CN114335305A

CN114335305A - 一种无荧光粉多基色led侧发光模块及侧发光装置

Info

Publication number: CN114335305A
Application number: CN202111320757.5A
Authority: CN
Inventors: 郭醒; 蔡丰任; 罗昕; 徐龙权; 王光绪; 付江; 王都阳; 吴小明; 方芳; 王立; 张建立; 江风益
Original assignee: Nanchang Guiji Semiconductor Technology Co ltd; Nanchang University
Current assignee: Nanchang Guiji Semiconductor Technology Co ltd; Nanchang University
Priority date: 2021-11-09
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-11-09
Also published as: CN114335305B

Abstract

本发明公开了一种无荧光粉多基色LED侧发光模块及侧发光装置，该侧发光模块包括多基色LED光源、光源电路板、扩散板、导光板、第一反光层、第二反光层和散热器，多基色LED光源中不含荧光粉，通过至少四颗不同基色的LED芯片直接合成白光，导光板边缘设置有光耦合结构，扩散板、第二反光层、导光板、第一反光层依次叠设，导光板的光耦合结构和第一、第二反光层的设置实现了结构紧凑的多基色LED侧发光模块的高光提取、高亮度均匀性、高颜色均匀性；侧发光装置由侧发光模块和外壳、电源模块、控制模块、导线组成，侧发光模块与电源模块、控制模块通过导线相连，并结合驱动和控制设计，实现了多基色LED侧发光装置的光谱可调，实现按需照明，并兼顾高光提取、高亮度均匀性、高颜色均匀性的照明要求。

Description

一种无荧光粉多基色LED侧发光模块及侧发光装置

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其是涉及一种无荧光粉多基色LED侧发光模块及侧发光装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)是目前已知最高光效的人工光源，具有耗电少、寿命长、色彩丰富、可调控性强等特点。可见光波段内的LED按颜色可以划分为红光LED、橙光LED、黄光LED、绿光LED、青光LED、蓝光LED、紫光LED，LED所发出的光线的颜色由光线的波长/频率所决定，光线的波长/频率由半导体材料的禁带宽度所决定。多基色LED合成全光谱白光技术手段，是依靠多种颜色的芯片直接通过电致发光合成白光，多基色白光LED能够有效解决荧光粉转换LED在使用过程中由于荧光粉老化所带来的色温漂移和蓝光泄露等问题，且随着不同颜色LED光效的不断提升，多基色LED的光效也会不断提升，同时多基色LED还具有寿命长，光谱连续可调以及光品质高等优点，在智能照明、健康照明和可见光通信等领域有更广阔的前景。

LED产业链按上中下游可以分为上游外延、芯片，中游封装，下游应用， LED应用是和用户关联最为密切的一部分。在多基色LED产品应用方面存在的主要问题就是多基色LED中各基色芯片位置分布差异所导致的空间颜色均匀性较差的问题以及光提取效率不高的问题。因此需要通过研究新型LED灯具结构来实现多基色LED各基色芯片出射光的充分混合，提升多基色LED灯具的空间颜色均匀性，进而提高多基色LED灯具的光品质；并且优化多基色LED灯具结构，提升多基色LED灯具的光提取效率。

现有的直下式多基色LED灯具，通过一系列复杂的混光和配光的光学手段，实现了多基色LED出光的混光混色，但是其混光、配光部件的使用会导致整灯结构复杂，并且造成了光效的降低，而且为了实现灯具出光较好的亮度均匀性与颜色均匀性，直下式多基色LED灯具的体积也相对较大。

