專利名稱：Led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED照明裝置，所述照明裝置能夠通過附加的顏色混合來獲得不同的照明顏色，其中組合使用紅色、綠色和藍色的單色LED芯片。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，已知一種LED照明裝置，其中對準三原色的單色LED芯片的發(fā)光中心以獲 得例如白色輻射光。在該LED照明裝置中，將單個紅色LED芯片放置在襯底的中心，同時設(shè) 置多個綠色LED芯片和多個藍色LED芯片使得相同的藍色或者綠色LED芯片相對于襯底的 中心對稱(例如，參見JP實用新型6-79165A)。在該LED照明裝置中，考慮到使用不同顏色的LED芯片作為顯示裝置的主要作為 平面光源的發(fā)光點的事實，并且注意到在發(fā)光表面的中心部分處的顏色混合性能，將紅色 LED芯片設(shè)置在襯底的中心。紅色LED芯片的這種設(shè)置有助于防止在對人眼最敏感的紅顏 色中發(fā)生色度變化，并且有助于降低在發(fā)光表面的高亮度區(qū)域中的顏色不均勻性。然而，在使用前述LED照明裝置的LED燈作為用于輻射墻壁表面等的聚光燈時，在 輻射圖案的外圍部分的低亮度區(qū)域中會產(chǎn)生兩種顏色，即綠色和藍色的色調(diào)(hue)。因此， 很可能發(fā)生色度變化。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明提供一種LED照明裝置，其中在通過附加的顏色混合獲 得不同的照明顏色時，在輻射圖案的外圍中很難發(fā)生顏色不均勻性。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種LED照明裝置，其包括襯底；設(shè)置在所述襯底上 的一個或者多個紅色LED芯片；設(shè)置在所述襯底上的多個藍色LED芯片；以及設(shè)置在所述 襯底上的多個第三顏色LED芯片，其中，將所述紅色LED芯片的各自中心設(shè)置在第一圓形的 圓周上，所述第一圓形在所述襯底上具有作為其中心的點，將所述藍色LED芯片的各自中 心設(shè)置在與所述第一圓形同心并且比所述第一圓形大的第二圓形的圓周上，將所述第三顏 色LED芯片的各自中心設(shè)置在位于所述第一圓形與所述第二圓形之間的區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的所述方面，只有其亮度差異和色度差異最難觀察的色調(diào)分布在輻射 光的外圍附近。這使得能夠降低在輻射圖案的外圍中發(fā)生顏色不均勻性的可能性。優(yōu)選地，所述LED照明裝置還包括用于獨立覆蓋所述紅色、藍色和第三顏色LED芯 片的鐘形形狀的密封部分，其中，設(shè)置所述密封部分在所述密封部分的表面與所述紅色、藍 色和第三顏色LED芯片的光軸之間的交點附近的曲率，使得覆蓋所述藍色LED芯片的所述 密封部分的曲率比覆蓋所述紅色LED芯片的所述密封部分的曲率小。根據(jù)上述特征，從藍色LED芯片發(fā)射的光比從紅色LED芯片發(fā)射的光更容易漫射。 因而，藍色光的增加量分布在輻射光的外圍區(qū)域中。這使得能夠在不使藍色LED芯片與襯 底的中心間隔開不必要的長距離的情況下降低發(fā)生顏色不均勻性的可能性。所述LED照明裝置還包括用于覆蓋所有所述紅色、藍色和第三顏色LED芯片的鐘形形狀的密封部分，所述密封部分包括光漫射劑，所述光漫射劑在所述第一圓形的外圍區(qū) 域中的濃度比在所述第一圓形的中心附近的區(qū)域中的濃度大。根據(jù)上述特征，藍色輻射光朝外圍區(qū)域漫射。這使得能夠降低發(fā)生顏色不均勻性 的可能性。此外，所有LED芯片由單個密封部分覆蓋。因此，不需要在各自LED芯片中形成 不同的密封部分。這使得能夠降低生產(chǎn)步驟的數(shù)量和生產(chǎn)成本。優(yōu)選地，所述LED照明裝置還包括設(shè)置在所述紅色、藍色和第三顏色LED芯片的光 輻射側(cè)的光漫射部件，所述光漫射部件在所述第一圓形的外圍區(qū)域中比在所述第一圓形的 所述中心附近的區(qū)域中具有更強的漫射效果(diffuseness)。根據(jù)上述特征，從藍色LED芯片發(fā)射的光由漫射部件朝外圍區(qū)域漫射。