专利名称：荧光透镜及其制造方法、用该荧光透镜制造的白光照明灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及白光照明灯技术领域，特别涉及一种荧光透镜及其制造方法、用该荧光透镜制造的白光照明灯。
背景技术：
现有的LED封装技术，通常是将荧光粉与透明封装胶混合后，采用点胶机将荧光粉与透明封装胶点在LED芯片上，再加上透镜即可完成封装，但在实际操作过程中，如荧光粉的配比不准确，点胶后测试不符合要求，整个灯粒只能作废，因LED芯片的成本占据LED 灯粒总成本在90%以上，使得生产成本增加。目前在LED芯片上只能采取点胶的模式，其他如蒸镀和溅镀等方式不能在LED芯片上直接操作。点胶的缺点是荧光粉与胶混合后，均勻性较难控制。由于荧光粉易沉淀，导致布胶不均勻、布胶量不好控制，因而造成出光均勻性差、色调一致性不好、色温易偏离且显色性不够理想。点胶工序亦不能独立外发加工。影响 LED封装速度，这些问题均需解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光透镜及其制造方法、用该荧光透镜制造的白光照明灯，制造该荧光透镜工序少、成本低，一个发光模组只需一个荧光透镜即可，采用该荧光透镜的发光二极体白光照明灯能直接发白光，无需进行二次配光。本发明所提出的技术解决方案是这样的
一种荧光透镜，该透镜由凹透镜和凸透镜组合而成，在所述凸透镜面表面蒸镀或填充有黄色和/或绿色和/或蓝色和/或红色的荧光粉层。制造所述荧光透镜的方法步骤如下
(1)借助光学仿真软件，输入激光二极管芯片或发光二极管芯片的光学特性如半值角、 功率、光型及与之匹配的光纤的反射率、折射率、损耗率、透光率，进行综合仿真，经反复验证后得到适合与该光纤匹配的荧光透镜的光学参数；
(2)依据光学仿真所获得的光学参数制作高精度光学级模芯，首先以数控机床进行模芯外形切割，经研磨、抛光后即制成高精度的光学级模芯；
(3)将高精度光学级模芯与模座进行组装，成为光学级注塑压缩成型模具，并装载于电动注塑机上，将光学级聚碳酸酯或亚克力或其他透明光学材料经除水后送入注塑机内；脱模之后塑胶透镜经退火处理即成为高精度塑胶透镜；
(4)在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层，成为荧光透镜。在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉的第1种方法是点胶配置不同配比的荧光粉与透明封装胶，以重量份计的配比范围为透明封装胶黄色荧光粉红色荧光粉绿色荧光粉蓝色荧光粉=(1一 2. 5) (0. 1—2. 5) (0. 01—2. 5) (0. 02—2. 5) :(0. 03— 2. 5)，将配好的荧光粉胶用点胶机点入透镜内侧的凸透镜面上，经色温调整校正及烘干后，即成为荧光透镜。在所述塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层的第2种方法为溅镀将塑胶透镜放入低温水平磁控溅镀机后进行真空溅镀，靶材为荧光粉，溅镀条件为真空度为 0. 001—0. 000001毫米汞柱，时间为1一10分钟，保护气体采用纯度为99. 999 %的氩气，以动量转移方式将荧光粉分子沉积在凸透镜面上，荧光粉层厚度为0.00001-0. 001毫米，即成为荧光透镜。在所述塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉的第3种方法为蒸镀将不同配比的各色荧光粉通过升华机对其进行进一步纯化，温度为300—500°C，时间为30—100分钟， 将纯化好的各色荧光粉置入真空蒸镀机的坩锅室内，对凸透镜面进行蒸镀，时间为1一10 分钟，荧光粉层厚度为0. 00001-0. 001毫米，即成为荧光透镜。所述白光照明灯由依次匹配排列的光纤、荧光透镜、二极体发光模组和电源模组组成，并以机械结构作可装拆的紧固连接。所述光纤为石英光纤或塑胶光纤或塑胶导光柱。 所述荧光透镜的凸透镜面点上的荧光粉颜色为黄色和/或红色和/或绿色和/或蓝色。所述二极体发光模组为黄光和/或红光和/或绿光和/或蓝光的激光二极管封装体或黄光和/或红光和/或绿光和/或蓝光的发光二极管封装体，荧光透镜的荧光粉颜色和二极体发光模组的发光颜色相互匹配，直接发出白光。与现有技术相比，本发明具有如下显著效果
