一种空间角色温分布均匀的白光LED器件

本发明涉及白光led器件技术领域，尤其涉及一种空间角色温分布均匀的白光led器件。

背景技术：

目前白光led的制备方法有三种：第一种是根据颜色叠加原理，以红、绿、蓝三种颜色的led组成白色发光模块；第二种是在蓝光led芯片上涂覆yag(yttriumaluminumarnet，钇铝石榴石)荧光粉，芯片发出的蓝光经过荧光粉激发后可产生500～560nm的黄绿光，再与蓝色光混合形成白光；第三种是用紫外led激发透明光学胶中含有的均匀并混有一定比例的蓝色、绿色、红色荧光粉，激发后可得到三波长混合形成的白光。

在实际生产中，常常采用第二种方法，即蓝光led芯片上涂覆黄色yag荧光粉，从而制备白光led产品。目前，led封装中进行荧光粉涂覆的方法有：自由点胶法、保型涂覆法和远程涂覆法。

为了改变白光led空间色温不均匀分布及其出光效率较低，保型涂覆法正成为人们对于荧光粉涂覆工艺的研究热点，例如以下文献：

中国专利授权公告号cn102569615b，授权公告日2015年5月20日，发明专利的名称为“一种自由曲面透镜及其实现保型涂覆的方法”。该专利案公开了一种应用于led封装中实现荧光粉层保型涂覆和光束控制的方法，针对荧光粉点涂带来的空间颜色不均匀性、保型涂覆技术复杂且存在环保问题的不足，提供了一种自由曲面透镜，通过对荧光粉硅胶的保型涂覆中硅胶的形貌控制，来提升led光源的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能。

中国专利申请公布号cn108682732a，申请公布日2018年10月19日，发明专利的名称为“led封装结构及led芯片封装方法”。该申请案公开了一种在封装胶层上设置光效调节层的led封装方法，针对传统工艺封装的led模组存在反光现象且不利于提升对比度的问题，在封装胶层成型光效调节层，光效调节层压铸成型有多个凸棱，多个凸棱之间相互间隔形成凹槽，缓解了cob封装方式的led模组由于间距太小，导致对比度降低，以及表面光滑导致的反光现象。

中国专利授权公告号cn105140379b，授权公告日2017年12月15日，发明专利的名称为“一种在空间立体角发光色温均匀的白光led器件及其封装方法”。该专利案公开了一种采用双透镜结构的封装方法，针对荧光粉分布不均匀导致白光led发光角度色温均匀性差的不足，在芯片上方涂覆一层不含荧光粉的高折射率硅胶层，通过正放或倒置形成平面凹透镜结构，在凹面结构上层注射后混合了荧光粉的低折射率硅胶或相同折射率硅胶，固化后形成上表面水平、下表面凸出的倒置平面凸透镜结构荧光粉层，提高led器件对发射光的提取率。

保型涂覆法能实现将荧光粉以均匀厚度涂覆在led芯片表面，可控制荧光粉几何形状和厚度等参数，提高了白光led的光色一致性和空间色温均匀性。但依旧无法与传统光源的色温均匀性相媲美。目前利用保型涂覆法实现荧光粉层涂覆，仍存在制备led空间色温不均匀的不足，因此，亟需通过对荧光粉层形状优化，从而实现最佳的荧光粉层结构，对荧光粉保型涂覆法进一步优化，大幅提升白光led的空间色温均匀性及其他光学性能。

技术实现要素：

本发明提供一种空间角色温分布均匀的白光led器件，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

第一方面，本发明实施例提供了一种空间角色温分布均匀的白光led器件，包括：基板，基板上设置荧光粉层结构和蓝光led芯片，所述led蓝光芯片为倒装芯片，led蓝光芯片上灌封有所述荧光粉层结构，所述荧光粉层结构为一体化成型，所述荧光粉层结构包括底层，所述底层的上表面设有第一隆起部，所述第一隆起部呈半圆环体状，半圆环体状的中心点与底层上表面的中心点重合，所述白光led器件在-40°至40°角度范围的色温分布范围为5900-6300k。

进一步，所述底层的下表面边缘与其对应的上表面边缘通过弧面连接，所述弧面由曲率半径为0.73mm的弧线拉伸而成。

进一步，所述底层的上表面设有第二隆起部，所述第二隆起部包括：分别设置在底层上表面的四个角的1/4球体结构，所述白光led器件在在-90°至90°角度范围色温分布范围为6300-6600k。

进一步，所述半圆环体的长半径的范围为0.29mm，短半径的范围为0.19mm。

进一步，所述1/4球体结构对应的球半径为0.17mm。

进一步，所述荧光粉折射率为1.75-1.85。

进一步，所述荧光粉粒径大小为5μm-15μm。

进一步，所述荧光粉的荧光粉浓度为30000mol/l-40000mol/l。

进一步，蓝光led芯片设置为1mm×1mm×0.1mm。

进一步，所述蓝光led芯片的发光波段为450nm。

本发明实施例的一种空间角色温分布均匀的白光led器件，至少具有以下有益效果：对荧光粉层结构的形状进行设计，荧光粉层结构的上表面的中间为半圆环体结构，在-40°至40°角度范围色温分布范围为5900-6300k，另外，设计底层的下表面边缘与其对应的上表面边缘通过弧面连接，在荧光粉层的上表面的四个角设计为1/4球体结构，则在-90°至90°角度范围色温分布范围为6300-6600k。使得白光led空间角色温分布均匀更均匀。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是现有技术中的白光led器件的截面图。