這使得容易降低發(fā)生顏色不均勻性的可能性。所述LED照明裝置還可以包括設(shè)置在所述紅色、藍色和第三顏色LED芯片的發(fā)光 側(cè)的反射板，所述反射板具有鐘形形狀的內(nèi)表面，設(shè)置所述反射板的表面在所述反射板與 所述紅色、藍色和第三顏色LED芯片的發(fā)光表面之間的交點處的曲率，使得所述反射板的 表面在所述藍色LED芯片周圍的所述曲率比在所述紅色LED芯片周圍的小。根據(jù)上述特征，從藍色LED芯片輻射的光很好地朝外圍區(qū)域漫射。這使得能夠防 止發(fā)生顏色不均勻性。此外，通過鐘形形狀的反射板執(zhí)行從各自LED芯片發(fā)射的光的漫射。 與使用密封部分的情況相比，這降低了光傳輸損失。
通過下面結(jié)合附圖對實施例的描述，本發(fā)明的目的和特征將變得顯而易見。在附 圖中圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LED照明裝置的側(cè)視圖；圖2是圖1所示的LED照明裝置的平面圖；圖3A示出了在用于對比的傳統(tǒng)LED照明裝置中獲得的輻射圖案，并且圖3B是在 第一實施例的LED照明裝置中獲得的照明圖案；圖4A是表示用于產(chǎn)生在顏色不均勻性評估測試中使用的顏色不均勻性的LED封 裝的側(cè)視圖，圖4B示出了評估測試環(huán)境，并且圖4C說明了用于評估的輻射圖案；圖5是表示顏色不均勻性評估測試的結(jié)果的χ-y色度圖；圖6A是在LED照明裝置的藍色LED芯片的偏移距離D等于零時獲得的色度分布 圖，圖6B是在偏移距離D等于2mm時獲得的色度分布圖，并且圖6C是在作為比較的傳統(tǒng) LED照明裝置中獲得的色度分布圖；圖7A是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LED照明裝置的平面圖，圖7B是說明在第 二實施例的LED照明裝置中采用的密封部分的側(cè)視圖，并且圖7C是沿著圖7A中的線A-A 提取的截面圖；圖8是代表第二實施例的LED照明裝置的各自密封部件的光分布曲線的圖；圖9A是表示根據(jù)第二實施例的變型示例的LED照明裝置的平面圖，并且圖9B是 沿著圖9A的B-B線提取的截面圖；圖IOA是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LED照明裝置的平面圖，并且圖IOB是沿 著圖IOA的線C-C提取的截面圖IlA是表示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LED照明裝置的平面圖，圖IlB是沿著圖 1IA的線D-D提取的截面圖，并且圖1IC說明了在第四實施例的LED照明裝置的漫射部件中 的漫射濃度分布；以及圖12A是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的LED照明裝置的平面圖，并且圖12B是沿著圖12A的線E-E提取的截面圖。
具體實施例方式下面將參照作為本發(fā)明一部分的附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例?，F(xiàn)在將參照圖1到3B描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LED照明裝置。參照圖1和圖2，根據(jù)本實施例的LED照明裝置1包括由樹脂或者金屬材料制成的 通常為圓柱形的主體2以及設(shè)置在主體2的底部上并且由印刷板等形成的襯底3。該LED 照明裝置1還包括設(shè)置在襯底3上的多個LED芯片4，以及設(shè)置在主體2的內(nèi)側(cè)并且用于將 從LED芯片4發(fā)射的光反射到外側(cè)的反射板5。注意到輻射圖案的外圍部分的顏色以及其中心部分的顏色來設(shè)計根據(jù)本實施例 的LED照明裝置1。LED照明裝置1確保了在輻射圖案的外圍部分中僅存在一種色調(diào)而不 會在該外圍部分中帶來顏色對比效果。此外，通過使用藍色色調(diào)作為前述色調(diào)，降低了輻射 圖案中的顏色不均勻性。通過主觀評估測試已經(jīng)確認，藍色色調(diào)的亮度和不均勻性差異最 難確定。