[发明专利]一种全光谱光源封装结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种全光谱光源封装结构，还提供一种该结构的制造方法，包括基板、第一发光体、低温区荧光粉层和封装胶体层，第一发光体包括设置在基板表面的LED芯片，以及包覆在LED芯片顶面及侧面的长波长荧光粉胶体层；低温区荧光粉层设置在第一发光体外侧周围的基板表面，低温区荧光粉层为含有荧光粉颗粒的胶体层，封装胶体层将第一发光体和低温区荧光粉层封装在基板表面。本发明优点是所采用的红色荧光粉覆盖在芯片表面和四周的芯片级封装技术，可以实现红色荧光粉局域化，不被其他荧光再次激发，减少了红色荧光粉二次激发吸收的问题。

技术领域

本发明属于半导体光电子及光学领域，特别涉及一种全光谱光源封装结构及其制造方法。

背景技术

常见的白光LED在工作时会产生大量的热，热场分布如图1所示。由于芯片本身发光时会产生大量的热能，荧光粉在发光同时也会产生热量，一是荧光粉的峰值吸收波长和荧光波长的Stocks位移带来的弛豫能量转化为热能，二是无辐射跃迁。而硅胶的导热性较差，所以芯片上表面及四个侧面中上部的温度很高，而荧光粉在高温的作用下，其发光效率和稳定性将急剧下降，从而导致光源的整体发光效果较差。如图2a2、b所示，常规CSP样品与高色温WLCSP样品断面扫描电镜照片(下部为荧光层)。对于LED发光而言，综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部光取出效率等，最终大概只有30-40％的输入电能转化为光能，其余60-70％的能量主要以非辐射复合发生的晶格振动的形式转化热能。而晶片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步降低发光效率。由于承载LED芯片的基板的散热性较好，芯片的下表面及周围靠近基板或支架的底面温度较低，如果荧光粉沉淀在芯片周围基板表面低温区域时，将极大地有利于荧光粉的发光效率提升，以及光源整体的发光效果。

现有技术存在的问题：

(1)如图9所示，芯片a通过固晶胶b连接在基板c上，混合荧光粉d一般会喷涂在芯片a的上表面周围，其中的短波长荧光粉的温度稳定性较差，当温度较高时，其发光效率会降低，进而影响到芯片整体的发光光谱，产生“色漂”现象。

(2)对于混合荧光粉而言还存在二次吸收的问题。从图3-图8中的六种荧光粉的光谱中可以看出，不同荧光粉其最佳的激发波长不同，采用单一波长的光激发混合荧光粉无法兼顾到每种荧光粉的最佳激发波长，因而对于某种荧光粉其激发效率较低。所以采用混合荧光粉，虽然提高了显色指数，但其能量损失较大，发光效率较低。例如对于青色荧光粉，由于其发光波长与激发波长比较接近，激发效率很低，应采用更短波长的蓝光或紫光激发。但采用更短波长的蓝光或紫光激发混合荧光粉，虽然可以提高青色荧光粉的激发效率，但是却增加了短波长光子在激发黄色和红色荧光粉时的光子能量消耗。而从图7和图8中655、660nm荧光粉的激发光谱中可以看出，其对495nm的荧光粉所发出的光,仍然存在着高达40％的相对吸收，这不仅会降低青色光的成分，还会造成能量的二次损耗。假设青色荧光粉与红色荧光粉的量子效率均为90％，则通过蓝光激发青色荧光粉，进而激发红色荧光粉的量子效率为81％，相比于蓝色直接激发红色荧光粉的量子效率低了10％左右。因此二次吸收对于显色性及发光效率都有极大的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有更高显色指数且解决荧光粉热不稳定和热淬灭效应的一种高发光效率全光谱LED封装体，还提供一种全光谱光源封装结构的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种全光谱光源封装结构，其创新点在于：包括

基板，所述基板用于承载或连接第一发光体；

至少一第一发光体，所述第一发光体包括设置在基板表面的LED芯片，以及包覆在LED芯片顶面及侧面的长波长荧光粉胶体层；

低温区荧光粉层，所述低温区荧光粉层设置在第一发光体外侧周围的基板表面，所述低温区荧光粉层为含有热不稳定性荧光粉颗粒的胶体层；

封装胶体层，所述封装胶体层将第一发光体和低温区荧光粉层封装在基板表面。