一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡和制造方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，包括一種復(fù)合曲面結(jié)構(gòu),其中復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)是一個具有較大曲率半徑的類半球殼體和一個具有較小曲率半徑的類半球?qū)嵭那骟w的復(fù)合體，復(fù)合體的橫截面為類半圓形；較大曲率半徑的殼體和具有較小曲率半徑的實心曲面體的類半圓形截面共有一個圓心；或是一個底面為正方形的具有方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的大遠(yuǎn)程熒光粉殼體和一個小的方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體的復(fù)合體；或是一個底面為長方形的具有變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的大遠(yuǎn)程熒光粉殼體和一個小的變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體的復(fù)合體。
【專利說明】一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡和制造方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡和制造方法及其應(yīng)用
【背景技術(shù)】
[0002]COB集成白光光源(Chip On Board)就是將多顆藍(lán)光LED發(fā)光芯片粘結(jié)在金屬基或陶瓷基板上，然后利用金線將藍(lán)光LED芯片與基板的線路實現(xiàn)電氣連接。將LED黃色熒光粉與硅膠的混合物涂覆在藍(lán)光LED芯片上并進行固化，這就是所說的COB集成光源封裝，其中的硅膠層還可以對COB光源的芯片及金線起到保護作用。當(dāng)給COB集成光源的電氣連接線路加載適當(dāng)?shù)碾妷夯螂娏骱?，藍(lán)光LED芯片發(fā)出的部分藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出黃光，與藍(lán)光LED芯片發(fā)出的部分藍(lán)光混合后就可以得到白光。此外，還可以在黃色熒光粉中加入適當(dāng)?shù)腖ED紅色熒光粉或綠色熒光粉，來調(diào)節(jié)光源的色溫及顯示指數(shù)。由于上述特征，COB集成光源又叫做COB面光源，是一種平面封裝結(jié)構(gòu)。
[0003]COB集成白光光源本身具有高功率密度的特點，藍(lán)光芯片工作時會產(chǎn)生大量的熱量，熒光粉被LED芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)所產(chǎn)生的大量熱量也會傳遞給芯片，這些熱量在狹小的空間內(nèi)無法及時散發(fā)，使得LED藍(lán)光芯片及熒光粉始終處于高的工作溫度下，導(dǎo)致芯片發(fā)光效率下降，同時使得熒光粉的發(fā)光強度逐漸衰減，從而引發(fā)光源的發(fā)光效率下降。對于暖白光的COB集成光源，由于黃色熒光粉和紅色熒光粉等其他熒光粉的衰減規(guī)律不一樣，高的工作溫度還會導(dǎo)致COB集成光源的色偏差。此外，在現(xiàn)有的COB集成光源封裝技術(shù)中，熒光粉緊貼LED藍(lán)光芯片，因此LED藍(lán)光芯片發(fā)出的部分藍(lán)光會重新進入芯片，在芯片中產(chǎn)生熱效應(yīng)，加劇COB集成光源的散熱問題，而且降低了光源的光線提取效率。
[0004]另外，在上述傳統(tǒng)的COB集成光源的平面封裝技術(shù)中，硅膠與熒光粉混合層與空氣間存在一個水平的界面。硅膠的折射率一般在1.4?1.7之間，而空氣的折射率約為1，因此硅膠層中熒光粉發(fā)出的部分黃光及LED藍(lán)光芯片發(fā)出的部分藍(lán)光只要其入射角大于某一臨界角度時，就會在硅膠/空氣界面處發(fā)生全反射，重新進入硅膠層，降低了光源的光線提取效率。這些被全反射的光線部分會被芯片或熒光粉吸收以熱量的形式被釋放出來。
[0005]在上述傳統(tǒng)的COB集成光源的平面封裝技術(shù)中，由于其固有的封裝結(jié)構(gòu)，光源的發(fā)光角度也受到一定限制。
[0006]為了提高COB集成白光光源的光線提取效率，在封裝行業(yè)中出現(xiàn)了在COB集成白光光源表面直接成型硅膠透鏡的技術(shù)，但是這種技術(shù)目前還只用在小功率COB光源的封裝中。在直接成型硅膠透鏡技術(shù)的熱固化工藝中，硅膠自身的應(yīng)力及熱收縮還會導(dǎo)致互聯(lián)芯片間金線斷裂的風(fēng)險。如中國發(fā)明專利申請103681991A“用于LED封裝的硅膠透鏡及其制造方法”的技術(shù)中公布了一種具有不同折射率的硅膠多層結(jié)構(gòu)透鏡，來提高光線提取效率，并提高光線提取效率。上述改進措施盡管一定程度上提高了光線提取效率及出光角度，但是光線提取效率及出光角度提高有限，并且仍然無法解決熒光粉的衰減問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對上述傳統(tǒng)COB集成光源封裝技術(shù)及改進型封裝技術(shù)中存在的缺點，本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡和制造方法及其應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明所涉及的一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，包括一種類半球體的復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)，如圖1所示。類半球體的復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)是一個具有較大曲率半徑的殼體3和一個具有較小曲率半徑的實心曲面體4的復(fù)合體；復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)的橫截面可以為圓形，較大曲率半徑的殼體3和具有較小曲率半徑的實心曲面體4的圓形截面共有一個圓心O。
[0009]其中，殼體3具有一個外表面I和一個內(nèi)表面2 ;殼體3的外表面I可以為球面、或拋物面或任意光滑的凸面；殼體3的厚度可以是均勻的，也可以根據(jù)其最終的應(yīng)用環(huán)境來調(diào)節(jié)；殼體3的厚度范圍為50微米?3毫米；殼體3的內(nèi)表面2與實心曲面體4的表面物理形狀完全一致，可以為球面、或拋物面或任意光滑表面；實心曲面體4的表面與較大曲率半徑的殼體3的內(nèi)表面2完全貼合。
[0010]其中，較大曲率半徑的殼體3是一種遠(yuǎn)程焚光粉結(jié)構(gòu)，包含一種透明有機物基體A與熒光粉B顆粒的混合物；
[0011]其中，透明有機物基體A的材質(zhì)為PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學(xué)樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂、或硅膠；具體可以根據(jù)使用環(huán)境溫度環(huán)境來選擇。
