改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构的制作方法
改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，包括涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，所述荧光粉涂层由上部涂层和下部涂层构成，所述上部涂层沿LED芯片发光表面方向的水平投影面积小于下部涂层的水平投影面积，形成一种中间厚、边缘薄的“凸”字形荧光粉涂层结构。上部涂层表面的全反射以及上部涂层内荧光粉颗粒的散射，能有效地将集中在光斑中间区域的LED芯片光发散到边缘区域，同时该结构中厚边薄的荧光粉层分布能进一步增加中间区域荧光粉转换光的比例，有助于改善LED芯片光与荧光粉转换光之间比例在空间分布中的一致性，实现空间光颜色的均匀分布，对实现高质量的白光pc-LEDs器件意义重大。
【专利说明】改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电【技术领域】，具体涉及一种PC-LEDs荧光粉层的结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002]LED是light emitting diode的简称。1993年，蓝色GaN发光二极管上获得技术突破，并于1996年实现白光LED，目前以白光LED为主的半导体照明光源已经确立了其继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明技术的地位，是今后照明技术发展的必然趋势。白光LED具有低压驱动、低功耗、高可靠、长寿命等优点，是一种符合环保、节能理念的绿色照明光源。因此，它的研发在全世界范围内备受重视。
[0003]白光的实现方式多种多样，可以用两种、三种或者更多种颜色光合成白光。所含色谱成份越丰富，白光显色性(色彩还原度)就相对较高，但是流明效率会有所降低，实现过程中可变因素增多。通常，白光LED的合成途径大致可以分为以下几种。第一种是通过三基色LED芯片混光方式得到白光LED，即红光LED+蓝光LED+绿光LED，这种方法的主要问题是绿光的转换效率低，同时对LED光源的驱动电源要求较高，配置复杂。第二种方法是LED芯片+不同色荧光粉形成荧光粉转换型LED (即pc-LEDs)，在各种方案中，考虑其成本、光效以及批量生产的可行性，目前广泛应用的是蓝色LED芯片+黄色荧光粉(例如YAG =Ce粉)的方案，因为其综合性能适中、成本低、实现工艺相对简单，通过改变YAG荧光粉的化学组成(光谱成份调节)以及调整荧光粉层的厚度，可以获得色温在3000K至10000K区间的各色白光。
[0004]对于光致转换型LED (pc-LEDs)，荧光粉涂层的结构、形貌、浓度特性对器件的性能有十分重要的影响，是决定白光颜色均匀性和亮度的关键因素。目前主流的荧光粉涂覆工艺是将荧光粉颗粒与透明胶体(如环氧胶、硅胶等)混合后，通过点胶或者喷涂等方式，在LED芯片发光表面上涂覆一层荧光粉与胶体的混合体。这种工艺存在的主要缺点就是形成的荧光粉层结构(形状、厚度以及浓度)不均匀，进而导致LED出光的一致性差，并且器件间的荧光粉涂层操作可重复性差，极大地制约了批量化生产和产品成品率。
[0005]近年来，为了克服传统涂层工艺的弊端，荧光粉涂层结构的优化及新的荧光粉涂层工艺的研究备受重视，以期实现高质量照明级别的白光pc-LEDs。其中，一种新的荧光粉平面涂层(conformal coating，或称保形涂层)概念和思路受到广泛关注，即在芯片表面形成一层厚度均匀的荧光粉层，与传统的点胶工艺相比，这种涂层的出光均匀性有所改善，平面结构荧光粉层的厚度容易控制，易采用平面化工艺，适合集成规模化的生产。此外，结合反射杯碗而特别设计的凸面(convex)甚至凹面(concave)突光粉涂层结构也都达到与conformal coating涂层结构类似的改进效果，即白光光斑的空间均勻性有所改善，此类较先进的涂层的结构示意如图1所示。
[0006]但是，即使采用目前已有的荧光粉涂层先进结构理念和制备方法，现有的白光pc-LEDs器件在白光空间均匀性方面仍然是差强人意，很难满足高质量的照明要求，其显著特点就是光斑中间偏蓝，边缘偏黄。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题是如何实现一种改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构。
[0008]本发明的技术方案为:
改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，包括涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，所述荧光粉涂层由上部涂层和下部涂层构成，上部涂层水平投影面积(沿LED芯片发光表面方向)应该小于下部涂层的水平投影面积，上部不能完全覆盖下部，下部涂层有暴露而未被上端涂层所覆盖的区域，如此形成一种中间厚、边缘薄的“凸”字形荧光粉涂层结构，也可以象形地称之为“草帽”或者“奶嘴”型结构。也可以看成是在相当于传统涂层结构的下部涂层基础上再叠加一个较小的上部涂层的叠层(或复合)结构。
[0009]所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层水平投影面积(沿LED芯片发光表面方向)应该小于下部涂层的水平投影面积，如图2 (本发明的一种“凸”字形结构涂层的示意图)中的s〈r，s为上部涂层的水平方向的宽度，r是下部涂层结构的水平方向尺寸，这样能保证经过下部涂层作用后的小角度前向散射蓝光(而非全部的蓝光)的多数都能进入到上部涂层中，再经过上部涂层的反射、散射、吸收和荧光转换作用，从而实现蓝光的多向散射，最终改善出射蓝光的各向均匀性，降低其前向散射、蓝光中心光强度过大的属性。
[0010]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层水平投影面积(沿LED芯片发光表面方向，图2中垂直于z轴的xy平面)应该小于下部涂层的水平投影面积，上部涂层对LED芯片表面中心的半张角应该小于或等于30度，以图2中的“凸”字形涂层结构为代表，则可近似表示为s/2q--arctan30，即保证中心区域(出射角q，如图3所示)在30度以内的前向散射蓝光多数都能进入到上部的凸起结构中，再经过上部涂层的反射、散射、吸收和荧光转换作用，从而实现蓝光的多向散射，最终改善出射蓝光的各向均匀性，降低其前向散射的属性。
[0011]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上部涂层的表面，其表面切线与水平面(即芯片表面)的夹角有大于arCSin(nl/n3)之处，其中nl为涂层外的周围介质的折射率，n3为上部涂层的折射率,如图2所示。如此,相对该表面法线夹角为g=b-a-- arcsin(nl/n3)的入射光线(如光线23，与z轴夹角a)将会在该表面处发生全反射，从而改变其传播方向，如此就能够对经过下部涂层后的前向散射蓝光(出射角度a--b- arcsin(nl/n3)的散射蓝光)起到全反射作用，结合上部涂层中荧光粉颗粒的散射和荧光转换作用，能够有效改变原有前向散射蓝光的方向传播属性，改变其过分集中在中心小角度区域的光强分布特性。
[0012]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上部涂层(草帽的帽顶部分)的表面切线与水平面(即芯片发光面)夹角(b)有大于arCsin(nl/n3)+30°之处，其中nl为涂层外部的其他介质的折射率，n3为上部涂层内部介质的折射率，上部涂层的这些表面位置就能对经过下部涂层后的前向散射角(a)在30度以内的蓝光(即与表面法线的入射夹角g=b-a--arcsin(nl/n3)的散射蓝光)起到全反射作用，从而改善中心小角度区域蓝光集中所带来的色温偏蓝特性，即实现中心区域蓝光到其他方向的发散。
[0013]进一步的，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上部涂层可以是不含荧光粉颗粒的涂层，只包含其他散射颗粒和无色透明分散介质(胶体)。
[0014]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，当上部涂层为无色透明胶体的时候，即不含有荧光粉或者其他散射颗粒时，此时，上部涂层(草帽的帽顶部分)的表面切线与水平面(即芯片表面)夹角(b)必须存在角度值大于arCsin(nl/n3)的位置，其中nl为涂层外部的其他介质的折射率，n3为上部涂层内部介质的折射率，如此，上部涂层的这些表面位置就能对经过下部涂层后的前向散射蓝光(出射角度a--b- arcsin(nl/n3)的散射蓝光)起到全反射作用，从而改善中心小角度区域蓝光集中所带来的色温偏蓝的特性，即将中心区域蓝光发射到其他方向。
[0015]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，按上下结构来分，其下部涂层形状可以是平面结构的(conformal),也可以是拱形凸面(convex)结构的，也可以是凹面(concave)结构的。
[0016]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层的结构，可以是平面(conformal)形状的，也可以是凸面(convex)拱形的，也可以是凹面(concave)形状的，也可以是立体锥状的，也可以是截去顶端的立体锥。
[0017]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层的实现方式，可以是一次成型制备法，如模具灌封(molding) —次成型,也称之为模铸成型、塑封。
[0018]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层的实现方式，可以分步实施，先完成下部涂层，再完成上部涂层。
[0019]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上下结构涂层中的成分构成可以是不一样的，既荧光粉、其他颗粒材料、分散介质可以不一样，因而上下涂层的折射率也不一样，如图2中的n2与n3可以因为 涂层上下成分的不同而相异。
