[发明专利]透光性陶瓷片作为发光体的白光LED器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光LED发光器件，特别是一种透光性陶瓷片作为发光体的白光LED器件。

背景技术

在全球节能减排、能源紧张和强化环保的需求下，白光LED照明作为继白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯之后的第四代照明光源正在逐步替换传统照明器件。目前白光LED 的制备技术主要有三种:多色组合法、多量子阱法和光转换法。其中光转换法, 即采用光转换材料, 将蓝光（或紫光）转换产生白光。利用蓝色LED 为基础光源,将蓝色LED 发光的一部分蓝光用来激发荧光粉,使荧光粉发出黄绿光或红光和绿光, 另一部分蓝光透射出来, 由荧光粉的黄绿色光或红和绿光与透射的蓝光组成白光。目前，采用这种方法的商业化的白光LED产品成为发展主流，荧光材料主要以粉末态荧光粉为主体。这种方法主要是将掺杂稀土发光材料的荧光粉分散于硅胶或者环氧树脂等有机材料中，然后封装在蓝光芯片上。通过蓝光LED芯片激发荧光粉得到黄光，以适当比例的蓝光和黄光混合来得到白光。然而，因粉末态荧光粉本身固有的特点，使目前商品化的LED存在以下难以克服的问题：(1)荧光粉颗粒于有机材料中的均匀分散性差以致影响白光LED器件的光学均匀性。(2)有机基材的热稳定性差，导致有机基材的退化和老化。对于功率型白光LED，其结温较高，而荧光粉涂层的导热和散热性能较差，从而导致荧光粉发生温度猝灭和老化，而荧光粉的温度猝灭将导致发光效率的降低，从而影响最终器件性能和改变光色光温。(3) 荧光粉表面的光散射，影响了其发光效率。(4) 荧光粉红色成分的缺失无法实现低色温和高显色指数的白光，导致色温较高，不柔和。(5) 商用荧光粉自主产权的缺失。目前市场上使用的荧光粉大部分来自于日本、美国等国家，极大地限制了我国荧光粉的研发和生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种光转换效率高、显色指数高、寿命长、色温可调的透光性陶瓷片作为发光体的白光LED器件。

本发明的目的是这样实现的：透光性陶瓷片作为发光体的白光LED器件包括：遮光罩、透光性陶瓷片、全内反射透镜、承载体、蓝光芯片和散热片；遮光罩、透光性陶瓷片、全内反射透镜、承载体、蓝光芯片和散热片顺序连接；蓝光芯片的两个电极焊接到铝基板上，承载体套在蓝光芯片所在的铝基板上，全内反射透镜置于蓝光芯片上方，所述的全内反射透镜为自由曲面；透光性陶瓷片固定在透光性陶瓷片承载体上方。

所述的透光性陶瓷片的组成材料为钇铝石榴石、镥铝石榴石、钇钆铝石榴石、氧化钇、氧化镥或氧化钪中的一种或多种。

所述的蓝光芯片和透光性陶瓷片之间的距离为2-5cm。

有益效果，由于采用了上述方案，增加蓝光LED芯片与陶瓷发光体中间的距离，全内反射光学透镜远程荧光激发结构中加入二次光学设计，即通过全内反射透镜改变远程蓝光光路，选用自由曲面的全内反射透镜，利用几何光学控制光线走向，有效收集LED大范围的出射光，使光能平行出射并能充分的照射到透光性陶瓷片上，提高了蓝光LED激发光的利用率，提高了荧光发光体光转换效率；所述透镜透光率为96%，折射率大于1.5，将蓝光芯片发出的光更多且均匀的投射在透光性陶瓷片上。采用远程荧光激发结构并加入全内反射透镜进一步提高激发光的利用率。通过以上方法使白光LED用发光体的性能得到很大的改善，制备出光转换效率高、显色指数高、寿命长、色温可调的白光LED器件；既实现光能的高效利用，又保证了照明系统的小型紧凑化。该器件结构简单、热稳定性好，使用寿命长。

附图说明

图1为透光性陶瓷白光LED结构图。

图中：1、遮光罩；2、透光性陶瓷片；3、TIR透镜；4、承载体；5、蓝光芯片；6、散热片。

具体实施方式

实施例1：透光性陶瓷片作为发光体的白光LED器件包括：遮光罩1、透光性陶瓷片2、全内反射透镜3、承载体4、蓝光芯片5和散热片6，遮光罩1、透光性陶瓷片2、全内反射透镜3、承载体4、蓝光芯片5和散热片6顺序连接；蓝光芯片的两个电极焊接到铝基板上，承载体套在蓝光芯片所在的铝基板上，全内反射透镜置于蓝光芯片上方，所述的全内反射透镜为自由曲面；透光性陶瓷片固定在透光性陶瓷片承载体上方，并利用胶水加以固定。

所述的透光性陶瓷片材料为钇铝石榴石。

该白光LED器件采用远程荧光激发结构，在蓝光芯片5和透光性陶瓷片3之间增加全反射透镜4来增加激发光的利用率；将蓝光芯片5和透光性陶瓷片3分开2-5 cm，避免了传统LED灯具中存在的单向发光、容易造成眩光、光圈、光衰及设计受限的问题。