[0012]其中，熒光粉B為LED黃色熒光粉、或LED綠色熒光粉與LED紅色熒光粉的混合物，或者是LED黃色熒光粉與少量LED紅色熒光粉的混合物；
[0013]其中，較小曲率半徑的實心曲面體4為一種透明的有機物C，其材質(zhì)為PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學(xué)樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂、或硅膠；具體可以根據(jù)使用環(huán)境溫度環(huán)境來選擇。
[0014]其中，殼體3的有機物基體A與實心曲面體4的材質(zhì)C可以相同，也可以不同；殼體3的有機物基體A與實心曲面體4的材質(zhì)C具有相同或相近的折射率，以避免光線的傳播損失；
[0015]其中，上述較大曲率半徑的遠(yuǎn)程熒光粉殼體3還可以包含雙層結(jié)構(gòu)，如圖2所示，該雙層結(jié)構(gòu)包含遠(yuǎn)程焚光粉殼體5和遠(yuǎn)程焚光粉殼體6的復(fù)合結(jié)構(gòu)；殼體6的外表面7與殼體5的內(nèi)表面的物理形貌完全一樣，所用材質(zhì)也相同；殼體6與殼體5的厚度可以相同，也可以不同；殼體5中包含機物基體A和熒光粉D的混合物，殼體6中包含機物基體A和熒光粉E的混合物；
[0016]一般而言，上述2層及2層以上的遠(yuǎn)程熒光粉殼體的安置順序或各自的厚度，都會對LED發(fā)光器件的出光質(zhì)量有一定影響，因此有必要對上述各個遠(yuǎn)程熒光粉殼體的厚度、彼此之間的排列循序作最佳化設(shè)計。以圖2所述遠(yuǎn)程熒光粉透鏡為例，遠(yuǎn)程熒光粉殼體6中的熒光粉E為綠色熒光粉，遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中的熒光粉D為紅色熒光粉。藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)光首先進入實心曲面體4，然后從實心曲面體4的表面9穿出，分別進入遠(yuǎn)程熒光粉殼體5和6。遠(yuǎn)程熒光粉殼體6中的綠色熒光粉E受LED藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)色光激發(fā)后發(fā)出綠色光。綠色光的波長大于藍(lán)色光的波長，但小于紅色光的波長。根據(jù)物理學(xué)原理，遠(yuǎn)程熒光粉殼體6中綠色熒光粉E受激發(fā)后發(fā)出的綠色光中的部分光線可以激發(fā)遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中的紅色熒光體D，使其發(fā)出紅色光。而LED藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)色光的一部分也會在穿透遠(yuǎn)程熒光粉殼體6之后激發(fā)遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中的紅色熒光粉D，使其受激發(fā)出紅色光。藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)色光中，除用于激發(fā)遠(yuǎn)程熒光粉殼體6和5中的熒光粉發(fā)光外的剩余光線、遠(yuǎn)程熒光粉殼體6中熒光粉E受激發(fā)后發(fā)出的綠色光中，除了用于激發(fā)遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中的紅色熒光粉D發(fā)光外的剩余光線，都將和遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中受藍(lán)色光和綠色光激發(fā)發(fā)出的紅色光相混合，從而可以在遠(yuǎn)程焚光粉殼體5的外表面8出射白光。在如此合成的白光中，綠色光的含量(相對強度)比預(yù)期的要小一些，而紅色光的含量(相對強度)則會比預(yù)期的要大一些。為了不使白光的質(zhì)量(例如顯色指數(shù))劣化，可以適當(dāng)增加遠(yuǎn)程熒光粉殼體6中的綠色熒光粉含量，并適當(dāng)減少遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中的紅色熒光粉含量；或者適當(dāng)?shù)卦黾舆h(yuǎn)程熒光粉殼體6的厚度，并適當(dāng)?shù)販p少遠(yuǎn)程熒光粉殼體5的厚度也可以達到同樣目的?？傊?，所發(fā)白光的品質(zhì)可以通過調(diào)節(jié)各個遠(yuǎn)程熒光粉殼體的厚度及其所含熒光粉的量來進行精細(xì)的調(diào)整。
[0017]上述遠(yuǎn)程熒光粉殼體6中的熒光粉E還可以是LED黃色熒光粉、或LED紅色熒光粉，或上述任意二種熒光粉的混合物；上述遠(yuǎn)程熒光粉殼體5中的熒光粉D還可以是LED黃色熒光粉、或LED綠色熒光粉，或上述任意二種熒光粉的混合物；但遠(yuǎn)程熒光粉殼體6和遠(yuǎn)程熒光粉殼體5所用熒光粉成分不同。
[0018]本發(fā)明所涉及遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，還可以具有方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)，示意圖如圖3。方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)是一個具有方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10和一個較小的方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11的復(fù)合體；方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11的底面為一正方形，四條邊的交點分別為H、1、J和K ;
[0019]其中，方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11是由以正方形的兩條相對的邊JK和HI的中點連線為軸線的半圓柱體及以正方形的兩條相對的邊IJ和KH的中點連線為軸線的半園柱體的重疊部分構(gòu)成的區(qū)域；兩個半圓柱體之間的交線JL、IL、HL和KL相較于L點。為了獲得均勻的出射光線，兩個半圓柱體之間的交線幾、IL、HL和KL區(qū)域做平滑處理，L點成為四個平滑曲面匯聚區(qū)域的中心點。方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11的表面與方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10的內(nèi)表面完全一致，且方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10具有均勻的厚度，厚度范圍為50微米?3毫米。
[0020]本發(fā)明所涉及遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，還可以具有變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)，示意圖如圖4。變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)是一個具有變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體13和一個較小的變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體14的復(fù)合體；底面為一長方形，四條邊的交點分別為M、N、P和Q ;
