[发明专利]一种具有阵列透镜出光面的大功率白光LED及制备方法

说明书

本发明属于LED相关技术领域，并具体公开了一种具有阵列透镜出光面的大功率白光LED及制备方法。LED包括基板、芯片、荧光转化胶和透光增强薄膜，其中，芯片作为光源，荧光转化胶涂覆在芯片的上方，用于吸收部分芯片发出的光并将其转化为荧光激发光，另一部分未被吸收的光，即透射的芯片辐射光与荧光激发光混合形成白光，透光增强薄膜设置在荧光转化胶的上方，白光经过该透光增强薄膜出射；其中，透光增强薄膜一侧为多个呈阵列分布的透镜，透镜作为出光面。通过本发明，减小白光在出光面的入射角，并使其小于光在透镜‑空气界面的临界全反射角，以此减少光线在出光面的全反射，提高LED的光效率。

技术领域

本发明属于LED相关技术领域，更具体地，涉及一种具有阵列透镜出光面的大功率白光LED及制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是基于电子-空穴复合跃迁发光的半导体发光器件。相比于传统的白炽灯、荧光灯和高压钠灯等光源，LED具有电光转换效率高、可靠性高、使用寿命长和结构紧凑等优点。因此，LED已经在众多照明领域中逐渐取代了传统光源，例如室内照明、景观照明、汽车大灯和路灯等。

白光LED是应用最广泛的光源，但是单一的LED芯片不能直接辐射白光。目前工业界主要采用在芯片上方涂覆荧光粉或者量子点等荧光转化材料来制备白光LED。其工作原理是荧光转化材料吸收部分芯片辐射光并将其转化为荧光激发光，荧光激发光与透射的芯片辐射光混合形成白光。单颗LED芯片的功率通常为1W甚至更小，不足以大多数满足照明场合的功率需求。学术界和工业界采用两种方法来解决照明功率不足的问题：1)如图3所示，先将单颗芯片与基板、荧光胶、封装胶和透镜等材料封装在一起形成功能完整的白光发光模块，然后将多个单芯片白光模块以阵列的方式封装成一个大功率照明器件；2)如图4所示，将多颗LED芯片以阵列排布的方式直接封装在一个平面LED基板上，然后再涂覆荧光粉胶形成直接辐射白光的大功率LED模块。相比于第一种方法，第二种方法可以将单位发功率的灯具体积减小数倍至数百倍，取决于芯片的阵列数量。因此，目前工业界广泛采用第二种方法来封装大功率LED照明灯具。从图3可以看出，单芯片白光LED模块的最外层具有一个透镜。该透镜有两个作用：1)避免芯片和荧光粉胶不直接与空气中的湿气和灰尘接触；2)引导芯片辐射光和荧光激发光直接透射到环境中，减小光在器件内的全发射，从而提高LED的光效。但是这种透镜并不适合应用于多芯片阵列LED封装中。这是因为工业应用中为了满足照明功率的需求，往往将数十颗至数百颗的LED芯片封装在一个阵列白光LED模块上，因此模块的面积是单芯片LED模块的几倍至几十倍。在尺寸很大的的阵列白光LED模块上设置一个透镜是不合理的，一者需要的透镜尺寸会很大从而增大模块的封装尺寸，二者需要耗费很多封装胶来填满透镜和荧光粉胶之间的空隙。因此当前工业应用中，往往将平面状的荧光胶层直接作为阵列白光LED模块的出光面。由于荧光胶的折射率(1.4～1.7)大于空气的折射率，因此在荧光胶-空气界面极容易发生全反射，从而导致阵列白光LED模块的光效小于单芯片白光LED模块。因此，亟需开发一种成本低且可以降低阵列白光LED出光面处全反射概率的方法，以进一步提高阵列白光LED的光效。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有阵列透镜出光面的大功率白光LED及制备方法，其中，通过将LED的出光面设置为阵列的透镜，减小白光在出光面的入射角，并使得该入射角小于透镜的临界全反射角，以此减少光线在出光面的全反射，提高LED的光效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种具有阵列透镜出光面的大功率白光LED，该LED包括基板、芯片、荧光转化胶和透光增强薄膜，其中，

所述基板为所述芯片、荧光转化胶和透光增强薄膜的载体，所述芯片设置在所述基板上，作为光源，所述荧光转化胶涂覆在所述芯片的上方，用于吸收部分所述芯片发出的光并将其转化为荧光激发光，另一部分未被吸收的光，即透射的芯片辐射光与所述荧光激发光混合形成白光，所述透光增强薄膜设置在所述荧光转化胶的上方，所述白光经过该透光增强薄膜出射；