將包括四個紅色LED芯片41、四個綠色LED芯片42以及四個藍色LED芯片43的 LED芯片4安裝在襯底3上。每一個LED芯片4具有尺寸為IX Imm的方形形狀。紅色、綠 色和藍色LED芯片41、42和43分別設(shè)置有經(jīng)由形成在襯底3上的傳導(dǎo)圖案(未示出)連 接到供電引線端子的正電極以及連接到形成在襯底3上的公共接地端子的負電極。因而， 當(dāng)將驅(qū)動電流施加在任選的引線端子與公共端子之間時，紅色、綠色和藍色LED芯片41、42 和43能夠發(fā)光。將紅色LED芯片41的中心設(shè)置在第一圓形44的圓周上，所述第一圓形44具有位 于襯底3上的作為其中心的點P1，將藍色LED芯片43的中心設(shè)置在與第一圓形44同心并 且比第一圓形44大的第二圓形45的圓周上。將綠色LED芯片42的中心設(shè)置在位于第一 圓形44和第二圓形45之間的區(qū)域內(nèi)。在本實施例中，將綠色LED芯片42的中心設(shè)置在與 第一圓形44同心并且比第一圓形44大但是比第二圓形45小的第三圓形46的圓周上。然 而，本發(fā)明并非局限于此。此外，按照這樣的方式全部設(shè)置LED芯片4以便不彼此重疊。按照相對于襯底3的中心點Pl對稱的關(guān)系并且以相同間隔將紅色、綠色和藍色 LED芯片41、42和43設(shè)置在第一、第二和第三圓形44、46和45的圓周上。并不總是必需將 紅色、綠色和藍色LED芯片41、42和43以相同間隔設(shè)置在各自圓周上。更具體而言，以間隔0. Imm并且以方形形狀將紅色LED芯片41設(shè)置在中心點Pl 的周圍。每一個綠色LED芯片42具有沿著經(jīng)過位于相鄰紅色LED芯片41之間的第三圓形 46的半徑延伸的一條對角線并且設(shè)置在相對于每一個紅色LED芯片41旋轉(zhuǎn)45°的位置。 將紅色LED芯片41與綠色LED芯片42之間的最短距離設(shè)置為等于0. 1mm。將藍色LED芯 片43按照如下狀態(tài)設(shè)置在第二圓形45的圓周上即，藍色LED芯片43沿著紅色LED芯片 41的連接紅色LED芯片41的中心和襯底3的中心點Pl的對角線偏移。藍色LED芯片43和紅色LED芯片41的對角線位于同一條線上。藍色LED芯片43可以沿著對角線偏移到由 點線表示的藍色LED芯片43a的位置，此時將偏移距離表示為“D”。將藍色LED芯片43和紅色LED芯片41在其對角線上的相鄰拐角之間的間隙設(shè)置 為0. 1mm。同樣，將紅色LED芯片41和藍色LED芯片43的共同平行側(cè)之間的間隙設(shè)置為 0. 1mm。按照上述方式，紅色、綠色和藍色LED芯片41、42和43具有IX Imm的尺寸并且以 0. Imm的最小間隙設(shè)置。在本實施例中，反射板5與主體2 —體形成并且在其表面上具有增加的光反射率。 這樣設(shè)計反射板5的形狀以改變從LED芯片4發(fā)射的光的路線。為了進行比較，圖3A示出了在具有不同于根據(jù)本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的LED照明裝置 IA中獲得的輻射圖案。LED照明裝置IA包括分別具有IX Imm尺寸的五個LED芯片4。LED 芯片4包括設(shè)置在襯底3的中心處的一個紅色LED芯片41，相對于紅色LED芯片41成對稱 關(guān)系設(shè)置的兩個綠色LED芯片42以及相對于紅色LED芯片41成對稱關(guān)系設(shè)置的兩個藍色 LED芯片43。將綠色LED芯片42和藍色LED芯片43設(shè)置為交叉形狀。將相鄰LED芯片4之間的間隙設(shè)置為0.1mm。在將LED照明裝置IA用作聚光燈的光源時在壁表面20上形成的輻射圖案中，橢 圓形的綠色和藍色圖案與通常為圓形的紅色圖案以交叉形狀重疊。因此，由于由紅色、綠色 和藍色LED芯片41、42和43形成的紅色、綠色和藍色圖案21、22和23彼此重疊，輻射圖案 的中心區(qū)域具有白色W。其中紅色和藍色圖案21和23彼此重疊的中心區(qū)域外側(cè)的外圍區(qū) 域具有紅色和藍色的混合顏色(即，紫色P)。其中紅色和綠色圖案21和22彼此重疊的中 心區(qū)域外側(cè)的外圍區(qū)域具有紅色和綠色的混合顏色(即，黃色Y)。