一種發(fā)光二極管器件及光源模組及光源模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種發(fā)光二極管器件及光源模組和光源模塊。發(fā)光二極管器件包括發(fā)光二極管芯片，其用于發(fā)出可見光；兩層能夠被發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的轉(zhuǎn)換層，其中，第一轉(zhuǎn)換層覆蓋在發(fā)光二極管芯片的出光面，第二轉(zhuǎn)換層覆蓋在第一轉(zhuǎn)換層的出光面，并且第一轉(zhuǎn)換層和第二轉(zhuǎn)換層均包括熒光粉顆粒和基體，第一轉(zhuǎn)換層的基體的光折射率大于或等于第二轉(zhuǎn)換層的基體的光折射率。該發(fā)光二極管器件的結(jié)構(gòu)簡單，加工制造成本低，而且顯色指數(shù)較高。
【專利說明】一種發(fā)光二極管器件及光源模組及光源模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)光二極管器件，具體地涉及一種含有兩層轉(zhuǎn)換層的發(fā)光二極管器件。本實用新型還涉及一種包括上述發(fā)光二極管器件的光源模組和光源模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是半導體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。由于其具有眾多優(yōu)點，并且能夠形成各種顏色的可見光，因此已被廣泛應用于各行各業(yè)。當其被應用于照明時，與白熾燈泡和氖燈相比，其具有工作電壓低、抗沖擊和抗震性能好、可靠性高及壽命長等優(yōu)點。而且，現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光二極管器件的結(jié)構(gòu)有多種多樣。
[0003]一種用于形成白光的發(fā)光二極管器件，至少包含紅、綠、藍顏色的三個或以上發(fā)光二極管芯片及其控制電路。其中，控制電路用于控制發(fā)光二極管芯片的輸入電量，從而通過調(diào)控每個不同顏色發(fā)光二極管芯片的輻射通量的混合占比來形成白光。但是，這種結(jié)構(gòu)復雜且成本高，最起碼需要三顆發(fā)光二極管芯片及控制電路才能產(chǎn)生所需的光色。
[0004]另一種用于形成白光的發(fā)光二極管器件包括發(fā)光二極管芯片和設(shè)在發(fā)光二極管芯片外側(cè)的混合紅、黃綠兩種顏色的熒光粉。從發(fā)光二極管芯片發(fā)出的藍光經(jīng)過兩種熒光粉后，被轉(zhuǎn)換的光和部分沒有被轉(zhuǎn)換的光一起混合形成白光。但是，黃綠色突光粉轉(zhuǎn)換的黃綠光會有部分被紅色熒光粉再次吸收并轉(zhuǎn)換為紅光。這樣，當由黃綠光轉(zhuǎn)換為的紅光穿過黃綠色熒光粉，并與其他光混合時，會使紅、藍、黃綠的配比與預先設(shè)定的配比之間產(chǎn)生較大的誤差，從而會降低光效，而且會導致最終白光的顯色指數(shù)(color rendering index)較低。
[0005]因此，如何能夠在無需使用不同顏色芯片的情況下，有效提高發(fā)光二極管器件的顯色指數(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對上述問題，本實用新型提出了一種發(fā)光二極管器件，可以有效地提高其的顯色指數(shù)，并且利用一顆或多顆同顏色的發(fā)光二極管芯片即可形成所需的光色。
[0007]本實用新型的發(fā)光二極管器件包括:用于發(fā)出可見光的發(fā)光二極管芯片；能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的第一轉(zhuǎn)換層，其中，所述第一轉(zhuǎn)換層設(shè)在所述發(fā)光二極管芯片的出光面，并且所述第一轉(zhuǎn)換層包括第一基體和固定在所述第一基體的熒光粉顆粒；以及能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的第二轉(zhuǎn)換層，其中，所述第二轉(zhuǎn)換層設(shè)在所述第一轉(zhuǎn)換層的出光面，并且所述第二轉(zhuǎn)換層包括光折射率小于或等于所述第一基體的光折射率的第二基體，以及固定在所述第二基體的熒光粉顆粒。
