白光发光二极管、白光发光二极管灯泡及平面光源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有高显色性的白光发光二极管和灯，该白光发光二极管包括一导热基座、起混光作用的反光杯，且在该反光杯内壁面上设置小突起；至少６个输出不同颜色光的发光二极管芯片，设置在一个导热基座上进行电组合，一形状和大小与所述的发光杯底部相配合的引线架，该引线架安装在反光杯外，并固定在底座的上表面上；芯片的电极与引线架上的引线电连接，芯片上覆盖透明光学材料；通过反光杯的反射壁漫反射，把多色光均匀混合，而制成具有高显色性高效率的白光发光二极管。应用该白光发光二极管制作的白光发光二极管灯和平面光源，该灯消除了荧光粉在光色转换中对光能的损耗，因此电光转换效率高，使用寿命长，便于批量生产。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发光二极管(以下简称LED)，特别是涉及一种将6个以上的 发不同颜色的发光二极管芯片，放在一个起混光作用的反光杯内进行电组合，把多种颜色 的光均匀混合成具有高显色性的白光发光二极管，以及应用该发光二极管制成的白光发光 二极管灯。
技术介绍
目前市场上所见到的白光发光二极管都是采用蓝光加荧光粉混合制成，蓝光由发 射波长为450 470nm的发光二极管芯片产生，而荧光粉是吸收蓝光发射黄绿光，用此方法 做成的发光二极管由于缺少红光成份，所以显色指数不高，很难做到能取代普通照明的光 源。 正在研究中的制作白光发光二极管的方法还有如下几种 A.用红、绿、蓝三种光色的发光二极管芯片组合在一起，通过混色剂使之混合产生 白光。由于发光二极管芯片发出的是单色光，半功率波宽约20nm，混色剂不能改变光谱的成 份，只能把光混和，所以这种发光二极管的光谱是分立的三个峰值，不能形成连续光谱所以 难以形成高显色性的光源，且混色剂形成的漫反射使光损失严重。 B. 1998年6月美国曾提出了一个设计方法(例如文献CN1185042A)，按文中所述， 先设定需要的显色指数，然后利用色度学的公式计算出色坐标，再计算采用三个芯片或四 个芯片组成系统时，每种芯片应有的波长，然后计算各波长的幅度；然而这种设计方法不能 用于实际的白光LED制作，因为 1)、这种设计方法最多只能对四种芯片有效，多于四种芯片就没有确定的解，而四 种芯片是难以达到高显色性； 2)、该方法所提供的解，得到的波长并不是发光二极管芯片厂能批量生产的产品， 所以事实上目前批量生产的芯片仍然达不到预期的显色性，另外，在该文献中更没有公开 如何把几种光混合成白光的技术方案； 3)、在该文献中没有公开记载一个实际的发光二极管的结构，所以从该设计方法 得不到一种白光发光二极管可操作的技术方案。 C.用紫外光激发三基色荧光粉这个方法在原理上和荧光灯一样，但是首先在封 装过程中，紫外光难免有泄露，这会对人体造成伤害；其次是目前紫外发光二极管的波长相 当长，激发三基色荧光粉的效率很低，本身的电光转换效率又很低，造成了整个发光二极管 效率很低，目前还不能实用。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述已有技术的不足，特别是克服采用蓝光加荧光 粉制成的白光发光二极管的方案中，由于缺少红光成份，其光谱和标准灯光谱相差很大，而 显色指数不高的缺陷；从而提供一种将6种或6种以上输出不同颜色光的发光二极管芯片，安放在一个导热基座上进行电组合，通过一内壁带突起物的起混光作用的反光杯的反射壁漫反射，把多色光均匀混合，而制成具有高显色性、高效率的白光发光二极管。本技术的另一目的在于应用本技术的具有高显色性的白光发光二极管，制作白光发光二极管灯泡和室内照明用发光二极管平面光源。该白光发光二极管灯泡和室内照明用发光二极管平面光源，消除了荧光粉在光色转换中对光能的损耗，因此电光转换效率高，使用寿命长，便于批量生产。本技术的目的是这样实现的 本技术提供的具有高显色性的白光发光二极管(参见图8a-C)，包括一导热 底座、引线架、反光杯、6个或6个以上芯片和透明硅胶或环氧树脂；其中，所述的反光杯安 装在导热基座上表面上，所述的芯片安装在该反光杯内的导热基座上，芯片上部覆盖透明 硅胶或环氧树脂；其特征在于，所述的反光杯为一底部镂空的锥形杯，且在该反光杯内壁面 上设置起混光作用的小突起；所述的引线架形状和大小与所述的反光杯底部相配合，该引 线架安装在所述反光杯底部的外侧，并固定在所述的导热基座的上表面上；所述的6个或6 个以上的芯片为6种或6种以上输出不同颜色光的发光二极管芯片，每一种芯片至少为一 粒，相邻的两个芯片发光波长间隔以35 20nm为原则；所述的芯片之间电连接采用串联、 并联或串并结合；所述的芯片的电极与引线架上的引线电连接。 