由綠色和藍色圖案22和 23限定的外圍區(qū)域外側(cè)的邊界區(qū)域具有綠色G和藍色B。為此，在低亮度邊界區(qū)域中呈現(xiàn) 綠色和藍色兩種色調(diào)，并且在這些區(qū)域中可能會發(fā)生色度變化。圖3B說明了在將根據(jù)本實施例的LED照明裝置1用作聚光燈的光源時獲得的輻 射圖案。該輻射圖案具有由圖2所示的LED芯片4的構(gòu)造確定的光分布。由于紅色、綠色 和藍色LED芯片41、42和43以方形形狀沿著圓形44、46和45的圓周設(shè)置，由紅色、綠色和 藍色LED芯片41、42和43形成的紅色、綠色和藍色圖案21、22和23在遠處的壁表面20上 具有通常為環(huán)形的形狀。因此，紅色、綠色和藍色圖案21、22和23形成同心圓形并且按照 名稱的順序尺寸逐漸變大。如果增加紅色、綠色和藍色LED芯片41、42和43的各自數(shù)量， 則每一個紅色、綠色和藍色圖案21、22和23變得更加接近真實的圓形。結(jié)果，輻射圖案的中心區(qū)域具有作為紅色、綠色和藍色的混合的白色W。位于紅色 圖案21和綠色圖案22之間的區(qū)域具有作為綠色和藍色的混合的藍綠混合顏色BG。位于綠 色圖案22與藍色圖案23之間的區(qū)域具有藍色B。在輻射圖案的最外圍中僅出現(xiàn)藍色，從而 降低了發(fā)生色度變化的可能性。本發(fā)明人已經(jīng)對由LED芯片的輻射光形成的輻射圖案的色調(diào)進行了主觀評估測 試，將參照圖4A、4B和4C描述這些測試。在這些測試中，使用用于在輻射圖案的外圍中產(chǎn) 生紅色R、綠色G和藍色B的顏色不均勻性的四個LED封裝來闡明色調(diào)對顏色不均勻性的影 響。將四個LED封裝中的三個(即，圖4A中的LED封裝11、12和13)用于基礎(chǔ)照明并且固 定到靜止臺15，而將剩余的一個(S卩，圖4A中的LED封裝14)附接到旋轉(zhuǎn)盤16。通過改變 旋轉(zhuǎn)盤16的旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)整輻射圖案的外圍中單色光的強度。參照圖4A，在第一種情況中，將單色的藍色輻射在輻射圖案的外圍上，在第二種情況中輻射單色的綠色，第三種情況中輻射單色的紅色。更具體而言，LED封裝11到14中的顏色組合如下。在LED封裝11和14中，在第 一種情況中將藍色LED芯片B設(shè)置在輻射圖案的最外外圍中，在第二種情況中將綠色LED 芯片G設(shè)置在輻射圖案的最外外圍中，而在第三種情況中將紅色LED芯片R設(shè)置在輻射圖 案的最外外圍中。在LED封裝12和13中，在第一種情況中采用紅色LED芯片R和綠色LED 芯片G，在第二種情況中采用藍色LED芯片B和紅色LED芯片R，并且在第三種情況中采用 藍色LED芯片B和綠色LED芯片G。將LED封裝12和13中的一個的LED芯片設(shè)置為與其 中另一個的LED芯片成垂直倒置關(guān)系。參照圖4B，將測試對象M (在該情況中是九個測試對象)放置在左側(cè)以評估由位于 右側(cè)處的LED封裝11到14形成在壁表面屏幕20上的輻射圖案。將遮光板17設(shè)置在屏幕 20的通常中心部分中以確保補償顏色不受單色光旋轉(zhuǎn)的影響。為了適應(yīng)目的，將圓形遮光 板設(shè)置在測試對象的前面以使得它們適應(yīng)中心部分的光。如圖4C所示，屏幕20上的輻射 圖案是由遮光板17遮擋的半圓形輻射圖案。主要在半圓形輻射圖案周圍的顏色不均勻性 生成區(qū)域中進行色調(diào)評估。按照下面方法執(zhí)行測試。在測試者適應(yīng)該輻射圖案大約5分鐘之后，測試者利用 鄰近的控制器(未示出)從其中輻射圖案的中心部分和外圍部分之間的不均勻性差異很大 的狀態(tài)中調(diào)整附接到旋轉(zhuǎn)盤16的LED封裝14的旋轉(zhuǎn)角度。調(diào)整輻射圖案的外圍部分中單 色光的強度以獲得能夠由測試對象M接受的允許輻射圖案。之后，通過位于后側(cè)的測量儀 器來測量該允許輻射圖案。在大約一分鐘的第二適應(yīng)時段過去之后，對上面剛剛提到的相 同調(diào)整任務(wù)執(zhí)行四次。這里所使用的測量儀器包括二維亮度色度計、XYZ濾波器、高分辨率 CXD照相機等。