(1)采用本发明的荧光透镜制造白光照明灯，可降低LED灯粒封装材料损耗率，透镜成本占LED灯粒总成本的比例很小，在生产过程中，通过调换不同的荧光粉配比的荧光透镜即可获得不同显色指数及不同色温的白光，不需更换LED芯片。(2)制造本荧光透镜可在透镜上采取蒸镀或溅镀或点胶三种方法覆盖一层荧光粉，特别是采取蒸镀或溅镀的方式时，可以不加透明封装胶，从而使荧光粉的分布更薄、更均勻、出光均勻性更好、色调一致性更好，使得灯粒的发光分布更加均勻、光线更加柔和。(3)可加快LED灯粒的生产速度，在传统的LED灯粒封装生产中，荧光粉点胶的环节必不可少，本发明可使荧光粉点胶环节单独脱离封装过程，可由专业的厂家负责该环节的生产，使得生产效率更高、更快。可降低封装厂商的投资成本，避免资源的重复浪费。
图1是本发明一个实施例的荧光透镜结构示意图。图2是采用本发明荧光透镜制成的白光照明灯结构示意图。图中1、光纤；2、荧光透镜；2—1、凹透镜；2—2、凸透镜；3、二极体发光模组；4、 电源模组；5、荧光粉层。
具体实施例方式通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。实施例1
一种荧光透镜2由凹透镜2— 1和凸透镜2— 2及在凸透镜2— 2面上的荧光粉层5组成，参见图1所示。该透镜2两端面为平面，在凸透镜2—2面表面蒸镀或溅镀或点胶有黄色和/或绿色和/或红色和/或蓝色的荧光粉层5。实施例2
制造上述荧光透镜2的方法步骤为(1)借助光学仿真软件，输入激光二极管芯片或发光二极管芯片的光学特性如半值角、 功率、光型及与之匹配的光纤的反射率、折射率、损耗率、透光率，进行综合仿真，经反复验证后得到适合与该光纤匹配的荧光透镜的光学参数；
(2)依据光学仿真所获得的光学参数制作高精度光学级模芯，首先以数控机床进行模芯外形切割，经研磨、抛光后即制成高精度的光学级模芯；
(3)将高精度光学级模芯与模座进行组装，成为光学级注塑压缩成型模具，并装载于电动注塑机上，将光学级聚碳酸酯或亚克力或其他透明光学材料经除水后送入注塑机内；脱模之后塑胶透镜经退火处理即成为高精度塑胶透镜；
(4)在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层，成为荧光透镜2。实施例3
在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层的第一种方法为点胶 配置不同配比的荧光粉与透明封装胶，以重量份计的配比范围为透明封装胶黄色荧光粉红色荧光粉绿色荧光粉蓝色荧光粉=(1—2. 5) (0. 1—2. 5) (0. 01—2. 5) (0. 02—2. 5) (0. 03—2. 5)，将配好的荧光粉胶用点胶机点入透镜内的凸透镜面上，经色温调整校正及烘干后，即成为荧光透镜2。实施例4
在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层的第二种方法为溅镀 将塑胶透镜放入低温水平磁控溅镀机后进行真空溅镀，靶材为荧光粉，溅镀条件为真空度为0. 001—0. 000001毫米汞柱，时间为1一 10分钟，保护气体采用纯度为99. 999 %的氩气，以动量转移方式将荧光粉分子沉积在凸透镜面上，荧光粉层厚度为0. 00001-0. 001 毫米，即成为荧光透镜2。实施例5
在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层的第三种方法为蒸镀 将不同配比的各色荧光粉通过升华机对其进行进一步纯化，温度为300—500°C，时间为30—100分钟，将纯化好的各色荧光粉置入真空蒸镀机的坩锅室内，对凸透镜面进行蒸镀，时间为1一 10分钟，荧光粉层厚度为0. 00001—0. 001毫米，即成为荧光透镜2。实施例6
参见图2所示，用上述荧光透镜2制造的白光照明灯由依次匹配排列的光纤1、荧光透镜2、二极体发光模组3、电源模组4组成，并以机械结构作可拆装的紧固连接。所述光纤1 可以是石英光纤或塑胶光纤或塑胶导光柱。荧光透镜2由凹透镜2—1和凸透镜2—2组合而成，在凸透镜2—2面上点胶或溅镀或蒸镀上的荧光粉层5的颜色可以是黄色和/或红色和/或绿色和/或蓝色，二极体发光模组3为黄光和/或红光和/或绿光和/或蓝光的发光二极管封装体，或黄光和/或红光和/或绿光和/或蓝光的激光二极管封装体，荧光透镜2的荧光粉颜色应与二极体发光模组的发光颜色相匹配，直接发出白光。
权利要求
1.一种荧光透镜，其特征在于该透镜由凹透镜和凸透镜组合而成，在所述凸透镜面表面蒸镀或填充有黄色和/或绿色和/或蓝色和/或红色的荧光粉层。
