專利名稱：熒光透鏡及其制造方法、用該熒光透鏡制造的白光照明燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白光照明燈技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熒光透鏡及其制造方法、用該熒光透鏡制造的白光照明燈。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的LED封裝技術(shù)，通常是將熒光粉與透明封裝膠混合后，采用點(diǎn)膠機(jī)將熒光粉與透明封裝膠點(diǎn)在LED芯片上，再加上透鏡即可完成封裝，但在實(shí)際操作過程中，如熒光粉的配比不準(zhǔn)確，點(diǎn)膠后測(cè)試不符合要求，整個(gè)燈粒只能作廢，因LED芯片的成本占據(jù)LED 燈?？偝杀驹?0%以上，使得生產(chǎn)成本增加。目前在LED芯片上只能采取點(diǎn)膠的模式，其他如蒸鍍和濺鍍等方式不能在LED芯片上直接操作。點(diǎn)膠的缺點(diǎn)是熒光粉與膠混合后，均勻性較難控制。由于熒光粉易沉淀，導(dǎo)致布膠不均勻、布膠量不好控制，因而造成出光均勻性差、色調(diào)一致性不好、色溫易偏離且顯色性不夠理想。點(diǎn)膠工序亦不能獨(dú)立外發(fā)加工。影響 LED封裝速度，這些問題均需解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熒光透鏡及其制造方法、用該熒光透鏡制造的白光照明燈，制造該熒光透鏡工序少、成本低，一個(gè)發(fā)光模組只需一個(gè)熒光透鏡即可，采用該熒光透鏡的發(fā)光二極體白光照明燈能直接發(fā)白光，無需進(jìn)行二次配光。本發(fā)明所提出的技術(shù)解決方案是這樣的
一種熒光透鏡，該透鏡由凹透鏡和凸透鏡組合而成，在所述凸透鏡面表面蒸鍍或填充有黃色和/或綠色和/或藍(lán)色和/或紅色的熒光粉層。制造所述熒光透鏡的方法步驟如下
(1)借助光學(xué)仿真軟件，輸入激光二極管芯片或發(fā)光二極管芯片的光學(xué)特性如半值角、 功率、光型及與之匹配的光纖的反射率、折射率、損耗率、透光率，進(jìn)行綜合仿真，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證后得到適合與該光纖匹配的熒光透鏡的光學(xué)參數(shù)；
(2)依據(jù)光學(xué)仿真所獲得的光學(xué)參數(shù)制作高精度光學(xué)級(jí)模芯，首先以數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模芯外形切割，經(jīng)研磨、拋光后即制成高精度的光學(xué)級(jí)模芯；
(3)將高精度光學(xué)級(jí)模芯與模座進(jìn)行組裝，成為光學(xué)級(jí)注塑壓縮成型模具，并裝載于電動(dòng)注塑機(jī)上，將光學(xué)級(jí)聚碳酸酯或亞克力或其他透明光學(xué)材料經(jīng)除水后送入注塑機(jī)內(nèi)；脫模之后塑膠透鏡經(jīng)退火處理即成為高精度塑膠透鏡；
(4)在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層，成為熒光透鏡。在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉的第1種方法是點(diǎn)膠配置不同配比的熒光粉與透明封裝膠，以重量份計(jì)的配比范圍為透明封裝膠黃色熒光粉紅色熒光粉綠色熒光粉藍(lán)色熒光粉=(1一 2. 5) (0. 1—2. 5) (0. 01—2. 5) (0. 02—2. 5) :(0. 03— 2. 5)，將配好的熒光粉膠用點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)入透鏡內(nèi)側(cè)的凸透鏡面上，經(jīng)色溫調(diào)整校正及烘干后，即成為熒光透鏡。在所述塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層的第2種方法為濺鍍將塑膠透鏡放入低溫水平磁控濺鍍機(jī)后進(jìn)行真空濺鍍，靶材為熒光粉，濺鍍條件為真空度為 0. 001—0. 000001毫米汞柱，時(shí)間為1一10分鐘，保護(hù)氣體采用純度為99. 999 %的氬氣，以動(dòng)量轉(zhuǎn)移方式將熒光粉分子沉積在凸透鏡面上，熒光粉層厚度為0.00001-0. 001毫米，即成為熒光透鏡。