一種發(fā)光二極管模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)光二極管模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在照明應(yīng)用中我們需要混合不同波長可見光做成的白光，現(xiàn)有技術(shù)中，利用發(fā)光二極管類實(shí)現(xiàn)混合白光的主流方案有兩種:
[0003]1)RGB發(fā)光二極管混光:通過不同材質(zhì)的發(fā)光二極管發(fā)出不同波長的光，混合后形成白光，如附圖1、2所示。這種方案有以下不足:要制造顯色指數(shù)高的白光LED光源，我們需要添加能發(fā)出紅光的元素，即利用紅光芯片混光。
[0004]由于不同波段的發(fā)光二極管只能發(fā)出一種顏色的光，因而光譜獨(dú)一而且頻譜窄，RGB發(fā)光二極管所拼合的光譜是非連續(xù)性的，如附圖4所示。光源雖然顯色指數(shù)較高，但需要多種芯片去集成拼合，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，造成封裝工藝中的困難。另外由于不同波長的芯片材質(zhì)不一，芯片的驅(qū)動電壓也不一樣，以數(shù)種芯片混光的方案需要數(shù)個電路，大大增加了控制系統(tǒng)的成本。芯片不一同時也帶來可靠性的問題，發(fā)光二極管在應(yīng)用過程中會老化，可是不同材質(zhì)的發(fā)光二極管老化速度并不一致，光源的顏色會隨時間漂移，變得不適合照明應(yīng)用。
[0005]2)光轉(zhuǎn)換層發(fā)光二極管混光:利用光轉(zhuǎn)換材料把發(fā)出自發(fā)光二極管的轉(zhuǎn)換成其他波長的光，光轉(zhuǎn)換層是由高分子透明材料作為基材，熒光粉為光轉(zhuǎn)換材料分布在基材里，光轉(zhuǎn)換層覆蓋會在發(fā)光二極管表面，如附圖3所示。藍(lán)光從芯片發(fā)出，激發(fā)光轉(zhuǎn)換層里不同顏色的焚光粉，被轉(zhuǎn)換形成的黃綠光和紅光和部分沒有被轉(zhuǎn)換的藍(lán)光一起混合形成白光。
[0006]為了達(dá)到較高的顯色指數(shù)，光轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管會在光轉(zhuǎn)換層混合紅、黃綠色的熒光粉。紅色熒光粉的激發(fā)波段為200-610nm，可以吸收包括除了紅光外的其他可見光波長。在理想情況下，從發(fā)光二極管芯片發(fā)出的藍(lán)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，黃綠色熒光粉發(fā)射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，如圖5所示，而且這個光吸收率在不同波長下是非線性的，使得這種包含多種熒光粉的混合調(diào)配要達(dá)成一些高顯色指數(shù)的目標(biāo)光譜非常困難，甚至不可能。再者，黃綠光被再吸收會導(dǎo)致能量損失，進(jìn)一步降低光效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在在問題，提供一種發(fā)光二極管模塊，其使用帶有紅色轉(zhuǎn)換層的紅光單元代替紅光芯片，以紅光單元組成可以發(fā)出白光的發(fā)光二極管模塊，其提高了發(fā)光模塊的光效和顯色指數(shù)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本方案采用的技術(shù)方案有兩種:
[0009]第一:一種發(fā)光二極管模塊，包括基板，還包括用于發(fā)出可見光且連接于基板上的獨(dú)置發(fā)光二極管芯片和至少I顆連接于基板上的發(fā)光單元；
[0010]所述發(fā)光單元包括用于發(fā)出可見光的內(nèi)置發(fā)光二極管芯片和一層能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的光轉(zhuǎn)換層；
[0011]所有的發(fā)光單元中至少有一顆的光轉(zhuǎn)換層為紅色轉(zhuǎn)換層；該紅色轉(zhuǎn)換層被發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)后，發(fā)射光譜主波長為600-670nm。