[0021]其中，變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體14是由以長方形的兩條相對的邊MN和PQ的中點連線為軸線的半圓柱體及以長方形的兩條相對的邊MQ和PN的中點連線為軸線的半園柱體的重疊部分構(gòu)成的區(qū)域；兩個半圓柱體之間的交線為QR、MR、PS和NS。為了獲得均勻的出射光線，需要對兩個半圓柱體之間的交線QR、MR、PS和NS區(qū)域做平滑處理。變形的半園柱體形狀實心曲面體14的表面與變形的半園柱體形狀的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體13的內(nèi)表面完全一致，且變形的半園柱體形狀的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體13具有均勻的厚度，厚度范圍為50微米?3毫米。
[0022]術(shù)語“藍(lán)色光”是指中心波長位于400納米與490納米之間的光；術(shù)語“綠色光”特別涉及中心波長位于500納米到560納米之間的光；術(shù)語“黃色光”特別涉及中心波長約位于560納米到590納米之間的光；術(shù)語“紅色光”特別涉及中心波長約位于590納米到650納米之間的光；術(shù)語“黃色熒光粉”是指，在被波長小于自身發(fā)光波長的光線所激發(fā)下，能發(fā)出中心波長約位于560納米到590納米之間的受激光的發(fā)光材料；術(shù)語“綠色熒光粉”是指，在被波長小于自身發(fā)光波長的光線所激發(fā)下，能發(fā)出中心波長約位于500納米到560納米之間的受激光的發(fā)光材料；術(shù)語“紅色發(fā)光熒光粉”是指，在被波長小于自身發(fā)光波長的光線激發(fā)下，能發(fā)出中心波長約位于590納米到650納米之間的受激光的發(fā)光材料。
[0023]上述黃色熒光粉包括含三價鈰的石榴石((Gd, Y) 3 (Al1Ga)5O12: Ce3+(YAG),或者 TlvxRExO12:Ce3+(TAG), RE = Y, Gd, La, Lu)、含三價鈰的硅氮化物(La3Si6N11:Ce3+;CaAlSiN3 = Ce3+)、含二價銪的氮氧化物(Eu2+:MSi202_sN2+2/3S，M = Ca, Sr, Ba ；a -SIALON:Eu2+)、含二價銪的硅酸鹽(M2S14 = Eu2+, M = Ca, Sr, Ba)、含二價銪的硫代鎵酸鹽(th1gallate, Sr1^xCaxGa2S4:Eu2++zGa2S3)，優(yōu)選含三價鐘的石植石，但不僅限于上述幾種化合物。
[0024]上述綠色熒光粉包括含二價銪的硅酸鹽(M2S i O4: Eu2+，M = Ca，Sr ,Ba)、含二價銪的硫化物(M4Ga2S7:Eu2+，M = Ca，Sr，Ba)、含二價銪的氮氧化物(Si6_zAlz0zN8_z:Eu2+，M =Ca, Sr, Ba ；MSi202N2:Eu2+, M = Ca, Sr, Ba ； a -SIALON: Yb3+)等，但不僅限于上述幾種化合物。
[0025]上述紅色熒光粉包括含二價銪的硅氮化合物(M2Si具:Eu2+，M = Ca，Sr，Ba ;CaAlSiN3IEu2+)、二價銪的硫化物(CaS = Eu2+)、二價銪的硅酸鹽(Ca3Si2O7 = Eu2+)、含二價銪的氮氧化物(Ca-a-SIAL0N:Eu2+)等，但不僅限于上述幾種化合物。
[0026]為達上述目的，本發(fā)明另提出一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制造方法。
[0027]對于有機物基體A和有機物C的材質(zhì)均為熱塑性樹脂時，具有類半球體復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制造方法包括下列步驟:
[0028]步驟一:將樹脂C的顆粒加入注塑機的料筒熔化，借助于模具通過注塑工藝獲得實心曲面體4 ；
[0029]步驟二:將樹脂A的粉末與熒光粉B的粉末充分混合后加入注塑機料筒熔化，借助于模具通過注塑工藝獲得遠(yuǎn)程熒光粉殼體3 ;
[0030]步驟三:將實心曲面體4放入遠(yuǎn)程熒光粉殼體3中，在真空中烘烤使得實心曲面體4的外表面與遠(yuǎn)程熒光粉殼體3的內(nèi)表面充分貼合；其中烘烤溫度的特征在于使得有機物C和有機物A發(fā)生軟化粘連，但未形成熔化狀態(tài)。
[0031]其中步驟二和三還可以采用下列步驟來取代完成，如圖5所示，具體如下:
[0032]S301:將樹脂A粉末、熒光粉B粉末和溶劑混和成均勻的漿料，其中樹脂A粉末與熒光粉B粉末的質(zhì)量比為100:10 - 20:150，熒光粉B粉末加樹脂A粉末混合物的總體積與溶劑的體積比為10:100 - 300:100,且樹脂A粉末和熒光粉B粉末的粒徑在I微米到60微米之間；其中溶劑是液體的醇、醚、酮、酯、烴類。
[0033]S303:將上述漿料均勻涂覆在實心曲面體4的表面上，將涂覆漿料的實心曲面體4恒溫干燥，干燥溫度為40°C -130°C，干燥時間為5分鐘-10小時；漿料的涂覆工藝包括絲網(wǎng)印刷及靜電噴涂等。
[0034]S305:將干燥后的涂有漿料的實心曲面體4烘烤，烘烤溫度1\為100°C -260°C，升溫速率為1-10°C /分鐘，烘烤時間為5分鐘-20小時，降溫時間為20分鐘-10小時，在實心曲面體4表面得到含有熒光粉B與樹脂C的混合涂層；烘烤溫度!\高于樹脂C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但低于樹脂A的融化溫度10°C以上，且!\接近但低于樹脂A的融化溫度；在烘烤溫度1\下，有機溶劑完全揮發(fā)或分解；在烘烤溫度T ，樹脂A粉末軟化并結(jié)合成連續(xù)的玻璃體，即可在實心曲面體4表面得到含熒光體B的樹脂A涂層。
[0035]樹脂A應(yīng)該比樹脂C有更好的流動性，而且樹脂A的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及融化溫度均低于樹脂A的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及融化溫度10°C以上，在烘烤溫度T1下樹脂A的粉末軟化、甚至接近融化，在樹脂C表面上相互粘連，形成均勻分布的連續(xù)玻璃體；此時，熒光粉B顆粒被連續(xù)的玻璃體(樹脂A)分隔并包裹，在實心曲面體4表面上形成均勻的含熒光粉B的樹脂A涂層。
[0036]樹脂A應(yīng)該有與樹脂C相近或相同的熱膨脹系數(shù)，以免從烘烤溫度T1冷卻至室溫的過程中，由于兩種樹脂的熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致實心曲面體4變形；對于熱膨脹系數(shù)差異不大的兩種樹脂，可以借助于模具來固定實心曲面體4的形狀；優(yōu)選樹脂A和樹脂C為同一種樹脂的不同衍生品種，則樹脂C涂層與實心曲面體4會完全融為一體化的結(jié)構(gòu)。
[0037]上述步驟S303中干燥過程能在空氣中進行，也能在真空中進行。
[0038]上述步驟S305中烘烤過程能在空氣中進行，也能在真空中進行，烘烤方式是利用紅外線直接烘烤或利用電熱絲加熱烘烤；
[0039]上述步驟S303和S305可以合并為一個分步加熱步驟進行。
[0040]多次重復(fù)步驟S301?S305，直至遠(yuǎn)程熒光粉殼體3滿足厚度要求為止。
