CN1971908A - 三波长led结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三波长LED结构，其是利用蓝光发光二极管芯片与绿光发光二极管芯片做为光源，而以红色荧光层作为光转换层，配合蓝光发光二极管芯片与绿光发光二极管芯片的数量、改变电流以及调整红色荧光剂的化学物质剂量，使本发明能制作为色温可调整的白光LED、色彩可变化的中间色LED以及能随时间做光色变化的光色调变LED，克服现有技术中因单一荧光剂与单一发光二极管芯片造成的光色无法广泛调整及色显程度偏低的问题。

Description

三波长LED结构
技术领域
本发明是关于发光二极管的领域，尤关于一种三波长LED结构。
背景技术
发光二极管灯泡，是一种常见的高效率发光组件，请参阅第1图，其为现有技术的灯泡型单色发光二极管封装结构，在此结构中是在一导线支架10的端部成形的晶杯101中设置一单色光发光二极管芯片11，且该单色光发光二极管芯片11由一导线12物理并电性连接至另一导线支架13。在晶杯101中填入光波可穿透的树脂14以覆盖并保护该单色发光二极管芯片11，并以封装胶体15将其封装，而制成一灯泡型单色发光二极管。
由于此种现有技术的单色发光二极管灯泡是以其芯片为光源，限于发光二极管的物理特性而仅能发出单一色光，若欲发出其它色光必需以多色芯片相互配合，且以多色光的组合并配合光的成色原理，以三原色的红光、蓝光、绿光发光二极管芯片相互配合无法发出均匀的白色光，造成发光二极管芯片于应用上的限制。
其后，基于发光二极管芯片的物理性质，而发出以覆于其上的树脂作为转换层的结构，其是以树脂中添加可转换波长的化学物质，而使发光二极管能通过树脂中的化学物质以光色相混亦或吸收转换的方式做光色变换，让发光二极管可做为多种色光的光源，且现今产业皆趋向微小化的发展，亦同时将表面黏着技术引入发光二极管的制造中，使发光二极管封装结构得以向微小化迈进。
请参阅图2，其显示以表面黏着技术制成的白光发光二极管封装结构。在此结构中，是在一基体16的周围设置对应的导电层17、18，将蓝光发光二极管芯片19设置于导电层17上，以两焊线20、21分别使蓝光发光二极管芯片19与两导电层17、18物理并电性连接。以掺有黄色萤光剂的树脂22覆于蓝光发光二极管芯片19上，并以封装胶体23对其封装，而得一白光发光二极管封装结构。
如图2中的白光发光二极管封装结构，是以蓝光发光二极管芯片做为光源，以具有黄色萤光剂的树脂转换蓝光，使此封装结构可以发出白色光，而可做为白色光源，且因其原色为蓝色，配合树脂中萤光层的间隙透出部分的蓝光，于可造成纯净的白光效果，让发光二极管的应用更上一层。
但是，以现有的技术，仅能使发光二极管发出纯为视觉效果造成的白色光，此一白色光仅是蓝光和黄光的混合，缺乏红色光的部分，且成品制成后即无法改变其光色；再者，现有技术的白光发光二极管封装结构的色温调整并不完整，尤其无法达到色温在3500K以下的暖色光部分，同时发出的白光演色性极差，无法完全地代替生活中的白色光源。
因此，在此技术领域中，需要一种LED结构，于成品制成后可微调其色温，同时通过三原色(红光、绿光、蓝光)的运用，俾能尽量接近百分之百的演色性，使发光二极管的应用不受限制。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种三波长LED结构，可调整出不同色温的白光。
本发明的第二目的在于提供一种三波长LED结构，可发出中间色光。
本发明的第三目的在于提供一种三波长LED结构，可做有限度的色光调变。
为达成上述发明目的所采用的技术方案如下：本发明提供一种三波长LED结构，其包括一基座、一设置于该基座上的导电结构、至少一蓝光发光二极管芯片、至少一绿光发光二极管芯片以及红色萤光层，其中，该至少一蓝光发光二极管芯片与该至少一绿光发光二极管芯片是设置于该基座或该导电结构上，而与该导电结构做电性连接，且该至少一绿光发光二极管芯片未与该至少一蓝光发光二极管芯片接触，并于该两发光二极管芯片上覆盖一可转换其放射光的波长的红色萤光层。
该红色萤光层的化学物质为选自下列群组的其中一种：CaS:Eu2+、SrS:Eu2+和铕激发的氮基硅酸盐(Nitridosilicates)。
该铕激发的氮基硅酸盐可为Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等化学物质。
