[实用新型]一种使用具有PMMA透明基材的荧光转换装置的LED光源

说明书

技术领域

本实用新型属于LED照明技术领域，尤其是LED荧光粉的涂敷方法。具体涉及溅射镀膜技术。

技术背景

随着超高亮LED的出现，其效率越来越高，且价格逐渐下降。同时LED具有寿命长、耐震动、发光效率高、无干扰、不怕低温、无汞污染问题和性价比高等特点，是被半导体行业看好的替代传统照明器具的一大潜力商品。超高亮度LED大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用，如汽车内外灯、各种交通信号灯，室内外信息显示屏和背光源。将LED产品用于照明，将为LED提供更广阔的应用空间。

形成白光LED的一种传统方式是蓝光或紫外芯片激发覆盖在芯片上面的荧光粉，芯片在电驱动下发出的光激发荧光粉产生其它波段的可见光，各部分混色形成白光。

靠荧光粉激发形成白光的LED芯片由III-V族化合物半导体GaN材料制作合成。其中用于GaN芯片的衬底材料有Al₂O₃和SiC，芯片可发出蓝光、紫外光或其它短波段的光。

用于形成白光LED的荧光粉一般有YAG荧光粉(用于蓝光芯片激发YAG荧光粉)和RGB荧光粉(用于紫外芯片激发RGB荧光粉)。其中采用YAG荧光粉激发形成白光的方式最为普遍。

典型的白光LED封装结构：对于小功率白光LED，LED芯片被放置在支架中的反光碗内，支架既作为反光碗的载体又作为电极和电极引脚使用，同时还提供了芯片热量扩散的通道。芯片放置于反光碗的中央，根据芯片电极的设置不同，而在碗杯底部涂上银胶或绝缘胶(对于顶部单电极的芯片，底部涂导电的银胶，而对于顶部双电极的芯片，底部涂绝缘胶)，它们既可以黏附并固定芯片又可实现芯片和电极间良好的欧姆接触；芯片的电极通过金属线焊接与支架的另一电极相连，在GaN蓝色发光芯片上涂敷约100um厚的钇铝石榴石(YAG)黄色荧光粉层，最后整个支架和芯片用环氧树脂密封封接，中间不留空气。芯片发出的蓝光与荧光粉充分的作用而激发荧光粉发出黄光，使黄光再与从荧光粉层透出的黄色光相混合形成白光。而在荧光粉涂敷工艺方面，靠直接填充杯碗覆盖芯片的传统荧光粉涂敷方式由于工艺不可控而造成光色不均，并且直接填充杯碗的荧光粉涂敷方式由于激发时局域热量的产生而使得荧光粉转化效率降低。在US5962971A、US5959316A、US6294800(B1)等一系列专利及文献中用到了荧光粉远域激发，LED生产厂商Lumileds、Osram、HP等公司均提出了各自的荧光粉远域激发方案。荧光粉远域激发即荧光粉与芯片之间有一段距离，荧光粉与芯片不直接接触，这种远场荧光粉涂敷方式有利于提高出光效率和提高白光LED器件的性能。但是，采用树脂或硅胶的调荧光粉的传统涂敷方式在用量上精确控制较难，使得成批做出的LED光色差别较大，颜色可控性较差。

实用新型内容

本实用新型提供一种使用具有PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，亚克力)透明基材的荧光转换装置的LED光源。

如图1所示，本实用新型使用具有PMMA透明基材的荧光转换装置的LED光源，包括具有至少一个LED芯片11的LED器件1，以及安装在LED器件上的具有PMMA透明基材的荧光转换装置2，其中LED芯片发出的光经荧光转换装置混合成白光发射到外部；荧光转换装置可以在封装LED器件1时就加入，也可以在对LED器件进行二次封装时安装，又或者多个LED器件共同使用一个荧光转换装置。

LED器件可以为单色或多色，单色是在LED器件中封装某一种发射波长的LED芯片，使其发出一种颜色的光，一个LED器件内至少有一个LED芯片；多色则是将多种不同发射波长的LED芯片共同封装在一个LED器件中，如红、蓝、绿三色芯片共同封装或其它颜色芯片组合的共同封装。

具有PMMA透明基材的荧光转换装置是由PMMA成型的透明基材进行荧光粉镀膜形成；LED光源工作时，由蓝光或紫外芯片激发荧光转换装置上面的荧光粉膜层，芯片在电驱动下发出的光激发荧光粉产生其它波段的可见光，各部分混色形成白光。

本实用新型还提供一种具有PMMA透明基材的荧光转换装置。

PMMA成型的透明基材具有光学透过率高(92％)、吸水率低、抗冲击、耐磨、密度小，是应用广泛的光学塑料，比较适合用于LED光源的光学器件。

具有PMMA透明基材的荧光转换装置由PMMA成型的透明基材进行镀膜，包括由PMMA成型的任意曲面的透镜，或者任意薄膜片，或者任意立体几何形状作为透明基材；其特征是：由PMMA成型的透明基材表面镀荧光粉膜层。