[0041]對于兩層或多層遠(yuǎn)程熒光粉殼體結(jié)構(gòu)，其制備方法類似。
[0042]具有方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)及變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制造方法與上述方法類似，僅使用的模具有所不同。
[0043]對于有機物基體A和有機物C的材質(zhì)均為熱固性樹脂或硅膠時，具有類半球體復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制造方法包括下列步驟:
[0044]步驟一:將熱固性樹脂或硅膠調(diào)勻，去氣泡后注入模具，在50°C?200°C下固化20分鐘?2小時，然后冷卻至室溫，即可獲得實心曲面體4 ;
[0045]步驟二:將熱固性樹脂或硅膠與熒光粉B的粉末充分混合，去氣泡后注入模具，在50°C?200°C下固化20分鐘?2小時，然后冷卻至室溫，即可獲得遠(yuǎn)程熒光粉殼體3 ;
[0046]步驟三:在遠(yuǎn)程熒光粉殼體3的內(nèi)表面涂覆透明的有機膠水，然后將實心曲面體4放入遠(yuǎn)程熒光粉殼體3中，在真空中烘烤使得實心曲面體4的外表面與遠(yuǎn)程熒光粉殼體3的內(nèi)表面充分貼合；有機膠水與實心曲面體4和遠(yuǎn)程熒光粉殼體3有相同或相近的折射率，以免造成光線傳輸損失。
[0047]對于兩層或多層遠(yuǎn)程熒光粉殼體結(jié)構(gòu)，其制備方法類似。
[0048]具有方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)及變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制造方法與上述方法類似，僅使用的模具有所不同。
[0049]為了增強光線的混合效果，在制備遠(yuǎn)程熒光粉殼體時，還可以在熒光粉中加入適量的二氧化娃(S12)、二氧化錯(ZrO2)、三氧化二銷(Al2O3)等無機氧化物顆粒，以起到混光作用。其中熒光粉與氧化物顆粒的體積比為100:1?100:150。上述無機氧化物顆粒也可以根據(jù)需要由兩種或兩種以上的種類搭配構(gòu)成。
[0050]本發(fā)明還提供一種運用遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的白光發(fā)光裝置，包含一個發(fā)光區(qū)域為圓形COB集成藍(lán)光光源和一個類半球體復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡。
[0051]其中，COB集成藍(lán)光光源結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，包含基板16，基板16上的LED芯片區(qū)域(圓形)粘貼多個(組)藍(lán)光LED芯片20，多個藍(lán)光LED芯片通過金線21與基板16上的電路連接，17和22為COB集成藍(lán)光光源的電氣連接端子。
[0052]其中，LED芯片區(qū)域上覆蓋一層透明硅膠層19，透明硅膠層的厚度以剛好覆蓋芯片及金線為好，將遠(yuǎn)程熒光粉透鏡安置在透明硅膠層上，透鏡外側(cè)剛好緊貼圍壩18，在透鏡與圍壩的連接處涂有硅膠。
[0053]將上述COB藍(lán)光光源+遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合放置在恒溫烘箱中烘烤固化，烘烤溫度為50°C?200°C，烘烤時間為10分鐘?2.5小時。待烘箱冷卻至室溫后，將固化后的COB藍(lán)光光源+遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合取出就得到了本發(fā)明的白光發(fā)光裝置，如圖7所示。
[0054]在上述白光發(fā)光裝置中，熒光粉與藍(lán)光芯片間是一種“遠(yuǎn)程熒光粉”設(shè)置，與傳統(tǒng)的將熒光粉與硅膠或環(huán)氧的混合物直接涂覆在藍(lán)光芯片表面不同，藍(lán)光芯片與熒光粉間不直接接觸，有一定的物理空間。
[0055]在上述白光發(fā)光裝置中，通過電氣連接端子17和22給發(fā)光裝置提供一定工作電壓或工作電流后，藍(lán)光芯片20發(fā)出藍(lán)色光線，并首先進入實心曲面體4，其中部分藍(lán)色光線照射到遠(yuǎn)程熒光粉殼體中的熒光粉顆粒B上，激發(fā)其發(fā)出波長較長的黃色光線。這樣LED芯片發(fā)出的部分藍(lán)色光線與熒光粉受激發(fā)出的黃色光線混合就得到了白色光線。
[0056]為了說明本發(fā)明的有益效果，下面對使用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的加硅膠透鏡的COB集成白光光源及本發(fā)明中的COB藍(lán)光集成光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的白光光源的光線傳輸特征加以說明。使用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的加硅膠透鏡的COB集成白光光源的橫截面圖如圖8所示，其中硅膠透鏡的橫截面為一半圓形，23為基板，24為藍(lán)光芯片，25為所涂覆的硅膠區(qū)域，26和27為圍壩，28為被硅膠區(qū)域所包覆的熒光粉顆粒；
[0057]如圖8所示，運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的加硅膠透鏡的COB集成白光光源中，熒光粉顆粒28受到藍(lán)光芯片所發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃光32，以入射角Θ i入射到透鏡與空氣界面處的T點，由于硅膠的折射率大于空氣的折射率，該黃色光線33將以稍大折射角Θ 2從T點出射；熒光粉顆粒29受到藍(lán)光芯片所發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃光30，以入射角Θ 3入射到透鏡與空氣界面處的U點，該黃色光線31將以稍大折射角Θ 4從U點出射。
[0058]為了與運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的平面結(jié)構(gòu)的COB集成白光光源的出光效果做對比，圖9顯示了運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的平面結(jié)構(gòu)的COB集成白光光源的橫截面圖，其中23為基板，24為藍(lán)光芯片，25為所涂覆的硅膠區(qū)域，26和27為圍壩，28為被硅膠區(qū)域所包覆的熒光粉顆粒，虛線34為硅膠與空氣的界面；對應(yīng)于圖8中的熒光粉顆粒29受到藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)后所發(fā)出的黃光30，圖9中的黃色光線35以入射角Θ 5入射到硅膠與空氣界面處的V點后，該光線36以稍大的折射角θ6出射。與圖8所示的運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的加硅膠透鏡的COB集成白光光源的光線出射效果相比，兩者的出光效果并無太大不同。