[0020]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层的制备方法，可以是点胶法，也可以是电泳法、喷涂法、浸溃法、旋涂法、沉淀法、粉浆法、打印法其中之一，或者两种及两种以上方法的组合；
进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层内可以不包含荧光粉颗粒，上“凸”的涂层部分可以是透明的或者含有非荧光粉颗粒的其他粒子，例如氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氮化镓、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的一种或其组合，这些颗粒能够起到散射作用。
[0021]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，不仅仅限于两层叠加的复合结构，它可以是渐缩性的多层结构，可以在基层(下部涂层)的上面叠加两层甚至更多的涂层，即可以在前述“凸”字形结构的上面再叠加一层或者更多层的面积相对缩小的(渐缩式)涂层，进一步发散前向集中的LED芯片光(蓝光)。
[0022]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部“凸”出(帽顶)结构可以是单峰的，也可以是多峰的，对经过下部涂层后的前向散射(结构中线z轴附近的小角度区域，例如半张角30度以内的)LED芯片光(蓝光)而言，位于整个涂层上下结构中线位置附近的多峰状上部涂层的表面起伏及其取向变化能够更有效地增加发散(上部涂层表面的折反射和荧光粉颗粒的散射)作用，从而改善整个空间光分布的色度均匀性(蓝/黄光比例的一致性)。
[0023]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层结构用于pc-LEDs芯片的封装，所述LED是单颗的LED芯片，或者是同一基底上的多颗LED芯片组，或者是整个晶圆(Wafer)。[0024]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，即涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，可以是直接接触LED芯片发光表面的方式，也可以是离开LED芯片发光表面一段距离的出光表面的remote (悬空)涂层结构。
[0025]本发明特别在pc-LEDs型白光LED的荧光粉层的制备过程中具有应用价值，既可以应用于已切割好的LED芯片(或LED芯片阵列)上，符合目前多数LED封装企业的产业技术要求，也可以应用于LED晶片切割之前(晶圆即wafer规模上)，在LED芯片组(或者Wafer)的表面形成荧光粉层图案(“凸”字形图案)后，再进行芯片切割、封装，具有很高的可重复操作性及量产性能一致性。
[0026]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
对比传统的涂层结构，本发明之具有“凸”字形状的荧光粉涂层，其结构形态可以看成是在相当于传统涂层结构的下部涂层基础上再叠加一个较小的上部涂层的复合结构。经过下部涂层(相当于传统涂层)的小角度前向散射LED芯片光(蓝光)将进一步受到上部涂层(集中在几何中线附近)的散射作用和荧光粉转换作用，形成与经过下部涂层后以大角度方向出射的LED芯片散射光(不经过上部涂层)的区别对待，改善LED芯片光的空间分布属性(克服其前向散射特性)，进而改善由于LED芯片光与荧光粉转换光空间分布属性差异所造成的空间光色度非均匀性。
[0027]所以，本发明之具有“凸”字形状的荧光粉涂层结构能够更好地解决空间中LED芯片光(如蓝光)与荧光粉转换光(如黄光)在空间分布上的均匀一致性问题，从而获得色度学特性更加优良的pc-LEDs器件，对于白光pc-LEDs器件而言，就是白光更加均匀、照明效果更加理想的光源。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1、传统突光粉涂层典型结构的示意图，concave (a)、convex (b)和conformal(c)；
图2、本发明的一种“凸”字形结构涂层的示意图，“凸”字形中具有convex形状的下部涂层21 (a)结构与上部涂层21(b)及其表面全反射机制发散小角度光线的示意图；
图3、荧光粉涂层出射光的角度光谱曲线测试结构示意图；
图4、一种典型的传统convex涂层示意图；
图5、传统convex涂层(图4所示)的不同角度出射光线的光谱分布曲线；
图6、本发明专利技术提出的“凸”字形荧光粉涂层的典型结构示意图；
图7、结构如图2所示“凸”字形涂层的不同角度出射光线的光谱分布曲线；
图8、传统convex涂层和本专利“凸”字形涂层的角度色温分布曲线图，曲线a是传统convex涂层(图4)的角度色温分布，曲线b是“凸”字形涂层(图2)的角度色温分布。
[0029]其中，11代表LED芯片；21代表荧光粉涂层，21 (a)代表“凸”字形荧光粉涂层的下部涂层，21(b)代表“凸”字形荧光粉涂层的上部涂层；31代表荧光粉涂层中的荧光粉及其它颗粒；41代表反射杯碗；光线22代表LED芯片光；光线23代表传统涂层中前向散射LED芯片光(蓝光)；光线24代表荧光粉吸收LED芯片光(蓝光)后发射的转换荧光(黄光)；光线25代表出射的荧光粉转换光(黄光)；光线26代表前向(小角度)散射光线23经过“凸”字形荧光粉涂层结构上部涂层全反射后方向的改变；光线27代表前向(小角度)散射光线23经过“凸”字形荧光粉涂层结构上部涂层作用后的最终出射状态。
[0030]另外，出射角a代表光线与z轴(芯片表面法向)的夹角山角代表“凸”字形荧光粉涂层上部涂层侧面的切线角度(与芯片表面的夹角)；g角代表前向散射蓝光在“凸”字形荧光粉涂层上部涂层表面的入射角度；y角代表出射光线与荧光粉涂层表面法线的夹角；nl代表荧光粉涂层外部周围介质的折射率；n2、n3代表荧光粉涂层不同区域的折射率；f角代表光线在xy平面(芯片发光表面)内的投影夹角；q角代表光谱测试时探测平面上各个位置相对芯片中心的z轴夹角(半张角)，距离h代表探测面到芯片表面的垂直距离；k、m、P、q、r和s都代表的是荧光粉涂层几何结构的相应尺寸。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述:
我们关于荧光粉涂层结构的试验和理论(仿真模拟计算)研究成果以及国外的相关研究都表明，对于目前的pc-LEDs器件，由于荧光粉颗粒在微米数量级，其对LED芯片发光(例如GaN芯片的蓝光、紫外光)的散射作用遵从米氏(Mie)定律，因而芯片出射光呈现出前向散射的特性，如图4 (一种典型的convex涂层结构)中光线23所示，LED芯片光(22)经过荧光粉颗粒间的前向散射，以小角度a方向出射，即小角度方向LED芯片光(蓝光)的光强高，即出射光线主要集中在与z轴夹角a较小的区域，光强的角度分布曲线的半高宽窄，中心集中；而荧光粉吸收LED芯片光(22)后发射的转换光(例如黄光24)，则呈现为各向同性的发射特性，其出射光25如图4中所示，其光强近似满足朗伯分布，即光强角度分布曲线具有较大的半高宽度(参见文献，C.Tien, C.Hung, B.Xiao, H.Huang, Y.Huang, and
C.Tsai, Planar lighting by blue LEDs array with remote phosphor, Proc.SPIEjVol.7617, p761707-l-8, 2010)。正是由于这两种光线成分(蓝、黄光)空间分布规律上的差异，导致了器件发光中LED芯片光(蓝光，如光线23)与荧光粉转换光(黄光，如光线25)之间比例在空间(角度)分布上的非均匀性,产生空间中不同区域的空间混色光(例如白光)色坐标的偏差，即空间光的色度不均匀性。所以，理想的涂层结构应该旨在降低中间(小角度)区域的蓝/黄光比例，从而改善并实现整个空间区域的色温一致性，即整个空间不同角度中LED芯片光与荧光粉转换光之间比例的均匀一致性。如此，理想的荧光粉涂层结构(厚度和形状)应该是与LED芯片光强分布函数相对应(匹配)，即一种LED芯片光强角度分布的响应函数，蓝光强的地方涂层厚，荧光粉对蓝光的散射和转换作用加强，降低蓝/黄光比例；蓝光弱的地方涂层薄，减少荧光粉转换光(黄光)的形成，提高蓝/黄光的比例。这就是要求中间区域涂层厚，边缘区域涂层薄，通过不同区域涂层厚薄比例的相应变化来调节不同区域的芯片光与荧光粉转换光之间的比例，使其在各个发射方向趋于一致，从而实现空间光的理想混色(色度分布均匀一致性)。
[0032]目前较为先进的突光粉涂层结构理念(如conformal coating, convex coating等，参见图1)，通过涂层结构(形状和厚度)的控制，虽然能较之传统点胶涂层结构，在空间光颜色均匀性上有所改善，但离理想的均匀空间光色分布目标和效果仍然相去甚远，其问题在于，特别是conformal coating的厚度均勻一致的突光粉层结构，由于前向散射而中间区域的蓝光集中，因此，厚度均匀一致的荧光粉涂层相对于中心强、边缘弱分布的散射蓝光比例失去一致性(匹配性)，从而导致中间区域蓝/黄光比例偏大，因而不可避免地出现中间偏蓝，边缘偏黄的光斑(参见文献，C.Sommer, F.P.Wenzl, F.Reil, J.R.Krenn,P.Pachler, S.Tasch, and P.Hartmann, A comprehensive study on the parameterseffecting color conversion in phosphor converted white light-emitting diodes,Proc.SPIE, Vol.7784, p77840D-l_7，2010)。
[0033]Convex coating (字面翻译的凸面形状)是一种表面向上拱起(桥拱形状)的突光粉涂层，如【专利附图】
