CN113497012A - 一种类太阳光谱封装结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种类太阳光谱封装结构，还涉及一种该封装结构的制作方法，包括基板，设置在基板上的发光体，用于封装发光体的封装层，其特征在于：所述发光体包括一第一CSP芯片以及至少一第二CSP芯片，所述第一CSP芯片包括紫光芯片，以及包覆在紫光芯片顶面与四周的蓝色荧光粉层；所述第二CSP芯片包括蓝光芯片，所述蓝光芯片的表面中至少顶面设置有第一红黄绿色荧光粉层；所述封装层为第二红黄绿色荧光粉层。本发明优点是：充分利用短波长芯片的光子能量，提高蓝色荧光粉的激发效率，同时，由于短波长芯片的光效较低，避免分散激发各色荧光粉，造成蓝色荧光粉的激发不足。

Description

一种类太阳光谱封装结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种类太阳光谱封装结构，还涉及一种类太阳光谱封装结构。
背景技术
随着照明形势的不断演变，人们对LED照明的需求，从最初的亮度和色温，到光的颜色和显色效果，开始不断追求光的品质和舒适健康的体验。于是，“太阳光谱”频繁出现在大众视野。
与常规LED和全光谱LED的光色对比，太阳光谱LED的光色最自然，能更好地还原实物本真色彩，而且光色舒适不伤眼。
现有技术方案存在的主要问题：
芯片通过锡膏、固晶胶、银胶等连接在基板上，混合荧光粉一般会喷涂在芯片的上表面周围，对于混合荧光粉而言存在二次吸收的问题，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，虽然提高了显色指数，但其能量损失较大，发光效率较低。二次吸收对于显色性及发光效率都有极大的影响。
而单纯采用紫光蓝色荧光粉和蓝光芯片激发红色荧光粉的技术方案，该方案依旧存在光谱在480nm的光谱缺失问题，而该段光谱对于调节人的节律有较大影响；同时，该方案的色空间分布均匀性较差，带来的颜色变化大，且颜色饱和度低。综上所述，目前常规封装方案无法实现真正意义上的类太阳光谱或者全光谱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够弥补480nm附近光谱缺失，同时光源色空间角度分布更加均匀的一种类太阳光谱封装结构及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种类太阳光谱封装结构，包括
基板，所述基板用于承载或连接发光体；
发光体，所述发光体设置在基板上，发光体包括一第一CSP芯片以及至少一第二CSP芯片，
封装层，所述封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面；
其特征在于：
所述第一CSP芯片包括紫光芯片，以及包覆在紫光芯片顶面与四周的蓝色荧光粉层；
所述第二CSP芯片包括蓝光芯片，所述蓝光芯片的表面中至少顶面设置有第一红黄绿色荧光粉层；
所述封装层为第二红黄绿色荧光粉层。
优选的，所述第一红黄绿色荧光粉层采用长波长红色荧光粉、长波长黄绿色荧光粉与胶体混合而成，所述第二红黄绿色荧光粉层采用短波长黄绿色荧光粉、短波长红色荧光粉与胶体混合而成；
所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长红色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长红色荧光粉的峰值波长；
所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长黄绿色荧光粉的峰值波长。
优选的，所述长波长红色荧光粉的峰值波长大于640nm，长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于540nm；所述短波长黄绿色荧光粉的峰值波长小于540nm，短波长红色荧光粉的峰值波长小于640nm。
优选的，所述封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面采用SMD、COB、灯丝灯中的任意一种封装形式。
一种实现类太阳光谱封装结构的制作方法，其特征在于：所述方法包括：
步骤S1：发光体的制作，
选用紫光芯片，在紫光芯片顶面与四周封装蓝色荧光粉层，进而形成第一CSP芯片；
选用蓝光芯片，蓝光芯片的表面中至少顶面设置有第一红黄绿色荧光粉层，进而第二CSP芯片；
步骤S2：点亮第一CSP芯片，
通过单独点亮第一CSP芯片，在CIE色度图上找到色点位置A，记作色点(X1；Y1)；