在所述塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉的第3種方法為蒸鍍將不同配比的各色熒光粉通過升華機(jī)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步純化，溫度為300—500°C，時(shí)間為30—100分鐘， 將純化好的各色熒光粉置入真空蒸鍍機(jī)的坩鍋室內(nèi)，對(duì)凸透鏡面進(jìn)行蒸鍍，時(shí)間為1一10 分鐘，熒光粉層厚度為0. 00001-0. 001毫米，即成為熒光透鏡。所述白光照明燈由依次匹配排列的光纖、熒光透鏡、二極體發(fā)光模組和電源模組組成，并以機(jī)械結(jié)構(gòu)作可裝拆的緊固連接。所述光纖為石英光纖或塑膠光纖或塑膠導(dǎo)光柱。 所述熒光透鏡的凸透鏡面點(diǎn)上的熒光粉顏色為黃色和/或紅色和/或綠色和/或藍(lán)色。所述二極體發(fā)光模組為黃光和/或紅光和/或綠光和/或藍(lán)光的激光二極管封裝體或黃光和/或紅光和/或綠光和/或藍(lán)光的發(fā)光二極管封裝體，熒光透鏡的熒光粉顏色和二極體發(fā)光模組的發(fā)光顏色相互匹配，直接發(fā)出白光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果
(1)采用本發(fā)明的熒光透鏡制造白光照明燈，可降低LED燈粒封裝材料損耗率，透鏡成本占LED燈粒總成本的比例很小，在生產(chǎn)過程中，通過調(diào)換不同的熒光粉配比的熒光透鏡即可獲得不同顯色指數(shù)及不同色溫的白光，不需更換LED芯片。(2)制造本熒光透鏡可在透鏡上采取蒸鍍或?yàn)R鍍或點(diǎn)膠三種方法覆蓋一層熒光粉，特別是采取蒸鍍或?yàn)R鍍的方式時(shí)，可以不加透明封裝膠，從而使熒光粉的分布更薄、更均勻、出光均勻性更好、色調(diào)一致性更好，使得燈粒的發(fā)光分布更加均勻、光線更加柔和。(3)可加快LED燈粒的生產(chǎn)速度，在傳統(tǒng)的LED燈粒封裝生產(chǎn)中，熒光粉點(diǎn)膠的環(huán)節(jié)必不可少，本發(fā)明可使熒光粉點(diǎn)膠環(huán)節(jié)單獨(dú)脫離封裝過程，可由專業(yè)的廠家負(fù)責(zé)該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)，使得生產(chǎn)效率更高、更快?？山档头庋b廠商的投資成本，避免資源的重復(fù)浪費(fèi)。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的熒光透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是采用本發(fā)明熒光透鏡制成的白光照明燈結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、光纖；2、熒光透鏡；2—1、凹透鏡；2—2、凸透鏡；3、二極體發(fā)光模組；4、 電源模組；5、熒光粉層。
具體實(shí)施例方式通過下面實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實(shí)施例1
一種熒光透鏡2由凹透鏡2— 1和凸透鏡2— 2及在凸透鏡2— 2面上的熒光粉層5組成，參見圖1所示。該透鏡2兩端面為平面，在凸透鏡2—2面表面蒸鍍或?yàn)R鍍或點(diǎn)膠有黃色和/或綠色和/或紅色和/或藍(lán)色的熒光粉層5。實(shí)施例2
制造上述熒光透鏡2的方法步驟為(1)借助光學(xué)仿真軟件，輸入激光二極管芯片或發(fā)光二極管芯片的光學(xué)特性如半值角、 功率、光型及與之匹配的光纖的反射率、折射率、損耗率、透光率，進(jìn)行綜合仿真，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證后得到適合與該光纖匹配的熒光透鏡的光學(xué)參數(shù)；
(2)依據(jù)光學(xué)仿真所獲得的光學(xué)參數(shù)制作高精度光學(xué)級(jí)模芯，首先以數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模芯外形切割，經(jīng)研磨、拋光后即制成高精度的光學(xué)級(jí)模芯；
(3)將高精度光學(xué)級(jí)模芯與模座進(jìn)行組裝，成為光學(xué)級(jí)注塑壓縮成型模具，并裝載于電動(dòng)注塑機(jī)上，將光學(xué)級(jí)聚碳酸酯或亞克力或其他透明光學(xué)材料經(jīng)除水后送入注塑機(jī)內(nèi)；脫模之后塑膠透鏡經(jīng)退火處理即成為高精度塑膠透鏡；