[0012]從內(nèi)置發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過紅色轉(zhuǎn)換層，部分光轉(zhuǎn)換為紅光，與獨(dú)置發(fā)光二極管芯片發(fā)出其他顏色的光混合成為白光。
[0013]第二:一種發(fā)光二極管模塊，包括基板，還包括至少2顆連接于基板上的發(fā)光單元;
[0014]所述發(fā)光單元包括用于發(fā)出可見光的內(nèi)置發(fā)光二極管芯片和一層能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的光轉(zhuǎn)換層；
[0015]所有的發(fā)光單元中至少有一顆的光轉(zhuǎn)換層為紅色轉(zhuǎn)換層；該紅色轉(zhuǎn)換層被發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)后，發(fā)射光譜主波長為600-670nm。
[0016]從內(nèi)置發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過紅色轉(zhuǎn)換層，部分光轉(zhuǎn)換為紅光，與其他發(fā)光單元發(fā)出的其他顏色的光混合成白光。
[0017]在上述兩種方案下，其各自的優(yōu)選方案還包括以下情形:
[0018]上述方案優(yōu)選的，所述光轉(zhuǎn)換層的基體材料的光折射率可以為1.35-1.60。
[0019]上述方案優(yōu)選的，光轉(zhuǎn)換層的基體材料貼合在所述內(nèi)置發(fā)光二極管芯片的表面。
[0020]上述方案優(yōu)選的，所述獨(dú)置發(fā)光二極管芯片或內(nèi)置發(fā)光二極管發(fā)出主波長為440-470nm的藍(lán)光，并且其中一個發(fā)光單元的光轉(zhuǎn)換層為黃綠色轉(zhuǎn)換層，所述黃綠色轉(zhuǎn)換層吸收部分藍(lán)光并激發(fā)出黃綠光。
[0021]上述方案優(yōu)選的，所述黃綠色轉(zhuǎn)換層包括黃綠色熒光粉，所述黃綠色熒光粉的成分為石榴石型熒光體、氮氧化物熒光體或鋁酸鹽熒光體中的一種或多種。
[0022]上述方案優(yōu)選的，所述光轉(zhuǎn)換層的基體材料為透明樹脂，透明樹脂的成分為有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂和丙烯酸類樹脂中的一種或多種。
[0023]上述方案優(yōu)選的，所述紅色轉(zhuǎn)換層包括紅色熒光粉，所述紅色熒光粉的成分為氮化物熒光體和/或硫化物熒光體。通過改變熒光粉和基體材料的重量比，從而達(dá)到改變本發(fā)光二極管模塊的色溫的目的。紅色熒光粉和紅色轉(zhuǎn)換層的基體材料的重量比為5-70:30-95 ο
[0024]上述方案優(yōu)選的，所述紅色轉(zhuǎn)換層的激發(fā)波長范圍為200-610nm，發(fā)射光譜主波長為600-670nm，所述黃綠色轉(zhuǎn)換層的激發(fā)波長范圍為200_490nm，發(fā)射光譜主波長為520_575nmo
[0025]上述方案優(yōu)選的，紅色轉(zhuǎn)換層的發(fā)射波長大于其他光轉(zhuǎn)換層的發(fā)射波長。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用帶有紅色轉(zhuǎn)換層的紅光單元代替紅光芯片，以紅光單元組成可以發(fā)出白光的發(fā)光二極管模塊。這方案解決RGB發(fā)光二極管混光的頻譜窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、控制系統(tǒng)成本與可靠性問題。同時由于黃綠發(fā)光單元與紅光單元沒有直接接觸，這減少從黃綠發(fā)光單元出來的黃綠光再次被紅光轉(zhuǎn)換層二次激發(fā)的機(jī)會，從而使最終形成的混合光之間的配比較為接近預(yù)先設(shè)定的配比，這樣能提高發(fā)光模塊的光效和顯色指數(shù)。
【附圖說明】
[0027]圖1、2為現(xiàn)有技術(shù)中RGB發(fā)光二極管混光的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中光轉(zhuǎn)換層發(fā)光二極管混光的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為圖1、圖2出光光譜的曲線圖；
[0030]圖5為圖3出光光譜的曲線圖；