步骤S3：点亮第二CSP芯片，
通过单独点亮第二CSP芯片，在CIE色度图上找到色点位置B，记作色点(X2；Y2)；
步骤S4：固晶，
将第一CSP芯片和至少一颗第二CSP芯片，固晶到基板上；
步骤S5：同时点亮第一CSP芯片、第二CSP芯片，寻找混合色点C，
通过同时点亮第一CSP芯片、第二CSP芯片，在CIE色度图上找到色点位置C，记作色点(X3；Y3)；且色点(X3；Y3)位于色点(X1；Y1)和色点(X2；Y2)的连线上；
步骤S6：整体涂覆第二红黄绿色荧光粉层，达到目标色点，
通过在基板表面，整体涂覆第二红黄绿色荧光粉层，通过调整第二红黄绿色荧光粉层中各荧光粉的配比来实现，光源在CIE色度图上的色点位置与目标色点D位置重合，记作色点(X4；Y4)；
步骤S7：改变光源色温，
如果要改变光源的整体色温，可以通过调整封装体中第二CSP芯片中荧光粉配比也就是在色坐标图中位置来实现。
优选的，所述第一红黄绿色荧光粉层采用长波长红色荧光粉、长波长黄绿色荧光粉与胶体混合而成，所述第二红黄绿色荧光粉层采用短波长黄绿色荧光粉、短波长红色荧光粉与胶体混合而成；所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长红色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长红色荧光粉的峰值波长；所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长黄绿色荧光粉的峰值波长。
优选的，所述长波长红色荧光粉的峰值波长大于640nm，长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于540nm；所述短波长黄绿色荧光粉的峰值波长小于540nm，短波长红色荧光粉的峰值波长小于640nm。
本发明的优点在于：
(1)本发明类太阳光谱封装，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，充分利用短波长芯片的光子能量，提高蓝色荧光粉的激发效率，同时，由于短波长芯片的光效较低，避免分散激发各色荧光粉，造成蓝色荧光粉的激发不足。
(2)本发明类太阳光谱封装，充分考虑到不同波长对于蓝光吸收效率的差异性，将较多的红色荧光粉(λ≥640nm)和较少的黄绿荧光粉(λ≥540nm)封装在蓝光芯片的四周及表面，而将较少的红色荧光粉(λ≤640nm)和较多的黄绿荧光粉(λ≤540nm)封装在整体封装层内，可以充分避免由于紫光激发蓝色荧光粉发出的蓝光对其他发射波长长于蓝光的荧光粉现成的二次激发，有效地弥补了常规激发方案中480nm附近光谱的缺失，同时光源空间角度分布更加均匀，颜色的均匀性和饱和度更高。
附图说明
图1为本发明类太阳光谱封装结构示意图。
图2为本发明类太阳光谱封装结构制作方法中寻找目标色点示意图。
图3为本发明第一批次类太阳光谱封装结构测试得到的光谱图。
图4为本发明第二批次类太阳光谱封装结构测试得到的光谱图。
图5为本发明第三批次类太阳光谱封装结构测试得到的光谱图。
图6为本发明第四批次类太阳光谱封装结构测试得到的光谱图。
图7为本发明第一批次类太阳光谱封装结构的出光角度分布图。
图8为本发明第一批次类太阳光谱封装结构的出光角度色温均匀性测试图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的类太阳光谱封装结构，包括
基板1，该基板1用于承载或连接发光体；
发光体，发光体设置在基板1上，发光体包括一第一CSP芯片2以及至少一第二CSP芯片3，
封装层4，封装层4用于将发光体整体或局部封装在基板1的表面。
本发明的第一CSP芯片2包括紫光芯片21，以及包覆在紫光芯片21顶面与四周的蓝色荧光粉层22；第二CSP芯片3包括蓝光芯片31，在蓝光芯片31的表面中至少顶面设置有第一红黄绿色荧光粉层32；封装层4为第二红黄绿色荧光粉层。
虽然第一红黄绿色荧光粉层、第二红黄绿色荧光粉层中，均含有红色、黄色、绿色荧光粉，以满足类太阳光谱的光谱要求。
但是，考虑到不同波长对于蓝光吸收效率的差异性，为了避免由于紫光芯片21激发蓝色荧光粉层22发出的蓝光对其他发射波长长于蓝光的荧光粉形成的二次激发，本发明的方案采用了以下两种措施：
(1)由于红色荧光粉的峰值波长大于黄绿色荧光粉(黄色荧光粉与绿色荧光粉中的一种或两种)的峰值波长，因此，红色荧光粉中的大部分粉尽量位于第一红黄绿色荧光粉层32内，黄绿色荧光粉中的大部分粉尽量位于封装层4内。