(4)在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層，成為熒光透鏡2。實(shí)施例3
在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層的第一種方法為點(diǎn)膠 配置不同配比的熒光粉與透明封裝膠，以重量份計(jì)的配比范圍為透明封裝膠黃色熒光粉紅色熒光粉綠色熒光粉藍(lán)色熒光粉=(1—2. 5) (0. 1—2. 5) (0. 01—2. 5) (0. 02—2. 5) (0. 03—2. 5)，將配好的熒光粉膠用點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)入透鏡內(nèi)的凸透鏡面上，經(jīng)色溫調(diào)整校正及烘干后，即成為熒光透鏡2。實(shí)施例4
在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層的第二種方法為濺鍍 將塑膠透鏡放入低溫水平磁控濺鍍機(jī)后進(jìn)行真空濺鍍，靶材為熒光粉，濺鍍條件為真空度為0. 001—0. 000001毫米汞柱，時(shí)間為1一 10分鐘，保護(hù)氣體采用純度為99. 999 %的氬氣，以動(dòng)量轉(zhuǎn)移方式將熒光粉分子沉積在凸透鏡面上，熒光粉層厚度為0. 00001-0. 001 毫米，即成為熒光透鏡2。實(shí)施例5
在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層的第三種方法為蒸鍍 將不同配比的各色熒光粉通過升華機(jī)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步純化，溫度為300—500°C，時(shí)間為30—100分鐘，將純化好的各色熒光粉置入真空蒸鍍機(jī)的坩鍋室內(nèi)，對(duì)凸透鏡面進(jìn)行蒸鍍，時(shí)間為1一 10分鐘，熒光粉層厚度為0. 00001—0. 001毫米，即成為熒光透鏡2。實(shí)施例6
參見圖2所示，用上述熒光透鏡2制造的白光照明燈由依次匹配排列的光纖1、熒光透鏡2、二極體發(fā)光模組3、電源模組4組成，并以機(jī)械結(jié)構(gòu)作可拆裝的緊固連接。所述光纖1 可以是石英光纖或塑膠光纖或塑膠導(dǎo)光柱。熒光透鏡2由凹透鏡2—1和凸透鏡2—2組合而成，在凸透鏡2—2面上點(diǎn)膠或?yàn)R鍍或蒸鍍上的熒光粉層5的顏色可以是黃色和/或紅色和/或綠色和/或藍(lán)色，二極體發(fā)光模組3為黃光和/或紅光和/或綠光和/或藍(lán)光的發(fā)光二極管封裝體，或黃光和/或紅光和/或綠光和/或藍(lán)光的激光二極管封裝體，熒光透鏡2的熒光粉顏色應(yīng)與二極體發(fā)光模組的發(fā)光顏色相匹配，直接發(fā)出白光。
權(quán)利要求
1.一種熒光透鏡，其特征在于該透鏡由凹透鏡和凸透鏡組合而成，在所述凸透鏡面表面蒸鍍或填充有黃色和/或綠色和/或藍(lán)色和/或紅色的熒光粉層。
2.制造權(quán)利要求1所述熒光透鏡的方法，其特征在于制造所述熒光透鏡的方法步驟如下；(1)借助光學(xué)仿真軟件，輸入激光二極管芯片或發(fā)光二極管芯片的光學(xué)特性如半值角、 功率、光型及與之匹配的光纖的反射率、折射率、損耗率、透光率，進(jìn)行綜合仿真，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證后得到適合與該光纖匹配的熒光透鏡的光學(xué)參數(shù)；(2)依據(jù)光學(xué)仿真所獲得的光學(xué)參數(shù)制作高精度光學(xué)級(jí)模芯，首先以數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模芯外形切割，經(jīng)研磨、拋光后即制成高精度的光學(xué)級(jí)模芯；(3)將高精度光學(xué)級(jí)模芯與模座進(jìn)行組裝，成為光學(xué)級(jí)注塑壓縮成型模具，并裝載于電動(dòng)注塑機(jī)上，將光學(xué)級(jí)聚碳酸酯或亞克力或其他透明光學(xué)材料經(jīng)除水后送入注塑機(jī)內(nèi)；脫模之后塑膠透鏡經(jīng)退火處理即成為高精度塑膠透鏡；(4 )在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層，成為熒光透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述制造熒光透鏡的方法，其特征在于；在所述塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層的第1種方法為點(diǎn)膠配置不同配比的熒光粉與透明封裝膠，以重量份計(jì)的配比范圍為透明封裝膠黃色熒光粉紅色熒光粉綠色熒光粉藍(lán)色熒光粉=(1—2. 