TW201719937A - 發光二極體發光結構、直管燈和燈具 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種發光二極體(LED)發光結構、直管燈和燈具。該LED發光結構包括:基板;光色轉換層,設置在基板上,光色轉換層透光且具有容納部;以及LED晶片,設置在容納部中,且LED晶片的底面與基板連接。本發明解決了先前技術LED光源出光不均勻的技術問題。
Description
本發明關於LED領域,具體而言,關於一種LED發光結構、直管燈和燈具。
直管燈在日常照明應用中佔據著非常重要的市場份額。由於LED光源的低功耗、長壽命等優點,有望取代傳統螢光直管燈,以LED光源為基礎的直管燈,其內部設計主要包括複數個LED封裝光源,焊接在長條狀的基板上,成為光源模組,再將光源模組安裝在燈管內或基座上。直管燈一般要求發光面均勻,但是由於LED光源需要經由支架固定並焊接在基板上,使得一般LED光源為朗伯輻射體(Lambert radiator),發光面積小,而且與燈管散射罩距離近的限制,仍然比較難實現均勻出光。
針對先前技術LED光源出光不均勻的技術問題,目前尚未提出有效的解決方案。
本發明實施例提供一種LED發光結構、直管燈和燈具,以至少解決先前技術LED光源出光不均勻的技術問題。
根據本發明實施例的一個方面,提供一種LED發光結構,包括:基板;光色轉換層,設置在該基板上,該光色
轉換層透光且具有容納部;LED晶片,設置在該容納部中,且該LED晶片的底面與該基板連接。
進一步地,該光色轉換層包括基體材料和分布在該基體材料中用於調節該LED發光結構的發光光色的螢光粉、無機粉末填充料。
進一步地,該基體材料包括以下任意一種或多種材料:有機矽樹脂、丙烯酸類樹脂和環氧樹脂。
進一步地,該基體材料的光折射率介於1.35~1.60之間。
進一步地,該螢光粉的成分包括下述螢光體中的至少一種:氮化物螢光體、硫化物螢光體、石榴石型螢光體、氮氧化物螢光體和鋁酸鹽螢光體。
進一步地,該無機粉末填充料的成分包括下述的至少一種:玻璃、二氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化鎂、鈦酸鋇、氮化鋁和碳。
進一步地,該LED發光結構的半寬光強角範圍是120°~170°。
進一步地,該基板為柔性基板、鋁基板或者印刷線路板。
根據本發明實施例的另一方面,還提供一種直管燈,包括:一個或複數個上述的LED發光結構;空心直管,在該空心直管的管體內設置有一個或複數個該LED發光結構,用於散射該LED發光結構發出的光並將該光透射出去;燈頭,設置在該空心直管的管體的兩端,具有連接驅
動模組的接觸件,其中該驅動模組經由該燈頭與該空心直管中設置的LED發光結構相連接以驅動該LED發光結構發光。
進一步地,複數個該LED發光結構沿該空心直管的軸向依次排布,其中該LED發光結構的基板的一面與該LED發光結構中LED晶片連接,另外一面與該空心直管的內壁貼合固定。
進一步地,該空心直管的管體為高透光率材料,該高透光率材料為樹脂或者玻璃。
進一步地,相鄰兩個該LED發光結構的中心距離範圍在8mm至35mm之間。
進一步地,該空心直管的最大表面亮度Lv max與該LED發光結構的排布關係是:Lv max860y-9000,其中,y為相鄰兩個該LED發光結構的中心之間的距離。
根據本發明實施例的另一方面,還提供一種燈具,包括:上述的直管燈,設置在燈具本體上;以及設置在該燈具本體中的驅動模組,用於驅動該直管燈發光。
在本發明實施例中,採用基板;光色轉換層,設置在基板上,光色轉換層透光且具有容納部;LED晶片,設置在容納部中,且LED晶片的底面與基板連接,經由增大LED光源的出光角度,使得LED光源的出光更加均勻,進而解決了先前技術LED光源出光不均勻的技術問題。
1、1’‧‧‧基板
2‧‧‧LED發光元件
2’‧‧‧LED光源
2a‧‧‧LED晶片
2b‧‧‧光色轉換層
3‧‧‧空心直管
3’‧‧‧散射罩
4’‧‧‧燈頭
4a‧‧‧左端燈頭
4b‧‧‧右端燈頭
5‧‧‧供電用介面
6‧‧‧支架介面
7‧‧‧材料
8‧‧‧基座
9‧‧‧支架
10‧‧‧驅動模組
11‧‧‧直管燈
X’、Y’‧‧‧間距
此處所說明的圖式用來提供對本發明的進一步理解,
構成本發明的一部分,本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明,並不構成對本發明的不當限定。