[0008]在一個實施例中，所述第一基體從其入光面至出光面的厚度以及所述第二基體從其入光面至出光面的厚度均為0.lmm-3mm。
[0009]在一個實施例中，所述第二基體的表面貼合在所述第一基體的表面。
[0010]在一個實施例中，所述第一轉(zhuǎn)換層的熒光粉顆粒位于所述第一基體的內(nèi)部，所述第二轉(zhuǎn)換層的熒光粉顆粒也位于所述第二基體的內(nèi)部。
[0011]在一個實施例中，所述第一基體的形狀為長方體或正方體，并且在其上設(shè)有用于容納所述發(fā)光二極管芯片的第一容納槽；所述第二基體的形狀也為長方體或正方體，并且在其上設(shè)有用于容納所述第一基體的第二容納槽。
[0012]在一個實施例中，所述第一基體的頂壁和側(cè)壁的厚度相同，并且所述第二基體的頂壁和側(cè)壁的厚度也相同。
[0013]本實用新型的光源模組，包括基板，以及固定在所述基板上的發(fā)光二極管器件，其中所述發(fā)光二極管器件為上述中任一項所述的發(fā)光二極管器件。
[0014]在一個實施例中，在所述發(fā)光二極管器件的外側(cè)設(shè)有透明的密封結(jié)構(gòu)。
[0015]在一個實施例中，所述密封結(jié)構(gòu)的外部形狀為半球形，其端面固定在所述基板上，其中所述發(fā)光二極管器件設(shè)置在所述密封結(jié)構(gòu)和所述基板形成的空腔內(nèi)。
[0016]本實用新型的光源模塊，包括發(fā)光二極管器件，以及用于封裝所述發(fā)光二極管器件的封裝支架，其中所述發(fā)光二極管器件為上述中任一項所述的發(fā)光二極管器件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。在圖中:
[0018]圖1為本實用新型的發(fā)光二極管器件的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管器件所形成的暖白光的出光光譜的曲線圖。
[0020]圖3為本實用新型的光源模組的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本實用新型的光源模組的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5為本實用新型的光源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。

【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0025]如圖1所示，本實用新型的發(fā)光二極管器件10涉及一種利用發(fā)光二極管芯片I發(fā)出可見光，并使部分可見光被第一轉(zhuǎn)換層2和第二轉(zhuǎn)換層3吸收并激發(fā)，最終合成高顯色指數(shù)的光色，例如白光。具體地，第一轉(zhuǎn)換層2覆蓋在發(fā)光二極管芯片I的出光面。第二轉(zhuǎn)換層3覆蓋在第一轉(zhuǎn)換層2的出光面，從而使得發(fā)光二極管芯片I發(fā)出的可見光先經(jīng)過第一轉(zhuǎn)換層2，再經(jīng)過第二轉(zhuǎn)換層3。
[0026]其中該第二轉(zhuǎn)換層3的激發(fā)波長的范圍小于經(jīng)過第一轉(zhuǎn)換層2的轉(zhuǎn)換后的發(fā)射光譜主波長的范圍，以防止第二轉(zhuǎn)換層3吸收并激發(fā)經(jīng)第一轉(zhuǎn)換層2轉(zhuǎn)換后的光。同時在發(fā)光二極管芯片I的出光面均覆蓋有第一轉(zhuǎn)換層2，在第一轉(zhuǎn)換層2的出光面均覆蓋有第二轉(zhuǎn)換層3。這樣，可以有效地防止從第二轉(zhuǎn)換層3發(fā)出的光返回第一轉(zhuǎn)換層2并再激發(fā)，從而導致發(fā)光二極管器件10發(fā)出的光的顯色指數(shù)較低。
