CN201237164Y - 一种白光led - Google Patents

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刘长江
徐现刚
张成山
任忠祥
沈燕
吕启超
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Abstract

本实用新型提供了一种白光LED。该白光LED包括蓝光或紫外光LED芯片和支架反射镜，蓝光或紫外光LED芯片固定在支架反射镜中，在蓝光或紫外光LED芯片的出光路径上覆有YAG透明陶瓷层。YAG透明陶瓷层可以是平板实心球面透镜型，也可以是空心球面透镜型。本实用新型是利用YAG透明陶瓷作为波长转换材料，将蓝光或紫外LED芯片发出的光在通过YAG透明陶瓷层时吸收部分光转换成不同于发光芯片波长的光，不同波长的光混合得到白光，提高了白光LED的使用寿命，接近了半导体发光二极管的寿命，工艺操作相对简单、可靠性高。

Description

一种白光LED
技术领域
本实用新型涉及一种白光LED，属于白光LED技术领域。
背景技术
目前制作白光LED的主要方法是利用蓝光LED或紫外LED芯片涂敷微小颗粒的非透明荧光粉通过波长转换制作白光LED。由于蓝光LED持续点亮会造成温度升高，波长转换材料会发生退化，同时由于涂敷的波长转换材料为非透明材料，在蓝光或紫外芯片发出的光通过时会发生散射吸收等现象，使得出光效率不高；同时由于涂敷厚度的不均匀会严重影响其光斑和白光色温。例如由于涂敷不均匀造成的黄色光圈、蓝色光斑、白光色温不一致等问题。
中国专利CN1618925公开了一种生产光色均一的白光LED的方法，是在环氧树脂或硅树脂中混入发白光的荧光粉，另外还混入0.1-10％的且不会与其反应的无机物细粉末(如二氧化硅粉料)。发白光的荧光粉也可以是YAG荧光粉。该方法能够获得光色均一的白光LED，但是仍然存在由于蓝光LED持续点亮会造成温度升高、波长转换材料会发生退化以及光效率不高的问题。
中国专利CN1815765公开了一种YAG晶片式白光发光二极管及其封装方法，是利用YAG单晶片将GaN基无机半导体LED晶粒发出的部分蓝光转换为另外一种或多种理想波段的光，然后LED晶粒发出的剩余未被转换的蓝光与单晶片转换后的理想波段的光混合产生白光。该技术通过精确控制单晶片荧光体各种参数，来调节和控制荧光体单晶片转换的黄光与未被转换的蓝光之间的比例，同时利用单晶片自身具有的均匀性，获得均一、高质量白光；解决了传统白光LED器件技术很难控制荧光体粉末在硅脂类或树脂类密封胶中的分散性，而最终导致白光LED器件的白光不均匀的技术问题。但是，该技术仍然无法解决由于蓝光LED持续点亮会造成温度升高、波长转换材料会发生退化以及光效率不高的问题。
无论是制备高性能的透明陶瓷和YAG结构陶瓷还是发光粉材料都需要性能优异的YAG粉体，要求粉体有高的相纯度，颗粒尺寸在纳米级，尺寸均一并无团聚，这样有利于气孔的排除而使得陶瓷致密和透明，对发光材料来讲可以提高发光效率。钇铝石榴石(YAG)单晶材料是一种广泛应用的固体激光晶体。但是由于制备大尺寸的YAG单晶需要特殊的设备和复杂的工艺，同时占用大量的贵金属，所以生产成本一直居高不下。YAG粉体通过掺杂Tb、Ce、Eu等三价稀土离子可作为荧光粉，YAG荧光粉主要成分为：Y2Gd)3(Al2Ga)5O12，通常为黄色、淡黄色粉末状物质，在发光材料领域有着广泛的应用。与YAG单晶材料相比，YAG激光陶瓷具有以下优点：陶瓷的制备周期短，成本低；陶瓷材料中可以掺入比晶体中更高浓度的钕离子而无浓度淬灭，提高了转换效率；陶瓷制备工艺可以得到大尺寸激光工作物质。同时因为具有优异的高温力学性能，YAG陶瓷还可以作为高温结构部件得到广泛的应用。YAG激光陶瓷主要为钇铝石榴石(Y3Al5O12→YAG)或者钇钪铝石榴石(Y3ScAl4O12→YSAG)掺杂了Nd3+、Er3+、Yb3+、Tm3+、Cr4+等离子来实现。