(2)由于红色荧光粉与黄绿荧光粉本身也存在不同的波长，因此，选择将红色荧光粉中峰值波长较长的设置在第一红黄绿色荧光粉层32内，红色荧光粉中峰值波长较短的设置在封装层4内；选择将黄绿荧光粉中峰值波长较长的封装在蓝光芯片31表面的第一红黄绿色荧光粉层32内，黄绿荧光粉中峰值波长较短的封装在封装层4内。
本实施中具体为：
第一红黄绿色荧光粉层采用长波长红色荧光粉、长波长黄绿色荧光粉与胶体混合而成，长波长红色荧光粉的峰值波长大于640nm，长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于540nm；而第二红黄绿色荧光粉层则采用短波长黄绿色荧光粉、短波长红色荧光粉与胶体混合而成。短波长黄绿色荧光粉的峰值波长小于540nm，短波长红色荧光粉的峰值波长小于640nm。
使得第一红黄绿色荧光粉层中长波长红色荧光粉的峰值波长大于第二红黄绿色荧光粉层中短波长红色荧光粉的峰值波长；第一红黄绿色荧光粉层中长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于第二红黄绿色荧光粉层中短波长黄绿色荧光粉的峰值波长。
此外，第一红黄绿色荧光粉层中的长波长红色荧光粉在第一红黄绿色荧光粉中荧光粉总量的占比为70％以上，第二红黄绿色荧光粉层中的短波长红色荧光粉占第二红黄绿色荧光粉中荧光粉总量的占比在30％以下。
上述封装层4将发光体整体或局部封装在基板的表面采用SMD、COB、灯丝灯中的任意一种封装形式。
一种类太阳光谱封装结构的制作方法，包括：
步骤S1：发光体的制作，
选用紫光芯片21，在紫光芯片21顶面与四周封装蓝色荧光粉层22，进而形成第一CSP芯片2；
选用蓝光芯片31，蓝光芯片31的表面中顶面和四周设置有第一红黄绿色荧光粉层32，进而第二CSP芯片3；本实施例中，第一红黄绿色荧光粉层采用长波长红色荧光粉、长波长黄绿色荧光粉与胶体混合而成；作为本发明更具体的实施方式，长波长红色荧光粉的峰值波长大于640nm，长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于540nm；
步骤S2：点亮第一CSP芯片，
通过单独点亮第一CSP芯片2，如图2所示，在CIE色度图上找到色点位置A，记作色点(X1；Y1)；
步骤S3：点亮第二CSP芯片，
通过单独点亮第二CSP芯片3，在CIE色度图上找到色点位置B，记作色点(X2；Y2)；
步骤S4：固晶，
将第一CSP芯片2和至少一颗第二CSP芯片3，固晶到基板1上；
步骤S5：同时点亮第一CSP芯片2、第二CSP芯片3，寻找混合色点C，
通过同时点亮第一CSP芯片2、第二CSP芯片3，在CIE色度图上找到色点位置C，记作色点(X3；Y3)；且色点(X3；Y3)位于色点(X1；Y1)和色点(X2；Y2)的连线上；
步骤S6：整体涂覆第二红黄绿色荧光粉层作为封装层4，达到目标色点，
通过在基板1表面，整体涂覆第二红黄绿色荧光粉层，通过调整第二红黄绿色荧光粉层中各荧光粉的配比来实现，光源在CIE色度图上的色点位置与目标色点D位置重合，记作色点(X4；Y4)；
本实施例中，第二红黄绿色荧光粉层采用短波长黄绿色荧光粉、短波长红色荧光粉与胶体混合而成；且第一红黄绿色荧光粉层中长波长红色荧光粉的峰值波长大于第二红黄绿色荧光粉层中短波长红色荧光粉的峰值波长；第一红黄绿色荧光粉层中长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长黄绿色荧光粉的峰值波长。
作为本发明更具体的实施方式，短波长黄绿色荧光粉的峰值波长小于540nm，短波长红色荧光粉的峰值波长小于640nm。
步骤S7：改变光源色温，
如果要改变光源的整体色温，可以通过调整封装体中第二CSP芯片中荧光粉配比也就是在色坐标图中位置来实现。
下表为采用本发明工艺制作的类太阳光谱封装结构的多批次规格参数：
Figure BDA0002419414040000091
Figure BDA0002419414040000101
图3～6为根据上述各批次(C)本发明类太阳光谱封装结构测试得到的光谱图与(A)传统蓝光芯片激发以及(B)传统紫光芯片激发蓝色荧光粉加普通蓝光芯片的光谱图对比。
光谱测试数据可以发现：采用本实施例的封装方式，可以有效地弥补改善了传统蓝光激发与紫光CSP叠加蓝光芯片的激发方案中普遍存在的在480nm附近光谱的缺失或者强度较低的问题，同时光源空间角度分布更加均匀，颜色的均匀性和饱和度更高。
图7为批次1的类太阳光谱封装结构出光角度测试数据图。本实施例出光角度测试数据可以发现：采用本实施例的封装方式，光源空间角度可以达到120度以上，且空间分布更加均匀。
