CN102810537B - 白光led发光装置 - Google Patents

Abstract

一种白光LED发光装置，包括底座、蓝光LED芯片、反光罩和含有荧光体涂层的透明基板,反光罩的两端分别连接底座和基板，反光罩内部反射面上设有反光层，蓝光LED芯片设置在底座面对透明基板有荧光体涂层的一面，且蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；其中蓝光LED芯片为单颗芯片、一组串联、并联或混联的芯片。透明基板可以是平面型、或凸面型、或柱面型。本发明利用蓝光LED芯片发出的蓝光照射含有荧光体涂层的透明基板来获得白光，减少了因荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片被吸收导致的发光损失，还缓解了散热问题，荧光体也不会出现因器件散热问题导致的发光波长漂移及发光效率下降等现象。

Description

白光LED发光装置

技术领域

本发明涉及白光LED发光装置。

背景技术

白光LED作为一种新的照明方式基于以下的工作原理：LED蓝光芯片发出蓝光照射荧光体（荧光粉），荧光体受到蓝光的激发发出黄光、或绿光与红光的混合光线、或黄光与红光的混合光线。这些荧光体受激发出的光线与蓝光芯片发出的部分蓝光混合而合成白光。在通常的封装技术中荧光体通过硅胶或树脂混合均匀地被固化在芯片表面。这种封装方式的缺点如下：器件工作时热量来不及散发导致器件工作温度升高，使得荧光体的发光波长发生漂移，且荧光体的发光强度会下降。此外，荧光体紧贴蓝光芯片表面时，由于荧光体受激发出的光线部分会重新进入芯片被吸收，导致器件发光效率下降。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用蓝光LED芯片发出的蓝光照射含有荧光体有机涂层的基板来获得白光的装置。该发光装置可以有效解决上述运用传统封装工艺的白光LED出现的问题。

本发明提出一种白光LED发光装置，包括底座、蓝光LED芯片、反光罩和含有荧光体涂层的透明基板,反光罩的两端分别连接底座和基板，反射罩内部反射面上设有反光层，蓝光LED芯片设置在底座面对透明基板有荧光体涂层的一面，且蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；其中蓝光LED芯片为单颗芯片、一组串联、并联或混联的芯片。透明基板是荧光粉填充的树脂板或荧光粉烧结的玻璃板。反光层可以是抛光层、金属或其它镀层。

反光罩呈圆柱形，底座和透明基板分别作为所述圆柱形的两个底面；或反光罩呈倒圆台形或碗形，底座作为倒圆台的下底或碗底，透明基板作为倒圆台形的上底或位于碗口的位置。

其中反光罩呈长方体或倒棱台形，底座作为长方体的下底或倒棱台形的下底，透明基板作为长方体的上底或倒棱台形的上底或盖。

其中反光罩呈半圆柱形，底座沿着一条直线设置，该直线与半圆柱形的矩形面平行，且该直线落在通过柱轴并与半圆形的矩形面垂直的平面内，透明平面基板作为半圆柱形的矩形面。

其中反光罩的截面轮廓线呈抛物线型，底座沿着一条直线设置，该直线与抛物面的焦线重合，透明基板作为反光罩的盖。透明基板可为柱面型。

其中反光罩呈细长的长方体或倒棱台形，底座作为细长长方体或倒棱台形的下底，透明的柱面型基板作为细长长方体或倒棱台形的盖。

其中的基板是平面；或是球面、双曲面、椭圆面或抛物面的凸面；或为柱面型；或基板的截面的轮廓线是圆弧、抛物线、双曲线、椭圆或其他的弧线的一部分。

荧光体涂层中的荧光体是LED黄色荧光粉、任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物或任意比例的LED黄色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物。包含荧光体涂层采用2层涂层结构,且每层的涂层厚度是3微米至5毫米；其中上述2层涂层结构的荧光体分别是LED绿色荧光粉和LED红色荧光粉，或分别是LED黄色荧光粉和LED红色荧光粉。

本发明的有益效果如下：1)LED蓝光芯片表面未涂覆含荧光体的硅胶或树脂，因此散热问题大为缓解，还会减少因荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片被吸收所造成的发光损失。2)发光装置中含有荧光体的有机涂层远离LED蓝光芯片，因此荧光体因器件散热问题导致的发光波长漂移及发光强度下降等问题可以有效缓解。同时可以避免运用传统技术封装的LED发光器件中由于硅胶或树脂变质发黄及反光导致的器件光效下降问题。光效会明显提高，根据本发明制造的发光器件中，芯片散热问题被有效解决，荧光体的环境温度低，因此不会发生因器件的高工作温度导致的发光性能劣化等问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的白光LED发光装置的示意图。