圖1是根據本發明實施例的一種可選地LED光源的示意圖。
圖2是根據本發明實施例的一種可選的LED發光元件的示意圖。
圖3是根據本發明實施例的LED發光元件的配光曲線圖。
圖4是根據本發明實施例的一種可選地直管燈的示意圖。
圖5是先前技術中的直管燈的示意圖。
圖6是先前技術中的LED光源的半寬光強角的示意圖。
圖7是根據本發明實施例的一種可選的燈具的示意圖。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案,下面將結合本發明實施例中的圖式,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都應當屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是,本發明的說明書和申請專利範圍及上
述圖式中的術語“第一”、“第二”等是用於區別類似的物件,而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的資料在適當情況下可以互換,以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外,術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形,意圖在於覆蓋不排他的包含,例如,包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元,而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
本發明實施例提供一種LED發光結構。以下結合圖1至圖2對本發明實施例的LED發光結構進行說明。
如圖1所示,該LED發光結構包括:基板1和基板上的LED發光元件2,其中,LED發光元件2如圖2所示,包括LED晶片2a和光色轉換層2b。光色轉換層2b罩設在LED晶片2a的發光面上,且光色轉換層2b設置在基板1上,光色轉換層2b透光且具有容納部;LED晶片2a設置在容納部中,且LED晶片2a底面的電極與基板1的焊盤連接。
本發明經由光色轉換層與基板連接,並將LED晶片設置在光色轉換層中,實現了將LED晶片固定在基板上。同時,由於光色轉換層為透光層,設置在該透光層內的LED晶片發出的光不僅可以從光色轉換層的頂面透射出去,還可以從光色轉換層的四周透射出去,本發明的LED發光結
構基本上呈矩形結構,頂面和4個側面出光,實現了5面出光。而先前技術中固定LED晶片時採用支架焊接在基板上,支架在固定LED晶片時會遮擋LED晶片的發光,只能在LED晶片的頂面的出光,即先前技術為單面出光。經由本發明實施例,增大了LED光源的出光角度,使得LED光源的出光更加均勻,也就解決了先前技術LED光源出光不均勻的技術問題。
具體地,在一實施例中,LED晶片2a的尺寸為0.23mm×0.15mm×0.09mm,相應的包覆光色轉換層2b的發光元件尺寸為0.65mm×0.77mm×0.3mm。在另一實施例中,LED晶片2a的尺寸為0.26mm×0.76mm×0.12mm,而包覆光色轉換層2b的發光元件尺寸為0.7mm×1.0mm×0.3mm。在另一實施例中,LED晶片2a尺寸為0.38mm×0.78mm×0.14mm,而包覆光色轉換層2b的發光元件尺寸為1.0mm×1.2mm×0.5mm。
可選地,光色轉換層2b包括基體材料和分布在基體材料中用於調節LED發光結構的發光光色的螢光粉。
基體材料包括以下任意一種或多種材料:有機矽樹脂、丙烯酸類樹脂和環氧樹脂。基體材料為透明材料,有助於LED晶片2a發出的光被透射出去,同時,基體材料還具有固定作用,可以將LED晶片2a固定在基板1上。
摻雜在基體材料中的螢光粉包括下述螢光體中的至少一種:氮化物螢光體、硫化物螢光體、石榴石型螢光體、氮氧化物螢光體和鋁酸鹽螢光體。具體地,氮化物螢光體
和硫化物螢光體的成分可以為CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Ca-α-SiAlON、ZnS:Cu,Al、CaS:Eu、CaGa2S4:Eu和SrGa2S4:Eu中的一種或多種;石榴石型螢光體、氮氧化物螢光體和鋁酸鹽螢光體的成分可以為Y3Al5O12:Ce、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al3O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Lu2CaMg2(Si,Ge)3O12:Ce、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Ca-α-SiAlON、CaAl12O19:Mn、SrAl2O4:Eu、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu和Ca3Si2O7:Eu中的一種或多種。