【附图说明】中的图4以及图1 (b)中的荧光粉涂层21所示，主要利用支架杯碗结构设计和荧光粉硅胶分散体(荧光粉浆料)本身的表面张力作用来实现的一种随机的、简单的表面弧形曲线结构，其涂层表面的几何圆弧状结构起到了中间涂层厚度有所增加(相对于边缘区域)的效果，即增加中间前向散射蓝光的散射光路程和黄光转换几率，有降低光斑中心区域的蓝/黄光比例，从而能达到有限的改善光斑色度均勻性的效果，相比conformalcoating中间边缘涂层厚度一样带来的光斑色度非均勻性有所改善,其中没有反射杯碗的图4所示的convex涂层结构由于完全依靠胶体(荧光粉浆料)的表面张力收缩作用而成，其表面曲率半径更小，表面拱起幅度更大，涂层中间厚边缘薄的特征更突出，但仍然不能从原理上(根本上或机制上)改善散射蓝光(前向散射)和黄光(各项同性)在光强分布规律上的不一致性，由于荧光粉颗粒的米氏(Mie)散射机制，LED芯片出射光(散射光、蓝光)仍然呈现为前向散射(中心小角度区域集中)的特性，该涂层结构仍然无法从物理机制上将前向散射的LED芯片光(蓝光)与其他方向的散射光(蓝光)加以必要的区别对待，因而无法修正蓝色出射光(LED芯片光)的前向散射属性与出射黄光(荧光粉转换光)的各向同性特性之间的差异和不同，其随机的张力曲面结构并不能达到对LED芯片光强(蓝光)分布的有效表征(匹配)，因而也不能在物理机制上实现对LED芯片光强(蓝光)分布的响应性，即没有从结构(厚度、形状甚至浓度)上更好的响应蓝光的空间光强分布规律，不能从根本上解决蓝/黄光比例在空间分布上非均勻性(参见文献，Haibo Rao, Wei Wang, Xianlong Wan, et al.,An Improved Slurry Method of Self-Adaptive Phosphor Coating for White pc-LEDPackaging, IEEE J.Display Technol., Vol.9, N0.6, 453-458，2013)。
[0034]图3是荧光粉涂层出射光的角度光谱曲线测试结构示意图，即探测面与荧光粉涂层的相对位置和取向。图5是图4所示convex拱形涂层出射光线的在如图3所示探测平面上的角度光谱分布统计结果。图中六条曲线分别代表探测角度q在0-10，10-20,20-30,30-40，40-50，50-60度之间的6组取值范围内各种波长出射光线的光强统计相对值，以蓝光450nm处光强值作归一化，可见在0_30度内(曲线a、b、c)，蓝光(450nm附近线状峰)与黄光(550nm宽带峰)的比值偏大，相应于小角度的中心光斑区域偏蓝；而40-60 (曲线e、f)度出射角度的光谱成分中，蓝/黄光的比例明显偏低，对应于大角度出射光线的光斑边缘出空间光偏黄，这就是传统convex coating涂层器件光斑固有的中心偏蓝、边缘偏黄的物理原因。
[0035]为此，本发明提出了一种改善白光pc-LEDs色温均匀性的荧光粉涂层新结构，该结构整体呈现为一个中国字符“凸”字的形状，也可以象形的称之为“草帽”或者“奶嘴”结构，是一种上小下大的叠层图案的复合结构，这种新型荧光粉涂层的结构特点是，上部涂层面积小于下部涂层，整体上呈现出一种“凸”字体的形态。对比传统的涂层结构，其形态可以看成是在相当于传统涂层结构的下部涂层基础上再叠加一个较小的上部涂层(集中在上下结构的中线附近)的复合结构。经过下部涂层(相当于传统涂层)的小角度前向散射LED芯片光(蓝光)进一步受到上部涂层(集中在几何中线附近)的散射作用和荧光粉转换作用，形成与经过下部涂层后以大角度方向出射的LED芯片散射光(不经过上部涂层)的区别对待，改善LED芯片光的空间分布属性(克服其前向散射特性)，进而改善过去由于LED芯片光与荧光粉转换光空间分布属性差异所造成的空间光色度非均匀性。如图6所示，所述“凸”字形涂层结构可以看成是由基底涂层(平面形状，凹面形状或者凸面形状的涂层，图中21(a)所示)和上面的面积较小的叠加层(图中21(b))组合而成，基底下部涂层(21 (a))相当于草帽的帽檐部分(“凸”字被视为上下结构时的下半部分)，而上端面积较小的叠加层(上部涂层21(b))相当于帽顶部分(“凸”字被视为上下结构时的上半部突起部分)，那么整体涂层的中间区域(对应于前向散射蓝光集中、光强较大的区域)荧光粉层的厚度就会通过中心部位较小面积的叠加涂层(帽顶，图6所示结构中的21 (b)部分)而得到加强，图2是本专利发明技术方案中针对图4所示convex涂层结构弊端而提出的一种“凸”字形涂层结构的示意图，上部的涂层结构21(b)的存在会对那些经过基底涂层(图2中的21(a)所示的convex下部涂层部分，对应于图4中的涂层21)作用后仍然集中在中心区域(小角度a)的前向散射蓝光(例如光线23)作进一步散射和光转换(在第二层荧光粉涂层21(b)中)，参见图2中的光线23的路径，利用涂层表面的全反射机制(光线23转换成光线26)和涂层中荧光粉颗粒的吸收和散射机制(光线26进一步转换成光线27)，这种新型的“凸”字形结构能有效地将集中在光斑中间区域的LED芯片光(如光线23)进一步发散(帽顶21 (b)表面的全反射与帽顶涂层中荧光粉颗粒的散射作用)到边缘区域，如图2中的光线27，而且还可以利用中间区域加厚的荧光粉层的光吸收转换效应(蓝光到黄光的转换)，这些机制都能起到增加中间区域出射光中的荧光粉转换光(黄光)成分比例的效果，即改善整个光照区域内，LED芯片光与荧光粉转换光(蓝/黄光)之间比列的处处一致性，从而实现空间光颜色的均匀性。[0036]图2所示的“凸”字形荧光粉涂层的角度光谱分布曲线的统计结果如图7所示，六条曲线对应于探测角度q分别在0-10，10-20，20-30，30-40，40-50，50-60度之间的出射光线的光谱分布，探测平面与涂层的相对位置仍如图3所示，相比于图4所示的传统convex结构涂层对应出射角度的光谱谱线分布，可以发现探测角度q在0-30角度范围内的光线的蓝/黄光比例有明显的降低(蓝光强度归一化后，黄光谱峰强度有明显的上升)，而在40-60角度内的光线的蓝/黄光比例则有所提高(黄光谱峰强度相对降低)，总体上讲，不同角度出射光线中的蓝/黄光成分比例都在向中间值(如图7中曲线d所示的q角在30-40度的光线的蓝/黄光比例)靠近，即各个出射角度的蓝/黄光比例更加趋于一致，因而整个空间中的色温分布均匀性有明显的改善。
[0037]图8是两种涂层结构(图4中传统的convex和与之对比的图2中的“凸”字形结构)空间光的角度色温分布曲线对比，两者的平均色温(CCT)都在4650K左右，即平均的色温效果一致，但“凸”字结构涂层(曲线b，图2的涂层结构)的色温起伏(统计标准偏差)只有140K，比传统convex涂层(曲线a，图4的涂层结构)的标准偏差320k要明显小很多，说明其整个光斑色温分布的一致性更好，具有更高的照明质量。从而印证了，优化的“凸”字形叠层涂层复合结构能更好的响应蓝光的光强空间分布，实现蓝/黄光比例的空间分布的一致性，即白光色度的空间均匀一致性。
[0038]参见图2中的蓝色光线23到27出射的传输方向的演变过程,对于前向散射蓝光23,其对于上部涂层表面的入射角g=b-a-- arcsin(nl/n3),产生全反射,从而改变其出射方向成为光线26，再通过在上部结构涂层内部的荧光粉颗粒的散射作用而达到边缘，之后以光线27的方式在空间传播，呈现为大的a出射角度，所以，“凸”字形荧光粉结构涂层能够以大出射角度的方式发散蓝光，以及增加蓝光遭遇荧光粉散射中心的几率，从而实现蓝光发散和向黄光转换的效果，由此改变中心区域蓝/黄光比列偏高导致的色温均匀性差的特性，实现更高均匀一致性色温分布的白光照明效果。
[0039]所以，如图2所示的本发明专利技术之“凸”字形荧光粉涂层结构从根本上克服了传统convex结构涂层的弊端，对传统涂层中LED芯片蓝光的前向散射特性进行了修正、转变(“凸”字形涂层上部结构表面的多次全反射，以及上部涂层内荧光粉颗粒的散射作用和荧光转换作用)，改善了蓝/黄空间出射光分布的匹配性，降低中心小角度的蓝/黄光比例，提高边缘大出射角度光线中的蓝/黄光比例，从而达到了改善空间光色度均匀性的目标，这正是本发明专利技术方案的新颖性、创造性和实用性之所在。
[0040]实施例1
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6b和图2所示。
[0041]实施例2
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成凹面形状的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形(凸面)涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形(或者形象的称之为元宝型)的结构，如图6a。
[0042]实施例3
采用粉浆法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0043]实施例4
采用电泳法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0044]实施例5
采用喷涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0045]实施例6 采用旋涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再运用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0046]实施例7
采用沉淀法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再利用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0047]实施例8
采用打印法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再利用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0048]实施例9
采用浸溃法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再利用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0049]实施例10
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6b和图2所示。