复包括一透光封装胶体，位于该基板上而覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片、该至少一绿光发光二极管芯片以及该红色萤光层。
一种三波长LED结构，其包括：两导线支架，由第一导线支架与第二导线支架构成，其中第一导线支架于端部延伸出一晶杯；至少一蓝光发光二极管芯片，设置于该晶杯中；至少一绿光发光二极管芯片，设置于该晶杯中，而未与该至少一绿光发光二极管芯片接触；复数个焊线，分别设置在该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片上而使其分别物理且电性连接至第二导线支架；以及红色萤光层，具有可转换电磁波波长的化学物质，填注于该晶杯中而覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片，可将该两芯片所发射的波长转换为另一波长。
该红色萤光层的化学物质为选自下列群组的其中一种：CaS:Eu2+、SrS:Eu2+和铕激发的氮基硅酸盐。
该铕激发的氮基硅酸盐，可为Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等化学物质。
一种三波长LED结构，其包括：一基座；一导电结构，设置于该基座上；至少一蓝光发光二极管芯片，设置于该基座或该导电结构上，而与该导电结构做电性连接；至少一绿光发光二极管芯片，设置于该基座或该导电结构上而与该导电结构做电性连接，未与该至少一蓝光发光二极管芯片接触；以及红色萤光层，具有可转换电磁波波长的化学物质，覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片。
该红色萤光层的化学物质为选自下列群组的其中一种：CaS:Eu2+、SrS:Eu2+和铕激发的氮基硅酸盐。
该铕激发的氮基硅酸盐可为Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等化学物质。
本发明的有益效果在于：
1.本发明提供的三波长LED结构，其以蓝光与绿光发光二极管作为光源，并以一红色萤光层作为转换物质，可通过调整发光二极管与红色萤光层剂量的配置比例，而达成发出不同色温的白光的效果；
2.本发明提供的三波长LED结构，其以蓝光与绿光发光二极管芯片作为光源，并以一红色萤光层作为波长转换结构，通过操作电流的增加或减少造成该两发光二极管芯片的CIE色标(CIE coordinate)飘移，经由红色萤光层转换后可得中间色光，而达成发出中间色光的效果；
3.本发明提供的三波长LED结构，通过个别控制蓝光与绿光发光二极管芯片的操作电流，而使其产生一随时间变化的CIE色标飘移，而达成有限度的色光调变的效果。
附图说明
图1，其为现有技术的灯泡型单色LED封装结构的结构示意图。
图2，其为现有技术的表面黏着型白色发光二极管封装结构的结构示意图。
图3，其为本发明的三波长LED结构应用于灯泡型发光二极管封装结构的结构示意图。
图4，其为本发明的三波长LED结构应用于表面黏着型发光二极管封装结构的结构示意图。
主要组件符号说明
现有技术
10            导线支架                  101    晶杯
11            单色光发光二极管芯片
12            导线                      13     导线支架
14            光波可穿透的树脂
15            封装胶体                  16     基体
17、18        导电层
19            蓝光发光二极管芯片
20、21        焊线
22            掺有黄色萤光剂的树脂
23            封装胶体
本发明
24            导线支架                  241    晶杯
25            蓝光发光二极管芯片
26            绿光发光二极管芯片
27、28        焊线                      29     导线支架
30            红色萤光层                31     封装胶体