与此同时，侧发光灯具具有结构紧凑、体积小、发光柔和均匀的特点，传统的侧发光结构只适用于平面封装结构的荧光粉型LED，而无荧光粉多基色 LED必须采用球帽封装结构以提高多基色LED封装光提取效率，而目前侧发光灯具结构并不适用于多基色LED封装结构。如所示，(a)、(b)分别为荧光粉型LED和多基色LED采用传统侧发光结构时的剖面正视图，(c)、(d)分别为荧光粉型LED和多基色LED采用传统侧发光结构时的剖面俯视图，在图中，光线为实线代表光线能够耦合进入导光板，光线为虚线代表光线不能够耦合进入导光板，从图中可以看出，对于平面封装结构的荧光粉型LED，光线能够很好地耦合进传统侧发光结构的导光板中，但对于多基色LED的球帽封装结构，在传统侧发光结构的导光板中，多基色LED光源中大角度的光线难以耦合进导光板，因此现有的侧发光结构无法解决多基色LED的光耦合和光提取问题，所以发展一种出光均匀柔和的高光效多基色LED侧发光模块及侧发光装置具有非常重要的应用价值。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种具有高光提取、高亮度均匀性、高颜色均匀性的无荧光粉多基色LED侧发光模块。

本发明的第二个目的在于提供一种能实现多基色LED侧发光装置的光谱可调、实现按需照明、并兼顾高光提取、高亮度均匀性、高颜色均匀性照明要求的无荧光粉多基色LED侧发光装置。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种无荧光粉多基色LED侧发光模块，包括多基色LED光源、光源电路板、扩散板、导光板、第一反光层、第二反光层、散热器，其中，1～999颗多基色LED光源通过焊接层固定在光源电路板上，1～10条光源电路板固定在散热器的内侧，多基色LED光源中不同基色的LED芯片出光面的法线方向均垂直于侧发光模块出光面的法线方向(其中，侧发光模块出光面定义为扩散板外表面)，多基色LED光源出光通过导光板、第一反光层、第二反光层、扩散板改变出光方向，实现无荧光粉多基色LED侧发光模块出光面出光；所述无荧光粉多基色LED侧发光模块中，扩散板、第二反光层、导光板、第一反光层和散热器按照从上到下的顺序依次叠加设置，在所述导光板的边缘设置有光耦合结构对光线进行光提取，所述第一反光层、第二反光层对光线进行二次光提取，在所述导光板的底部设置有图形化漫反射网点对光线进行光提取和混光；所述多基色LED光源中不含荧光粉，通过至少四颗LED芯片直接合成白光，所用LED芯片为高光效黄光LED芯片、高光效绿光LED芯片、高光效青光 LED芯片、高光效蓝光LED芯片、高光效红光LED芯片、高光效橙光LED 芯片。

进一步地，在多基色LED光源中，除了包括至少四颗不同基色的LED芯片外，还包括固晶层、基板、金线和一次光学透镜，不同基色的LED芯片通过固晶层和金线实现与基板的机械连接和电传导，一次光学透镜将不同基色的 LED芯片密封在基板上，实现对LED芯片的机械保护和光提取作用。

进一步地，在多基色LED光源所包含的不同基色高光效LED芯片中，黄光LED芯片的峰值波长范围为550.0nm～579.9nm、绿光LED芯片的峰值波长范围为510.0nm～549.9nm、青光LED芯片的峰值波长范围为480.0nm～ 509.9nm、蓝光LED芯片的峰值波长范围为450.0nm～479.9nm、红光LED芯片的峰值波长范围为610.0nm～650.0nm、橙光LED芯片的峰值波长范围为 580.0nm～609.9nm，至少四颗LED芯片在多基色LED光源中为并联连接，采用多路电流驱动，不同基色LED芯片所在电路的输入电流不完全相同，能通过调节输入电流的大小进而实现所需光谱的合成。

进一步地，多基色LED光源的封装结构是陶瓷封装、板上芯片、系统封装或硅基封装中的一种；多基色LED光源中的基板是陶瓷基板、铝基板、铜基板或硅基板中的一种；多基色LED光源中的一次光学透镜是球帽透镜，一次光学透镜的材料是硅胶、环氧树脂或聚氨酯中的一种。

进一步地，在侧发光模块中，光源电路板的数量为1～10条，光源电路板为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)、加固柔性电路板、印刷电路板 (Printed CircuitBoard，PCB)、铝基电路板，在光源电路板上制作有对应多基色LED光源中不同基色LED芯片的导电连接点和电路；光源电路板的表面设置有高漫反射率涂层或反光纸，对多基色LED光源出射光中的返回光线进行二次反射提取，进而提高光提取效率；光源电路板通过热扩散材料固定在散热器的边框内侧，所述热扩散材料为导热双面胶、导热硅脂或导热硅胶。