摻雜在基體材料中的無機粉末填充料的成分包括下述的至少一種:玻璃、二氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化鎂、鈦酸鋇、氮化鋁、碳。
本實施例中的LED晶片可以為藍光LED晶片或者紫光LED晶片,較佳為藍光LED晶片。光色轉換層2b中的螢光粉受到LED晶片發出的藍光的激發,發出不同的光色,經由調配基體材料中螢光粉的種類和濃度來調節LED光源發出的光色。
可選地,基體材料的光折射率介於1.35-1.60之間。在該光折射率下,基體材料能夠更好的將LED晶片2a發出的光提取出去。
可選地,由於本實施例中的LED發光結構實現了5面透光,沒有支架的遮擋,採用非朗伯型的光輻射模式,因此本實施例中的LED光源的半寬光強角比先前技術的半
寬光強角度要大,該LED發光結構的配光曲線圖如圖3所示,可見,半寬光強角的範圍在120°至170°之間。
可選地,本實施例中的基板1為柔性基板、鋁基板或者印刷線路板。
本發明實施例還提供一種直管燈。如圖4所示,該直管燈包括:空心直管3和燈頭,燈頭設置在空心直管3的兩端,分別為左端燈頭4a和右端燈頭4b。在空心直管3中設置有一個或複數個上述的LED發光結構。在空心直管3中設置複數個LED發光結構時,可以在空心直管3中沿軸向(A-A)設置長條狀的基板1,在基板1上沿空心直管3的軸向依次排布複數個LED發光元件2。設置在空心直管3兩端的任意一個燈頭具有連接驅動模組的接觸件,驅動模組經由燈頭與空心直管中設置的LED發光結構相連接以驅動LED發光結構發光。可選地,在左端燈頭4a處連接有光源模組的供電用介面5,在右端燈頭4b處連接有燈座的支架介面6。
空心直管3對LED發光元件2發出的光具有散射作用,其可以作為散射罩。由於本實施例的LED發光元件2的半寬光強角較大,使得光從LED光源的出光面照射到散射罩的距離更遠的位置,光強下降率比先前技術的LED光源要低;並且,呈矩形結構的LED發光元件2可以從頂面和複數個側面出光,使得光從光源的出光面照射到散射罩的相對角度不同的位置的強度的變化減少。
對比先前技術的圖5可知,先前技術的直管燈包括燈
頭4’,在基板1’上設置光源模組。光源與散射罩3’之間的間距為Y’,光源與光源之間的間距為X’。先前技術每個LED光源的半寬光強角為120°(如圖6),呈朗伯型發射,組成光源模組的相鄰兩個LED光源2’的輻射範圍有重疊,這就使得散射罩3’上產生可明顯觀察得到的光斑,為了在散射罩3’上不會產生可明顯觀察到的光斑,儘量密排複數個LED光源2’,以降低散射罩3’出光面空間亮度的變化,密排會導致成本增加。同時,由於朗伯型或類似朗伯型的光強分布,使得光從光源的出光面照射到散射罩不同位置的強度會因為空間距離的不同而變化,距離越遠,光強越低;也會因為光源出光面與散射罩被照面角度的不同而變化,當光源出光面與被照面是平行時,光強最高,出光面與被照面相對的角度逐漸增大,光強逐漸減少。
採用本實施例的LED元件作為光源時,LED元件的側面和頂面同時出光,具有較大的半寬光強角,從光源發出的光照射到散射罩時光強下降率較低,增加了直管燈的輸出光強;半寬光強角較大還使得出光面照射到散射罩的相對角度不同位置的光強度變化較小,即出光比較均勻,即使在直管燈中排布比先前技術少的LED元件也能避免LED光源發出的光在散射罩上產生可明顯觀察到的光斑。也就是說,本實施例提供的直管燈能夠在減少LED元件的排布、節約成本的同時獲得更大的光強。
可選地,LED發光結構的基板1的一面與LED發光結構中LED晶片2a連接,另外一面與空心直管3的內壁貼
合固定。LED發光結構的基板1與空心直管3的內壁貼合固定時,可以採用材料7進行固定,材料7可以是導熱性黏接劑,經由材料7將基板1和空心直管3的內壁黏合。
可選地,空心直管3的管體為高透光率材料,高透光率材料為樹脂或者玻璃。空心直管3較佳採用玻璃或聚酸甲酯或聚碳酸酯等高透光率材料,混合粉劑或作表面粗化以實現散射功能。