32            基板                      33     印刷电路层
34            封装胶体
具体实施方式
为使本发明的三波长LED结构更臻明确，以下将以实施例配合图式对其结构以及操作方式做更详尽的说明。
请参阅图3，为本发明的三波长LED结构应用于灯泡型LED封装结构的实施例。
如图3所示，本实施例是在一导线支架24的端部成形的晶杯241中设置一波长为420至475nm的蓝光发光二极管芯片25以及一波长为495至550nm的绿光发光二极管芯片26，且该两发光二极管芯片分别由焊线27、28接至另一导线支架29，使两发光二极管芯片25、26分别与导线支架29产生电性连接。
接着，将一红色萤光层30填注于该晶杯241中而覆于该两发光二极管芯片25、26上，该红色萤光层30是由CaS:Eu2+、或SrS:Eu2+或如Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等的铕激发的氮基硅酸盐(Nitridosilicates)混合胶剂例如：环氧树脂或硅酮胶等构成，该红色萤光层30可吸收该两发光二极管芯片25、26的一段波长，其中CaS:Eu2+可吸收波长为420至570nm的光而激发出发射波长峰值为655nm的红色光谱，SrS:Eu2+可吸收波长为400至530nm的光而激发出发射波长峰值为625nm的红色光谱，而铕激发的氮基硅酸盐可吸收波长为300至550nm的光而激发出发射波长范围为600至700nm的红色光谱。接着，以透光的封装胶体31进行封装而成为一灯泡型发光二极管封装结构。
请参阅图4，为本发明的三波长LED结构应用于表面黏着型LED封装结构的实施例。
如图4所示，本实施例是在一设有印刷电路层33的基板32上设置一波长为420至475nm的蓝光发光二极管芯片25以及一波长为495至550nm的绿光发光二极管芯片26，且该两发光二极管芯片25、26分别由两组焊线27、28接至印刷电路层33，使两发光二极管芯片25、26分别与印刷电路层33产生电性连接。
接着，于该两发光二极管芯片25、26上涂覆一红色萤光层30，该红色萤光层30是由CaS:Eu2+、或SrS:Eu2+或如Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等的铕激发的氮基硅酸盐混合胶剂例如：环氧树脂或硅酮胶等构成，该红色萤光层30可吸收该两发光二极管芯片25、26的一段波长，其中CaS:Eu2+可吸收波长为420至570nm的光而激发出发射波长峰值为655nm的红色光谱，SrS:Eu2+可吸收波长为400至530nm的光而激发出发射波长峰值为625nm的红色光谱，而铕激发的氮基硅酸盐可吸收波长为300至550nm的光而激发出发射波长范围为600至700nm的红色光谱。接着，在此结构上以透光的封装胶体34进行封装，而得表面黏着型LED封装结构。
依据上述本发明的三波长LED结构，其是利用红色萤光层中的化学物质吸收蓝光与绿光发光二极管芯片所放射的蓝光与绿光，该化学物质于吸收蓝光与绿光后激发出发射波长范围为600至700nm间的红色光谱，其与蓝光和绿光混色后即成为白光(白光的三原色为红、绿和蓝)。
由于蓝光发光二极管芯片与绿光发光二极管芯片的电性特征一致，两者的顺向电压(Vf)和电流大致相同，故可利用同一驱动电路对蓝光发光二极管芯片与绿光发光二极管芯片做控制，若欲将本发明配制成白光LED，则将本发明的三波长LED结构中的蓝光与绿光发光二极管芯片做数量上的调整，例如蓝光发光二极管芯片比绿光发光二极管芯片的数量比例为1比3、1比2、1比1、2比1、3比1等等，并配合红色萤光剂的化学物质的剂量，则可将其色温在2500K至7000K之间作调整。此外，利用此种结构所发出的白光是由三原色(红、绿、蓝)组成，故其演色性(Ra)可达90以上，使本发明具有更高的实用价值。
如将蓝光发光二极管芯片和绿光发光二极管芯片的驱动电路分开，而对个别发光二极管芯片调整电流大小，因操作电流的增加或减少会造成CIE色标(CIEcoordinate)的飘移，如于发光二极管封装结构制造时配合微调红色萤光剂中的化学物质的剂量，则可使蓝光、绿光与其激发化学物质之后产生的混合光色略微偏红或偏绿、蓝，即可得到各种中间色，例如：粉红、淡蓝、浅绿、鹅黄或乳白等色彩，且若使通过蓝光发光二极管芯片和绿光发光二极管芯片的驱动电流对时序做大小变化，则可产生一随时间变化的CIE色标飘移现象，利用此飘移现象可制作出有限度的光色调变的LED。其好处在于，即使本发明的三波长LED结构制作为成品后，依然可以不同的电路设计而控制其蓝光与绿光发光二极管芯片的发光方式，让LED成品可发出不同的色光亦或对其作发光的时序控制，使本发明有高度的泛用性。