图2为本发明实施例2的白光LED发光装置的示意图。

图3为本发明实施例3的白光LED发光装置的示意图。

图4为本发明实施例4的白光LED发光装置的示意图。

图5为本发明实施例5的白光LED发光装置的示意图。

图6为本发明实施例6的白光LED发光装置的示意图。

图7为本发明实施例7的白光LED发光装置的示意图。

图8为本发明实施例8的白光LED发光装置的示意图。

图9为本发明实施例9的白光LED发光装置的示意图。

图10为本发明实施例10的白光LED发光装置的示意图。

图11为本发明实施例11的白光LED发光装置的示意图。

图12为本发明实施例12的白光LED发光装置的示意图。

图13为本发明实施例13的白光LED发光装置的示意图。

图14为本发明实施例14的白光LED发光装置的示意图。

图15为本发明实施例15的白光LED发光装置的示意图。

具体实施方式

反光罩内部反射面上镀有金属薄膜或反光罩全部为金属制成。基板材质可以是玻璃，或亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂或其他透明的有机材料。

所述发光装置中，反光罩可以呈圆柱形，底座和基板分别作为所述圆柱形的两个底面。

所述发光装置中，反光罩可以呈倒圆台形，底座作为倒圆台的下底，基板作为倒圆台形的上底。

所述发光装置中，反光罩可以呈碗形，底座作为碗底，基板位于碗口的位置。

所述发光装置中，反光罩可以呈长方体，底座作为长方体的下底，基板作为长方体的上底。

所述发光装置中，反光罩可以呈倒棱台形，底座作为倒棱台形的下底，基板作为倒棱台形的上底。

所述发光装置中，反光罩可以呈半圆柱形，底座沿着一条直线设置，该直线与半圆柱形的矩形面平行，且该直线落在通过柱轴并与半圆形的矩形面垂直的平面内，基板作为半圆柱形的矩形面。

所述发光装置中，基板可以是凸面型，如球面、或双曲面、抛物面、或其他任意形状的凸面。

所述发光装置中，反光罩可以呈圆柱形，底座和基板分别作为所述圆柱形的下底和上盖。

所述发光装置中，反光罩可以呈倒圆台形，底座作为倒圆台的下底，基板作为倒圆台形的上盖。

所述发光装置中，反光罩可以呈碗形，底座作为碗底，基板作为碗的上盖。

所述发光装置中，反光罩可以呈长方体，底座作为长方体的下底，基板作为长方体的上盖。

所述发光装置中，反光罩可以呈倒棱台形，底座作为倒棱台形的下底，基板作为倒棱台形的上盖。

所述发光装置中，基板可以是柱面型，其截面的轮廓线可以是圆弧线、抛物线、或双曲线、或其他任意的弧线。

所述发光装置中，反光罩可以呈长方体，底座作为长方体的下底，基板作为长方体的盖。

所述发光装置中，反光罩可以呈细长的长方体（一边比另一边长得多）或倒棱台形，底座作为细长长方体或倒棱台形的下底，透明的柱面型基板作为细长长方体或倒棱台形的盖。

所述发光装置中，反光罩可以呈半圆柱形，底座沿着一条直线设置，该直线与半圆柱形的矩形面平行，且该直线落在通过柱轴并与半圆形的矩形面垂直的平面内，透明的柱面型基板作为半圆柱形的盖。

所述发光装置中，反光罩的截面轮廓线可以呈抛物线型，底座沿着一条直线设置，该直线与抛物面的焦线重合，透明的柱面型基板作为发光装置的盖。

所述发光装置中，荧光体可以是LED黄色荧光粉、任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物、或任意比例的LED黄色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物，可以通过调节荧光粉的比例来调节发光颜色，或着说色温，只要调节比例就可以获得全色温范围的LED光。

所述发光装置中，底座具有散热功能，由铝或陶瓷制成。

实施例中还说明了反光罩与透明基板之间设有各种形状的转接板或转接环，尤其是基板的形状是非平板形状的情况下。

具体实施例并配合所附图式说明如下。

实施例1

图1为本发明实施例1的白光LED发光装置的示意图。白光LED发光装置包括：底座1、蓝光LED芯片2、反光罩3和基板4。反光罩3的两端分别连接底座1和基板4，蓝光LED芯片2设置在底座1面对基板4的一面，且蓝光LED芯片2的电极引线穿出底座1，基板4的一个表面上涂覆含荧光体的有机涂层。