[0059]本發(fā)明中的COB藍(lán)光集成光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的白光光源的橫截面圖如圖10所示，其中透鏡具有半球體型的復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)，殼體和實心曲面體的界面均為半圓形，圓心為0，23為基板，24為藍(lán)光芯片，25為所涂覆的硅膠區(qū)域，26和27為圍壩，37為散射劑顆粒，殼體和實心曲面體的有機材質(zhì)為硅膠，且與涂覆芯片區(qū)域的硅膠有相同的折射率。如圖10所示，采用COB藍(lán)光集成光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合的白光光源，其發(fā)光特征與運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的加透鏡的COB集成白光光源完全不同。熒光粉顆粒在受到藍(lán)光芯片發(fā)出的部分藍(lán)色光線激發(fā)后所發(fā)出的黃色光線(如39、41和45等)及藍(lán)光芯片發(fā)出的剩余藍(lán)色光線(如42等)經(jīng)散射劑的折射作用后在透鏡表面會發(fā)生漫散射(如43等)，混合后得到的白光會產(chǎn)生各種出射方向，發(fā)光角度大幅增加，使得出射光線在空間上分布更均勻，避免了眩光現(xiàn)象。
[0060]在上述白光發(fā)光裝置中，由于藍(lán)光芯片與熒光粉間不直接接觸，有一定的空間距離，熒光粉受LED藍(lán)光芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)所發(fā)出的波長較長的光線(如黃光、紅光等)重新進入芯片被吸收的機會大幅減少，可以有效提高光源的光線提取效率，提高發(fā)光效率，同時減少光源的發(fā)熱量。
[0061]在上述白光發(fā)光裝置中，COB藍(lán)光集成光源加遠(yuǎn)程焚光粉透鏡組合成的白光光源與空氣的交界面為凸型的曲面，因此與運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的平面結(jié)構(gòu)的COB集成白光光源相比，LED藍(lán)光芯片所發(fā)出的藍(lán)光及熒光粉受激所發(fā)出的波長較長的光線中在與空氣交界面出被全反射進入發(fā)光裝置而重新被吸收的數(shù)量大幅減少，可以有效提高光源的發(fā)光效率，并同時減少光源的發(fā)熱量。
[0062]上述白光發(fā)光裝置由于可以大幅提高光源的發(fā)光效率，因此可以大幅減少光源的發(fā)熱，使得芯片的工作溫度大幅降低，可以大幅提高LED藍(lán)光芯片的發(fā)光效率。
[0063]在上述白光發(fā)光裝置中，熒光粉遠(yuǎn)離芯片，并且光源的發(fā)熱量大幅減少，使得熒光粉的工作溫度大幅降低，因此光衰大幅降低，發(fā)光裝置的使用壽命可以大幅延長。
[0064]在上述白光發(fā)光裝置中，遠(yuǎn)程熒光粉為預(yù)制元件，不會產(chǎn)生額外的應(yīng)力，工藝相對簡單，有助于提尚廣品的良率。
[0065]本發(fā)明所涉及的一種運用遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的白光發(fā)光裝置，并不僅限于包含一個發(fā)光區(qū)域為圓形COB集成藍(lán)光光源和一個類半球體復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，還可以是包含一個發(fā)光區(qū)域為正方形COB集成藍(lán)光光源和一個方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，或是包含一個發(fā)光區(qū)域為長方形COB集成藍(lán)光光源和一個變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡。
[0066]綜上所述本發(fā)明的有益效果在于，
[0067]使用COB集成藍(lán)光光源和一個遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合的白光發(fā)光裝置，具有如下優(yōu)點:熒光粉與藍(lán)光芯片間是一種“遠(yuǎn)程熒光粉”設(shè)置，與傳統(tǒng)的將熒光粉與硅膠或環(huán)氧的混合物直接涂覆在藍(lán)光芯片表面不同，藍(lán)光芯片與熒光粉間不直接接觸，有一定的物理空間；在遠(yuǎn)程熒光粉透鏡加COB藍(lán)光集成光源組合成的白光發(fā)光裝置中，熒光粉與藍(lán)光芯片間是一種“遠(yuǎn)程熒光粉”設(shè)置，熒光粉受LED藍(lán)光芯片所發(fā)藍(lán)光激發(fā)而發(fā)出的波長較長的光線(如黃光、紅光等)重新進入芯片被吸收的機會大幅減少，可以有效提尚光源的發(fā)光效率，同時減少光源的散熱；遠(yuǎn)程熒光體殼體中的熒光粉顆粒在空間無序分布，光線在這些顆粒間發(fā)生漫反射，最終在遠(yuǎn)程熒光粉殼體表面光線可以沿任意方向出射，發(fā)光角度大幅增加，使得出射光線在空間上分布更均勻，避免了眩光現(xiàn)象；發(fā)光裝置與空氣的交界面為凸型的曲面，因此與傳統(tǒng)技術(shù)封裝的平面結(jié)構(gòu)COB集成白光光源相比，LED藍(lán)光芯片所發(fā)出的藍(lán)光及熒光粉受激所發(fā)出的波長較長的光線中在與空氣交界面處被全反射重新進入發(fā)光裝置的數(shù)量大幅減少，光線提取效率大幅提高，發(fā)光角度大幅增加，且熒光粉工作溫度大幅降低，熒光粉光衰大幅降低，光源的發(fā)光效率大幅提高，同時減少光源的發(fā)熱；熒光粉遠(yuǎn)離芯片，工作溫度大幅降低，可以大幅降低熒光粉的光衰，減少色偏，并大幅延長發(fā)光裝置的使用壽命；工藝簡單，有助于提高產(chǎn)品良率。發(fā)光裝置的使用壽命大幅延長?！緦＠綀D】
【附圖說明】:
[0068]圖1.半球形遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0069]圖2.半球形雙層殼體構(gòu)造的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070]圖3.方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0071]圖4.變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0072]圖5.實心曲面體表面制備樹脂基遠(yuǎn)程熒光粉殼體的工藝流程圖。
[0073]圖6.COB藍(lán)光集成光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0074]圖7.COB藍(lán)光光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合成的白光發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0075]圖8.使用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的加硅膠透鏡的COB集成白光光源的橫截面圖。
[0076]圖9.運用傳統(tǒng)技術(shù)封裝的平面結(jié)構(gòu)的COB集成白光光源的橫截面圖。
[0077]圖10.COB藍(lán)光集成光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的白光光源的橫截面圖。
具體實施例:
[0078]為了更清晰地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步地描述。