5) (0. 1—2. 5) (0. 01—2. 5) (0. 02—2. 5) (0. 03—2. 5)，將配好的熒光粉膠用點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)入透鏡的凸透鏡面上，經(jīng)色溫調(diào)整校正及烘干后，即成為熒光透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述制造熒光透鏡的方法，其特征在于在所述塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層的第2種方法為濺鍍將塑膠透鏡放入低溫水平磁控濺鍍機(jī)后進(jìn)行真空濺鍍，靶材為熒光粉，濺鍍條件為真空度為0. 001—0. 000001毫米汞柱，時(shí)間為1一10 分鐘，保護(hù)氣體采用純度為99. 999 %的氬氣，以動(dòng)量轉(zhuǎn)移方式將熒光粉分子沉積在凸透鏡面上，熒光粉層厚度為0. 00001—0. 001毫米，即成為熒光透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述制造熒光透鏡的方法，其特征在于；在所述塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉的第3種方法為蒸鍍將不同配比的各色熒光粉通過升華機(jī)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步純化，溫度為300— 500°C，時(shí)間為30—100分鐘，將純化好的各色熒光粉置入真空蒸鍍機(jī)的坩鍋室內(nèi)，對(duì)凸透鏡面進(jìn)行蒸鍍，時(shí)間為1 一 10分鐘，熒光粉層厚度為0. 00001-0. 001毫米，即成為熒光透鏡。
6.采用權(quán)利要求1所述熒光透鏡制造的白光照明燈，其特征在于所述白光照明燈由依次匹配排列的光纖、熒光透鏡、二極體發(fā)光模組和電源模組組成，并以機(jī)械結(jié)構(gòu)作可裝拆的緊固連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的白光照明燈，其特征在于所述光纖為石英光纖或塑膠光纖或塑膠導(dǎo)光柱。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的白光照明燈，其特征在于所述熒光透鏡的凸透鏡面點(diǎn)上的熒光粉顏色為黃色和/或紅色和/或綠色和/或藍(lán)色。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的白光照明燈，其特征在于所述二極體發(fā)光模組為黃光和/或紅光和/或綠光和/或藍(lán)光的激光二極管封裝體或黃光和/或紅光和/或綠光和 /或藍(lán)光的發(fā)光二極管封裝體，熒光透鏡的熒光粉顏色和二極體發(fā)光模組的發(fā)光顏色相互匹配，直接發(fā)出白光。
全文摘要
一種熒光透鏡是由凹透鏡和凸透鏡組合而成，并在其凸透鏡面填充有熒光粉層。制造該熒光透鏡的方法是(1)獲取與光纖匹配的熒光透鏡的光學(xué)參數(shù)；(2)制作高精度的光學(xué)級(jí)模芯；(3)組裝成型模具，通過電動(dòng)注塑機(jī)將光學(xué)級(jí)聚碳酸酯或亞克力等透明光學(xué)材料注塑成高精度塑膠透鏡；(4)在塑膠透鏡的凸透鏡面上覆蓋一層熒光粉層，成為熒光透鏡。用該熒光透鏡制造的白光照明燈由依次匹配排列的光纖、熒光透鏡、二極體發(fā)光模組和電源模組組成，并以機(jī)械結(jié)構(gòu)作可拆裝的緊固連接。制造該熒光透鏡工序少、成本低，一個(gè)發(fā)光模組只需一個(gè)熒光透鏡，在變換LED燈粒的相關(guān)參數(shù)時(shí)，只需更換覆蓋有不同顏色熒光粉配比的熒光透鏡即可，無需進(jìn)行二次配光。
文檔編號(hào)H01L33/58GK102437274SQ20111029294
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月6日
發(fā)明者王培賢, 蘇晉平 申請(qǐng)人:劉丁華, 盧科勝, 廣東華燚光電科技有限公司, 王培賢, 蘇晉平