[0027]另外，第一轉(zhuǎn)換層2和第二轉(zhuǎn)換層3均包括有基體和固定在基體的熒光粉顆粒。熒光粉顆粒用于吸收并激發(fā)經(jīng)過其的光。基體為透明的，其用于決定第一轉(zhuǎn)換層2和第二轉(zhuǎn)換層3的光折射率。這樣，可以通過選擇基體使第一轉(zhuǎn)換層2的光折射率大于或等于第二轉(zhuǎn)換層3的光折射率。
[0028]其中在第一轉(zhuǎn)換層2的第一基體22的光折射率大于第二轉(zhuǎn)換層3的第二基體32的光折射率的條件下，大部分第二轉(zhuǎn)換層3發(fā)出的光要進入第一轉(zhuǎn)換層2時，會在第一轉(zhuǎn)換層2的介面上被全反射而不能進入，這樣可以達到減少第二轉(zhuǎn)換層3所發(fā)射的光進入第一轉(zhuǎn)換層2被二次激發(fā)的有益效果，從而會使最終形成的混合光之間的配比較為接近預先設(shè)定的配比，進而提聞光效和顯色指數(shù)。縱使在第一基體22的光折射率等于第_■基體32的光折射率的條件下，從第二轉(zhuǎn)換層3發(fā)出的光重返第一轉(zhuǎn)換層2被二次激發(fā)的概率，也會低于一股慣常涂設(shè)在發(fā)光二極管芯片I外側(cè)的混合兩種顏色的熒光粉顆粒作轉(zhuǎn)換的方案。
[0029]此外，當?shù)谝换w22的光折射率大于第二基體32的光折射率，光依次經(jīng)過第一轉(zhuǎn)換層2和第二轉(zhuǎn)換層3時,相當于從光密介質(zhì)中進入光疏介質(zhì)。這樣，可以減少光被第二基體32的界面反射，從而會使最終形成的混合光之間的配比更為接近預先設(shè)定的配比，進而進一步提高光效和顯色指數(shù)。而且，本實用新型只需使用一顆發(fā)光二極管芯片I或多顆同顏色的發(fā)光二極管芯片I即可達到所需的光色，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0030]另外，第一轉(zhuǎn)換層2的熒光粉顆粒21和第二轉(zhuǎn)換層3的熒光粉顆粒31均填充在基體中。這樣，基體可以作為支撐讓熒光粉顆粒均勻地分布在轉(zhuǎn)換層中，當光在穿過各轉(zhuǎn)換層時能有效地被轉(zhuǎn)換。第二基體32可以直接貼合在第一基體22的表面。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和安裝，而且還可以減少從第一轉(zhuǎn)換層2發(fā)出的光在經(jīng)過其他介質(zhì)時產(chǎn)生的能量損耗，從而可以進一步提高效率及最終的顯色指數(shù)。
[0031]當然，還可以在第一轉(zhuǎn)換層2和第二轉(zhuǎn)換層3之間設(shè)置透明的基體。或者第二轉(zhuǎn)換層3的熒光粉顆粒31也可以固定在第二基體32上，例如，第二轉(zhuǎn)換層3的熒光粉顆粒31固定在第二基體32的出光面上。
[0032]第一基體22從其入光面至出光面的厚度優(yōu)選為0.lmm-3mm。這樣,可以減少發(fā)光二極管器件10的成本，還可以使經(jīng)過第一基體22的光有效地被填充在第一基體22內(nèi)的熒光粉顆粒21轉(zhuǎn)換。第二基體32從入光面至出光面的厚度也優(yōu)選為0.lmm-3mm。這樣，可以進一步減少發(fā)光二極管器件10的成本，還可以使經(jīng)過第二基體32的光有效地被填充在第二基體32內(nèi)的熒光粉顆粒31轉(zhuǎn)換。
[0033]此外，為了便于加工第一基體22和第二基體32，優(yōu)先選用第一基體22的形狀和第二基體32的形狀均為長方體或正方體。其中，在第一基體22上設(shè)有第一容納槽，在第二基體32上設(shè)有第二容納槽。安裝時，發(fā)光二極管芯片I設(shè)置在第一容納槽中，第一基體22設(shè)置在第二容納槽中。另外，第一基體22的頂壁和側(cè)壁的厚度大致相同。這樣，可以使位于第一基體22的各個壁的熒光粉顆粒21的濃度大致相同，從而可以進一步提高光的轉(zhuǎn)換效果，進而進一步提高最終的顯色指數(shù)。第二基體32的頂壁和側(cè)壁的厚度也大致相同。這樣，可以使位于第二基體32的各個壁的熒光粉顆粒31的濃度大致相同，從而可以進一步提高光的轉(zhuǎn)換效果，進而進一步提高最終的顯色指數(shù)。