圖5是表示在中心部分的色溫是5000K時的測試結(jié)果的x_y色度圖。在圖5中， 將允許輻射圖案的平均中心色度表示為標記 。對于每一個測試對象，將與中心色度的最 大差異在允許輻射圖案的1/10亮度等級內(nèi)的色度在第一種情況中表示為標記■，在第二 種情況中表示為標記▲并且在第三種情況中表示為標記眷。空白標記口、Δ和〇表示各自色調(diào)中與中心色度具有最大差異的色度的平均值。 從該χ-y色度圖中可以看出，允許色度差異依賴于色度變化很大。藍色具有最大的允許色 度差異。相對于紅色，將具有最大色度差異的色調(diào)調(diào)整為補償顏色。因而，按照嚴格的方式 進行該評估。該χ-y色度圖不是一致的顏色坐標系統(tǒng)，這意味著即使該x_y色度具有很大差異， 顏色的差異也不會這么大?？紤]到這種情況，將色度轉(zhuǎn)換為用作一致直顏色坐標系統(tǒng)中的 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的麥克亞當(dāng)標準偏差橢圓。在圖5中說明了與第一到第三種情況相對應(yīng)的橢圓 Ub、Ug和Ur。在使用這樣轉(zhuǎn)換的麥克亞當(dāng)標準偏差橢圓比較顏色的允許色度差異的情況 下，藍色具有最大的倍數(shù)而紅色具有最小的倍數(shù)。上述測試表明，紅色色調(diào)方向上的公差最 嚴格并且按照麥克亞當(dāng)?shù)臋E圓倍數(shù)需要是五或者更小。還能夠注意到，在上述測試中，藍色 色調(diào)方向上的公差最不嚴格并且按照麥克亞當(dāng)?shù)臋E圓倍數(shù)可以是十或者更小。從上述測試中可以看出，如果允許在輻射光的外圍中呈現(xiàn)藍色，則即使在發(fā)生一 定等級的顏色偏差時，在不觀察到顏色不均勻性的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的輻射圖案。在圖5中，通過點線橢圓表示由測試結(jié)果產(chǎn)生的允許色度曲線Us。該允許色度曲線Us表示 如果與中心的色度差異落在允許色度曲線Us之內(nèi)，則在其亮度等級位于中心區(qū)域的亮度 的1/10之內(nèi)的區(qū)域中，能夠?qū)崿F(xiàn)具有降低的觀察到顏色不均勻性的可能性的輻射圖案。圖6A、6B和6C中說明了由根據(jù)本實施例的LED照明裝置1形成的輻射表面上的色度分布。圖6A說明了在其亮度等級位于輻射圖案的中心區(qū)域的亮度的1/10之內(nèi)的區(qū)域 中的色度分布的計算結(jié)果。在這點上，假設(shè)藍色LED芯片43處于初始位置中，這意味著偏 移距離D等于零。假設(shè)各自LED芯片41,42和43具有朗伯(Lambertian)光分布(即，無 論觀察方向如何，具有恒定亮度的良好分散的光分布)。基于該假設(shè)計算的紅色、綠色和藍 色LED芯片41、42和43的波長分別是630nm、515nm和450nm。圖6B說明了在藍色LED芯 片43以2mm的偏移距離D偏移的情況下色度分布的計算結(jié)果。圖6C說明了在圖3A所示的作為比較的LED照明裝置IA中色度分布的計算結(jié)果， 其中將綠色LED芯片和藍色LED芯片設(shè)置在與紅色LED芯片的中心同心的圓形上。在該 LED設(shè)置中，從圖6C中可以明顯看出，根據(jù)允許色度曲線Us，在紅色色調(diào)和綠色色調(diào)方向上 的色度分布是模糊的。因而，在輻射圖案中可能發(fā)生顏色不均勻性。相比而言，與LED照明裝置IA不同，在圖6A中偏移距離等于零時獲得的根據(jù)本實 施例的LED照明裝置1中的色度分布集中在允許色度曲線Us之內(nèi)。在紅色色調(diào)和綠色色 調(diào)方向上的色度分布變得更小。這提供了良好的色度分布特性，利用其很難在輻射圖案中 發(fā)生顏色不均勻性。在如圖6B所示將藍色LED芯片的偏移距離設(shè)置為等于2mm的情況下，色度分布集 中在允許色度曲線Us之內(nèi)。這使得能夠獲得更好的色度分布特性。可以看出，如果將藍色 LED芯片設(shè)置為最遠離襯底3的中心點P1，則會降低顏色不均勻性。如果藍色LED芯片43 的偏移距離D是方形LED芯片的一側(cè)長度的兩倍大，則可以充分提供該效果。