[实用新型]一种使用具有COC透明基材的光学器件的LED光源

说明书

技术领域

本实用新型属于LED照明技术领域，尤其是光过滤技术和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US5962971 A、US5959316 A、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。

随着LED光源的应用范围越来越广泛，LED光源的光辐射危害问题必须加以重视。

光辐射危害主要是指不同波段的光对人体的过度照射导致的危害，主要是对人眼和皮肤，如皮肤和眼睛的光化学危害、眼睛的近紫外危害、视网膜蓝光光化学危害、视网膜无晶状体光化学危害、视网膜热危害和皮肤热危害等，而两者之中更容易受到伤害的是眼睛。近年来，随着大功率LED的日益增加，LED的亮度越来越高，辐射危害性也越来越强。

在光辐射的波段范围中，紫色、近紫外、紫外的短波长和近红外、红外的长波长波段更易引起生物危害。

光辐射对眼睛的危害如下：1)当人体受到一定时间的紫外辐射照射，会引起光致角膜炎和光致结膜炎；2)长期的紫外光照射会引发白内障；3)强烈的光辐射照射能导致视网膜灼伤，造成这种危害的效果最明显的波段是435～440nm；4)伴随着视网膜热危害，光辐射能对视网膜造成光化学危害，甚至能够引发视网膜炎，波长440nm的光危害最大；5)长期受到红外辐射影响会引发白内障，危害最大的波段是780～1400nm。

而对于皮肤，光辐射所造成的伤害有：1)耐久晒黑，导致皮肤发红和发痛的最显著的波段是320nm以下的紫外辐射；2)皮肤老化，长期的光辐射能加速皮肤老化，呈现干燥、粗糙、皮革状和皱纹累累的外观；3)皮肤癌，长期接受紫外辐射导致的最严重结果是引发皮肤癌。

目前国际国内在光辐射安全的测试评价方面已经制定了多个相应的标准。但是LED是区别与传统非相干光源和激光等相干光源的新型光源，对于LED的光辐射危害的测试与评价方法的研究目前还处于起步阶段。