專(zhuān)利名稱(chēng)：一種導(dǎo)光棒式白光led封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
一種導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及白光發(fā)光二極管(LED)封裝結(jié)構(gòu)，尤其是一種全反射側(cè)向出光式白光LED封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
LED是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，其物理性質(zhì)已為人熟知，并在照明和顯示行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
目前常見(jiàn)的白光LED技術(shù)，是使用LED芯片所產(chǎn)生的藍(lán)光，激發(fā)涂布在芯片上方或周?chē)臒晒夥郏瑹晒夥凼芗ぐl(fā)后發(fā)出綠光、黃光或紅光，與LED芯片的藍(lán)光搭配而產(chǎn)生白光。另外還有一種與之相近的白光LED技術(shù)，其使用紫外LED芯片所產(chǎn)生的紫外光，激發(fā)涂布在芯片上方或周?chē)臒晒夥郏l(fā)出藍(lán)光、綠光或紅光，混合出白光。美國(guó)專(zhuān)利US005998925A、US006069440A、US006600175A、US006614179A、US007592192A、US08227273A、US005847507A、US005959316A, US006163038A, US006299498B1, US006576930B2, US006812500B2,US007592192B2、US007750359B2、US005813753A、US006614179B1、US00329988B2，中國(guó)專(zhuān)利CN102593269A、CN1870309A、CN101702421B、CN101521257B、CN102169951A、CN101320773B、CN101771129A, CN102569558A, CN101432895A 和 CN102110681A，均使用了類(lèi)似的技術(shù)。
在上述白光LED技術(shù)中，熒光粉均直接涂布在芯片上方或環(huán)繞在芯片周?chē)冒坠獾墓馍?、光效與熒光粉的濃度和用量關(guān)系很大。以最常用的藍(lán)光芯片和黃色熒光粉組合為例，白光是由藍(lán)光激發(fā)突光粉得到的黃光和透過(guò)突光粉層的藍(lán)光混合而成，芯片和突光粉所發(fā)出的光必須透過(guò)高濃度的熒光粉層，而熒光粉層對(duì)光會(huì)產(chǎn)生散射和阻擋，而造成很大的光損失。黃光的比例越高，熒光粉的用量也越多，熒光粉層造成的光損失越大。對(duì)于6000K左右的正白光LED來(lái)說(shuō)，最終透過(guò)熒光粉層的出射光的比例低于50%。而對(duì)于2800K左右的暖白光LED來(lái)說(shuō)，由于使用的熒光粉量更多，最終透過(guò)熒光粉層的出射光的比例僅約 30%ο
為減少光通過(guò)突光粉層時(shí)的損失，Optics Express期刊2009年4月第17卷第9期報(bào)道了使用藍(lán)光通-黃光反射濾光片以提高白光LED的效率的方法。但在該方法中，芯片和熒光粉所發(fā)出的光仍需要透過(guò)高濃度的熒光粉層，不能顯著提高光的出射比例。
綜上所述，現(xiàn)有的使用熒光粉技術(shù)的白光LED封裝技術(shù)存在嚴(yán)重的問(wèn)題，即由于熒光粉層散射及阻擋等原因而導(dǎo)致的大量光損失，如若能解決該問(wèn)題，將能大幅度提高白光LED的光出射效率。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是提供一種可顯著降低光在傳播過(guò)程中的損失、提高LED光效的導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu)。
技術(shù)方案:本發(fā)明的導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)光棒、封裝在透明導(dǎo)光棒中的突光粉、封裝在透明導(dǎo)光棒一端的LED芯片和反射鏡、環(huán)繞在透明導(dǎo)光棒一端周向表面的熒光粉膜，以及與LED芯片連接的電極，熒光粉膜與LED芯片設(shè)置在透明導(dǎo)光棒的同一側(cè)，且LED芯片位于熒光粉膜環(huán)繞而成的環(huán)內(nèi)，LED芯片的法向與透明導(dǎo)光棒的軸向平行，反射鏡的鏡面與透明導(dǎo)光棒的軸向垂直。
本發(fā)明中，透明導(dǎo)光棒為封裝有熒光粉的透明材料制成。
本發(fā)明中，LED芯片發(fā)出的是藍(lán)光或紫外光。