发明内容
本实用新型针对现有利用蓝光或紫外光LED制备白光LED的技术存在的不足，提供一种高效率、长寿命、高可靠性的白光LED。
本实用新型的白光LED采用以下技术方案：
该白光LED包括蓝光或紫外光LED芯片和支架反射镜，蓝光或紫外光LED芯片固定在支架反射镜中，在蓝光或紫外光LED芯片的出光路径上覆有YAG透明陶瓷层。
YAG透明陶瓷层可以是平板实心球面透镜型，也可以是空心球面透镜型。
本实用新型是利用YAG透明陶瓷作为波长转换材料，将蓝光或紫外LED芯片发出的光在通过YAG透明陶瓷层时吸收部分光转换成不同于发光芯片波长的光，不同波长的光混合得到白光。有效解决了现有技术中由于蓝光或紫外光LED持续点亮造成的波长转换材料的退化以及由于涂敷的波长转换材料光透过率不高、散射等原因造成的出光效率不高、涂敷不均匀造成的黄色光斑、蓝色光斑、白光色温不一致等问题，大大提高了白光LED的使用寿命，接近了半导体发光二极管的寿命，工艺操作相对简单、可靠性高。
附图说明
图1是本实用新型白光LED的结构示意图。
图2是平板实心球面透镜型YAG透明陶瓷层的示意图。
图3是空心球面透镜型YAG透明陶瓷层的示意图。
其中：1、碗形反射杯，2、负极引线，3、正极引线，4、蓝光或紫外LED芯片，5、电极引线，6、YAG透明陶瓷层，7、平板，8、实心球面透镜，9、空心球面透镜。
具体实施方式
本实用新型是利用YAG透明陶瓷通过蓝光LED或紫外光LED制备白光LED。如图1所示，首先利用绝缘胶水将裸露的蓝光或紫外光LED芯片4固定到碗状反射杯1(即支架反射镜)的底部。碗形反射杯1连接有负极引线2，一侧有正极引线3。焊接好蓝光或紫外光LED芯片4与正极引线3之间的电极引线5，然后在蓝光或紫外光LED芯片4的出光路径上封装YAG透明陶瓷层6。
YAG透明陶瓷层6的结构可采用如图2所示的平板实心球面透镜型，平板7上放置预先通过YAG透明陶瓷颗粒混合在环氧树脂或者二氧化硅中制作而成的实心球面透镜8，并用环氧树脂固化。也可以直接在平板7上现做实心球面透镜8。
YAG透明陶瓷层6的结构可采用如图3所示的壁厚一致的空心球面透镜9，通过在空心球面透镜9内部灌注硅胶或者专用胶水固化到碗形反射杯1上。
YAG透明陶瓷层6所用陶瓷颗粒大小在10nm-300nm之间。透明陶瓷层的厚度要根据蓝光/紫外芯片的功率大小进行适当调整，通过调整陶瓷层厚度和颗粒密度来改变所发出光的色坐标。使用的蓝光LED发光芯片的波长在450nm-480nm波段之间，紫外LED的波长在250nm-540nm之间，转换后得到白光的相关色温在1500K-15000K之间。
本实用新型可以应用于普通小功率蓝光芯片的封装，也可以应用于半导体照明用功率型芯片的封装。

Claims (3)

1.一种白光LED，包括蓝光或紫外光LED芯片和支架反射镜，蓝光或紫外光LED芯片固定在支架反射镜中，其特征是：在蓝光或紫外光LED芯片的出光路径上覆有YAG透明陶瓷层。
2.根据权利要求1所述的白光LED，其特征是：所述YAG透明陶瓷层是平板实心球面透镜型。
3.根据权利要求1所述的白光LED，其特征是：所述YAG透明陶瓷层是空心球面透镜型。
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