[0034]下面以用于發(fā)出白光的發(fā)光二極管器件10為例，進行具體介紹。該發(fā)光二極管器件10主要應用在需要高顯色指數(shù)的照明應用光源。例如應用于醫(yī)療照明、博物館照明、商品照明等顯色性需求特高的照明應用，也可以應用于射燈、筒燈、球炮燈、燈管、平板燈、吸頂燈等一股照明燈具，或應用于建筑物外觀照明、景觀照明、標識與指示性照明、舞臺照明及車輛指示類照明等照明燈上。
[0035]此外，發(fā)光二極管芯片I可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的正裝、倒裝或其他結(jié)構(gòu)(例如垂直結(jié)構(gòu))等。另外，倒裝的發(fā)光二極管芯片I封裝時可以選用發(fā)光二極管倒裝無金線芯片級封裝。
[0036]在一個實施例中，發(fā)光二極管芯片I用于發(fā)出藍光。在發(fā)光二極管芯片I的出光面覆蓋著紅色轉(zhuǎn)換層。在紅色轉(zhuǎn)換層的出光面覆蓋著黃綠色轉(zhuǎn)換層。紅色轉(zhuǎn)換層包括填充在第一基體中的紅色熒光粉顆粒。黃綠色轉(zhuǎn)換層包括填充在第二基體中的黃綠色熒光粉顆粒。發(fā)藍光的發(fā)光二極管芯片I的效率高、壽命長、成本低，商業(yè)產(chǎn)品在市場上非常普遍，而且發(fā)白光的發(fā)光二極管器件10的應用最廣。
[0037]當藍光進入到紅色轉(zhuǎn)換層時，部分藍光會被紅色熒光粉顆粒轉(zhuǎn)換為紅光。當未被轉(zhuǎn)換的藍光進入到黃綠色轉(zhuǎn)換層3時，會有部分藍光被黃綠色熒光粉顆粒轉(zhuǎn)換為黃綠光。最終藍光、紅光及黃綠光混合并形成白光，從而使發(fā)光二極管器件10發(fā)出白光。
[0038]通過上述方式設(shè)置發(fā)光二極管器件10時，從圖2中可以看出，本實用新型的發(fā)光二極管器件10所能達到的輻射通量分布與現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光二極管器件10所達到的輻射通量分布相差明顯。本實用新型的發(fā)光二極管器件10最終形成的白光的顯色指數(shù)可以達到90以上。在圖2中，曲線4(虛線)指的是現(xiàn)有技術(shù)的出光光譜，其中，部分黃綠色光被反射到紅色轉(zhuǎn)換層，并被紅色熒光粉顆粒吸收并轉(zhuǎn)換所影響的出光光譜。曲線5 (實線)指的是本實用新型的出光光譜，其中，被反射到紅色轉(zhuǎn)換層的黃綠色光較少，最終被影響較小的出光光譜。
[0039]如圖3所示，本實用新型還涉及一種光源模組。光源模組包括基板100，以及固定在基板100上的發(fā)光二極管器件10。該光源模組的結(jié)構(gòu)簡單，加工制造成本低，而且顯色指數(shù)較高。具體地，發(fā)光二極管器件10可以焊接在基板100上。發(fā)光二極管器件10的數(shù)量可以根據(jù)光通量的需要具體決定。
[0040]如圖4所示，當將發(fā)光二極管器件10焊接在基板100上后，可以在發(fā)光二極管器件10的外側(cè)蓋上透明的密封結(jié)構(gòu)101。其中該密封結(jié)構(gòu)101可作為保護層，保護其內(nèi)部兩層轉(zhuǎn)換層。同時亦可作為光學部件被設(shè)計成具有光學效果如半球形透鏡或自由曲面透鏡，以對其內(nèi)部兩層轉(zhuǎn)換層的出光效果進行預設(shè)光學調(diào)整。這樣，可以提高發(fā)光二極管器件的光提取性能。當密封結(jié)構(gòu)101為半球形時，密封結(jié)構(gòu)101的端面固定在基板100上，發(fā)光二極管器件10設(shè)置在由密封結(jié)構(gòu)101和基板100形成的空腔內(nèi)。
[0041]如圖5所示，本實用新型另外涉及一種光源模塊。光源模塊包括發(fā)光二極管器件10，以及用于封裝發(fā)光二極管器件10的封裝支架102。該光源模塊的結(jié)構(gòu)簡單，加工制造成本低，而且顯色指數(shù)較高。