进一步地，导光板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯，导光板边缘设置的光耦合结构为与一次光学透镜对应的凹形结构，凹形结构为半圆柱形开孔或半球形开孔，所述凹形结构的特征尺寸S₂大于多基色LED光源的特征尺寸 S₁，凹形结构与所述多基色LED光源之间紧密结合或填充有空气或果冻胶介质，果冻胶介质的折射率介于多基色LED光源的一次光学透镜材料的折射率和导光板材料的折射率之间，光线从不同基色的LED芯片中出射，依次经过折射率渐变的一次光学透镜——果冻胶介质——导光板，减少了界面处的菲涅尔损耗，提高了不同颜色的光线从多基色LED芯片到导光板之间的光提取效率；在导光板的底部设置有图形化漫反射网点，所述图形化漫反射网点的形状、尺寸、分布和填充面积可调，能够实现对不同尺寸侧发光模块的出光面亮度均匀性的调节；导光板的形状与散热器的形状一致，为圆形或多边形，导光板的特征尺寸L₂小于散热器边框的特征尺寸L₁，图形化漫反射网点的填充特征尺寸L₂’小于等于所述导光板的特征尺寸L₂。

进一步地，扩散板的材质为掺杂有微米级或纳米级扩散粒子的聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯/聚碳酸酯/聚丙烯材料；扩散板的形状为圆形或多边形，扩散板的特征尺寸L₃等于导光板的特征尺寸L₂。

进一步地，第一反光层和第二反光层的表面为高反射率表面，第一反光层的表面反射类型为漫反射，第二反光层的表面反射类型为漫反射或镜面反射；所述第一反光层设置在所述导光板和所述散热器之间，且设置在导光板的图形化漫反射网点的一侧，所述第二反光层设置在扩散板和导光板之间；第一反光层的形状与导光板的形状一致，为圆形或多边形，第二反光层的外部形状与所述导光板的形状一致，且中间部分镂空；第一反光层的特征尺寸L₄大于导光板的特征尺寸L₂，第二反光层的外侧特征尺寸L₄’也大于所述导光板的特征尺寸L₂，第二反光层的内侧特征尺寸为L₅，有(L₄-L₅)/2≥S₂。

进一步地，多基色LED光源中小角度出射的光线通过导光板边缘的凹形结构耦合进导光板，在导光板中形成全反射，并通过图形化漫反射网点的漫反射作用打破全反射而被提取出来；多基色LED光源中大角度出射的光线通过导光板边缘的凹形结构耦合进导光板或通过第一反光层/第二反光层的二次光提取作用耦合进导光板，再通过图形化漫反射网点的漫反射作用打破全反射而被提取出来。并且，多基色LED光源未耦合进导光板的光线通过第一反光层/ 第二反光层实现二次光提取。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种无荧光粉多基色LED侧发光装置，特征是：包括外壳、电源模块、控制模块、导线和上述无荧光粉多基色LED侧发光模块，所述无荧光粉多基色 LED侧发光模块安装在所述外壳上，电源模块通过导线与控制模块和无荧光粉多基色LED侧发光模块相连，电源模块、控制模块和导线均设置在外壳的内侧。

进一步地，在无荧光粉多基色LED侧发光装置中，无荧光粉多基色LED 侧发光模块中的光源电路板上的电路通过导线与电源模块上的对应电路相连。

进一步地，电源模块中包含有AC-DC模块、电流调节模块，电源模块外接的220V交流电通过电源模块中的AC-DC模块转化为低纹波及稳定的低压直流电源，控制模块接收外部信号后，将外部信号转码编译给电源模块中的电流调节模块，具体是通过多路PWM输出信号控制电流调节模块完成对光源电路板上电路的多路恒流输出控制，实现多路驱动电流的调节，电流调节模块输出的多路电流分别通过每路导线输入到无荧光粉多基色LED侧发光模块中的光源电路板上的每个多基色LED光源中的不同基色LED芯片中，进而使得所述不同基色的LED芯片直接通过多路驱动电流的调节实现光谱调节；电流调节模块的恒流输出能够保证LED芯片工作电流的稳定性，进而保证整个侧发光模块出光的稳定性和可靠性。