利用根據(jù)本實施例的LED照明裝置1，可以分布光以使得僅將具有增加的允許色 度差異的藍色色調(diào)分布在輻射光的外圍附近。因此，當(dāng)將LED照明裝置1用作聚光燈時，在 輻射圖案的外圍部分中很難發(fā)生顏色不均勻性。換句話說，考慮輻射圖案的外圍部分中的 顏色以及中心部分中的顏色來設(shè)置顏色，使得只有在外圍部分中不會產(chǎn)生顏色對比度效果 的色調(diào)存在于該輻射圖案的外圍部分中。通過主觀評估測試證實，使用使最難觀察到亮度差異和色度差異的藍色色調(diào)作為 不產(chǎn)生顏色對比度效果的色調(diào)。這能夠降低輻射圖案的顏色不均勻性。盡管在本實施例中 將綠色LED芯片42設(shè)置在與第一圓形44同心的第三圓形46上，但是只要其中心位于第一 圓形44和第二圓形45之間的區(qū)域中，可以非同心地設(shè)置綠色LED芯片42。接下來，將參照圖7A、7B和7C描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LED照明裝置。根據(jù) 本實施例的LED照明裝置包括用于覆蓋各自LED芯片的鐘形密封部分6。本實施例的其它 配置與前述實施例的相同。形成密封部分6使得在其表面與LED芯片4的光軸P2交叉的 位置中的曲率在紅色LED芯片上方變得最大而在藍色LED芯片上方變得最小。因而，改變 LED芯片的光分布形狀使得藍色色調(diào)能夠容易地出現(xiàn)在輻射圖案的外圍中。密封部分6由例如樹脂的密封材料制成，其具有比空氣大的折射率。將密封材料 的折射率設(shè)置為基本上等于形成LED芯片的半導(dǎo)體的折射率(大約2. 5)，從而增加發(fā)光效 率，利用該發(fā)光效率，光從LED芯片4發(fā)射到外側(cè)。如圖7A所示，密封部分6包括用于密封紅色、綠色和藍色LED芯片41、42和43的單個密封部件61、62和63。從圖7B中可以看出，設(shè)置密封部件61、62和63使得鐘形形狀圍繞其具有旋轉(zhuǎn)對稱的中心軸與LED芯片4的光軸P2基本上一致。此外，形成密封部件61、62和63使得在 其鐘形表面與LED芯片4的光軸P2相交叉的點處的曲率在密封部件61中變得最大并且在 密封部件63中變得最小。參照圖7C，θ b大于θ r，其中θ r和0 b代表LED芯片4的光軸P2與從紅色LED 芯片41和藍色LED芯片43以相同角度發(fā)射并且然后在密封部分61和63的表面中折射的 光束之間的角度。這意味著藍色LED芯片43的光束以更寬的角度投射。圖8示出了基于密封部件61、62和63的形狀的光分布曲線計算結(jié)果，其中LED芯 片4用作朗伯光分布的光源并且假設(shè)密封部件61、62和63的折射率為1. 425。在該圖中， 垂直軸表示光強cd而水平軸表示從LED芯片4的光軸P2測量的角度。從這些光分布曲線 可以看出，中心光強隨著密封部分6的曲率變大而增加，而外圍光強隨著密封部分6的曲率 變小而增加。因此，當(dāng)將紅色LED芯片41的密封部件61的曲率設(shè)置為最大并且將藍色LED芯 片43的密封部件63的曲率設(shè)置為最小時，在輻射圖案的外圍中出現(xiàn)藍色色調(diào)。這能夠防 止顏色不均勻性。通過應(yīng)用密封部件61、62和63，不必增加藍色LED芯片43與襯底3的中 心點Pl之間的距離。接下來，將參照圖9描述根據(jù)第二實施例的變型示例的LED照明裝置。在該變型示 例中，密封部分6的密封部件61覆蓋設(shè)置在襯底3的中心部分中的四個紅色LED芯片41。密封部件61具有鐘形形狀并且形成為覆蓋位于襯底3的中心點Pl周圍的所有四 個紅色LED芯片41。如果將四個紅色LED芯片41看作為單個LED芯片，則其光軸P2與從 襯底3的中心點Pl延伸的法線一致。將位于紅色LED芯片41的光軸P2和密封部件61之 間的交點處的曲率設(shè)置為大于在每一個藍色LED芯片43的光軸和密封部件63之間的交點 附近的曲率。利用該變型示例，θ b大于θ r，其中θ b和θ r分別代表LED芯片4的光軸P2與 從紅色LED芯片41和藍色LED芯片43的中心以相同角度發(fā)射并且然后在密封部分61和 63的表面中折射的光束之間的角度。這能夠防止在所輻射的光的外圍中的顏色不均勻性。 此外，這使得能夠降低密封部分的部件數(shù)量，這會產(chǎn)生減少的生產(chǎn)步驟和增加的可加工性。