[0079]實施例1:
[0080]以圖1對實施例1做具體說明。
[0081]圖1為半球形遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，其中3是一個具有較大曲率半徑的遠(yuǎn)程熒光粉半球型殼體，4是一個具有較小曲率半徑的實心半球體，O是遠(yuǎn)程熒光粉半球型殼體3和實心半球體4共同的球心。
[0082]其中，殼體3具有一個外表面I和一個內(nèi)表面2 ;殼體3的外表面I也可以為球面、或拋物面或任意光滑的凸面；殼體3的厚度可以是均勻的，也可以根據(jù)其最終的應(yīng)用環(huán)境來調(diào)節(jié)；殼體3的厚度范圍為50微米?3毫米；殼體3的內(nèi)表面2與實心曲面體4的表面物理形狀完全一致，可以為球面、或拋物面或任意光滑表面；實心曲面體4的表面與較大曲率半徑的殼體3的內(nèi)表面2完全貼合。
[0083]其中，較大曲率半徑的殼體3是一種遠(yuǎn)程焚光粉結(jié)構(gòu)，包含一種透明有機物基體A與熒光粉B顆粒的混合物；
[0084]其中，透明有機物基體A的材質(zhì)為PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學(xué)樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；
[0085]其中，熒光粉B為LED黃色熒光粉、或LED綠色熒光粉與LED紅色熒光粉的混合物，或者是LED黃色熒光粉與少量LED紅色熒光粉的混合物；
[0086]其中，較小曲率半徑的實心曲面體4為一種透明的有機物C，其材質(zhì)為PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學(xué)樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂。
[0087]其中，殼體3的有機物基體A與實心曲面體4的材質(zhì)C可以相同，也可以不同；殼體3的有機物基體A與實心曲面體4的材質(zhì)C具有相同或相近的折射率，以避免光線的傳播損失；
[0088]圖1所示的半球形遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備步驟如下:
[0089]步驟一:將樹脂C的顆粒加入注塑機的料筒熔化，借助于模具通過注塑工藝獲得實心曲面體4 ；
[0090]步驟二:將樹脂A的粉末與熒光粉B的粉末充分混合后加入注塑機料筒熔化，借助于模具通過注塑工藝獲得遠(yuǎn)程熒光粉殼體3 ;
[0091]步驟三:將實心曲面體4放入遠(yuǎn)程熒光粉殼體3中，在真空中烘烤使得實心曲面體4的外表面與遠(yuǎn)程熒光粉殼體3的內(nèi)表面充分貼合；其中烘烤溫度的特征在于使得有機物C和有機物A發(fā)生軟化粘連，但未形成熔化狀態(tài)。
[0092]其中步驟二和三還可以采用下列步驟來取代完成，如圖5所示:
[0093]S301:將樹脂A粉末、熒光粉B粉末和溶劑混和成均勻的漿料，其中樹脂A粉末與熒光粉B粉末的質(zhì)量比為100:10 - 20:150，熒光粉B粉末加樹脂A粉末混合物的總體積與溶劑的體積比為10:100 - 300:100,且樹脂A粉末和熒光粉B粉末的粒徑在I微米到60微米之間；其中溶劑是液體的醇、醚、酮、酯、烴類。
[0094]S303:將上述漿料均勻涂覆在實心曲面體4的表面上，將涂覆漿料的實心曲面體4恒溫干燥，干燥溫度為40°C -130°C，干燥時間為5分鐘-10小時；漿料的涂覆工藝包括絲網(wǎng)印刷及靜電噴涂等。
[0095]S305:將干燥后的涂有漿料的實心曲面體4烘烤，烘烤溫度1\為100°C -260°C，升溫速率為1-10°C /分鐘，烘烤時間為5分鐘-20小時，降溫時間為20分鐘-10小時，在實心曲面體4表面得到含有熒光粉B與樹脂C的混合涂層；烘烤溫度!\高于樹脂C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但低于樹脂A的融化溫度10°C以上，且!\接近但低于樹脂A的融化溫度；在烘烤溫度1\下，有機溶劑完全揮發(fā)或分解；在烘烤溫度T ，樹脂A粉末軟化并結(jié)合成連續(xù)的玻璃體，即可在實心曲面體4表面得到含熒光粉B的樹脂A涂層。
[0096]樹脂A應(yīng)該比樹脂C有更好的流動性，而且樹脂A的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及融化溫度均低于樹脂A的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及融化溫度10°C以上，在烘烤溫度T1下樹脂A的粉末軟化、甚至接近融化，在樹脂C表面上相互粘連，形成均勻分布的連續(xù)玻璃體；此時，熒光粉B顆粒被連續(xù)的玻璃體(樹脂A)分隔并包裹，在實心曲面體4表面上形成均勻的含熒光粉B的樹脂A涂層。
[0097]樹脂A應(yīng)該有與樹脂C相近或相同的熱膨脹系數(shù)，以免從烘烤溫度T1冷卻至室溫的過程中，由于兩種樹脂的熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致實心曲面體4變形；對于熱膨脹系數(shù)差異不大的兩種樹脂，可以借助于模具來固定實心曲面體4的形狀；優(yōu)選樹脂A和樹脂C為同一種樹脂的不同衍生品種，則樹脂C涂層與實心曲面體4會完全融為一體化的結(jié)構(gòu)。
[0098]上述步驟S303中干燥過程能在空氣中進行，也能在真空中進行。
[0099]上述步驟S305中烘烤過程能在空氣中進行，也能在真空中進行，烘烤方式是利用紅外線直接烘烤或利用電熱絲加熱烘烤；
[0100]上述步驟S303和S305可以合并為一個分步加熱步驟進行。
[0101]多次重復(fù)步驟S301?S305，直至遠(yuǎn)程熒光粉殼體3滿足厚度要求為止。
[0102]實施例2:
[0103]實施例2與實施例1的區(qū)別在于，為了增強光線的混合效果，在制備遠(yuǎn)程熒光粉殼體3時，還可以在熒光粉B粉末與樹脂A粉末的混合粉末中加入適量的二氧化硅
[0104](S12)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二鋁(Al2O3)等無機氧化物顆粒，以起到混光作用。其中熒光粉B粉末與這些氧化物顆粒的體積比為100:1?100:150o所加氧化物顆粒的粒徑可根據(jù)具體的實際要求選擇。上述無機氧化物顆粒也可以根據(jù)需要由兩種或兩種以上的種類搭配構(gòu)成。
[0105]在圖7中，通過電氣連接端子17和22給發(fā)光裝置提供一定工作電壓或工作電流后，藍(lán)光芯片20發(fā)出藍(lán)色光線，并首先進入實心曲面體4，其中部分藍(lán)色光線照射到遠(yuǎn)程熒光粉殼體中的熒光粉顆粒B上，激發(fā)其發(fā)出波長較長的黃色光線。這樣LED芯片發(fā)出的部分藍(lán)色光線與熒光粉受激發(fā)出的黃色光線混合就得到了白色光線。
[0106]額外加進的(S12)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二鋁(Al2O3)等無機氧化物顆粒會對LED藍(lán)光芯片20發(fā)出的藍(lán)色光中，未被程熒光粉殼體3中的熒光粉B顆粒所吸收的那部分藍(lán)光和熒光粉B顆粒受激發(fā)所發(fā)出的波長較長的光進行更復(fù)雜的反射及折射，使得所述的兩部分光線進行更充分的混合，因此獲得更好質(zhì)量的白光。
[0107]實施例3:
[0108]以圖3對實施例3做具體說明。