进一步地，该无荧光粉多基色LED侧发光装置为无荧光粉多基色LED侧发光台灯或无荧光粉多基色LED侧发光平板灯。

本发明是以无荧光粉多基色LED光源作为该侧发光模块的发光单元，并针对多基色LED光源进行侧发光模块上的结构创新，实现了多基色LED侧发光模块及侧发光装置的高光提取、高亮度均匀性、高颜色均匀性，同时结合驱动和控制设计，实现了多基色LED侧发光模块及侧发光装置的光谱可调、色温可调和亮度可调。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明设计了针对于多基色LED封装结构的导光板的光耦合结构，并优化了多基色LED光源与第一/第二反光层之间光线的传输与二次光提取，实现了多基色LED侧发光模块的高光提取效率；

2、解决了多基色LED光源的使用导致侧发光模块在空间上产生分色现象的问题，实现了多基色LED侧发光模块出光的高空间颜色均匀性；

3、实现了结构紧凑的无荧光粉多基色LED侧发光模块，从而能获得体积更小的多基色LED装置，本发明能够实现光谱可调，实现按需照明，并兼顾高光提取、高亮度均匀性、高颜色均匀性的照明要求。

附图说明

图1为荧光粉型LED和多基色LED采用传统侧发光结构时的剖面正视图和剖面俯视图；

图2为本发明实施例1无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面正视图；

图3为本发明实施例1无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面俯视图；

图4为本发明实施例1四基色LED光源的大、小角度出光示意图；

图5为本发明实施例1四基色LED光源结构示意图；

图6为本发明实施例1四颗不同基色的LED芯片在四基色LED光源中的排布示意图；

图7为本发明实施例1无荧光粉多基色LED侧发光装置的结构示意图，该装置为台灯；

图8为本发明实施例1中控制模块和电源模块的工作逻辑图；

图9为本发明实施例1无荧光粉多基色LED侧发光模块中各部件与外壳位置关系的三维分离结构示意图；

图10为本发明实施例1实现2000K～50000K不同色温变化的光谱示意图；

图11为本发明实施例2无荧光粉多基色LED侧发光模块的灯条结构示意图；

图12为本发明实施例3无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面正视图；

图13为本发明实施例3无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面俯视图；

图14为本发明实施例3四基色LED光源结构示意图；

图15为本发明实施例3无荧光粉多基色LED侧发光模块中各部件与外壳位置关系的三维分离结构示意图；

图16本发明实施例3无荧光粉多基色LED侧发光装置的结构示意图，该装置为平板灯；

图17为本发明实施例4五基色LED光源中芯片分布示意图；

图18为本发明实施例4五基色LED光源在4800K色温情况下的光谱图和CIE色品图；

图19为本发明实施例5六基色LED光源中芯片分布示意图；

图20为本发明实施例5六基色LED在3639K色温情况下的光谱图和CIE 色品图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明实施例1的出光面为圆形，如图2所示，为本发明实施例1的无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面正视图，包括四基色LED光源11、FPC光源电路板12、PC扩散板13、PMMA导光板14、半圆柱形开孔141、图形化漫反射网点142、第一漫反射反光层15、第二漫反射反光层16、散热器17，其中，56颗四基色LED光源11以等间距排列的方式通过焊接层121固定在1条 560mm长的FPC光源电路板12上，FPC光源电路板12通过导热胶层122固定在散热器17内壁上，实现限位和散热；在图2中，PC扩散板13、第二漫反射反光层16、PMMA导光板14、第一漫反射反光层15、散热器17按从上到下顺序进行设置，其中，PC扩散板13、第一漫反射反光层15、PMMA导光板14、散热器17的基础形状均为圆形，第二漫反射反光层16的形状为圆环形。散热器17直径即特征尺寸L₁＝196mm；PMMA导光板14直径即特征尺 L₂＝174mm，在PMMA导光板14的边缘设置有半圆柱形开孔141，在PMMA 导光板14的底部设置有图形化漫反射网点142，图形化漫反射网点142的直径为0.5mm，呈等间距分布，间距大小为1mm，图形化漫反射网点142的填充特征尺寸L₂’＝164mm。PMMA导光板14位于第一漫反射反光层15和第二漫反射反光层16之间；PC扩散板13的直径即特征尺寸L₃＝176mm；第一漫反射反光层15的外径即特征尺寸L₄、第二漫反射反光层16的外径即特征尺寸L₄’ 和PC扩散板13的特征尺寸L₃相等，即L₄＝L₄’＝L₃＝176mm；第二漫反射反光层16的内径即特征尺寸L₅＝166mm。