接下來，將參照圖IOA和IOB描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LED照明裝置。在本 實施例中，密封部分6覆蓋所有的LED芯片并且包含光漫射劑。第一圓形41的外圍區(qū)域中 的光漫射劑濃度大于其中心區(qū)域中的光漫射劑濃度。密封部分6由單個鐘形形狀的密封部件形成。設(shè)置密封部分6的中心軸經(jīng)過襯底 3的中心點P1。在例如使用硅作為密封部分6的密封材料的情況中，可以使用鈦氧化物等 作為光漫射劑，從而調(diào)整光漫射劑的濃度并且因此調(diào)整漫射從LED芯片4發(fā)射的光的漫射 性能。由于光在光漫射劑的較高濃度處漫射良好，因此調(diào)整密封部分6中光漫射劑的濃度 使得其在密封部分6的外圍附近比在第一圓形44的中心點Pl附近的濃度高。根據(jù)本實施例，配置密封部分6以含有光漫射劑并且覆蓋所有LED芯片。使光漫 射劑的濃度在襯底3更加接近紅色LED芯片41的中心區(qū)域64中低些而在密封部分6更加 接近藍色LED芯片43的外圍區(qū)域65中高些。由于該特征，可以使藍色LED芯片的光分布比紅色LED芯片的光分布更寬。因此，在各自LED芯片4中不提供單獨密封部件的情況下， 可以降低發(fā)生顏色不均勻性的可能性。這會使生成步驟的數(shù)量和生產(chǎn)成本降低。接下來，將參照圖IlA到IlC描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LED照明裝置。根據(jù)本 實施例的LED照明裝置在配置上與第三實施例中的LED照明裝置類似并且包括設(shè)置在LED 芯片的光輻射側(cè)的光漫射部件8。漫射部件8在第一圓形44的外圍區(qū)域中比在其中心區(qū)域 中具有更強的漫射效果。更具體而言，根據(jù)本實施例的LED照明裝置包括設(shè)置在主體2的光投射側(cè)的收集 透鏡7以收集從LED芯片4發(fā)射的光以及設(shè)置在收集透鏡7與LED芯片4之間的漫射部件 8。在LED照明裝置1用作聚光燈時，特別是在需要實現(xiàn)中間和窄角度的光分布時，采用收 集透鏡7。漫射部件8由基本透明的環(huán)形平樹脂部件形成。漫射部件8在其外圍區(qū)域82中 的漫射效果強于在面對襯底3中第一圓形44的中心點Pl的中心部分81中的漫射效果。例如通過向樹脂部件中添加增加量的光漫射劑，在樹脂部件的表面上通過微加工工藝形成深度不規(guī)則性，或者增加表面粗糙度，可以增加漫射效果。根據(jù)本實施例，通過使用漫射部件8而不執(zhí)行上述向鐘形形狀的密封部分添加光 漫射劑的復(fù)雜工藝，可以容易地使得藍色LED芯片43的光分布比紅色LED芯片41的光分 布更寬。因此，通過僅提供漫射部件8，可以將從藍色LED芯片43發(fā)射的光分布到外圍區(qū) 域。這使得容易降低發(fā)生顏色不均勻性的可能性?？蛇x地，當(dāng)通過在收集透鏡7的后表面 上形成細微的不規(guī)則性，通過噴沙方法等增加其表面粗糙度來改變收集透鏡7的漫射效果 時，可以省略漫射部件8。接下來，將參照圖12A和12B描述根據(jù)本發(fā)明第五實施例的LED照明裝置。根據(jù) 本實施例的LED照明裝置包括設(shè)置在LED芯片4的光輻射側(cè)的反射板9。反射板9具有鐘 形形狀的內(nèi)壁。在位于反射板9和LED芯片4的發(fā)光表面47之間的交點附近反射板9的 表面曲率，該反射板9在藍色LED芯片43周圍具有較小的曲率部分而在紅色LED芯片41 周圍具有較大的曲率部分。在LED照明裝置1用作聚光燈時，特別是在需要實現(xiàn)中間和窄 角度的光分布時，采用反射板9。反射板9包括用于反射從紅色、綠色和藍色LED芯片41、42和43發(fā)射的光的鐘形 形狀的凹形反射部分91、92和93。設(shè)置反射部分91、92和93使得其中心軸與各自LED芯 片的光軸P2 —致。紅色、綠色和藍色LED芯片41、42和43的發(fā)光表面47基本上位于距離 襯底3的相同高度處。設(shè)置在發(fā)光表面47的延伸表面和反射部分91、92和93之間的交點 附近的反射部分91、92和93的曲率，使得反射部分93比反射部分91具有更小的曲率。