CN212783504U - 一种基于荧光玻璃的新型led模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于荧光玻璃的新型LED模组，包括LED晶片、荧光玻璃罩，荧光玻璃罩包含玻璃本体，玻璃本体包含复数个荧光颗粒和辅助荧光颗粒，荧光颗粒包含有一保护层及一荧光主体，LED晶片下方设有安装固定座，荧光玻璃罩通过黏着层固设于安装固定座上，荧光玻璃罩的外侧或内侧覆盖有一基底，荧光玻璃罩和LED晶片之间设有一空间层。本实用新型的有益效果是：具有耐高温性、稳定性及长寿命，适用于各种显示屏的背光模块，可作为激发光源的光转换运用，适合搭配激光作为激发光源，可有效发挥晶片转换成白光的最佳性能，可增加光线内部反射及荧光转换的程度，使得最后呈现较为均匀性的出光，成为一匀称光谱的点光源，可对出光颜色钝化及调整。

Description

一种基于荧光玻璃的新型LED模组

技术领域

本实用新型涉及玻璃基材和发光二极管技术领域，具体为一种基于荧光玻璃的新型LED模组。

背景技术

发光二极管(LED)与传统光源比较，发光二极管具有体积小、省电、发光效率佳、寿命长、操作反应速度快、且无热辐射与水银等有毒物质的污染等优点。制作发光二极管光源时，一般将发光二极管晶粒与荧光粉混合封装在一起以形成封装组件，用以发出特定颜色的光线。LED封装正着眼于相关新型高性能LED封装技术，其中芯片尺寸构装(CSP，Chipscale package)就是其中的一个重要方向。目前所使用的芯片尺寸构装中，LED芯片表面的硅胶荧光粉层以硅胶结合荧光粉末进行结合后封装，而荧光粉或称荧光粉末由复数个荧光颗粒所构成，荧光颗粒由荧光材料所构成且受LED芯片产生的光激发后依照荧光材料的特性而发出特定的波长。前述所使用的硅胶为有机硅 (silicone或polysiloxanes)，是一个介于有机与无机的聚合物，由无机硅氧键骨架(...-Si-O-Si-O-Si-O-...)和以共价键和硅原子结合的支链有机基团组成，在较高温度下及长时间的使用时，有机基团常常会受到温度或环境的影响而损坏，导致硅胶荧光粉层的碎裂而使得LED模组失效，因而此类产品的耐用性并不足够。

为了增加LED模组使用功率、耐用性及使用范围，目前使用于CSP(Chip ScalePackage)产品的技术中，尤其使用于车灯的应用，这类产品一般属于高功率应用居多，所以在材料的选用上就有更严格的耐温度要求，故而全无机材料的采用就成为重要发展方向。所以，将玻璃粉及荧光粉于熔融状态下掺混随的成形并冷却后形成的玻璃型荧光片也因此因应而生。不过，此类玻璃型荧光片，在玻璃粉熔融的过程中仅有少数种类的荧光粉可以承受玻璃粉熔融温度(约为700℃～1000℃)而不产生明显质变。而其它种类的荧光粉会因为本身耐热程度不同，导致于700℃～1000℃的高温环境产生发光中心氧化，进而影响荧光粉原有的发旋光性质；或者，于玻璃相熔融时，原子会自玻璃扩散至荧光粉，因而使得荧光粉主体晶格的材料组成发生改变，影响了荧光粉原有的发旋光性质。因此，这类两相型(玻璃相及荧光粉相)的玻璃型荧光片的应用推广就受到局限。已知技术的中国专利申请号201721636519.4，公开了一种新型的荧光玻璃结构，但是该荧光玻璃结构的组分相对较少，且LED模组的出光不均匀，发光颜色无法得到有效调整，光转换的运用相对单一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于荧光玻璃的新型LED模组，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于荧光玻璃的新型LED模组，包括LED晶片、荧光玻璃罩，所述荧光玻璃罩盖设于LED晶片上方，所述荧光玻璃罩包含玻璃本体，所述玻璃本体包含复数个荧光颗粒和辅助荧光颗粒，复数个所述荧光颗粒嵌固于玻璃本体内，所述荧光颗粒包含有一保护层及一荧光主体，所述保护层包覆于荧光主体的外侧，所述LED 晶片下方设有安装固定座，所述荧光玻璃罩通过黏着层固设于安装固定座上，所述荧光玻璃罩的外侧或内侧覆盖有一基底，所述荧光玻璃罩和LED晶片之间设有一空间层。