为了更好地对该模块的结构进行说明，如图3所示，为本实施例1无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面俯视图，其中四基色LED光源11的特征尺寸S₁＝3.5mm；PMMA导光板14上的半圆柱形开孔141的特征尺寸S₂＝5mm。特征尺寸L₂、L₄、L₄’、L₅已在前文进行说明，四基色LED光源11呈等间距圆形阵列排列于PMMA导光板14的侧边，并与PMMA导光板14中的半圆柱形开孔141配合。光线从四基色LED光源11中发出，通过PMMA导光板14 上的半圆柱形开孔141直接耦合进PMMA导光板14中；图4为实施例1四基色LED光源11的大、小角度出光示意图，结合图2、图3和图4可知，四基色LED光源11发出的所有光线中，小角度出射的光线在PMMA导光板14中形成全反射，并通过图形化漫反射网点142的漫反射作用打破全反射而被提取出来；从剖面正视图可知，大角度出射的光线通过第一漫反射反光层15、第二漫反射反光层16的二次光提取作用耦合进PMMA导光板14，再通过图形化漫反射网点142的漫反射作用打破全反射而被提取出来；从剖面俯视图可知，大角度出射的光线通过半圆柱形开孔141耦合进PMMA导光板14，再通过图形化漫反射网点142的漫反射作用实现光提取。并且，四基色LED光源11未耦合进PMMA导光板14的光线通过第一漫反射反光层15和第二漫反射反光层 16实现二次光提取。不同颜色的光线在导光板中进行混合和提取，实现混光混色，最后通过PC扩散板13的体散射作用形成均匀的出光，最终实现无荧光粉多基色LED侧发光模块的高空间颜色均匀性和高亮度均匀性，并保证高光提取效率。

为了更好地对四基色LED光源11的结构进行说明，如图5所示，在四基色LED光源11中，包括四颗不同基色的LED芯片111、固晶层112、金线113、陶瓷基板114和一次光学透镜115，LED芯片111通过固晶层112实现与陶瓷基板114的机械连接，LED芯片111通过金线113实现与陶瓷基板114的电传导，一次光学透镜115将四颗不同基色的LED芯片111密封在陶瓷基板114 上，实现对四颗不同基色的LED芯片111的机械保护和光提取作用。四颗不同基色的LED芯片111如图6所示，分别为高光效蓝光LED芯片111B、高光效黄光LED芯片111Y、高光效绿光LED芯片111G、高光效红光LED芯片 111R按顺时针方向依次设置，高光效蓝光LED芯片111B和高光效绿光LED 芯片111G互为对角，高光效黄光LED芯片111Y和高光效红光LED芯片111R 互为对角，这样设置是为了实现预混光，保证封装模块具有相对较好的空间颜色均匀性。四基色LED光源11中不同基色的LED芯片111出光面的法线方向均垂直于侧发光模块出光面的法线方向(其中，侧发光模块出光面定义为PC 扩散板13的外表面)，四基色LED光源11出光通过通过PMMA导光板14、第一漫反射反光层15、第二漫反射反光层16、PC扩散板13改变出光方向，实现无荧光粉多基色LED侧发光模块出光面出光。

图7为本发明实施例1的无荧光粉多基色LED侧发光装置示意图，该装置为台灯，包括无荧光粉多基色LED侧发光模块101、外壳102、电源模块103、控制模块104和导线105。