2.制造权利要求1所述荧光透镜的方法，其特征在于制造所述荧光透镜的方法步骤如下；(1)借助光学仿真软件，输入激光二极管芯片或发光二极管芯片的光学特性如半值角、 功率、光型及与之匹配的光纤的反射率、折射率、损耗率、透光率，进行综合仿真，经反复验证后得到适合与该光纤匹配的荧光透镜的光学参数；(2)依据光学仿真所获得的光学参数制作高精度光学级模芯，首先以数控机床进行模芯外形切割，经研磨、抛光后即制成高精度的光学级模芯；(3)将高精度光学级模芯与模座进行组装，成为光学级注塑压缩成型模具，并装载于电动注塑机上，将光学级聚碳酸酯或亚克力或其他透明光学材料经除水后送入注塑机内；脱模之后塑胶透镜经退火处理即成为高精度塑胶透镜；(4 )在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层，成为荧光透镜。
3.根据权利要求2所述制造荧光透镜的方法，其特征在于；在所述塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层的第1种方法为点胶配置不同配比的荧光粉与透明封装胶，以重量份计的配比范围为透明封装胶黄色荧光粉红色荧光粉绿色荧光粉蓝色荧光粉=(1—2. 5) (0. 1—2. 5) (0. 01—2. 5) (0. 02—2. 5) (0. 03—2. 5)，将配好的荧光粉胶用点胶机点入透镜的凸透镜面上，经色温调整校正及烘干后，即成为荧光透镜。
4.根据权利要求2所述制造荧光透镜的方法，其特征在于在所述塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层的第2种方法为溅镀将塑胶透镜放入低温水平磁控溅镀机后进行真空溅镀，靶材为荧光粉，溅镀条件为真空度为0. 001—0. 000001毫米汞柱，时间为1一10 分钟，保护气体采用纯度为99. 999 %的氩气，以动量转移方式将荧光粉分子沉积在凸透镜面上，荧光粉层厚度为0. 00001—0. 001毫米，即成为荧光透镜。
5.根据权利要求2所述制造荧光透镜的方法，其特征在于；在所述塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉的第3种方法为蒸镀将不同配比的各色荧光粉通过升华机对其进行进一步纯化，温度为300— 500°C，时间为30—100分钟，将纯化好的各色荧光粉置入真空蒸镀机的坩锅室内，对凸透镜面进行蒸镀，时间为1 一 10分钟，荧光粉层厚度为0. 00001-0. 001毫米，即成为荧光透镜。
6.采用权利要求1所述荧光透镜制造的白光照明灯，其特征在于所述白光照明灯由依次匹配排列的光纤、荧光透镜、二极体发光模组和电源模组组成，并以机械结构作可装拆的紧固连接。
7.根据权利要求6所述的白光照明灯，其特征在于所述光纤为石英光纤或塑胶光纤或塑胶导光柱。
8.根据权利要求6所述的白光照明灯，其特征在于所述荧光透镜的凸透镜面点上的荧光粉颜色为黄色和/或红色和/或绿色和/或蓝色。
9.根据权利要求6或8所述的白光照明灯，其特征在于所述二极体发光模组为黄光和/或红光和/或绿光和/或蓝光的激光二极管封装体或黄光和/或红光和/或绿光和 /或蓝光的发光二极管封装体，荧光透镜的荧光粉颜色和二极体发光模组的发光颜色相互匹配，直接发出白光。
全文摘要
一种荧光透镜是由凹透镜和凸透镜组合而成，并在其凸透镜面填充有荧光粉层。制造该荧光透镜的方法是(1)获取与光纤匹配的荧光透镜的光学参数；(2)制作高精度的光学级模芯；(3)组装成型模具，通过电动注塑机将光学级聚碳酸酯或亚克力等透明光学材料注塑成高精度塑胶透镜；(4)在塑胶透镜的凸透镜面上覆盖一层荧光粉层，成为荧光透镜。用该荧光透镜制造的白光照明灯由依次匹配排列的光纤、荧光透镜、二极体发光模组和电源模组组成，并以机械结构作可拆装的紧固连接。制造该荧光透镜工序少、成本低，一个发光模组只需一个荧光透镜，在变换LED灯粒的相关参数时，只需更换覆盖有不同颜色荧光粉配比的荧光透镜即可，无需进行二次配光。
文档编号H01L33/58GK102437274SQ20111029294
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月6日 优先权日2011年10月6日
发明者王培贤, 苏晋平 申请人:刘丁华, 卢科胜, 广东华燚光电科技有限公司, 王培贤, 苏晋平