[0050]实施例11
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面凹形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面呈凸面形状的涂层，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6a所示。
[0051]实施例12
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凸面拱形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。[0052]实施例13
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凸面拱形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0053]实施例14
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凹面形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构(“元宝”形的结构)，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0054]实施例15
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角，如图6b和图2所示。
[0055]实施例16
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凸面拱形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角比相应位置内外介质决定的全反射角大30度。
[0056]实施例17
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0057]实施例18
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的“凸”字形渐缩结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0058]实施例19
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0059]实施例20
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0060]实施例21
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角比相应位置内外介质决定的全反射角大30度。
[0061]实施例22
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0062]实施例23
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的“凸”字形渐缩结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0063]实施例24
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。[0064]实施例25
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0065]实施例26
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角比相应位置内外介质决定的全反射角还大30度。
[0066]实施例27
采用molding (模铸成型、塑封)工艺，设计并加工具有“凸”字形模腔的模具，将粘贴有芯片的引线框架或基板送入molding机台的上下模的模腔中，同时将突光粉娃胶分散体(即荧光粉浆料，塑封料、molding compound)注入模具内，经设备对模具加热后荧光粉浆料固化成型，实现具有“凸”字形结构的荧光粉涂层如图6a、6b、6c以及图2所示。
[0067]实施例28
采用molding (模铸成型、塑封)工艺，设计并加工具有“凸”字形模腔的模具，要求“凸”字形模具的上半部(小面积)空腔对下半部层空腔底部中心的半张角小于等于30度，将粘贴有芯片的引线框架或基板送入molding机台的上下模的模腔中，同时将突光粉娃胶分散体(即荧光粉浆料，塑封料、molding compound)注入模具内，经设备对模具加热后荧光粉浆料固化成型，实现具有“凸”字形结构的荧光粉涂层，且涂层得上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，如图6以及图2所示。
[0068]实施例29
采用molding (模铸成型、塑封)工艺，设计并加工具有“凸”字形模腔的模具，要求“凸”字形模具的上半部(小面积)空腔对下半部层空腔底部中心的半张角小于等于30度，同时上半部(小面积)空腔的表面切线与水平面夹角大于该处封装后内外介质所决定的全反射角。将粘贴有芯片的引线框架或基板送入molding机台的上下模的模腔中，同时将荧光粉硅胶分散体(即突光粉衆料，塑封料、molding compound)注入模具内，经设备对模具加热后突光粉浆料固化成型，加热过程中，模具上下左右翻转滚动以防止荧光粉等颗粒沉淀，实现具有“凸”字形结构的荧光粉涂层，且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角，如图6和图2所示。
[0069]实施例30
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0070]实施例31
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成凹面形状的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。[0071]实施例32
采用粉浆法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0072]实施例33
采用电泳法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0073]实施例34
采用喷涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0074]实施例35
采用旋涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制(即喷涂的图像打印方式)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面中心的半张角小于等于30度(即q--30°的区域)，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0075]实施例36
采用现有涂层工艺，首先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层(基底涂层)，然后，在基底涂层的上表面对准芯片位置(结构中线)，用注射器(syringe)通过对下部涂层表面内注入(非表面上点涂之点胶工艺)荧光粉胶体的方式，在下部涂层的表面层内形成向上的突起，类似于药物临床的皮试过程和形状。可以一次注入形成一个凸起，也可以多次注入形成多个凸起的上部涂层图案。上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6和图2所示。[0076]实施例37
首先，在离开芯片发光表面(remote)的LED出光面上采用现有涂层工艺，涂敷一层荧光粉涂层(基底涂层)，然后，再在基底涂层的表面对准芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形(凸起)涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的remote (悬空)方式的“凸”字形结构。
[0077]实施例38
首先，“凸”字形图案涂层的基底(下部)涂层可以是陶瓷荧光体、陶瓷玻璃荧光片、荧光膜、单晶荧光体等片状结构，然后，再在基底涂层的表面对准芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形(凸起)涂层，上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形结构，以实现对基底涂层出光中前向散射LED芯片光的均匀发散作用。
【权利要求】
1.改善PC-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，包括涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，其特征在于:所述荧光粉涂层由上部涂层和下部涂层构成，所述上部涂层沿LED芯片发光表面方向的水平投影面积小于下部涂层的水平投影面积，形成一种中间厚、边缘薄的“凸”字形荧光粉涂层结构。
2.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层对LED芯片表面中心的半张角应该小于或等于30度。
3.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层表面切线与芯片表面的水平面的夹角存在角度值大于arCsin(nl/n3)的位置，其中nl为荧光粉涂层外的周围介质的折射率，n3为上部涂层的折射率。
4.根据权利要求3所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层表面切线与芯片发光表面水平面的夹角存在角度值大于[arcsin(nl/n3)+30]的位置，其中nl为涂层外的周围介质的折射率，n3为上部涂层的折射率。