根據(jù)本實施例，θ b大于θ r，其中θ b和θ r代表LED芯片4的法線與從紅色LED 芯片41和藍色LED芯片43的中心以相同角度發(fā)射并且然后從反射部分91和93的表面反 射的光束之間的角度。這意味著藍色LED芯片43的光束以更寬的角度漫射。因此，在保護 顏色不均勻性的同時，藍色LED芯片43的光分布可以比紅色LED芯片41的光分布寬。由 于從LED芯片4發(fā)射的光由反射板9漫射，與使用密封部件的情況相比，降低了光傳輸損失 并且增加了光量。本發(fā)明并非局限于前述實施例的配置，而是在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可以進行許多不同形式的修改。例如，盡管在上述各實施例中紅色、綠色和藍色LED芯片的數(shù)量是四個，但是紅色、綠色和藍色LED芯片可以是兩個、三個或者多于四個。作為進一步可 選示例，可以將一個紅色LED芯片設(shè)置在中心，而將兩個、三個或者多于四個的綠色和藍色 LED芯片設(shè)置在紅色LED芯片周圍。
權(quán)利要求
一種LED照明裝置，包括襯底；設(shè)置在所述襯底上的一個或者多個紅色LED芯片；設(shè)置在所述襯底上的多個藍色LED芯片；以及設(shè)置在所述襯底上的多個第三顏色LED芯片，其中，將所述紅色LED芯片的各自中心設(shè)置在第一圓形的圓周上，所述第一圓形在所述襯底上具有作為其中心的點，將所述藍色LED芯片的各自中心設(shè)置在與所述第一圓形同心并且比所述第一圓形大的第二圓形的圓周上，將所述第三顏色LED芯片的各自中心設(shè)置在位于所述第一圓形與所述第二圓形之間的區(qū)域中。
2.如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，還包括用于獨立覆蓋所述紅色、藍色和第三顏色 LED芯片的鐘形形狀的密封部分，其中，設(shè)置所述密封部分在所述密封部分的表面與所述紅 色、藍色和第三顏色LED芯片的光軸之間的交點附近的曲率，使得覆蓋所述藍色LED芯片的 所述密封部分的曲率小于覆蓋所述紅色LED芯片的所述密封部分的曲率。
3.如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，還包括用于覆蓋所有所述紅色、藍色和第三顏色 LED芯片的鐘形形狀的密封部分，所述密封部分包括光漫射劑，所述光漫射劑在所述第一圓 形的外圍區(qū)域中的濃度比在所述第一圓形的中心附近的區(qū)域中的濃度大。
4.如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，還包括設(shè)置在所述紅色、藍色和第三顏色LED芯 片的光輻射側(cè)的光漫射部件，所述光漫射部件在所述第一圓形的外圍區(qū)域中比在所述第一 圓形的所述中心附近的區(qū)域中具有更強的漫射效果。
5.如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，還包括設(shè)置在所述紅色、藍色和第三顏色LED芯 片的發(fā)光側(cè)的反射板，所述反射板具有鐘形形狀的內(nèi)表面，設(shè)置所述反射板的表面在所述 反射板與所述紅色、藍色和第三顏色LED芯片的發(fā)光表面之間的交點處的曲率，使得所述 反射板的表面的所述曲率在所述藍色LED芯片周圍比在所述紅色LED芯片周圍小。
全文摘要
本發(fā)明公開一種LED照明裝置。該LED照明裝置包括襯底；設(shè)置在所述襯底上的一個或者多個紅色LED芯片；設(shè)置在所述襯底上的多個藍色LED芯片；以及設(shè)置在所述襯底上的多個第三顏色LED芯片。將所述紅色LED芯片的各自中心設(shè)置在第一圓形的圓周上，所述第一圓形在所述襯底上具有作為其中心的點，將所述藍色LED芯片的各自中心設(shè)置在與所述第一圓形同心并且比所述第一圓形大的第二圓形的圓周上，將所述第三顏色LED芯片的各自中心設(shè)置在位于所述第一圓形與所述第二圓形之間的區(qū)域中。
文檔編號F21S10/02GK101846281SQ20101015048
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者松林容子, 白川友樹 申請人:松下電工株式會社