抑制蓝光溢漏的LED结构的制作方法

本发明是有关于一种白光LED结构，特别是关于一种具有能随LED的温度而改变颜色的感温材料的抑制蓝光溢漏的LED结构。

背景技术：

近年来，为了地球环保及永续生存的期望，节能光源的使用，开始大量普及，其中尤以电能需求量甚低，而又能提供足够亮度需求的LED成长最为快速。

现今使用的LED，其可使用的寿命皆规范为L70(LED发出光线的流明值降至热稳定值的70％时，即表示此LED已经不堪使用)，此时LED的温度(LED本体内部的接面温度)约等于或大于150℃，而LED发出光线的色温约在9000K或9000K以上。

但实际上，白光LED在将要而尚未到达L70之时，即会因为发热而造成发光效率下降，发光效率下降又会再造成更多热产生，此特性导致白光LED使用的荧光材料吸收下降，造成大量蓝光漏出。

近来，也由于LED的使用量大增，越来越多的研究资料，相继揭露了蓝光对人类眼睛结构具有甚大的破坏力，若长时间暴露于蓝光之下，甚至会对眼睛造成无法弥补的伤害。

有鉴于此，如何发展出一种简单有效的技术或LED结构，可以在白光LED大量放热及大量释放出蓝光之前，白光LED的一部份即开始变色，以阻绝蓝光大量漏出，避免造成不必要的伤害；另一方面，又能够因为变色的效果，使得白光LED亮度大量降低，提醒告知了使用者光源需要更换，便成为LED产业，甚至整个照明产业一个重要的课题，而能对人类的生活品质有莫大的提升。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种抑制蓝光溢漏的LED结构，所要解决的技术问题是，在LED晶粒达到L70而发出大量蓝光之前，即能因感温材料改变颜色，而使LED结构明显降低亮度，避免使用者遭受大量蓝光的照射，更可以提醒使用者LED光源已经需要更换。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种抑制蓝光溢漏的LED结构，其发出白光，并包括：至少一个LED晶粒；封装体， 密封包覆该LED晶粒；出光透镜，包覆于该封装体的出光面；以及光学保险丝涂层，其由感温材料所形成，涂布于该出光透镜的外表面。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种抑制蓝光溢漏的LED结构，其发出白光，并包括：至少一个LED晶粒；以及封装体，密封包覆该LED晶粒，其中该封装体是由封装材料混和感温材料所形成。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其进一步包括出光透镜，包覆于该封装体的出光面。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该LED晶粒包含至少一个蓝光晶粒。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该封装体固着于散热元件。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该封装体进一步包含有荧光材料，该荧光材料为铝酸盐荧光材料、硅酸盐荧光材料、氮化物荧光材料或量子点荧光材料。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该封装体是由硅胶或环氧树脂所形成。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该感温材料是以纤维素、热变色涂料、热变色墨水、热变色颜料、聚乙烯吡咯烷酮或以上至少二者的混和物为材料所形成。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该感温材料在温度小于150℃之时呈现为无色透明或白色。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该感温材料在温度不小于150℃之时改变颜色并呈现为非无色透明也非白色的色相。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种抑制蓝光溢漏的LED结构，其发出白光，并包括：至少一个蓝光LED晶粒，电性连接并固设于基板上；荧光粉层，设置于该蓝光LED晶粒的出光面；隔离区域，围绕包覆该蓝光LED晶粒及该荧光粉层于该基板上；光学保险丝层，其是由感温材料及硅胶混和的材料所形成，密封包覆该隔离区域、该蓝光LED晶粒及该荧光粉层；以及

出光透镜，包覆于该光学保险丝层的外部。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该隔离区域填充硅胶、环氧树脂或空气。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该感温材料是以纤维 素、热变色涂料、热变色墨水、热变色颜料、聚乙烯吡咯烷酮或以上至少二者的混和物为材料所形成。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该感温材料在温度小于150℃之时呈现为无色透明或白色。

较佳的，前述的抑制蓝光溢漏的LED结构，其中该感温材料在温度不小于150℃之时改变颜色并呈现为非无色透明也非白色的色相。

借由上述技术方案，本发明抑制蓝光溢漏的LED结构至少具有下列优点及有益效果：

一、不须复杂制造程序，实施成本低廉。

二、提升白光LED利用率，促进执行节能、绿能的功效。

三、避免过度的蓝光照射，有效保护人类眼睛。

四、明确提醒使用者更换照明光源。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的一种抑制蓝光溢漏的LED结构的示意图。