进一步优选，所述荧光玻璃罩为片状体或圆弧状、多边形状的盖状体结构。

进一步优选，所述荧光玻璃罩为不少于一层的玻璃本体组成，所述玻璃本体的厚度介于0.01～5mm之间。

进一步优选，复数个所述荧光颗粒和辅助荧光颗粒均为不少于一种的荧光材料颗粒，且该荧光材料颗粒的大小介于0.1～100um之间。

进一步优选，所述基底为透明塑料、石英、玻璃、陶瓷或具有发光特性的光致发光材料中的一种，所述基底的覆盖厚度为0.01～1mm。

进一步优选，所述空间层为真空层、空气层或惰性气体层。

进一步优选，还包括结合围绕反射边组成的LED模组，所述围绕反射边套设于LED晶片上且和荧光玻璃罩相连接。

进一步优选，所述围绕反射边为无机复合材料。

有益效果

本实用新型的基于荧光玻璃的新型LED模组，具有耐高温性、稳定性及长寿命，适用于各种显示屏的背光模块，可作为激发光源的光转换运用，适合搭配激光作为激发光源，可有效发挥晶片转换成白光的最佳性能，可增加光线内部反射及荧光转换的程度，使得最后呈现较为均匀性的出光，成为一匀称光谱的点光源，可对出光颜色钝化及调整。

附图说明

图1为本实用新型实施例所公开的一种基于荧光玻璃的新型LED模组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种基于荧光玻璃的新型LED模组的另一结构示意图；

图3为已知的荧光玻璃结构的剖面示意图；

图4为已知的荧光玻璃结构的荧光颗粒放大示意图；

图5为本实施例结合围绕反射边所组成的LED模组结构示意图；

图6为本实施例结合围绕反射边所组成的另一LED模组结构示意图。

附图标记

10-玻璃本体，20-荧光颗粒，21-保护层，22-荧光主体，30-辅助荧光颗粒，40-黏着层，50-LED晶片，60-荧光玻璃罩，70-基底，80-空间层，90- 安装固定座,100-围绕反射边。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-6所示，一种基于荧光玻璃的新型LED模组，包括LED晶片50、荧光玻璃罩60，所述荧光玻璃罩60盖设于LED晶片50上方，所述荧光玻璃罩60包含玻璃本体10，所述玻璃本体10包含复数个荧光颗粒20和辅助荧光颗粒30，复数个所述荧光颗粒20嵌固于玻璃本体10内，所述荧光颗粒20包含有一保护层21及一荧光主体22，所述保护层21包覆于荧光主体22的外侧，所述LED晶片50下方设有安装固定座90，所述荧光玻璃罩60通过黏着层40 固设于安装固定座90上，所述荧光玻璃罩60的外侧或内侧覆盖有一基底70，所述荧光玻璃罩60和LED晶片50之间设有一空间层80。

本实施例中，所述荧光主体22选自以Ce³⁺为发光中心的M₃(Ga_vAl_1-v)₅O₁₂： Ce之石榴石结构铝酸盐类荧光材料，其中M至少为Lu、Y、Gd和Tb中一种，且0≤v≤0.6，其发射光峰值介于490～585nm之间；或者该荧光主体22选自以Eu²⁺为发光中心的碱土矽酸盐所制成之碱土矽酸盐颗粒M₂SiO₄：Eu、M₃SiO₅： Eu，其中M至少为碱土类元素(Mg、Ca、Sr、Ba)之一种，其发射光峰值介于490～590nm之间；或者该荧光主体22选自以Eu²⁺为发光中心的β–SiAlON 氮氧化物、Alpha–SiAlON氮氧化物、M₂Si₅N₈氮化物所制成之碱土矽氮化物颗粒、MAlSiN₃(CASN)碱土铝矽氮化物所制成之碱土氮化物颗粒，或者以Mn⁴⁺为发光中心的钾钛氟化物颗粒或钾矽氟化物颗粒，或者为化学结构中含有硫为主体的硫化物荧光粉颗粒。所述保护层21的形成方式可由该荧光主体22 表面进行钝化处理所形成，此时该保护层21为一钝化层，而该钝化层的形成方式包括高温表面氧化钝化法、化学表面钝化法及表面披覆钝化法。

上述所述表面披覆钝化法，为透过化学气相沉积或物理气相沉积的技术。所述化学气相沉积技术是将荧光颗粒20施以无机材料的表面披覆，具有好的阶梯覆盖能力、充填高深宽比间隙之能力、好的厚度均匀性、高的纯度及密度、当量比可控制、低应力的高薄膜品质、电性佳、材料附着性优越等。所述物理气相沉积技术是在荧光颗粒20的表面施以一金属镀层，该金属镀层的厚度通常小于5um，其中以3um最佳，所述金属镀层可在适当条件下氧化成金属氧化物，进而逐渐形成一陶瓷层。

优选的，所述荧光玻璃罩60为片状体或圆弧状、多边形状的盖状体结构，用于盖设于LED晶片50上，可增加出光的均匀性，达到最均匀出光的最小化白光点光源，同时可减少黏着层40，增加LED模组的操作使用温度。

优选的，所述荧光玻璃罩60为不少于一层的玻璃本体10组成，所述玻璃本体10的厚度介于0.01～5mm之间，其中以0.08～1mm最佳。

优选的，复数个所述荧光颗粒20和辅助荧光颗粒30均为不少于一种的荧光材料颗粒，且该荧光材料颗粒的大小介于0.1～100um之间，该荧光材料颗粒表面自由能高。

优选的，所述基底70为透明塑料、石英、玻璃、陶瓷或具有发光特性的光致发光材料中的一种，所述光致发光(Photoluminescence)材料为荧光材料，如钇铝石榴石(YAG)，所述基底70的覆盖厚度为0.01～1mm之间，其中以0.03～0.25mm最佳。