图8为批次1的类太阳光谱封装结构色温均匀性测试数据，测试结果表明：本实施例的光源在色温分布上更加均匀、一致性更好。

Claims (7)

1.一种类太阳光谱封装结构，包括
基板，所述基板用于承载或连接发光体；
发光体，所述发光体设置在基板上，发光体包括一第一CSP芯片以及至少一第二CSP芯片，
封装层，所述封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面；
其特征在于：
所述第一CSP芯片包括紫光芯片，以及包覆在紫光芯片顶面与四周的蓝色荧光粉层；
所述第二CSP芯片包括蓝光芯片，所述蓝光芯片的表面中至少顶面设置有第一红黄绿色荧光粉层；
所述封装层为第二红黄绿色荧光粉层。
2.根据权利要求1所述的一种类太阳光谱封装结构，其特征在于：
所述第一红黄绿色荧光粉层采用长波长红色荧光粉、长波长黄绿色荧光粉与胶体混合而成，所述第二红黄绿色荧光粉层采用短波长黄绿色荧光粉、短波长红色荧光粉与胶体混合而成；
所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长红色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长红色荧光粉的峰值波长；
所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长黄绿色荧光粉的峰值波长。
3.根据权利要求1所述的一种类太阳光谱封装结构，其特征在于：
所述长波长红色荧光粉的峰值波长大于640nm，长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于540nm；所述短波长黄绿色荧光粉的峰值波长小于540nm，短波长红色荧光粉的峰值波长小于640nm。
4.根据权利要求1所述的一种类太阳光谱封装结构，其特征在于：所述封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面采用SMD、COB、灯丝灯中的任意一种封装形式。
5.一种实现权利要求1所述一种类太阳光谱封装结构的制作方法，
其特征在于：所述方法包括：
步骤S1：发光体的制作，
选用紫光芯片，在紫光芯片顶面与四周封装蓝色荧光粉层，进而形成第一CSP芯片；
选用蓝光芯片，蓝光芯片的表面中至少顶面设置有第一红黄绿色荧光粉层，进而第二CSP芯片；
步骤S2：点亮第一CSP芯片，
通过单独点亮第一CSP芯片，在CIE色度图上找到色点位置A，记作色点(X1；Y1)；
步骤S3：点亮第二CSP芯片，
通过单独点亮第二CSP芯片，在CIE色度图上找到色点位置B，记作色点(X2；Y2)；
步骤S4：固晶，
将第一CSP芯片和至少一颗第二CSP芯片，固晶到基板上；
步骤S5：同时点亮第一CSP芯片、第二CSP芯片，寻找混合色点C，
通过同时点亮第一CSP芯片、第二CSP芯片，在CIE色度图上找到色点位置C，记作色点(X3；Y3)；且色点(X3；Y3)位于色点(X1；Y1)和色点(X2；Y2)的连线上；
步骤S6：整体涂覆第二红黄绿色荧光粉层，达到目标色点，
通过在基板表面，整体涂覆第二红黄绿色荧光粉层，通过调整第二红黄绿色荧光粉层中各荧光粉的配比来实现，光源在CIE色度图上的色点位置与目标色点D位置重合，记作色点(X4；Y4)；
步骤S7：改变光源色温，
如果要改变光源的整体色温，可以通过调整封装体中第二CSP芯片中荧光粉配比也就是在色坐标图中位置来实现。
6.根据权利要求5所述的一种类太阳光谱封装结构的制作方法，其特征在于：所述第一红黄绿色荧光粉层采用长波长红色荧光粉、长波长黄绿色荧光粉与胶体混合而成，所述第二红黄绿色荧光粉层采用短波长黄绿色荧光粉、短波长红色荧光粉与胶体混合而成；
所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长红色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长红色荧光粉的峰值波长；
所述第一红黄绿色荧光粉层中长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于所述第二红黄绿色荧光粉层中短波长黄绿色荧光粉的峰值波长。
7.根据权利要求6所述的一种类太阳光谱封装结构的制作方法，其特征在于：所述长波长红色荧光粉的峰值波长大于640nm，长波长黄绿色荧光粉的峰值波长大于540nm；所述短波长黄绿色荧光粉的峰值波长小于540nm，短波长红色荧光粉的峰值波长小于640nm。
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