在上述的技术方案中，所述的6种输出不同颜色光的发光二极管芯片的波长分别 为457nm蓝光芯片、490nm蓝绿光芯片、525nm绿光芯片、560nm黄绿光芯片、590nm橙色芯 片和630nm红光芯片；6种输出不同颜色光的发光二极管芯片各为一粒，在导热基座上排列 的方式，以便于不同光色的光交错混合为原则；芯片之间的电连接可以采用串联、并联或串 并结合的方式连接，在串并结合的方式中，并联的两组电压降若是相同的，则可以采用同一 电源；若是不同，则不能采用同一电源。图8b显示了一种电连接方式是三个芯片串联成一 组后，两组并联通电，也可以两组不并联，用两个驱动电源每个电源驱动一组(三个芯片串 联)，也可以把6个芯片全部串联供电。还可以有其他电连接方式，视用户需要而定。 在上述的技术方案中，还包括6种输出不同颜色光的发光二极管芯片各为2粒，分 别设置在导热基座上表面，把12粒芯片位置交错排列，目的是为了能更好地混光，12粒芯 片平均分成两组，每一组6个芯片串联，由于芯片数目相同，所以两组的压降是相同的，再 把两组并联起来(如图8d);加上电压两组通过的电流也是相同的，所以LED会发出均匀的 白光，LED的功率比图8(b)的6个芯片增加了一倍。 在上述的技术方案中，所述的芯片为6种以上输出不同颜色光的芯片为9或11 种，目的是让LED的光谱能量分布曲线更光滑，更接近标准灯的光谱能量分布曲线，例如采 用457nm 465nm 490nm 515nm 535nm 560nm590nm 610nm 630nm共9种LED芯片，每一种芯 片为一粒，其在导热基座上的排列和电连接方式如图8d所示，芯片位置的排列以便于混光 为原则；9种输出不同颜色光的发光二极管芯片之间的电连接分成了不相等的两组，一组 光色偏蓝，由5种输出不同颜色光的发光二极管芯片串联组成，另一组由偏红波长的四种 输出不同颜色光的发光二极管芯片串联组成(见图8d);由于两组芯片数量不相等，所以要 有两个独立的电源驱动，电源虽繁琐一些，但两组可以独立调节电流，这对调节LED光色是 非常有利的。 在上述的技术方案中，所述的发光二极管芯片可以用功率型芯片，也可以用多个53/8页小芯片组合；芯片的总个数由需要的功率及单个芯片能承受的电功率决定，这是本专业技 术人员可以实施的。 在上述的技术方案中，所述的导热基座用金属铜、铝或导热性能好的复合材料做 成平板状的基座、底面上有螺杆、螺孔或有其它便于安装机构的基座、带有散热翅片的基座 或热超导管基座；所述的散热翅片为带有单个或多个螺旋的螺旋形散热翅片或太阳花形散 热翅片；或是一种散热组件。 在上述的技术方案中，所述的起混光作用的反光杯3为金属材料或其它反光、导热效果好的材料制作，例如铜、铝等；反光杯内壁面上设置的小突起呈球面，表面仍是很光亮有很高的反射率；根据混色的需要，该小突起可以是一样大小或不一样大小；该小突起在反光杯内壁面上为隔行错位排列、阵列式排列或由大到小均匀排列，只要使出射光的角度和均匀性符合使用要求即可，图7b和图7c分别是两种典型的排列方式。 本技术还提供一种应用本技术的发光二极管制作的白光发光二极管灯泡(如图9所示)，包括至少一个上述的发光二极管，该发光二极管通过其基座上的螺杆、螺孔或其它机构与一个散热器直接机械连接在一起，该发光二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高显色性的白光发光二极管，包括：一导热基座、引线架、反光杯、６个或６个以上发光二极管芯片和透明硅胶或环氧树脂；其中，所述的反光杯安装在导热基座上表面上，所述的发光二极管芯片安装在该反光杯内的导热基座上，发光二极管芯片上部覆盖透明硅胶或环氧树脂；其特征在于，所述的反光杯为一底部镂空的锥形杯，且在该反光杯内壁面上设置起混光作用的小突起；所述的引线架形状和大小与所述的反光杯底部相配合，该引线架安装在所述反光杯底部外侧，并固定在所述的导热底座的上表面上；所述的６个或６个以上发光二极管芯片为６种，或６种以上输出不同颜色光的芯片，每一种芯片至少为一粒，以相邻的两个芯片发光峰值波长间隔在３５～２０ｎｍ，安放在一个导热底座上进行电组合，所述的发光二极管芯片的电极与引线架上的引线电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚素，李海波，
申请(专利权)人：宁波晶科光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]