5.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层可以是不含荧光粉颗粒的涂层，只包含其他散射颗粒和无色透明分散介质；且当上部涂层为无色透明胶体时，上部涂层表面切线与LED芯片发光表面水平面的夹角必须存在角度值大于arCsin(nl/n3)的位置，其中nl为荧光粉涂层外的周围介质的折射率，π3为上部涂层的折射率。
6.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:下部涂层形状为平面、凸面或凹面结构。
7.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层为凸面结构、凹面结构、平面结构、锥状或者截顶立体锥形状。
8.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:所述LED芯片是单颗的LED芯片，或者是同一基底上的多颗LED芯片组，或者是整个晶圆。
【文档编号】H01L33/50GK103456871SQ201310435805
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】饶海波, 周炟, 王雪梅, 雷巧林, 廖骏源 申请人:电子科技大学
【专利摘要】本发明公开了一种改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，包括涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，所述荧光粉涂层由上部涂层和下部涂层构成，所述上部涂层沿LED芯片发光表面方向的水平投影面积小于下部涂层的水平投影面积，形成一种中间厚、边缘薄的“凸”字形荧光粉涂层结构。上部涂层表面的全反射以及上部涂层内荧光粉颗粒的散射，能有效地将集中在光斑中间区域的LED芯片光发散到边缘区域，同时该结构中厚边薄的荧光粉层分布能进一步增加中间区域荧光粉转换光的比例，有助于改善LED芯片光与荧光粉转换光之间比例在空间分布中的一致性，实现空间光颜色的均匀分布，对实现高质量的白光pc-LEDs器件意义重大。
【专利说明】改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电【技术领域】，具体涉及一种PC-LEDs荧光粉层的结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002]LED是light emitting diode的简称。1993年，蓝色GaN发光二极管上获得技术突破，并于1996年实现白光LED，目前以白光LED为主的半导体照明光源已经确立了其继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明技术的地位，是今后照明技术发展的必然趋势。白光LED具有低压驱动、低功耗、高可靠、长寿命等优点，是一种符合环保、节能理念的绿色照明光源。因此，它的研发在全世界范围内备受重视。
[0003]白光的实现方式多种多样，可以用两种、三种或者更多种颜色光合成白光。所含色谱成份越丰富，白光显色性(色彩还原度)就相对较高，但是流明效率会有所降低，实现过程中可变因素增多。通常，白光LED的合成途径大致可以分为以下几种。第一种是通过三基色LED芯片混光方式得到白光LED，即红光LED+蓝光LED+绿光LED，这种方法的主要问题是绿光的转换效率低，同时对LED光源的驱动电源要求较高，配置复杂。第二种方法是LED芯片+不同色荧光粉形成荧光粉转换型LED (即pc-LEDs)，在各种方案中，考虑其成本、光效以及批量生产的可行性，目前广泛应用的是蓝色LED芯片+黄色荧光粉(例如YAG =Ce粉)的方案，因为其综合性能适中、成本低、实现工艺相对简单，通过改变YAG荧光粉的化学组成(光谱成份调节)以及调整荧光粉层的厚度，可以获得色温在3000K至10000K区间的各色白光。
[0004]对于光致转换型LED (pc-LEDs)，荧光粉涂层的结构、形貌、浓度特性对器件的性能有十分重要的影响，是决定白光颜色均匀性和亮度的关键因素。目前主流的荧光粉涂覆工艺是将荧光粉颗粒与透明胶体(如环氧胶、硅胶等)混合后，通过点胶或者喷涂等方式，在LED芯片发光表面上涂覆一层荧光粉与胶体的混合体。这种工艺存在的主要缺点就是形成的荧光粉层结构(形状、厚度以及浓度)不均匀，进而导致LED出光的一致性差，并且器件间的荧光粉涂层操作可重复性差，极大地制约了批量化生产和产品成品率。
[0005]近年来，为了克服传统涂层工艺的弊端，荧光粉涂层结构的优化及新的荧光粉涂层工艺的研究备受重视，以期实现高质量照明级别的白光pc-LEDs。其中，一种新的荧光粉平面涂层(conformal coating，或称保形涂层)概念和思路受到广泛关注，即在芯片表面形成一层厚度均匀的荧光粉层，与传统的点胶工艺相比，这种涂层的出光均匀性有所改善，平面结构荧光粉层的厚度容易控制，易采用平面化工艺，适合集成规模化的生产。此外，结合反射杯碗而特别设计的凸面(convex)甚至凹面(concave)突光粉涂层结构也都达到与conformal coating涂层结构类似的改进效果，即白光光斑的空间均勻性有所改善，此类较先进的涂层的结构示意如图1所示。
[0006]但是，即使采用目前已有的荧光粉涂层先进结构理念和制备方法，现有的白光pc-LEDs器件在白光空间均匀性方面仍然是差强人意，很难满足高质量的照明要求，其显著特点就是光斑中间偏蓝，边缘偏黄。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题是如何实现一种改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构。
[0008]本发明的技术方案为:
改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，包括涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，所述荧光粉涂层由上部涂层和下部涂层构成，上部涂层水平投影面积(沿LED芯片发光表面方向)应该小于下部涂层的水平投影面积，上部不能完全覆盖下部，下部涂层有暴露而未被上端涂层所覆盖的区域，如此形成一种中间厚、边缘薄的“凸”字形荧光粉涂层结构，也可以象形地称之为“草帽”或者“奶嘴”型结构。也可以看成是在相当于传统涂层结构的下部涂层基础上再叠加一个较小的上部涂层的叠层(或复合)结构。
[0009]所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层水平投影面积(沿LED芯片发光表面方向)应该小于下部涂层的水平投影面积，如图2 (本发明的一种“凸”字形结构涂层的示意图)中的s〈r，s为上部涂层的水平方向的宽度，r是下部涂层结构的水平方向尺寸，这样能保证经过下部涂层作用后的小角度前向散射蓝光(而非全部的蓝光)的多数都能进入到上部涂层中，再经过上部涂层的反射、散射、吸收和荧光转换作用，从而实现蓝光的多向散射，最终改善出射蓝光的各向均匀性，降低其前向散射、蓝光中心光强度过大的属性。
[0010]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层水平投影面积(沿LED芯片发光表面方向，图2中垂直于z轴的xy平面)应该小于下部涂层的水平投影面积，上部涂层对LED芯片表面中心的半张角应该小于或等于30度，以图2中的“凸”字形涂层结构为代表，则可近似表示为s/2q--arctan30，即保证中心区域(出射角q，如图3所示)在30度以内的前向散射蓝光多数都能进入到上部的凸起结构中，再经过上部涂层的反射、散射、吸收和荧光转换作用，从而实现蓝光的多向散射，最终改善出射蓝光的各向均匀性，降低其前向散射的属性。
[0011]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上部涂层的表面，其表面切线与水平面(即芯片表面)的夹角有大于arCSin(nl/n3)之处，其中nl为涂层外的周围介质的折射率，n3为上部涂层的折射率,如图2所示。如此,相对该表面法线夹角为g=b-a-- arcsin(nl/n3)的入射光线(如光线23，与z轴夹角a)将会在该表面处发生全反射，从而改变其传播方向，如此就能够对经过下部涂层后的前向散射蓝光(出射角度a--b- arcsin(nl/n3)的散射蓝光)起到全反射作用，结合上部涂层中荧光粉颗粒的散射和荧光转换作用，能够有效改变原有前向散射蓝光的方向传播属性，改变其过分集中在中心小角度区域的光强分布特性。
[0012]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上部涂层(草帽的帽顶部分)的表面切线与水平面(即芯片发光面)夹角(b)有大于arCsin(nl/n3)+30°之处，其中nl为涂层外部的其他介质的折射率，n3为上部涂层内部介质的折射率，上部涂层的这些表面位置就能对经过下部涂层后的前向散射角(a)在30度以内的蓝光(即与表面法线的入射夹角g=b-a--arcsin(nl/n3)的散射蓝光)起到全反射作用，从而改善中心小角度区域蓝光集中所带来的色温偏蓝特性，即实现中心区域蓝光到其他方向的发散。
[0013]进一步的，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上部涂层可以是不含荧光粉颗粒的涂层，只包含其他散射颗粒和无色透明分散介质(胶体)。
[0014]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，当上部涂层为无色透明胶体的时候，即不含有荧光粉或者其他散射颗粒时，此时，上部涂层(草帽的帽顶部分)的表面切线与水平面(即芯片表面)夹角(b)必须存在角度值大于arCsin(nl/n3)的位置，其中nl为涂层外部的其他介质的折射率，n3为上部涂层内部介质的折射率，如此，上部涂层的这些表面位置就能对经过下部涂层后的前向散射蓝光(出射角度a--b- arcsin(nl/n3)的散射蓝光)起到全反射作用，从而改善中心小角度区域蓝光集中所带来的色温偏蓝的特性，即将中心区域蓝光发射到其他方向。