图2是现有技术中白光led器件的色温分布图。

图3是本发明实施例提供的一种荧光粉层结构的示意图。

图4是本发明实施例提供的一种空间角色温分布均匀的白光led器件的色温分布图。

图5是本发明实施例提供的另一种荧光粉层结构的示意图。

图6是本发明实施例提供的另一种空间角色温分布均匀的白光led器件的结构图。

图7是本发明实施例提供的另一种空间角色温分布均匀的白光led器件的色温分布图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1是现有技术中白光led器件的结构的截面图，包括基板1、蓝光led芯片2和荧光粉层3，荧光粉层3利用荧光粉与硅胶的混合体涂覆在蓝光led芯片2上。

在保型涂覆中，同一个荧光粉层，荧光粉浓度是均匀的，因此蓝光经过的光程决定了色温的高低，所以保型涂覆不一定能保证出光的空间角向一致性。

采用图1中的白光led器件结构，从不同角度上可观测-90°到+90°之间的空间角色温分布不均匀，如图2所示。

本发明在荧光粉层设计了一些特殊的曲面结构，通过改变荧光粉层的形状设计自由曲面结构，提高空间角色温均匀分布。

本发明实施例提供了一种空间角色温分布均匀的led器件，包括：基板1，基板上设置荧光粉层结构和蓝光led芯片2，所述led蓝光芯片2为倒装芯片，led蓝光芯片2上灌封有所述荧光粉层结构。本发明实施例提供了两种荧光粉层结构，一种为荧光粉层结构4，如图3所示，另一种为荧光粉层结构5，如图3和图5所示。

图3提供了一种改进的荧光粉层结构示意图，如图3所示，荧光粉层结构4一体化成型，荧光粉层结构4包括底层41，底层的上表面设有第一隆起部42，第一隆起部42呈半圆环体状，半圆环体状的中心点与底层上表面的中心点重合。

半圆环体状的第一隆起部42，其长半径的范围为0.29mm，短半径的范围为0.19mm，设计半圆环结构与保型涂覆相比较，设计的半圆环结构，其中间凹下去的结构可以减少荧光粉界面与芯片之间的全反射，能改善空间角色温均匀性，设置参数包括蓝光led芯片设置为1mm×1mm×0.1mm，芯片为倒装芯片其下表面发光，辐射功率为1w，呈现朗伯分布，蓝光led芯片的发光光谱的波段为450nm，荧光粉折射率为1.75-1.85，荧光粉粒径大小为5um-15um，荧光粉浓度为30000mol/l-40000mol/l。

白光led器件采用图3的荧光粉层结构，使得在-40°到+40°之间空间角色温均匀分布在6000-6300k之间，如图4所示，其中，横坐标表示角度，纵坐标表示色温，与图2相比，曲线波动更小。

通过图4可知，在-40°到-80°之间和+40°到+80°之间空间角色温分布波动较大。为了使得空间角色度分布更均匀，在图3的基础上对led器件的荧光粉层结构进行进一步的改进，如图5所示。

图5提供了另一种改进的荧光粉层结构示意图，图6是采用了图5的荧光粉结构的白光led器件的截面图，为在中间轴线位置的截面图。荧光粉层结构5一体化成型，荧光粉层结构5包括底层51，底层51的下表面边缘与其对应的上表面边缘通过弧面连接，弧面由曲率半径为0.73mm的弧线拉伸而成，底层51的上表面设有第一隆起部52，第一隆起部52呈半圆环体状，半圆环体状的中心点与底层上表面的中心点重合，底层51的上表面设有第二隆起部53，第二隆起部53包括：分别设置在底层上表面的四个角的1/4球体结构。其中第一隆起部52的结构与图4中的第一隆起部42的结构相同。

其中1/4球体结构对应的球体半径为0.17mm。在底层上表面的四个角分别设置1/4球体，与图3相比，能够减少荧光粉与芯片之间以及空气中的全发射，提高角色温均匀性。设置参数包括蓝光led芯片设置为1mmx1mmx0.1mm，芯片为倒装芯片，其下表面发光，辐射功率为1w，呈现朗伯分布，蓝光led芯片的发光光谱的波段为450nm，荧光粉折射率为1.75-1.80，荧光粉粒径大小为5μm-15μm，荧光粉浓度为30000mol/l-40000mol/l。

图6中的白光led器件，采用了图5的荧光粉层结构，在-90°到+90°之间空间角色温均匀分布在6300-6600k之间，空间角色温分布图如图7所示，其中，横坐标表示角度，纵坐标表示色温，与图4相比，曲线波动更小。

本发明在荧光粉层上设计了一些特殊的曲面结构，分别通过对荧光粉层上-90°到+90°结构的优化，得到了空间角色温均匀分布稳定在6500k左右波动，使得色温差异在200k左右，有效地提高保型涂覆空间角色温均匀性。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。