作为具体实施例之一，为了获得白光，荧光体可以是LED黄色荧光粉。为了提高白光的显色指数，荧光体也可以是任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物，或者是LED黄色荧光粉与少量LED红色荧光粉的混合物。可以通过调节荧光粉的比例来调节发光颜色，或着说色温，只要调节比例就可以获得全色温范围的LED光。

作为具体实施例之一，含有荧光体的有机涂层可以采用2层涂层结构，且每层的涂层厚度是3微米至5毫米。两层涂层中的有机材质一致，两层涂层中的荧光体可以分别是LED绿色荧光粉和LED红色荧光粉，或者分别是LED黄色荧光粉和LED红色荧光粉。但是两层涂层中的荧光体成分不一样。

作为具体实施例之一，发光装置的底座1兼有散热功能。

作为具体实施例之一，发光装置的LED蓝光芯片2可以是外延生长在SiC基板上的，或是生长在宝石(Al2O3)基板上的，或是生长在Si基板上的，或是在上述三种基板中的任意一种上生长后被转移到其他基板上的。

作为具体实施例之一，发光装置的LED蓝光芯片2可以是单颗的，或者是多颗（芯片组）的，多颗芯片组可以是通过连接线串联、或并联、或混联。

作为具体实施例之一，在LED蓝光芯片2与基板之间设有反光罩3，目的是将LED蓝光芯片2发出的蓝光反射到包含荧光体的有机涂层上，激发荧光体发光，经与LED蓝光芯片2发出的部分蓝光混合后获得白光。

作为具体实施例之一，反光罩呈圆柱形，内部反射面可以镀上金属薄膜以加强光线反射效果。

实施例2

以图2为实施例2的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩7成倒圆台形，底座5作为倒圆台形的下底，基板8作为倒圆台形的上底。

实施例3

以图3为本发明实施例3的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩11呈碗形，底座9作为碗底，基板12位于碗口的位置。

实施例4

以图4为本发明实施例4的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩呈长方体，底座13作为长方体的下底，基板17作为长方体的上底。反射罩由4个矩形的反射面15和16构成。4个反射面15和16中相对的一组反射面几何尺寸完全相同，相邻的两个反射面几何尺寸可以相同，也可以不同，其形状可以是正方形或长方形。

实施例5

以图5为本发明实施例5的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩呈倒棱台形，底座18作为倒棱台形的下底，基板22作为倒棱台形的上底。反射罩由4个倒梯形的反射面20和21构成。4个反射面20和21中相对的一组反射面几何尺寸完全相同，相邻的两个反射面几何尺寸可以相同，也可以不同。

实施例6

以图6为本发明实施例6的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩呈半圆柱形，具有反射面25和26，底座23与半圆柱形的矩形面平行设置，当然底座23也可以与半圆柱形的矩形面非平行设置，基板27作为半圆柱形的矩形面。

事实例7

以图7为本发明实施例7的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是凸面型，如球面、或双曲面、抛物面、或其他任意形状的凸面。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部28。基板29作为装置的上盖。

实施例8

以图8为本发明实施例8的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是凸面型，如球面、或双曲面、抛物面、或其他任意形状的凸面。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部30。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩7成倒圆台形，底座5作为倒圆台形的下底，基板31作为装置的上盖。

实施例9

以图9为本发明实施例9的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是凸面型，如球面、或双曲面、抛物面、或其他任意形状的凸面。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部32。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩11呈碗形，底座9作为碗底，基板33作为装置的上盖。

实施例10

以图10为本发明实施例10的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是凸面型，如球面、或双曲面、抛物面、或其他任意形状的凸面。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部34。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩呈长方体，底座13作为长方体的下底，基板35作为装置的上盖。反射罩由4个矩形的反射面15和16构成。4个反射面15和16中相对的一组反射面几何尺寸完全相同，相邻的两个反射面几何尺寸可以相同，也可以不同，其形状可以是正方形或长方形。

实施例11

以图11为本发明实施例11的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是凸面型，如球面、或双曲面、抛物面、或其他任意形状的凸面。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部36。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩呈倒棱台形，底座18作为倒棱台形的下底，基板37作为装置的上盖。反射罩由4个倒梯形的反射面20和21构成。4个反射面20和21中相对的一组反射面几何尺寸完全相同，相邻的两个反射面几何尺寸可以相同，也可以不同。

实施例12

以图12为本发明实施例12的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是柱面型，其截面的轮廓线可以是圆弧线、抛物线、或双曲线、或其他任意的弧线。

本实施例与实施例1的区别在于该装置不设反射罩，底座38的上表面40镀有金属薄膜，具有反射光线的功能。

本实施例与实施例1的区别在于基板41直接安在底座38上。

实施例13

以图13为本发明实施例13的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是柱面型，其截面的轮廓线可以是圆弧线、抛物线、或双曲线、或其他任意的弧线。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部42。