优选的，所述空间层80为真空层、空气层或惰性气体层，确保荧光玻璃罩60不与LED晶片50直接接触，不但可以降低荧光玻璃罩60所承受的芯片产生的温度，同时也可以增加荧光玻璃罩60内部反射及荧光转换的程度，使得最后呈现较为均匀性的出光，进而成为一匀称光谱的点光源。其中，所述荧光玻璃罩60的内侧与LED晶片50的发光面之间的距离小于10mm。

优选的，还包括结合围绕反射边100组成的LED模组，所述围绕反射边 100套设于LED晶片50上且和荧光玻璃罩60相连接，所述围绕反射边100作为光反射以及协助散热使用，同时也可作为荧光玻璃罩60在本LED模组的固定支撑。

优选的，所述围绕反射边100为全无机复合材料，主要可以是添加了Al₂O₃、 SiO₂、MgO、TiO₂、AlN、BN等白色无机材料粉末以及碱金属矽化合物，其中碱金属矽化合物含量介于5～35wt％，Al₂O₃与SiO₂含量总和介于25～65wt％，莫来石(化学式为3Al₂O₃·2SiO₂，英文名称为Mullite)含量介于5～35wt％。再者，所述围绕反射边100的制成需为在150℃以上的硬化条件下一个小时，其重量减轻量必须小于30％，硬化后材料孔隙度必须小于总体积的25％。此种制成方法将大幅提高该LED模组的耐温特性，同时也可使得玻璃或陶瓷复合荧光材料的耐温特性有更大的发挥。

本实施例中，所述围绕反射边100与LED晶片50、荧光玻璃罩60的连接面设有透过耐温度型硅胶(Silicone，{-R₂SiO-}_n)、全无机硅溶胶(Colloidal silica,mSiO₂·nH₂O)、铝溶胶(Al₂O₃·nH₂O)或全无机硅溶胶和铝溶胶混合物中的一种，用于防止荧光玻璃罩60与围绕反射边100所组成的空间内的光离子外溢，对LED晶片50的表层形成破坏或表层的组成形成毒化，从而提高LED 模组的寿命。

本实施例中，所述LED模组完成后，可在其外部增加一塑料制成的滤光遮盖，所述滤光遮盖为彩色滤光片，透过彩色滤光片可以窄化荧光光谱的半波宽FWHM(Full width athalf maximum),以达到颜色钝化与调整。所述 LED模组完成后，具有耐高温性、稳定性及长寿命，适用于各种显示屏的背光模块，适用于以紫外光(UV，峰值波长介于110～420nm)波段，作为激发光源的光转换运用，同时适合搭配激光(Laser Diode简称LD，峰值波长介于400～660nm)作为激发光源的应用。

本实施例中，所述荧光主体22呈颗粒状且被保护层21完全包覆，所述保护层21为透明层且允许波长200～1500nm的光穿透。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型性的保护范围之内的实用新型内容。

Claims (8)

1.一种基于荧光玻璃的新型LED模组，包括LED晶片(50)、荧光玻璃罩(60)，所述荧光玻璃罩(60)盖设于LED晶片(50)上方，所述荧光玻璃罩(60)包含玻璃本体(10)，所述玻璃本体(10)包含复数个荧光颗粒(20)和辅助荧光颗粒(30)，复数个所述荧光颗粒(20)嵌固于玻璃本体(10)内，所述荧光颗粒(20)包含有一保护层(21)及一荧光主体(22)，所述保护层(21)包覆于荧光主体(22)的外侧，其特征在于：所述LED晶片(50)下方设有安装固定座(90)，所述荧光玻璃罩(60)通过黏着层(40)固设于安装固定座(90)上，所述荧光玻璃罩(60)的外侧或内侧覆盖有一基底(70)，所述荧光玻璃罩(60)和LED晶片(50)之间设有一空间层(80)。

2.根据权利要求1所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：所述荧光玻璃罩(60)为片状体、圆弧状或多边形状的盖状体结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：所述荧光玻璃罩(60)为不少于一层的玻璃本体(10)组成，所述玻璃本体(10)的厚度介于0.01～5mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：复数个所述荧光颗粒(20)和辅助荧光颗粒(30)均为不少于一种的荧光材料颗粒，且该荧光材料颗粒的大小介于0.1～100um之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：所述基底(70)为透明塑料、石英、玻璃、陶瓷或具有发光特性的光致发光材料中的一种，所述基底(70)的覆盖厚度为0.01～1mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：所述空间层(80)为真空层、空气层或惰性气体层。

7.根据权利要求1所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：还包括结合围绕反射边(100)组成的LED模组，所述围绕反射边(100)套设于LED晶片(50)上且和荧光玻璃罩(60)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于荧光玻璃的新型LED模组，其特征在于：所述围绕反射边(100)为无机复合材料。

Images