[0109]圖3是方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡結(jié)構(gòu)示意圖，其中，方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11的底面為一正方形，四條邊的交點分別為H、1、J和K，方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11是由以線段JK和線段HI的中點連線為軸線的半圓柱體及以線段IJ和線段HK中點連線為軸線的半園柱體的重疊部分構(gòu)成的區(qū)域；方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體11的表面與方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10的內(nèi)表面完全一致，且方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10具有均勻的厚度，厚度范圍為I毫米。；
[0110]方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備步驟如下:
[0111]步驟一:將硅膠注入模具，經(jīng)60?150°C固化30分鐘?2小時，冷卻后即可獲得實心曲面體11 ；
[0112]步驟二:將硅膠與熒光粉B的粉末充分混合，經(jīng)真空去氣泡后注入模具，經(jīng)60?150°C固化30分鐘?2小時，冷卻后即可獲得方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10。
[0113]步驟三:在方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的較大遠(yuǎn)程熒光粉殼體10的內(nèi)表面涂覆透明膠水，將實心曲面體11安置進遠(yuǎn)程熒光粉殼體10內(nèi)，經(jīng)60?150°C固化30分鐘?2小時，冷卻后即可獲得方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡。
[0114]有機膠水與實心曲面體和遠(yuǎn)程熒光粉殼體有相同或相近的折射率，以免造成光線傳輸損失。
[0115]實施例4:
[0116]以圖6和圖7對實施例4做具體說明。
[0117]圖7表示由COB藍(lán)光光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合成的白光發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖6表示圖7中COB藍(lán)光集成光源(22W)的結(jié)構(gòu)示意圖，包含基板16，基板16上的LED芯片區(qū)域粘貼多個(組)藍(lán)光LED芯片20，多個藍(lán)光LED芯片通過金線21與基板16上的電路連接，17和22為光源的電氣連接端子。
[0118]其中，LED芯片區(qū)域上覆蓋一層透明硅膠19，透明硅膠層的厚度以剛好覆蓋芯片及金線為好，將遠(yuǎn)程熒光粉透鏡安置在透明硅膠層上，透鏡外側(cè)剛好緊貼圍壩18，在透鏡與圍壩的連接處涂有硅膠。遠(yuǎn)程熒光粉透鏡中實心曲面體4及遠(yuǎn)程熒光粉殼體3的有機物均為硅膠，熒光粉B包含LED綠色熒光粉(發(fā)光中心波長554nm)與紅色熒光粉(波長643nm)。
[0119]將上述COB藍(lán)光光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合放置在恒溫烘箱中烘烤固化，烘烤溫度為100°c，烘烤時間為2小時。待烘箱冷卻至室溫后，將固化后的COB藍(lán)光光源加遠(yuǎn)程熒光粉透鏡組合取出就得到了本發(fā)明的白光發(fā)光裝置。
[0120]經(jīng)測試表明，采用傳統(tǒng)平面封裝工藝的22W COB集成白光光源的亮度為2444流明，顯指為90，而本發(fā)明中的白光發(fā)光裝置的亮度為3080流明，顯指為90。
【權(quán)利要求】
1.一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，其特征是包括一種復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)，其中復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)是一個具有較大曲率半徑的類半球殼體和一個具有較小曲率半徑的類半球?qū)嵭那骟w的復(fù)合體，復(fù)合體的橫截面為類半圓形；較大曲率半徑的殼體和具有較小曲率半徑的實心曲面體的類半圓形截面共有一個圓心；或是一個底面為正方形的具有方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的大遠(yuǎn)程熒光粉殼體和一個小的方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體的復(fù)合體；或是一個底面為長方形的具有變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的大遠(yuǎn)程熒光粉殼體和一個小的變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)實心曲面體的復(fù)合體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，其特征在于殼體具有一個外表面和一個內(nèi)表面；殼體的外表面為球面、拋物面或任意光滑的凸面；殼體的厚度是均勻的，或根據(jù)其最終的應(yīng)用環(huán)境來調(diào)節(jié)；殼體的厚度范圍為50微米?3毫米；殼體的內(nèi)表面與實心曲面體表面的物理形狀完全一致，為球面、或拋物面或任意光滑表面；較小的實心曲面體表面與較大的殼體內(nèi)表面完全貼合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，其特征在于，較大的殼體是一種遠(yuǎn)程熒光粉結(jié)構(gòu)，包含一種透明有機物基體A與熒光粉B顆粒的混合物；其中，透明有機物基體A的材質(zhì)為PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學(xué)樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂、或硅橡膠；其中，熒光粉B為LED黃色熒光粉、或LED綠色熒光粉與LED紅色熒光粉的混合物，或者是LED黃色熒光粉與少量LED紅色熒光粉的混合物；較小的實心曲面體為一種透明的有機物C，其材質(zhì)為PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學(xué)樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂、或硅橡膠；具體可以根據(jù)使用溫度環(huán)境來選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，其特征在于，殼體的有機物基體A與實心曲面體的材質(zhì)C相同或不同；殼體的有機物基體A與實心曲面體的材質(zhì)C具有相同或相近的折射率，以避免光線的傳播損失。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，其特征在于，較大的遠(yuǎn)程熒光粉殼體還包含雙層結(jié)構(gòu)，該雙層結(jié)構(gòu)包含遠(yuǎn)程熒光粉外層殼體和遠(yuǎn)程熒光粉內(nèi)層殼體的復(fù)合結(jié)構(gòu)；內(nèi)層殼體的外表面與外層殼體的內(nèi)表面的物理形貌完全一樣，所用材質(zhì)也相同；內(nèi)層殼體與外層殼體的厚度相同或不同；外層殼體中包含機物基體A和熒光粉D的混合物，內(nèi)層殼體中包含機物基體A和熒光粉E的混合物；遠(yuǎn)程熒光粉內(nèi)層殼體中的熒光粉是LED黃色熒光粉、或LED紅色熒光粉，或上述任意二種熒光粉的混合物；上述遠(yuǎn)程熒光粉外層殼體中的熒光粉D是LED黃色熒光粉、或LED綠色熒光粉，或上述任意二種熒光粉的混合物；但遠(yuǎn)程熒光粉內(nèi)層殼體和遠(yuǎn)程熒光粉外層殼體所用熒光粉成分不同。