本实施例与实施例1的区别在于反光罩呈长方体，底座13作为长方体的下底，基板43作为长方体的盖。反射罩由4个矩形的反射面15和16构成。4个反射面15和16中相对的一组反射面几何尺寸完全相同，相邻的两个反射面几何尺寸可以相同，也可以不同，其形状可以是正方形或长方形。

实施例14

以图14为本发明实施例13的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是柱面型，其截面的轮廓线可以是圆弧线、抛物线、或双曲线、或其他任意的弧线。

本实施例与实施例1的区别在于在反光罩与基板之间设置连接部48。

本实施例与实施例1的区别在于,反光罩呈细长的长方体或细长的倒棱台形，底座作为细长长方体或细长倒棱台形的下底，基板49作为装置的上盖。反射罩由4个矩形或梯形的反射面46和47构成。4个反射面46和47中相对的一组反射面几何尺寸完全相同，相邻的两个反射面几何尺寸可以相同，也可以不同。

实施例15

以图15为本发明实施例14的白光LED发光装置的示意图。

本实施例与实施例1的区别在于基板是柱面型，其截面的轮廓线可以是圆弧线、抛物线、或双曲线、或其他任意的弧线。

本实施例与实施例1的区别在于,在反光罩与基板之间设置连接部54。

本实施例与实施例1的区别在于,反光罩呈半圆柱形，底座沿着一条直线设置，该直线与半圆柱形的矩形面平行，且该直线落在通过柱轴并与半圆形的矩形面垂直的平面内。反光罩具有反射面52和53，底座50与半圆柱形的矩形面平行设置，当然底座50也可以与半圆柱形的矩形面非平行设置，基板55作为装置的盖。

本实施例与实施例1的区别在于,反光罩的截面轮廓线还可以呈抛物线型，底座沿着一条直线设置，该直线与抛物面的焦线重合。

综上所述，不直接将硅胶或树脂与荧光体的混合物粘结在LED蓝光芯片上进行封装，LED蓝光芯片4散热效果大大增强，芯片的散热问题大大缓解，同时减少了因荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片所造成的发光损失；同时发光装置中含有荧光体的有机涂层远离LED蓝光芯片，因此荧光体因器件散热问题导致的发光波长漂移及发光强度下降等问题可以有效缓解。

Claims (1)

1.一种白光LED发光装置，其特征在于，包括底座、蓝光LED芯片、反光罩和含有荧光体涂层的透明基板,反光罩的两端分别连接底座和基板，反光罩内部反射面上设有反光层，蓝光LED芯片设置在底座面对透明基板有荧光体涂层的一面，且蓝光LED芯片的电极引线穿出底座；其中蓝光LED芯片为单颗芯片、一组串联、并联或混联的芯片;荧光体涂层的荧光体是LED黄色荧光粉、任意比例的LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物或任意比例的LED黄色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物；

反光罩呈圆柱形，底座和透明基板分别作为所述圆柱形的两个底面；或反光罩呈倒圆台形或碗形，底座作为倒圆台的下底或碗底，透明基板作为倒圆台形的上底或位于碗口的位置；

或反光罩呈长方体或倒棱台形，底座作为长方体的下底或倒棱台形的下底，透明基板作为长方体的上底或倒棱台形的上底或盖；

或反光罩呈半圆柱形，底座沿着一条直线设置，该直线与半圆柱形的矩形面平行，且该直线落在通过柱轴并与半圆形的矩形面垂直的平面内，透明平面基板作为半圆柱形的矩形面；

其中的基板是平面、柱面型、球面、双曲面、椭圆面、抛物面的凸面；或基板的截面的轮廓线是圆弧、抛物线、双曲线、椭圆或其他的弧线的一部分；包含荧光体涂层采用2层涂层结构,且每层的涂层厚度是3微米至5毫米；其中上述2层涂层结构的荧光体分别是LED绿色荧光粉和LED红色荧光粉，或分别是LED黄色荧光粉和LED红色荧光粉；

反光罩与透明基板之间设有转接板或转接环；透明基板是荧光粉填充的树脂板或荧光粉烧结的玻璃板。

2.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于，其中反光罩的截面轮廓线呈抛物线型，底座沿着一条直线设置，该直线与抛物面的焦线重合，透明基板作为反光罩的盖。

3.根据权利要求1所述的白光LED发光装置，其特征在于，其中反光罩呈细长的长方体或倒棱台形，底座作为细长长方体或倒棱台形的下底，透明的柱面型基板作为细长长方体或倒棱台形的盖。