图2A为本发明实施例的另一种抑制蓝光溢漏的LED结构的示意图。

图2B为图2A实施例进一步包括出光透镜的示意图。

图3为图1实施例进一步包括至少一个散热元件的示意图。

图4A为图2A实施例进一步包括至少一个散热元件的示意图。

图4B为图2B实施例进一步包括至少一个散热元件的示意图。

图5为本发明实施例的一种感温材料随LED晶粒的色温产生变化的特性曲线图。

图6为本发明实施例的另一种感温材料随LED晶粒的色温产生变化的特性曲线图。

图7为本发明实施例的一种抑制蓝光溢漏的LED结构中，感温材料在色温9000K以上的LED对应温度时产生颜色改变的示意图。

图8A为本发明实施例的另一种抑制蓝光溢漏的LED结构中，感温材料在色温9000K以上的LED对应温度时产生颜色改变的示意图。

图8B为本发明实施例的又一种抑制蓝光溢漏的LED结构中，感温材料在色温9000K以上的LED对应温度时产生颜色改变的示意图。

图9为本发明实施例的又一种抑制蓝光溢漏的LED结构的示意图。

【主要元件符号说明】

100：LED结构 200：LED结构

300：LED结构 10：LED晶粒

20：封装体 20’：封装体

21：出光面 21’：出光面

30：出光透镜 40：光学保险丝涂层

50：封装材料 60：感温材料

70：散热元件 310：蓝光LED晶粒

311：出光面 320：荧光粉层

330：隔离区域 340：光学保险丝层

350：出光透镜 380：基板

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种抑制蓝光溢漏的LED结构的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参考如图1所示，为实施例的一种抑制蓝光溢漏的LED结构100，其发出白光，并包括有：至少一个LED晶粒10；封装体20；出光透镜30；以及光学保险丝涂层40。

如图1所示，LED结构100的LED晶粒10，为发光的光源，其可以包含至少一个蓝光晶粒，而蓝光晶粒所发出光线的波长范围可以介于400～480nm之间。

如图1所示的封装体20，则密封包覆LED晶粒10。封装体20的组成材质可以包括有荧光材料，蓝光晶粒所发出的蓝光与荧光材料相作用可以使LED结构100发出白光。

所述的封装体20可以为硅胶(silicone)或环氧树脂(epoxy)，或具有透光及密封特性的材料所形成。

如图3所示，当LED结构100需要增加散热效果时，封装体20可以固着于散热元件70，利用散热元件70增加封装体20及整个LED结构100的散热。

而荧光材料可以为铝酸盐荧光材料(YAG fluorescent powder)、硅酸盐荧光材料(Silicate fluorescent powder)、氮化物荧光材料(Nitride fluorescent powder)或量子点荧光材料(Quantum Dot fluorescentpowder)，或是前述至少二者所混和成的材料。

而若不使用荧光材料时，则可以使用不同颜色的LED晶粒10发出光线来混和出白光，例如蓝光与黄光、蓝光与红光及绿光等，因本领域的多种技术皆可使用达成，于此不加以赘述。

如图1所示，出光透镜30，则包覆于封装体20的出光面21。出光透镜30可以为一般的透光透镜，或亦可以为例如菲聂尔透镜(Fresnel lens)、高斯分布透镜、或者是其他具有特殊光学效果的透镜。

同样如图1所示，光学保险丝涂层40，其是由感温材料60所形成，并涂布于出光透镜30的外表面。也就是说LED结构100所发出的白光，是皆先穿过光学保险丝涂层40之后，再照射出LED结构100之外。

而所述的感温材料60可以以纤维素(cellulose)、热变色涂料(thermochromic paint)、热变色墨水(thermochromic ink)、热变色颜料(thermochromic pigment)、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvnylpyrrolidone，PVP)或以上至少二者的混和物为材料所形成。

如图1所示，所使用的感温材料60可以选择，当LED结构100的运作功能在正常状况时，其发出光线的色温(CCT)为小于9000K，亦即LED晶粒10的温度是不会达到L70时大约150℃的温度，感温材料60呈现为无色透明或为白色。

但是，如图7所示，当LED结构100开始异常，并使得发出光线的色温(CCT)接近或大于9000K时，亦即LED晶粒10的温度是将要或已经达到L70时，此时大约为150℃或以上的温度，感温材料60则变成为非无色透明也非白色的色相，例如呈现为黑色、红色或是黄色。

其中LED结构100所发出光线的色温(CCT)为9000K或以上时，LED结构100中的LED晶粒10的对应温度，虽然随每颗LED晶粒10不尽相同，但皆大约为150℃～200℃之间。

如此，在LED结构100中的LED晶粒10到达L70或将要到达L70时，因为产生了大量的热，而使得发出光线的色温(CCT)达到接近9000K或9000K之上，而致使感温材料60从透明或白色，转变成为非无色透明也非白色的色相，例如黑色、红色或是黄色，亦即整个光学保险丝涂层40转变成为非无色透明也非白色的色相，而大幅降低了包括蓝光在内的光线的穿透，不但可以达到避免使用者暴露于大量蓝光之下而伤害眼睛的危险，更可以明确提醒使用者更换已损坏或将损坏的照明光源。