本發(fā)明中，透明導(dǎo)光棒中的熒光粉與透明材料的重量比在0.001:1至0.1:1之間。
本發(fā)明中,透明導(dǎo)光棒的直徑不超過(guò)5mm。
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)含有熒光粉的透明導(dǎo)光棒，藍(lán)光或紫外光LED芯片被設(shè)置在透明導(dǎo)光棒的一端，LED芯片的另一側(cè)設(shè)置反射鏡。靠近LED芯片的透明導(dǎo)光棒的外側(cè)設(shè)置有突光粉膜。LED芯片發(fā)出的大部分光直接射入透明導(dǎo)光棒。由于透明導(dǎo)光棒材料的折射率比空氣大，射入透明導(dǎo)光棒的光因發(fā)生全反射而被限制在透明導(dǎo)光棒中傳播。少部分不滿(mǎn)足全反射條件的光可以通過(guò)熒光粉膜將其利用。光在透明導(dǎo)光棒中傳播時(shí)激發(fā)熒光粉發(fā)光，剩余的光從透明導(dǎo)光棒的另一端出射。熒光粉發(fā)出的光、被散射的光和透明導(dǎo)光棒另一端出射的光組成白光。
有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
下面以藍(lán)光芯片和黃色熒光粉組合為例，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第一個(gè)益處。在透明導(dǎo)光棒中傳播的藍(lán)光在遇到突光粉之前，由于光的全反射而被限制在透明導(dǎo)光棒中橫向傳播。當(dāng)藍(lán)光遇到熒光粉顆粒時(shí)，激發(fā)熒光粉發(fā)黃光，由于熒光粉的發(fā)光方向是隨機(jī)的，所以部分黃光會(huì)從透明導(dǎo)光棒的側(cè)柱面出射，或被熒光粉顆粒散射后出射。未能激發(fā)熒光粉發(fā)光的剩余藍(lán)光將從透明導(dǎo)光棒的另一端出射。降低熒光粉的濃度，減小透明導(dǎo)光棒的直徑，能使光在出射前受到的熒光粉的散射損失減少，白光效率也因此得到提升。因此，本發(fā)明的第一個(gè)益處是:可以降低熒光粉層所導(dǎo)致的光散射損失，提升白光效率。
本發(fā)明的第二個(gè)益處是，白光LED的光色性能可以通過(guò)改變透明導(dǎo)光棒的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)。導(dǎo)光棒的長(zhǎng)度越短，出射的藍(lán)光也越多，最終形成的白光色溫就越高。
本發(fā)明的另一益處是增加了熒光粉和芯片的距離，減少了芯片產(chǎn)生的熱所造成的熒光粉性能劣化，也使得白光效率進(jìn)一步改善。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的白光LED的示意圖。
圖中有:1.LED芯片、2.反射鏡、3.熒光粉、4.透明導(dǎo)光棒、5.熒光粉膜、6.電極。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步具體說(shuō)明。
圖1是依據(jù)本發(fā)明的白光LED的示意圖。如圖所示，首先選用金屬、玻璃或塑料等材料，制作出與導(dǎo)光棒形狀對(duì)應(yīng)的澆 注模，然后將含有熒光粉3的折射率大于或等于1.35的透明材料灌入該澆注模中。透明材料可使用硅橡膠(折射率η 1.41)、硅樹(shù)脂(折射率n ^ 1.54)或環(huán)氧樹(shù)脂(折射率η 1.52)等。透明材料固化后移除澆注模，可得到本實(shí)施例中的透明導(dǎo)光棒4。
將LED芯片I設(shè)置在反射鏡2上，然后將LED芯片I和反射鏡2封裝在透明導(dǎo)光棒4的一端。
在靠近LED芯片I的透明導(dǎo)光棒4的外側(cè)設(shè)置熒光粉膜5。該熒光粉膜5可以用含有熒光粉的透明材料在透明導(dǎo)光棒外側(cè)直接涂布，也可以制成熒光粉膠膜后設(shè)置在透明導(dǎo)光棒外側(cè)。熒光粉膜5中使用的熒光粉與透明導(dǎo)光棒4中的熒光粉3相同，但濃度更高。
當(dāng)電極6上施加電壓后時(shí)，LED芯片I會(huì)被驅(qū)動(dòng)而發(fā)出藍(lán)光或紫外光。LED芯片I發(fā)出的大部分光能夠滿(mǎn)足全反射條件，在透明導(dǎo)光棒4中橫向傳播。由于透明導(dǎo)光棒材料的折射率遠(yuǎn)大于空氣，射入透明導(dǎo)光棒的光因發(fā)生全反射，被限制在透明導(dǎo)光棒中橫向傳播。光在傳播過(guò)程中激發(fā)熒光粉3發(fā)光，未能激發(fā)熒光粉的光將從透明導(dǎo)光棒另一端出射。熒光粉3發(fā)出的光、被熒光粉顆粒散射的光和從透明導(dǎo)光棒另一端出射的光混合成白光。LED芯片發(fā)出的少部分不滿(mǎn)足全反射條件的光會(huì)直接發(fā)射到熒光粉膜5所覆蓋的區(qū)域，激發(fā)熒光粉膜5中的熒光粉發(fā)光，熒光粉發(fā)出的光直接出射或被散射進(jìn)入透明導(dǎo)光棒4。