图8为本发明实施例1中电源模块103和控制模块104的工作逻辑图，外接220V交流电通过电源模块103中的AC-DC模块转化为低纹波及稳定的低压直流电源，控制模块104接受外部信号后，将外部信号转码编译给电流调节模块，具体是通过四路PWM输出信号控制电流调节模块完成对光源电路板上电路的四路恒流输出控制，实现四路驱动电流的调节。电流调节模块输出的四路电流分别通过每路导线105输入到FPC光源电路板12上的每个四基色LED 光源11中的四颗不同基色的LED芯片111中；控制模块104可以通过调控每条电路的电流，从而实现每个四基色LED光源11色温和亮度的调节，进而实现整个侧发光模块色温和亮度的调节；电流调节模块的恒流输出能够保证LED 芯片111工作电流的稳定性，进而保证整个侧发光模块出光的稳定性和可靠性。

为了更好地理解该实施例的实现方式，作为对本发明实施例1的补充，如图9所示，为本发明实施例1无荧光粉多基色LED侧发光模块101中各部件与外壳102位置关系的三维分离结构示意图。

图10为本发明实施例1通过调节不同基色芯片的电流大小实现不同光功率的配比进而实现的不同色温(2000K、3000K、4000K、5000K)的光谱图。

实施例2：

实施例2与实施例1的无荧光粉多基色LED侧发光模块基本一致，唯一不同之处在于：将FPC光源电路板12底部做了加固补强处理，如图11所示，实施例2的灯条由四基色LED光源21、加固FPC电路板22组成，加固FPC 电路板22由FPC电路板221和加固铝块222组成，加固铝块222可以保证四基色LED光源21和FPC电路板221之间导电触点相互连接的机械稳定性，同时可以提高散热能力，降低LED芯片结温，提高四基色LED光源21的可靠性。

实施例3：

实施例3的出光面为正方形，如图12所示，为本发明实施例3的无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面正视图，包括四基色LED光源31、铝基光源电路板32、扩散板33、导光板34、半球形开孔341、图形化漫反射网点342、第一漫反射反光层35、第二镜面反射反光层36、散热器37、果冻胶填充层38，其中，160颗四基色LED光源31平均分配并通过焊接层321固定在4条560mm 的铝基光源电路板32上，4条铝基光源电路板32通过导热硅脂322分别固定在散热器37的内壁四面上，实现限位和散热；在中，扩散板33、第二镜面反射反光层36、导光板34、第一漫反射反光层35、散热器37按从上到下顺序进行设置；其中，扩散板33、第一漫反射反光层35、导光板34、外壳37的基础形状均为正方形，第二镜面反射反光层36的基础形状为回字形。散热器37的边长即特征尺寸L₁＝600mm；导光板34的边长即特征尺寸L₂＝566mm，导光板 34的边缘有半球形开孔341，导光板34的底部有图形化漫反射网点342，图形化漫反射网点342为椭圆形，椭圆形的长轴为0.6mm，短轴为0.3mm，图形化漫反射网点342的填充特征尺寸L₂’＝556mm，相邻图形化漫反射网点342的间距自导光板34中心至边缘呈递增变化趋势，这样设置可以减少导光板34边缘的出光，提高导光板34中心的出光，进而提高侧发光模块出光面的亮度均匀性；扩散板33的边长即特征尺寸L₃＝567mm；第一漫反射反光层35的外边长即特征尺寸L₄、第二镜面反射反光层36的外边长即特征尺寸L₄’和扩散板 33的边长即特征尺寸L₃相等，即L₄＝L₄’＝L₃＝567mm；第二镜面反射反光层 36内径即特征尺寸L₅＝556mm。四基色LED光源31的特征尺寸S₁＝3.5mm，半球形开孔341的特征尺寸S₂＝5mm，四基色LED光源31和半球形开孔341 之间填充有果冻胶填充层38，果冻胶填充层38的材料折射率在四基色LED光源31一次光学透镜315的材料折射率和导光板34的材料折射率之间，使光线从四基色LED光源31→果冻胶填充层38→导光板34依次经过的介质中折射率是匹配的，降低因折射率的差异带来菲涅尔损耗，提高侧发光模块的光提取效率。