[0015]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，按上下结构来分，其下部涂层形状可以是平面结构的(conformal),也可以是拱形凸面(convex)结构的，也可以是凹面(concave)结构的。
[0016]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层的结构，可以是平面(conformal)形状的，也可以是凸面(convex)拱形的，也可以是凹面(concave)形状的，也可以是立体锥状的，也可以是截去顶端的立体锥。
[0017]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层的实现方式，可以是一次成型制备法，如模具灌封(molding) —次成型,也称之为模铸成型、塑封。
[0018]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层的实现方式，可以分步实施，先完成下部涂层，再完成上部涂层。
[0019]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，上下结构涂层中的成分构成可以是不一样的，既荧光粉、其他颗粒材料、分散介质可以不一样，因而上下涂层的折射率也不一样，如图2中的n2与n3可以因为 涂层上下成分的不同而相异。
[0020]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层的制备方法，可以是点胶法，也可以是电泳法、喷涂法、浸溃法、旋涂法、沉淀法、粉浆法、打印法其中之一，或者两种及两种以上方法的组合；
进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部涂层内可以不包含荧光粉颗粒，上“凸”的涂层部分可以是透明的或者含有非荧光粉颗粒的其他粒子，例如氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氮化镓、氮化硅、碳化硅和氧化锆中的一种或其组合，这些颗粒能够起到散射作用。
[0021]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，不仅仅限于两层叠加的复合结构，它可以是渐缩性的多层结构，可以在基层(下部涂层)的上面叠加两层甚至更多的涂层，即可以在前述“凸”字形结构的上面再叠加一层或者更多层的面积相对缩小的(渐缩式)涂层，进一步发散前向集中的LED芯片光(蓝光)。
[0022]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，其上部“凸”出(帽顶)结构可以是单峰的，也可以是多峰的，对经过下部涂层后的前向散射(结构中线z轴附近的小角度区域，例如半张角30度以内的)LED芯片光(蓝光)而言，位于整个涂层上下结构中线位置附近的多峰状上部涂层的表面起伏及其取向变化能够更有效地增加发散(上部涂层表面的折反射和荧光粉颗粒的散射)作用，从而改善整个空间光分布的色度均匀性(蓝/黄光比例的一致性)。
[0023]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层结构用于pc-LEDs芯片的封装，所述LED是单颗的LED芯片，或者是同一基底上的多颗LED芯片组，或者是整个晶圆(Wafer)。[0024]进一步地，所述的“凸”字形荧光粉涂层，即涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，可以是直接接触LED芯片发光表面的方式，也可以是离开LED芯片发光表面一段距离的出光表面的remote (悬空)涂层结构。
[0025]本发明特别在pc-LEDs型白光LED的荧光粉层的制备过程中具有应用价值，既可以应用于已切割好的LED芯片(或LED芯片阵列)上，符合目前多数LED封装企业的产业技术要求，也可以应用于LED晶片切割之前(晶圆即wafer规模上)，在LED芯片组(或者Wafer)的表面形成荧光粉层图案(“凸”字形图案)后，再进行芯片切割、封装，具有很高的可重复操作性及量产性能一致性。
[0026]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
对比传统的涂层结构，本发明之具有“凸”字形状的荧光粉涂层，其结构形态可以看成是在相当于传统涂层结构的下部涂层基础上再叠加一个较小的上部涂层的复合结构。经过下部涂层(相当于传统涂层)的小角度前向散射LED芯片光(蓝光)将进一步受到上部涂层(集中在几何中线附近)的散射作用和荧光粉转换作用，形成与经过下部涂层后以大角度方向出射的LED芯片散射光(不经过上部涂层)的区别对待，改善LED芯片光的空间分布属性(克服其前向散射特性)，进而改善由于LED芯片光与荧光粉转换光空间分布属性差异所造成的空间光色度非均匀性。
[0027]所以，本发明之具有“凸”字形状的荧光粉涂层结构能够更好地解决空间中LED芯片光(如蓝光)与荧光粉转换光(如黄光)在空间分布上的均匀一致性问题，从而获得色度学特性更加优良的pc-LEDs器件，对于白光pc-LEDs器件而言，就是白光更加均匀、照明效果更加理想的光源。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1、传统突光粉涂层典型结构的示意图，concave (a)、convex (b)和conformal(c)；
图2、本发明的一种“凸”字形结构涂层的示意图，“凸”字形中具有convex形状的下部涂层21 (a)结构与上部涂层21(b)及其表面全反射机制发散小角度光线的示意图；
图3、荧光粉涂层出射光的角度光谱曲线测试结构示意图；
图4、一种典型的传统convex涂层示意图；
图5、传统convex涂层(图4所示)的不同角度出射光线的光谱分布曲线；
图6、本发明专利技术提出的“凸”字形荧光粉涂层的典型结构示意图；
图7、结构如图2所示“凸”字形涂层的不同角度出射光线的光谱分布曲线；
图8、传统convex涂层和本专利“凸”字形涂层的角度色温分布曲线图，曲线a是传统convex涂层(图4)的角度色温分布，曲线b是“凸”字形涂层(图2)的角度色温分布。
[0029]其中，11代表LED芯片；21代表荧光粉涂层，21 (a)代表“凸”字形荧光粉涂层的下部涂层，21(b)代表“凸”字形荧光粉涂层的上部涂层；31代表荧光粉涂层中的荧光粉及其它颗粒；41代表反射杯碗；光线22代表LED芯片光；光线23代表传统涂层中前向散射LED芯片光(蓝光)；光线24代表荧光粉吸收LED芯片光(蓝光)后发射的转换荧光(黄光)；光线25代表出射的荧光粉转换光(黄光)；光线26代表前向(小角度)散射光线23经过“凸”字形荧光粉涂层结构上部涂层全反射后方向的改变；光线27代表前向(小角度)散射光线23经过“凸”字形荧光粉涂层结构上部涂层作用后的最终出射状态。
[0030]另外，出射角a代表光线与z轴(芯片表面法向)的夹角山角代表“凸”字形荧光粉涂层上部涂层侧面的切线角度(与芯片表面的夹角)；g角代表前向散射蓝光在“凸”字形荧光粉涂层上部涂层表面的入射角度；y角代表出射光线与荧光粉涂层表面法线的夹角；nl代表荧光粉涂层外部周围介质的折射率；n2、n3代表荧光粉涂层不同区域的折射率；f角代表光线在xy平面(芯片发光表面)内的投影夹角；q角代表光谱测试时探测平面上各个位置相对芯片中心的z轴夹角(半张角)，距离h代表探测面到芯片表面的垂直距离；k、m、P、q、r和s都代表的是荧光粉涂层几何结构的相应尺寸。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述:
我们关于荧光粉涂层结构的试验和理论(仿真模拟计算)研究成果以及国外的相关研究都表明，对于目前的pc-LEDs器件，由于荧光粉颗粒在微米数量级，其对LED芯片发光(例如GaN芯片的蓝光、紫外光)的散射作用遵从米氏(Mie)定律，因而芯片出射光呈现出前向散射的特性，如图4 (一种典型的convex涂层结构)中光线23所示，LED芯片光(22)经过荧光粉颗粒间的前向散射，以小角度a方向出射，即小角度方向LED芯片光(蓝光)的光强高，即出射光线主要集中在与z轴夹角a较小的区域，光强的角度分布曲线的半高宽窄，中心集中；而荧光粉吸收LED芯片光(22)后发射的转换光(例如黄光24)，则呈现为各向同性的发射特性，其出射光25如图4中所示，其光强近似满足朗伯分布，即光强角度分布曲线具有较大的半高宽度(参见文献，C.Tien, C.Hung, B.Xiao, H.Huang, Y.Huang, and
C.Tsai, Planar lighting by blue LEDs array with remote phosphor, Proc.SPIEjVol.7617, p761707-l-8, 2010)。正是由于这两种光线成分(蓝、黄光)空间分布规律上的差异，导致了器件发光中LED芯片光(蓝光，如光线23)与荧光粉转换光(黄光，如光线25)之间比例在空间(角度)分布上的非均匀性,产生空间中不同区域的空间混色光(例如白光)色坐标的偏差，即空间光的色度不均匀性。所以，理想的涂层结构应该旨在降低中间(小角度)区域的蓝/黄光比例，从而改善并实现整个空间区域的色温一致性，即整个空间不同角度中LED芯片光与荧光粉转换光之间比例的均匀一致性。如此，理想的荧光粉涂层结构(厚度和形状)应该是与LED芯片光强分布函数相对应(匹配)，即一种LED芯片光强角度分布的响应函数，蓝光强的地方涂层厚，荧光粉对蓝光的散射和转换作用加强，降低蓝/黄光比例；蓝光弱的地方涂层薄，减少荧光粉转换光(黄光)的形成，提高蓝/黄光的比例。这就是要求中间区域涂层厚，边缘区域涂层薄，通过不同区域涂层厚薄比例的相应变化来调节不同区域的芯片光与荧光粉转换光之间的比例，使其在各个发射方向趋于一致，从而实现空间光的理想混色(色度分布均匀一致性)。
