯内由下至上依次设置第一封装胶和第二封装胶，所述第一封装胶内设置有第一荧光粉，所述第一荧光粉的浓度为p1，所述第一封装胶内的任意点与所述反射杯的杯底的垂直距离为x1，所述第二封装胶内设置第二荧光粉，所述第二荧光粉的浓度为p2，所述第二封装胶内的任意点与所述台阶的垂直距离为x2，所述第一封装胶内的所述第一荧光粉的浓度呈梯度变化，所述第一封装胶内第一荧光粉位于x1所在平面的浓度满足：(a+b)*h1/2(h1-x1)*p1，所述第二封装胶内的所述第二荧光粉的浓度呈梯度变化，所述第二封装胶内第二荧光粉位于x2所在平面的浓度满足：(b+c)*h2/2(h2-x2)*p2。
12.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于：所述支架上至少设置有第一焊盘和第二焊盘，所述LED芯片有多个，至少在所述第一焊盘上设置一个所述LED芯片，或者至少在所述第二焊盘上设置一个所述LED芯片，所述反射杯内最下层的所述封装胶遮挡所有的所述LED芯片。
13.一种LED灯，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的LED器件。
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