接着，请参考图2A所示，为本发明实施例的另一种抑制蓝光溢漏的LED结构200，其发出白光，并包括：至少一个LED晶粒10；以及封装体20’。

如图2A所示的LED晶粒10，为发光的光源，其亦可以包含至少一个蓝光晶粒，而蓝光晶粒所发出光线的波长范围亦可以介于400～480nm之间。

如图2A所示的封装体20’，则是密封包覆LED晶粒10，而且其中封装体20’是由封装材料50混和感温材料60所形成。封装材料50可以为硅胶(silicone)或环氧树脂(epoxy)所形成。

感温材料60则可以以纤维素(cellulose)、热变色涂料(thermochromic paint)、热变色墨水(thermochromic ink)、热变色颜料(thermochromic pigment)、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)或以上至少二者的混和物为材料所形成。

如图2B所示，LED结构200可以进一步包括出光透镜30，出光透镜30包覆于封装体20’的出光面21’。当然，出光透镜30亦可以为一般的透光透镜，或亦可以为例如菲聂尔透镜(Fresnel lens)、高斯分布透镜、或者是其他具有特殊光学效果的透镜。

再者，如图4A及图4B所示，当LED结构200需要增加散热效果时，不论是有无出光透镜30，封装体20’可以固着于散热元件70，利用散热元件70增加封装体20’及整个LED结构200的散热。

接着，请再参考图2A、图2B、图4A及图4B所示，当LED结构200的运作功能在正常状况时，其发出光线的色温(CCT)为小于9000K，亦即LED晶粒10的温度是不会达到L70时大约150℃的温度，感温材料60为无色透明或为白色。

而如图8A及图8B所示，当LED结构200开始异常，并使得发出光线的色温(CCT)接近或大于9000K时，亦即LED晶粒10的温度是将要或已经达到L70时，此时大约为150℃或以上的温度，感温材料60将从原本的无色透明或白色，转变成为非无色透明也非白色的色相，例如黑色、红色或是黄色，而大幅降低了包括蓝光在内的光线的穿透。

如此，不但可以达到避免使用者暴露于大量蓝光之下而伤害眼睛的危险，更可以明确提醒使用者更换已损坏或将损坏的照明光源。

至于LED晶粒10、L70及感温材料60之间，发光、色温及温度作用的相对关系的更进一步图示说明，则请参考图5及图6所示。

如图5所示，由于一般白光LED在L70或色温9000K或接近L70或色温9000K之时，会大量产生并放出热量，导致大量蓝光漏出，并使色温迅速飙高(如图5中黑色较粗的线条所示)。

而如图6所示，在封装体20’中加入感温材料60，可以使得L70发生前大量漏出的蓝光，能够被转变成为非无色透明也非白色的色相，例如黑色、红色或是黄色的感温材料60所阻挡，并大幅降低光通量。不但可以使色温迅速下降(如图6中黑色较粗的线条所示)，并且因为色温迅速下降使发出的光线迅速变暗，而可以告知使用者此光源已经需要更换。

接着请参考如图9所示，为本发明实施例的另外一种抑制蓝光溢漏的LED结构300，其发出白光，并包括：至少一个蓝光LED晶粒310；荧光粉层320；隔离区域330；光学保险丝层340；以及出光透镜350。

如图9所示，蓝光LED晶粒310发出蓝光，并电性连接及固设至基板380上。

如图9所示，荧光粉层320，则设置于蓝光LED晶粒310的出光面311。蓝光LED晶粒310所发出的蓝光，与荧光粉层320作用后，发射出白光。

如图9所示的隔离区域330，则是在基板380上围绕包覆蓝光LED晶粒310及荧光粉层320。隔离区域330可以是仅有空气的空间，亦可以填充硅胶或环氧树脂，或是硅胶与环氧树脂。

同样如图9所示，光学保险丝层340，则是由混和感温材料60及硅胶的材料所形成，密封包覆着隔离区域330、蓝光LED晶粒310及荧光粉层320。

LED结构300所使用的感温材料60如同前述LED结构100或LED结构200所使用的感温材料60，可以以纤维素(cellulose)、热变色涂料(thermochromic paint)、热变色墨水(thermochromic ink)、热变色颜料(thermochromic pigment)、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)或以上至少二者的混和物为材料所形成。

再者，感温材料60在温度小于150℃之时呈现为无色透明或白色，而在温度不小于150℃之时改变颜色并呈现为非无色透明也非白色的色相。

如此，可以使LED结构300在L70发生前后大量漏出的蓝光，使感温材料60被转变成为非无色透明也非白色的色相，例如黑色、红色或是黄色，并进而阻挡光线的射出，大幅降低了LED结构300的光通量。不但可以使LED结构300的色温迅速下降，并且因为色温迅速下降使发出的光线迅速变暗，又可以告知使用者此光源已经需要更换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。