6.一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備方法，其特征在于，對于有機物基體A和有機物C的材質(zhì)均為熱塑性樹脂時，包括下列步驟: 步驟一:將樹脂C的顆粒加入注塑機的料筒熔化，借助于模具通過注塑工藝獲得實心曲面體； 步驟二:將樹脂A的粉末與熒光粉B的粉末充分混合后加入注塑機料筒熔化，借助于模具通過注塑工藝獲得遠(yuǎn)程熒光粉殼體； 步驟三:將實心曲面體放入遠(yuǎn)程熒光粉殼體中，在真空中烘烤使得實心曲面體的外表面與遠(yuǎn)程熒光粉殼體的內(nèi)表面充分貼合；其中烘烤溫度的特征在于使得有機物C和有機物A發(fā)生軟化粘連，但未形成熔化狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備方法，其特征在于，步驟二和三還可以采用下列步驟來取代完成，具體如下: S301:將樹脂A粉末、熒光粉B粉末和溶劑混和成均勻的漿料，其中樹脂A粉末與熒光粉B粉末的質(zhì)量比為100:10 - 20:150，熒光粉B粉末加樹脂A粉末混合物的總體積與溶劑的體積比為10:100 - 300:100,且樹脂A粉末和熒光粉B粉末的粒徑在I微米到60微米之間；其中溶劑是液體的醇、醚、酮、酯、烴類。 S303:將上述漿料均勻涂覆在實心曲面體的表面上，將涂覆漿料的實心曲面體恒溫干燥，干燥溫度為40°C -130°C，干燥時間為5分鐘-10小時；漿料的涂覆工藝包括絲網(wǎng)印刷及靜電噴涂； S305:將干燥后的涂有漿料的實心曲面體烘烤，烘烤溫度！\為100°C -260°C，升溫速率為1-1O0C /分鐘，烘烤時間為5分鐘-20小時，降溫時間為20分鐘-10小時，在實心曲面體表面得到含有熒光粉B與樹脂C的混合涂層；烘烤溫度!\高于樹脂C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但低于樹脂A的融化溫度10C以上，且1\接近但低于樹脂A的融化溫度；在烘烤溫度T !下，有機溶劑完全揮發(fā)或分解；在烘烤溫度1\下，樹脂A粉末軟化并結(jié)合成連續(xù)的玻璃體，即可在實心曲面體表面得到含熒光體B的樹脂A涂層。 上述步驟S303中干燥過程能在空氣或在真空中進行。 上述步驟S305中烘烤過程能在空氣或在真空中進行，烘烤方式是利用紅外線直接烘烤或利用電熱絲加熱烘烤； 上述步驟S303和S305能合并為一個分步加熱步驟進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7所述的一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備方法，其特征在于，樹脂A應(yīng)該比樹脂C有更好的流動性，而且樹脂A的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及融化溫度均低于樹脂A的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及融化溫度10C以上，在烘烤溫度T1下樹脂A的粉末軟化、甚至接近融化，在樹脂C表面上相互粘連，形成均勻分布的連續(xù)玻璃體；此時，熒光粉B顆粒被連續(xù)的玻璃體即樹脂A分隔并包裹，在實心曲面體4表面上形成均勻的含熒光粉B的樹脂A涂層；樹脂A應(yīng)該有與樹脂C相近或相同的熱膨脹系數(shù)，以免從烘烤溫度!\冷卻至室溫的過程中，由于兩種樹脂的熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致實心曲面體變形；優(yōu)選樹脂A和樹脂C為同一種樹脂的不同衍生品種。
9.一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備方法，其特征在于，對于有機物基體A和有機物C的材質(zhì)均為熱固性樹脂或硅膠時，遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制造方法包括下列步驟: 步驟一:將熱固性樹脂或硅橡膠調(diào)勻，去氣泡后注入模具，在50oC?200oC下固化20分鐘?2小時，然后冷卻至室溫，即可獲得實心曲面體； 步驟二:將熱固性樹脂或硅橡膠與熒光粉B的粉末充分混合，去氣泡后注入模具，在50oC?200oC下固化20分鐘?2小時，然后冷卻至室溫，即可獲得遠(yuǎn)程熒光粉殼體3 ;步驟三:在遠(yuǎn)程熒光粉殼體的內(nèi)表面涂覆透明的有機膠水，然后將實心曲面體放入遠(yuǎn)程熒光粉殼體中，在真空中烘烤使得實心曲面體的外表面與遠(yuǎn)程熒光粉殼體的內(nèi)表面充分貼合；有機膠水與實心曲面體和遠(yuǎn)程熒光粉殼體有相同或相近的折射率，以免造成光線傳輸損失。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、6和9所述的一種遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的制備方法，其特征在于，為了增強光線的混合效果，在制備遠(yuǎn)程熒光粉殼體時，還可以在熒光粉中加入適量的二氧化硅(S12)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二鋁(Al2O3)等無機氧化物顆粒，以起到混光的作用。其中熒光粉與氧化物顆粒的體積比為100:1?100:150 ;上述無機氧化物顆粒也可以根據(jù)需要由兩種或兩種以上的種類搭配構(gòu)成。
11.一種運用遠(yuǎn)程熒光粉透鏡的白光發(fā)光裝置，其特征在于，包含一個發(fā)光區(qū)域為圓形COB集成藍(lán)光光源和一個類半球體復(fù)合曲面結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，或包含一個發(fā)光區(qū)域為正方形COB集成藍(lán)光光源和一個方傘型凸面形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡，或包含一個發(fā)光區(qū)域為長方形COB集成藍(lán)光光源和一個變形的半園柱體形狀結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光粉透鏡；熒光粉與藍(lán)光芯片間是一種“遠(yuǎn)程熒光粉”設(shè)置，與傳統(tǒng)的將熒光粉與硅膠或環(huán)氧的混合物直接涂覆在藍(lán)光芯片表面不同，藍(lán)光芯片與熒光粉間不直接接觸，有一定的物理空間。
【文檔編號】H01L33/48GK104485411SQ201410649313
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】殷江, 陸建新, 盧偉, 殷俊 申請人:江蘇脈銳光電科技有限公司