若使用藍(lán)光LED芯片，所得白光的光色性能與透明導(dǎo)光棒的長(zhǎng)度有關(guān)，透明導(dǎo)光棒越短，出射的藍(lán)光也越多，最終形成的白光色溫就越高。
在本實(shí)施例中，通過(guò)降低熒光粉的濃度(建議熒光粉與透明材料的重量比在0.001:1至0.1:1之間)，減小透明導(dǎo)光棒4的直徑，可以使光在出射前受到的熒光粉的散射損失減少，提聞白光效率。
本發(fā)明還可以延伸得到其它的白光LED結(jié)構(gòu)樣式。導(dǎo)光棒的形狀不限于圓柱形，導(dǎo)光棒的頂端也可以使用其它有利于出光的形狀。
通過(guò)以上具體實(shí)施例的描述，可以更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的特征和本質(zhì)。但上述具體實(shí)施形式并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。而且，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍還包括在權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改變和等同特征的替換。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,該封裝結(jié)構(gòu)包括透明導(dǎo)光棒(4)、封裝在所述透明導(dǎo)光棒(4)中的突光粉(3)、封裝在透明導(dǎo)光棒(4) 一端的LED芯片(I)和反射鏡(2)、環(huán)繞在透明導(dǎo)光棒(4)一端周向表面的熒光粉膜(5)，以及與所述LED芯片(I)連接的電極(6)，所述熒光粉膜(5)與LED芯片(I)設(shè)置在透明導(dǎo)光棒(4)的同一側(cè)，且LED芯片(I)位于熒光粉膜(5)環(huán)繞而成的環(huán)內(nèi)，LED芯片(I)的法向與透明導(dǎo)光棒(4)的軸向平行，反射鏡(2)的鏡面與透明導(dǎo)光棒(4)的軸向垂直，所述透明導(dǎo)光棒(4)由折射率大于或等于1.35的透明材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu),其特征在于,所述突光粉膜(6)為封裝有熒光粉的透明材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一權(quán)利要求所述的導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu),其特征在于，所述的LED芯片(I)發(fā)出的是藍(lán)光或紫外光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一權(quán)利要求所述的導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu),其特征在于，所述的透明導(dǎo)光棒(4)中的熒光粉(3)與透明材料的重量比在0.001:1至0.1:1之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一權(quán)利要求所述的導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu),其特征在于，所述的透明導(dǎo)光棒(4)的直徑不超過(guò)5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)光棒式白光LED封裝結(jié)構(gòu)，包括透明導(dǎo)光棒、封裝在透明導(dǎo)光棒中的熒光粉、封裝在透明導(dǎo)光棒一端的LED芯片和反射鏡、環(huán)繞在透明導(dǎo)光棒一端周向表面的熒光粉膜，以及與LED芯片連接的電極，熒光粉膜與LED芯片設(shè)置在透明導(dǎo)光棒的同一側(cè)，且LED芯片位于熒光粉膜環(huán)繞而成的環(huán)內(nèi)，LED芯片的法向與透明導(dǎo)光棒的軸向平行，反射鏡的鏡面與透明導(dǎo)光棒的軸向垂直。本發(fā)明可以降低光散射損失，提升白光效率，光色性能可以通過(guò)改變透明導(dǎo)光棒的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，同時(shí)增加了熒光粉和芯片的距離，減少了芯片產(chǎn)生的熱所造成的熒光粉性能劣化，也使得白光效率進(jìn)一步改善。
文檔編號(hào)H01L33/58GK103137830SQ20131005375
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月19日
發(fā)明者董巖, 宋立 申請(qǐng)人:東南大學(xué)