[發明專利]透光性陶瓷片作為發光體的白光LED器件

在審

• 申請號: 201310645307.2
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103682044A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張斌;章健;喬學斌;祁思勝;葉勇;袁婷;袁婧艷;唐定遠
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/50;H01L33/58;H01L33/60
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種白光LED發光器件，特別是一種透光性陶瓷片作為發光體的白光LED器件。

背景技術

在全球節能減排、能源緊張和強化環保的需求下，白光LED照明作為繼白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈之后的第四代照明光源正在逐步替換傳統照明器件。目前白光LED?的制備技術主要有三種:多色組合法、多量子阱法和光轉換法。其中光轉換法,?即采用光轉換材料,?將藍光（或紫光）轉換產生白光。利用藍色LED?為基礎光源,將藍色LED?發光的一部分藍光用來激發熒光粉,使熒光粉發出黃綠光或紅光和綠光,?另一部分藍光透射出來,?由熒光粉的黃綠色光或紅和綠光與透射的藍光組成白光。目前，采用這種方法的商業化的白光LED產品成為發展主流，熒光材料主要以粉末態熒光粉為主體。這種方法主要是將摻雜稀土發光材料的熒光粉分散于硅膠或者環氧樹脂等有機材料中，然后封裝在藍光芯片上。通過藍光LED芯片激發熒光粉得到黃光，以適當比例的藍光和黃光混合來得到白光。然而，因粉末態熒光粉本身固有的特點，使目前商品化的LED存在以下難以克服的問題：(1)熒光粉顆粒于有機材料中的均勻分散性差以致影響白光LED器件的光學均勻性。(2)有機基材的熱穩定性差，導致有機基材的退化和老化。對于功率型白光LED，其結溫較高，而熒光粉涂層的導熱和散熱性能較差，從而導致熒光粉發生溫度猝滅和老化，而熒光粉的溫度猝滅將導致發光效率的降低，從而影響最終器件性能和改變光色光溫。(3)?熒光粉表面的光散射，影響了其發光效率。(4)?熒光粉紅色成分的缺失無法實現低色溫和高顯色指數的白光，導致色溫較高，不柔和。(5)?商用熒光粉自主產權的缺失。目前市場上使用的熒光粉大部分來自于日本、美國等國家，極大地限制了我國熒光粉的研發和生產。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種光轉換效率高、顯色指數高、壽命長、色溫可調的透光性陶瓷片作為發光體的白光LED器件。

本發明的目的是這樣實現的：透光性陶瓷片作為發光體的白光LED器件包括：遮光罩、透光性陶瓷片、全內反射透鏡、承載體、藍光芯片和散熱片；遮光罩、透光性陶瓷片、全內反射透鏡、承載體、藍光芯片和散熱片順序連接；藍光芯片的兩個電極焊接到鋁基板上，承載體套在藍光芯片所在的鋁基板上，全內反射透鏡置于藍光芯片上方，所述的全內反射透鏡為自由曲面；透光性陶瓷片固定在透光性陶瓷片承載體上方。

所述的透光性陶瓷片的組成材料為釔鋁石榴石、镥鋁石榴石、釔釓鋁石榴石、氧化釔、氧化镥或氧化鈧中的一種或多種。

所述的藍光芯片和透光性陶瓷片之間的距離為2-5cm。

有益效果，由于采用了上述方案，增加藍光LED芯片與陶瓷發光體中間的距離，全內反射光學透鏡遠程熒光激發結構中加入二次光學設計，即通過全內反射透鏡改變遠程藍光光路，選用自由曲面的全內反射透鏡，利用幾何光學控制光線走向，有效收集LED大范圍的出射光，使光能平行出射并能充分的照射到透光性陶瓷片上，提高了藍光LED激發光的利用率，提高了熒光發光體光轉換效率；所述透鏡透光率為96%，折射率大于1.5，將藍光芯片發出的光更多且均勻的投射在透光性陶瓷片上。采用遠程熒光激發結構并加入全內反射透鏡進一步提高激發光的利用率。通過以上方法使白光LED用發光體的性能得到很大的改善，制備出光轉換效率高、顯色指數高、壽命長、色溫可調的白光LED器件；既實現光能的高效利用，又保證了照明系統的小型緊湊化。該器件結構簡單、熱穩定性好，使用壽命長。

附圖說明

圖1為透光性陶瓷白光LED結構圖。

圖中：1、遮光罩；2、透光性陶瓷片；3、TIR透鏡；4、承載體；5、藍光芯片；6、散熱片。

具體實施方式

實施例1：透光性陶瓷片作為發光體的白光LED器件包括：遮光罩1、透光性陶瓷片2、全內反射透鏡3、承載體4、藍光芯片5和散熱片6，遮光罩1、透光性陶瓷片2、全內反射透鏡3、承載體4、藍光芯片5和散熱片6順序連接；藍光芯片的兩個電極焊接到鋁基板上，承載體套在藍光芯片所在的鋁基板上，全內反射透鏡置于藍光芯片上方，所述的全內反射透鏡為自由曲面；透光性陶瓷片固定在透光性陶瓷片承載體上方，并利用膠水加以固定。

所述的透光性陶瓷片材料為釔鋁石榴石。

該白光LED器件采用遠程熒光激發結構，在藍光芯片5和透光性陶瓷片3之間增加全反射透鏡4來增加激發光的利用率；將藍光芯片5和透光性陶瓷片3分開2-5?cm，避免了傳統LED燈具中存在的單向發光、容易造成眩光、光圈、光衰及設計受限的問題。