综上所述，本发明的三波长LED结构是利用蓝光发光二极管芯片与绿光发光二极管芯片做为光源，而以红色萤光层作为光转换层，配合蓝光发光二极管芯片与绿光发光二极管芯片的数量以及红色萤光剂的化学物质剂量，使本发明能制作为色温可调整的白光LED、色彩可变化的中间色LED以及能随时间做光色变化的光色调变LED，使本发明兼具实用性与广泛使用性。

Claims (10)

1.一种三波长LED结构，其特征在于，其包括：
一基板；
至少一印刷电路层，设置于该基板的表面；
至少一蓝光发光二极管芯片，设置于该基板或该至少一印刷电路层的表面而与该至少一印刷电路层电性连接；
至少一绿光发光二极管芯片，设置于该基板或该至少一印刷电路层的表面，且未与该至少一蓝光发光二极管芯片相互接触，而与该至少一印刷电路层电性连接；以及红色萤光层，具有可转换电磁波波长的化学物质，覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片，而将该两芯片所发射的波长转换为另一波长。
2.根据权利要求1所述的三波长LED结构，其特征在于：该红色萤光层的化学物质为选自下列群组的其中一种：CaS:Eu2+、SrS:Eu2+和铕激发的氮基硅酸盐(Nitridosilicates)。
3.根据权利要求2所述的三波长LED结构，其特征在于：该铕激发的氮基硅酸盐可为Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等化学物质。
4.根据权利要求1所述的三波长LED结构，其特征在于：复包括一透光封装胶体，位于该基板上而覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片、该至少一绿光发光二极管芯片以及该红色萤光层。
5.一种三波长LED结构，其特征在于，其包括：
两导线支架，由第一导线支架与第二导线支架构成，其中第一导线支架于端部延伸出一晶杯；
至少一蓝光发光二极管芯片，设置于该晶杯中；
至少一绿光发光二极管芯片，设置于该晶杯中，而未与该至少一绿光发光二极管芯片接触；
复数个焊线，分别设置在该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片上而使其分别物理且电性连接至第二导线支架；以及红色萤光层，具有可转换电磁波波长的化学物质，填注于该晶杯中而覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片，可将该两芯片所发射的波长转换为另一波长。
6.根据权利要求5所述的三波长LED结构，其特征在于：该红色萤光层的化学物质为选自下列群组的其中一种：CaS:Eu2+、SrS:Eu2+和铕激发的氮基硅酸盐。
7.根据权利要求5所述的三波长LED结构，其特征在于：该铕激发的氮基硅酸盐，可为Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等化学物质。
8.一种三波长LED结构，其特征在于，其包括：
一基座；
一导电结构，设置于该基座上；
至少一蓝光发光二极管芯片，设置于该基座或该导电结构上，而与该导电结构做电性连接；
至少一绿光发光二极管芯片，设置于该基座或该导电结构上而与该导电结构做电性连接，未与该至少一蓝光发光二极管芯片接触；以及红色萤光层，具有可转换电磁波波长的化学物质，覆盖该至少一蓝光发光二极管芯片以及该至少一绿光发光二极管芯片。
9.根据权利要求8所述的三波长LED结构，其特征在于：该红色萤光层的化学物质为选自下列群组的其中一种：CaS:Eu2+、SrS:Eu2+和铕激发的氮基硅酸盐。
10.根据权利要求9所述的三波长LED结构，其特征在于：该铕激发的氮基硅酸盐可为Ca2Si5N7:Eu、Ca2Si5N8:Eu2+等化学物质。
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