[0032]目前较为先进的突光粉涂层结构理念(如conformal coating, convex coating等，参见图1)，通过涂层结构(形状和厚度)的控制，虽然能较之传统点胶涂层结构，在空间光颜色均匀性上有所改善，但离理想的均匀空间光色分布目标和效果仍然相去甚远，其问题在于，特别是conformal coating的厚度均勻一致的突光粉层结构，由于前向散射而中间区域的蓝光集中，因此，厚度均匀一致的荧光粉涂层相对于中心强、边缘弱分布的散射蓝光比例失去一致性(匹配性)，从而导致中间区域蓝/黄光比例偏大，因而不可避免地出现中间偏蓝，边缘偏黄的光斑(参见文献，C.Sommer, F.P.Wenzl, F.Reil, J.R.Krenn,P.Pachler, S.Tasch, and P.Hartmann, A comprehensive study on the parameterseffecting color conversion in phosphor converted white light-emitting diodes,Proc.SPIE, Vol.7784, p77840D-l_7，2010)。
[0033]Convex coating (字面翻译的凸面形状)是一种表面向上拱起(桥拱形状)的突光粉涂层，如【专利附图】
【附图说明】中的图4以及图1 (b)中的荧光粉涂层21所示，主要利用支架杯碗结构设计和荧光粉硅胶分散体(荧光粉浆料)本身的表面张力作用来实现的一种随机的、简单的表面弧形曲线结构，其涂层表面的几何圆弧状结构起到了中间涂层厚度有所增加(相对于边缘区域)的效果，即增加中间前向散射蓝光的散射光路程和黄光转换几率，有降低光斑中心区域的蓝/黄光比例，从而能达到有限的改善光斑色度均勻性的效果，相比conformalcoating中间边缘涂层厚度一样带来的光斑色度非均勻性有所改善,其中没有反射杯碗的图4所示的convex涂层结构由于完全依靠胶体(荧光粉浆料)的表面张力收缩作用而成，其表面曲率半径更小，表面拱起幅度更大，涂层中间厚边缘薄的特征更突出，但仍然不能从原理上(根本上或机制上)改善散射蓝光(前向散射)和黄光(各项同性)在光强分布规律上的不一致性，由于荧光粉颗粒的米氏(Mie)散射机制，LED芯片出射光(散射光、蓝光)仍然呈现为前向散射(中心小角度区域集中)的特性，该涂层结构仍然无法从物理机制上将前向散射的LED芯片光(蓝光)与其他方向的散射光(蓝光)加以必要的区别对待，因而无法修正蓝色出射光(LED芯片光)的前向散射属性与出射黄光(荧光粉转换光)的各向同性特性之间的差异和不同，其随机的张力曲面结构并不能达到对LED芯片光强(蓝光)分布的有效表征(匹配)，因而也不能在物理机制上实现对LED芯片光强(蓝光)分布的响应性，即没有从结构(厚度、形状甚至浓度)上更好的响应蓝光的空间光强分布规律，不能从根本上解决蓝/黄光比例在空间分布上非均勻性(参见文献，Haibo Rao, Wei Wang, Xianlong Wan, et al.,An Improved Slurry Method of Self-Adaptive Phosphor Coating for White pc-LEDPackaging, IEEE J.Display Technol., Vol.9, N0.6, 453-458，2013)。
[0034]图3是荧光粉涂层出射光的角度光谱曲线测试结构示意图，即探测面与荧光粉涂层的相对位置和取向。图5是图4所示convex拱形涂层出射光线的在如图3所示探测平面上的角度光谱分布统计结果。图中六条曲线分别代表探测角度q在0-10，10-20,20-30,30-40，40-50，50-60度之间的6组取值范围内各种波长出射光线的光强统计相对值，以蓝光450nm处光强值作归一化，可见在0_30度内(曲线a、b、c)，蓝光(450nm附近线状峰)与黄光(550nm宽带峰)的比值偏大，相应于小角度的中心光斑区域偏蓝；而40-60 (曲线e、f)度出射角度的光谱成分中，蓝/黄光的比例明显偏低，对应于大角度出射光线的光斑边缘出空间光偏黄，这就是传统convex coating涂层器件光斑固有的中心偏蓝、边缘偏黄的物理原因。
[0035]为此，本发明提出了一种改善白光pc-LEDs色温均匀性的荧光粉涂层新结构，该结构整体呈现为一个中国字符“凸”字的形状，也可以象形的称之为“草帽”或者“奶嘴”结构，是一种上小下大的叠层图案的复合结构，这种新型荧光粉涂层的结构特点是，上部涂层面积小于下部涂层，整体上呈现出一种“凸”字体的形态。对比传统的涂层结构，其形态可以看成是在相当于传统涂层结构的下部涂层基础上再叠加一个较小的上部涂层(集中在上下结构的中线附近)的复合结构。经过下部涂层(相当于传统涂层)的小角度前向散射LED芯片光(蓝光)进一步受到上部涂层(集中在几何中线附近)的散射作用和荧光粉转换作用，形成与经过下部涂层后以大角度方向出射的LED芯片散射光(不经过上部涂层)的区别对待，改善LED芯片光的空间分布属性(克服其前向散射特性)，进而改善过去由于LED芯片光与荧光粉转换光空间分布属性差异所造成的空间光色度非均匀性。如图6所示，所述“凸”字形涂层结构可以看成是由基底涂层(平面形状，凹面形状或者凸面形状的涂层，图中21(a)所示)和上面的面积较小的叠加层(图中21(b))组合而成，基底下部涂层(21 (a))相当于草帽的帽檐部分(“凸”字被视为上下结构时的下半部分)，而上端面积较小的叠加层(上部涂层21(b))相当于帽顶部分(“凸”字被视为上下结构时的上半部突起部分)，那么整体涂层的中间区域(对应于前向散射蓝光集中、光强较大的区域)荧光粉层的厚度就会通过中心部位较小面积的叠加涂层(帽顶，图6所示结构中的21 (b)部分)而得到加强，图2是本专利发明技术方案中针对图4所示convex涂层结构弊端而提出的一种“凸”字形涂层结构的示意图，上部的涂层结构21(b)的存在会对那些经过基底涂层(图2中的21(a)所示的convex下部涂层部分，对应于图4中的涂层21)作用后仍然集中在中心区域(小角度a)的前向散射蓝光(例如光线23)作进一步散射和光转换(在第二层荧光粉涂层21(b)中)，参见图2中的光线23的路径，利用涂层表面的全反射机制(光线23转换成光线26)和涂层中荧光粉颗粒的吸收和散射机制(光线26进一步转换成光线27)，这种新型的“凸”字形结构能有效地将集中在光斑中间区域的LED芯片光(如光线23)进一步发散(帽顶21 (b)表面的全反射与帽顶涂层中荧光粉颗粒的散射作用)到边缘区域，如图2中的光线27，而且还可以利用中间区域加厚的荧光粉层的光吸收转换效应(蓝光到黄光的转换)，这些机制都能起到增加中间区域出射光中的荧光粉转换光(黄光)成分比例的效果，即改善整个光照区域内，LED芯片光与荧光粉转换光(蓝/黄光)之间比列的处处一致性，从而实现空间光颜色的均匀性。[0036]图2所示的“凸”字形荧光粉涂层的角度光谱分布曲线的统计结果如图7所示，六条曲线对应于探测角度q分别在0-10，10-20，20-30，30-40，40-50，50-60度之间的出射光线的光谱分布，探测平面与涂层的相对位置仍如图3所示，相比于图4所示的传统convex结构涂层对应出射角度的光谱谱线分布，可以发现探测角度q在0-30角度范围内的光线的蓝/黄光比例有明显的降低(蓝光强度归一化后，黄光谱峰强度有明显的上升)，而在40-60角度内的光线的蓝/黄光比例则有所提高(黄光谱峰强度相对降低)，总体上讲，不同角度出射光线中的蓝/黄光成分比例都在向中间值(如图7中曲线d所示的q角在30-40度的光线的蓝/黄光比例)靠近，即各个出射角度的蓝/黄光比例更加趋于一致，因而整个空间中的色温分布均匀性有明显的改善。
[0037]图8是两种涂层结构(图4中传统的convex和与之对比的图2中的“凸”字形结构)空间光的角度色温分布曲线对比，两者的平均色温(CCT)都在4650K左右，即平均的色温效果一致，但“凸”字结构涂层(曲线b，图2的涂层结构)的色温起伏(统计标准偏差)只有140K，比传统convex涂层(曲线a，图4的涂层结构)的标准偏差320k要明显小很多，说明其整个光斑色温分布的一致性更好，具有更高的照明质量。从而印证了，优化的“凸”字形叠层涂层复合结构能更好的响应蓝光的光强空间分布，实现蓝/黄光比例的空间分布的一致性，即白光色度的空间均匀一致性。
[0038]参见图2中的蓝色光线23到27出射的传输方向的演变过程,对于前向散射蓝光23,其对于上部涂层表面的入射角g=b-a-- arcsin(nl/n3),产生全反射,从而改变其出射方向成为光线26，再通过在上部结构涂层内部的荧光粉颗粒的散射作用而达到边缘，之后以光线27的方式在空间传播，呈现为大的a出射角度，所以，“凸”字形荧光粉结构涂层能够以大出射角度的方式发散蓝光，以及增加蓝光遭遇荧光粉散射中心的几率，从而实现蓝光发散和向黄光转换的效果，由此改变中心区域蓝/黄光比列偏高导致的色温均匀性差的特性，实现更高均匀一致性色温分布的白光照明效果。
[0039]所以，如图2所示的本发明专利技术之“凸”字形荧光粉涂层结构从根本上克服了传统convex结构涂层的弊端，对传统涂层中LED芯片蓝光的前向散射特性进行了修正、转变(“凸”字形涂层上部结构表面的多次全反射，以及上部涂层内荧光粉颗粒的散射作用和荧光转换作用)，改善了蓝/黄空间出射光分布的匹配性，降低中心小角度的蓝/黄光比例，提高边缘大出射角度光线中的蓝/黄光比例，从而达到了改善空间光色度均匀性的目标，这正是本发明专利技术方案的新颖性、创造性和实用性之所在。
[0040]实施例1
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6b和图2所示。
[0041]实施例2
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成凹面形状的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形(凸面)涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形(或者形象的称之为元宝型)的结构，如图6a。
[0042]实施例3
采用粉浆法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0043]实施例4
采用电泳法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0044]实施例5
采用喷涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0045]实施例6 采用旋涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再运用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0046]实施例7