为了更好地对实施例3的结构进行说明，如图13所示，为本发明实施例 3无荧光粉多基色LED侧发光模块的剖面俯视图，其中特征尺寸S₁、S₂、L₂、 L₄、L₄’、L₅已在前文进行说明，四条铝基光源电路板32围绕在导光板34四周，并且每条铝基光源电路板32上的四基色LED光源31通过果冻胶填充层 38与导光板34形成光传输通道。实施例3四基色LED光源31的大、小角度出光示意图与所示相同，结合、和可知，四基色LED光源31发出的所有光线中，小角度出射的光线在导光板34中形成全反射，并通过图形化漫反射网点 342的漫反射作用打破全反射而被提取出来；从剖面正视图和剖面俯视图可知，大角度出射的光线通过半球形开孔341和果冻胶填充层38耦合进导光板34，再通过图形化漫反射网点342的漫反射作用实现光提取。并且，四基色LED 光源31未耦合进导光板34的光线通过第二镜面反射反光层36和第一漫反射反光层35实现二次光提取。不同颜色的光线在导光板中进行混合和提取，实现混光混色，最后通过扩散板33的体散射作用形成均匀的出光，最终实现无荧光粉多基色LED侧发光模块的高空间颜色均匀性和高亮度均匀性，并保证高光提取效率。

为了更好地对四基色LED光源31的结构进行说明，如图14所示，在四基色LED光源31中，包括四颗不同基色的LED芯片311、固晶层312、金线 313、陶瓷基板314和一次光学透镜315，四颗不同基色的LED芯片311通过固晶层312实现与陶瓷基板314的机械连接，通过金线313实现与陶瓷基板314 的电传导，一次光学透镜315将四颗不同基色的LED芯片311密封在陶瓷基板314上，实现对四颗不同基色的LED芯片311的机械保护和光提取作用。

为了更好地理解该实施例的实现方式，作为对本发明实施例3的补充，如图15所示，为本发明实施例3无荧光粉多基色LED侧发光模块中各部件与外壳302位置关系的三维分离结构示意图。

图16为本发明实施例3的无荧光粉多基色LED侧发光装置示意图，该装置为平板灯，包括无荧光粉多基色LED侧发光模块301、外壳302、电源模块 303、控制模块304和导线305。

实施例4：

实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：采用了五基色LED芯片，且采用了五路电流驱动，如图17所示，实施例4中的LED光源为五基色LED 光源，包括一颗主波长为620nm的垂直结构红光芯片411R、一颗主波长为 565nm的垂直结构黄光芯片411Y、一颗主波长为520nm的同侧结构绿光芯片 411G、一颗主波长为490nm的同侧结构青光芯片411C、一颗主波长为450nm 的同侧结构蓝光芯片411B，如图18所示为五基色LED在色温为4800K情况下的光谱图和CIE色品图。此外，还对FPC光源电路板做了加固补强处理，加固件为一整片与FPC光源电路板尺寸相同的铝片/板，铝片厚度为0.2mm。

实施例5：

实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：采用了六基色LED芯片，且采用了六路电流驱动，实施例5中的LED光源为六基色LED光源，如图19 所示，包括一颗主波长为630nm的垂直结构红光芯片511R、一颗主波长为 590nm的垂直结构橙光芯片511O、一颗主波长为560nm的垂直结构黄光芯片 511Y、一颗主波长为530nm的同侧结构绿光芯片511G、一颗主波长为480nm 的同侧结构青光芯片511C、一颗主波长为460nm的同侧结构蓝光芯片511B，如图20所示为六基色LED在3639K色温情况下的光谱图和CIE色品图。

Claims

1.一种无荧光粉多基色LED侧发光模块，包括多基色LED光源、光源电路板、扩散板、导光板、第一反光层、第二反光层、散热器，其特征在于：至少一颗多基色LED光源固定在光源电路板上，至少一条光源电路板固定在散热器内侧，所述扩散板、第二反光层、导光板、第一反光层和散热器依次叠设，所述导光板边缘设置有光耦合结构，所述导光板一侧设置有图形化漫反射网点，所述多基色LED光源中不含荧光粉，通过至少四颗不同基色的LED芯片直接合成白光。

2.根据权利要求1所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，其特征在于：所述多基色LED光源包括至少四颗不同基色LED芯片、固晶层、基板、金线和一次光学透镜，所述LED芯片通过固晶层与基板进行机械连接，所述LED芯片通过金线与基板进行电传导；所述一次光学透镜将LED芯片密封在基板上。