較佳地,為了避免在空心直管3上產生可明顯觀察到的光斑,根據空心直管的最大表面亮度確定空心直管3中的LED元件的排布距離。可選地,相鄰兩個LED發光結構的中心距離範圍在8mm-35mm之間。具體地,空心直管的最大表面亮度Lv max與LED發光結構的排布關係是:Lv max860y-9000,其中,y為相鄰兩個LED發光結構的中心之間的距離,單位是mm。最大表面亮度Lv max的單位是cd/m2,距離y的單位是mm。
本實施例中的空心直管3較佳為圓柱形空心直管,在一實施例中,空心直管3的最大表面亮度是12000cd/m2,光源與光源之間的中心距離為24mm;在另一實施例中,圓柱型空心直管的最大表面亮度是6200cd/m2,光源與光源之間的中心距離為14mm。
上述實施例提供的直管燈,由於採用了5面出光的LED元件,出光面亮度均勻,在散射罩上沒有可明顯觀察到的光斑,解決了先前技術中LED光源出光不均勻的問題。並且在設置較少的LED元件時就能達到較大的光強,
降低了生產成本。
本發明實施例還提供一種燈具。如圖7所示,該燈具包括燈具本體和直管燈11,其中,燈具本體包括基座8、設置在基座中的驅動模組10和連接直管燈11的支架9。其中,驅動模組10可以為直管燈供電。
本實施例的燈具出光面亮度均勻,可設置較少的LED元件來獲得較大的光強,降低了生成成本。
在本發明的上述實施例中,對各個實施例的描述都各有側重,某個實施例中沒有詳述的部分,可以參見其他實施例的相關描述。
以上所述僅是本發明的較佳實施方式,應當指出,對於本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
2‧‧‧LED發光元件
2a‧‧‧LED晶片
2b‧‧‧光色轉換層
Claims (14)
- 一種LED發光結構,包括:基板;光色轉換層,設置在該基板上,該光色轉換層透光且具有容納部;以及LED晶片,設置在該容納部中,且該LED晶片的底面與該基板連接。
- 如請求項1所記載之LED發光結構,其中該光色轉換層包括基體材料和分布在該基體材料中用於調節該LED發光結構的發光光色的螢光粉、無機粉末填充料。
- 如請求項2所記載之LED發光結構,其中該基體材料包括以下任意一種或多種材料:有機矽樹脂、丙烯酸類樹脂和環氧樹脂。
- 如請求項3所記載之LED發光結構,其中該基體材料的光折射率介於1.35~1.60之間。
- 如請求項2所記載之LED發光結構,其中該螢光粉的成分包括下述螢光體中的至少一種:氮化物螢光體、硫化物螢光體、石榴石型螢光體、氮氧化物螢光體和鋁酸鹽螢光體。
- 如請求項2所記載之LED發光結構,其中該無機粉末填充料的成分包括下述的至少一種:玻璃、二氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氧化鎂、鈦酸鋇、氮化鋁和碳。
- 如請求項1所記載之LED發光結構,其中該LED發光 結構的半寬光強角範圍是120°~170°。
- 如請求項1所記載之LED發光結構,其中該基板為柔性基板、鋁基板或者印刷線路板。
- 一種直管燈,包括:一個或複數個請求項1至8中任一項所記載之LED發光結構;空心直管,在該空心直管的管體內設置有一個或複數個該LED發光結構,用於散射該LED發光結構發出的光並將該光透射出去;以及燈頭,設置在該空心直管的管體的兩端,具有連接驅動模組的接觸件,該驅動模組經由該燈頭與該空心直管中設置的LED發光結構相連接以驅動該LED發光結構發光。
- 如請求項9所記載之直管燈,其中複數個該LED發光結構沿該空心直管的軸向依次排布,其中該LED發光結構的基板的一面與該LED發光結構中LED晶片連接,另外一面與該空心直管的內壁貼合固定。
- 如請求項9所記載之直管燈,其中該空心直管的管體為高透光率材料,該高透光率材料為樹脂或者玻璃。
- 如請求項9至11中任一項所記載之直管燈,其中相鄰兩個該LED發光結構的中心距離範圍在8mm至35mm之間。
- 如請求項9所記載之直管燈,其中該空心直管的最大表面亮度Lv max與該LED發光結構的排布關係是: Lv max860y-9000,其中,y為相鄰兩個該LED發光結構的中心之間的距離。
- 一種燈具,包括:請求項9至13中任一項所記載之直管燈,設置在燈具本體上;以及設置在該燈具本體中的驅動模組,用於驅動該直管燈發光。
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