[0031 ]圖6為一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7為另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖8為另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9為另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖10為另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖11為在2700K色溫下，本發(fā)明所能達(dá)成的出光光譜的曲線圖；
[0037]圖12為在5000K色溫下，本發(fā)明所能達(dá)成的出光光譜的曲線圖；
[0038]圖13為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明能達(dá)成的出光光譜的曲線對比圖。
[0039]圖中標(biāo)號為:1、基板；2、發(fā)光單元；2_1、內(nèi)置發(fā)光二極管芯片；2_2、光轉(zhuǎn)換層；2-3、紅光單元；2-4、黃綠光單元；2-5、藍(lán)光單元；2-6、白光單元；3、獨(dú)置發(fā)光二極管芯片。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本發(fā)明為一種發(fā)光二極管模塊，包括至少2顆發(fā)光單元2，所述發(fā)光單元2包括用于發(fā)出可見光的內(nèi)置發(fā)光二極管芯片2-1和一層能夠被所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)的光轉(zhuǎn)換層2-2 ;所有的發(fā)光單元2中至少有一顆的光轉(zhuǎn)換層2-2為紅色轉(zhuǎn)換層，其光轉(zhuǎn)換層2-2為紅色轉(zhuǎn)換層的發(fā)光單元2，我們稱之為紅光單元2-3，發(fā)光單元2的發(fā)轉(zhuǎn)換層為其他顏色的轉(zhuǎn)換層的，如黃綠光轉(zhuǎn)換層的，我們稱之為黃綠光發(fā)光單元2。所述紅色轉(zhuǎn)換層被發(fā)光二極管芯片發(fā)出的可見光激發(fā)后，紅色轉(zhuǎn)換層吸收內(nèi)置發(fā)光二極管所發(fā)出的可見光，部分轉(zhuǎn)化成波長為600-670nm的紅光；其他的發(fā)光單元2，主要由其內(nèi)置發(fā)光二極管芯片2-1與可被該內(nèi)置發(fā)光二極管芯片2-1激發(fā)的光轉(zhuǎn)換層2-2組成；紅色轉(zhuǎn)換層的發(fā)射波長大于其他光轉(zhuǎn)換層2-2的發(fā)射波長。本發(fā)明利用紅光單元2-3與其他發(fā)光單元2，所發(fā)出來的可見光組合，最終合成顯色指數(shù)高的白光源。
[0041]另外，紅色轉(zhuǎn)換層和其他光轉(zhuǎn)換層2-2均包括有熒光粉和基體材料。熒光粉用于吸收并激發(fā)經(jīng)過其的光。基體材料為透明的，其用于決定光轉(zhuǎn)換層2-2的光折射率。光轉(zhuǎn)換層2-2的基體材料的光折射率優(yōu)選為1.35-1.60。
[0042]光轉(zhuǎn)換層2-2的基體材料的成分可以均優(yōu)先選用有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂和丙烯酸類樹脂中的一種或多種。有機(jī)硅樹脂的熱氧性較為穩(wěn)定，而且透明度較好。環(huán)氧樹脂的耐熱性好，而且成本較低。丙烯酸類樹脂的耐光性及抗老化性能較好。再者，這些樹脂材料無需使用高溫固化，不會對填充的熒光粉造成損害。
[0043]在一個實(shí)施例中，如圖6所示，發(fā)光二極管模塊包括兩個發(fā)光單元2組成。其中一個為紅光單元2-3，其包括內(nèi)置發(fā)光二極管芯片2-1，用于發(fā)出藍(lán)光；在發(fā)光二極管芯片的發(fā)光面覆蓋著紅色轉(zhuǎn)換層。另一個為黃綠光單元2-4，其包括內(nèi)置發(fā)光二極管，用于發(fā)出藍(lán)光；在內(nèi)置發(fā)光二極管芯片2-1的發(fā)光面覆蓋著黃綠色轉(zhuǎn)換層。
[0044]在另一個實(shí)施例中，如圖9所示，發(fā)光二極管模塊主要由四個發(fā)光單元2組成，可分別發(fā)出紅光、藍(lán)光、綠光和白光，為紅光單元2-3、藍(lán)光單元2-5、黃