[0042]在封裝支架102上設(shè)有凹陷部，發(fā)光二極管器件10設(shè)置在凹陷部內(nèi)。具體地，發(fā)光二極管器件10可以焊接在封裝支架102上。裝有發(fā)光二極管器件10的封裝支架102可以以表面貼裝的方式焊接在基板100上，以能夠與主流裝配生產(chǎn)工藝兼容。其中封裝支架102的形狀可以為長方體或正方體等，以便于加工和安裝。
[0043]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管器件，其特征在于，包括: 用于發(fā)出可見光的發(fā)光二極管芯片； 能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的第一轉(zhuǎn)換層，其中，所述第一轉(zhuǎn)換層設(shè)在所述發(fā)光二極管芯片的出光面，并且所述第一轉(zhuǎn)換層包括第一基體和固定在所述第一基體的熒光粉顆粒；以及 能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的第二轉(zhuǎn)換層，其中，所述第二轉(zhuǎn)換層設(shè)在所述第一轉(zhuǎn)換層的出光面，并且所述第二轉(zhuǎn)換層包括光折射率小于或等于所述第一基體的光折射率的第二基體，以及固定在所述第二基體的熒光粉顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管器件，其特征在于，所述第一基體從其入光面至出光面的厚度以及所述第二基體從其入光面至出光面的厚度均為0.lmm-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管器件，其特征在于，所述第二基體的表面貼合在所述第一基體的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)光二極管器件，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)換層的熒光粉顆粒位于所述第一基體的內(nèi)部，所述第二轉(zhuǎn)換層的熒光粉顆粒位于所述第二基體的內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的發(fā)光二極管器件，其特征在于，所述第一基體的形狀為長方體或正方體，并且在其上設(shè)有用于容納所述發(fā)光二極管芯片的第一容納槽； 所述第二基體的形狀也為長方體或正方體，并且在其上設(shè)有用于容納所述第一基體的第二容納槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管器件，其特征在于，所述第一基體的頂壁和側(cè)壁的厚度相同，并且所述第二基體的頂壁和側(cè)壁的厚度也相同。
7.一種光源模組，其特征在于，包括基板，以及固定在所述基板上的發(fā)光二極管器件，其中所述發(fā)光二極管器件為權(quán)利要求1-6中任一項所述的發(fā)光二極管器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源模組，其特征在于，在所述發(fā)光二極管器件的外側(cè)設(shè)有透明的密封結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源模組，其特征在于，所述密封結(jié)構(gòu)的外部形狀為半球形，其端面固定在所述基板上，其中所述發(fā)光二極管器件設(shè)置在所述密封結(jié)構(gòu)和所述基板形成的空腔內(nèi)。
10.一種光源模塊，其特征在于，包括發(fā)光二極管器件，以及用于封裝所述發(fā)光二極管器件的封裝支架，其中所述發(fā)光二極管器件為權(quán)利要求1-6中任一項所述的發(fā)光二極管器件。
【文檔編號】H01L33/50GK204067435SQ201420464245
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】梁潤園, 黃潔瑩, 袁長安, 張國旗 申請人:常州市武進區(qū)半導體照明應用技術(shù)研究院