3.根据权利要求2所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，其特征在于：所述不同基色LED芯片为高光效黄光LED芯片、高光效绿光LED芯片、高光效青光LED芯片、高光效蓝光LED芯片、高光效红光LED芯片、高光效橙光LED芯片，其中至少四颗LED芯片在所述多基色LED光源中为并联连接，采用多路电流驱动，不同基色芯片所在电路的输入电流不完全相同。

4.根据权利要求2所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，其特征在于：所述多基色LED光源的封装结构为陶瓷封装、板上芯片、系统封装或硅基封装中的一种；所述基板为陶瓷基板、铝基板、铜基板或硅基板中的一种；所述一次光学透镜为球帽透镜，所述一次光学透镜材料为硅胶、环氧树脂或聚氨酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，其特征在于：所述光源电路板的数量为1~10条，所述光源电路板为柔性电路板、加固柔性电路板、印刷电路板或铝基电路板，在所述光源电路板上制作有对应多基色LED光源中不同基色LED芯片的导电连接点和电路；所述光源电路板通过热扩散材料固定在散热器边框内侧，所述热扩散材料为导热双面胶、导热硅脂或导热硅胶。

6.根据权利要求1或2所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，其特征在于：所述导光板的材质为PMMA或PC，所述导光板边缘设置的光耦合结构为与一次透镜对应的凹形结构，所述凹形结构的特征尺寸S₂大于所述多基色LED光源的特征尺寸S₁；所述凹形结构与所述多基色LED光源之间有空气或果冻胶介质，所述果冻胶介质的折射率介于所述多基色LED光源一次透镜材料的折射率和所述导光板材料的折射率之间；在所述导光板有底部设置有图形化漫反射网点，所述图形化漫反射网点的形状、尺寸、分布和填充面积可调；所述导光板的形状与所述散热器的形状一致，为圆形或多边形；所述导光板的特征尺寸L₂小于所述散热器的特征尺寸L₁；所述图形化漫反射网点的填充特征尺寸L₂’小于等于所述导光板的特征尺寸L₂；所述扩散板的材质为掺杂有微米级或纳米级扩散粒子的PMMA/PS/PC/PP材料；所述扩散板的特征尺寸L₃等于所述导光板的特征尺寸L₂。

7.根据权利要求1所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，其特征在于：所述第一反光层和所述第二反光层的表面为高反射率表面，第一反光层的表面反射类型为漫反射，所述第二反光层的表面反射类型为漫反射或镜面反射；所述第一反光层设置在所述导光板和所述散热器之间，且设置在导光板的图形化漫反射网点一侧，所述第二反光层设置在所述扩散板和所述导光板之间；所述第一反光层的形状与所述导光板的形状一致；所述第二反光层的外部形状与所述导光板的形状一致，且中间部分镂空；所述第一反光层的特征尺寸L₄大于所述导光板的特征尺寸L₂；所述第二反光层的外侧特征尺寸L₄’大于所述导光板的特征尺寸L₂，第二反光层的内侧特征尺寸为L₅，有

。

8.一种无荧光粉多基色LED侧发光装置，其特征在于：包括外壳、电源模块、控制模块、导线以及权利要求1-7任一项所述的无荧光粉多基色LED侧发光模块，所述无荧光粉多基色LED侧发光模块安装在所述外壳上。

9.根据权利要求8所述的无荧光粉多基色LED侧发光装置，其特征在于：所述电源模块通过导线与所述无荧光粉多基色LED侧发光模块相连，电源模块通过导线和所述控制模块相连；外接的220V交流电通过所述电源模块中的AC-DC模块转化为低压直流电源；所述控制模块接收外部信号后，将外部信号转码编译给所述电源模块中的电流调节模块；所述电流调节模块输出的多路电流分别输入到所述无荧光粉多基色LED侧发光模块中所述不同基色的LED芯片中。

10.根据权利要求8所述的无荧光粉多基色LED侧发光装置，其特征在于，所述装置为无荧光粉多基色LED侧发光台灯或无荧光粉多基色LED侧发光平板灯。