采用沉淀法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再利用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0047]实施例8
采用打印法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再利用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0048]实施例9
采用浸溃法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后，再利用点胶工艺在其上正对芯片位置点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体本身的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0049]实施例10
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6b和图2所示。
[0050]实施例11
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面凹形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面呈凸面形状的涂层，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6a所示。
[0051]实施例12
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凸面拱形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。[0052]实施例13
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凸面拱形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0053]实施例14
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凹面形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构(“元宝”形的结构)，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0054]实施例15
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角，如图6b和图2所示。
[0055]实施例16
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成表面为凸面拱形的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角比相应位置内外介质决定的全反射角大30度。
[0056]实施例17
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0057]实施例18
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的“凸”字形渐缩结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0058]实施例19
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0059]实施例20
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0060]实施例21
采用喷涂工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角比相应位置内外介质决定的全反射角大30度。
[0061]实施例22
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0062]实施例23
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的“凸”字形渐缩结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0063]实施例24
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层涂层下表面相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。[0064]实施例25
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层表面拱形(凸面)涂层，且第二层涂层相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角。
[0065]实施例26
采用电泳工艺，先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层，形成基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上点涂一层硅胶，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面上形成第二层凸面形状的涂层，两个涂层呈下大上下的渐缩形“凸”字形结构，且第二层透明硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角比相应位置内外介质决定的全反射角还大30度。
[0066]实施例27
采用molding (模铸成型、塑封)工艺，设计并加工具有“凸”字形模腔的模具，将粘贴有芯片的引线框架或基板送入molding机台的上下模的模腔中，同时将突光粉娃胶分散体(即荧光粉浆料，塑封料、molding compound)注入模具内，经设备对模具加热后荧光粉浆料固化成型，实现具有“凸”字形结构的荧光粉涂层如图6a、6b、6c以及图2所示。
[0067]实施例28
采用molding (模铸成型、塑封)工艺，设计并加工具有“凸”字形模腔的模具，要求“凸”字形模具的上半部(小面积)空腔对下半部层空腔底部中心的半张角小于等于30度，将粘贴有芯片的引线框架或基板送入molding机台的上下模的模腔中，同时将突光粉娃胶分散体(即荧光粉浆料，塑封料、molding compound)注入模具内，经设备对模具加热后荧光粉浆料固化成型，实现具有“凸”字形结构的荧光粉涂层，且涂层得上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，如图6以及图2所示。
[0068]实施例29
采用molding (模铸成型、塑封)工艺，设计并加工具有“凸”字形模腔的模具，要求“凸”字形模具的上半部(小面积)空腔对下半部层空腔底部中心的半张角小于等于30度，同时上半部(小面积)空腔的表面切线与水平面夹角大于该处封装后内外介质所决定的全反射角。将粘贴有芯片的引线框架或基板送入molding机台的上下模的模腔中，同时将荧光粉硅胶分散体(即突光粉衆料，塑封料、molding compound)注入模具内，经设备对模具加热后突光粉浆料固化成型，加热过程中，模具上下左右翻转滚动以防止荧光粉等颗粒沉淀，实现具有“凸”字形结构的荧光粉涂层，且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，同时第二层荧光粉硅胶涂层的表面切线与水平面(芯片表面)夹角大于该处内外介质决定的全反射角，如图6和图2所示。
[0069]实施例30
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成拱形表面(凸面形状)的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。
[0070]实施例31
采用点胶工艺，先在芯片表面点涂一层荧光粉硅胶分散体浆料，利用支架杯碗以及胶体的表面张力，形成凹面形状的基底涂层；然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构。[0071]实施例32
采用粉浆法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0072]实施例33
采用电泳法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0073]实施例34
采用喷涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0074]实施例35
采用旋涂法工艺，首先在芯片表面涂敷一层conformal结构的荧光粉涂层，然后再在基底涂层的表面正对芯片位置上用喷涂法工艺涂敷一层荧光粉涂层，用掩模进行图案控制(即喷涂的图像打印方式)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层荧光粉涂层，并且涂层的上部图案(帽顶)相对芯片表面中心的半张角小于等于30度(即q--30°的区域)，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6c所示。
[0075]实施例36
采用现有涂层工艺，首先在芯片表面涂敷一层荧光粉涂层(基底涂层)，然后，在基底涂层的上表面对准芯片位置(结构中线)，用注射器(syringe)通过对下部涂层表面内注入(非表面上点涂之点胶工艺)荧光粉胶体的方式，在下部涂层的表面层内形成向上的突起，类似于药物临床的皮试过程和形状。可以一次注入形成一个凸起，也可以多次注入形成多个凸起的上部涂层图案。上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形的结构，如图6和图2所示。[0076]实施例37
首先，在离开芯片发光表面(remote)的LED出光面上采用现有涂层工艺，涂敷一层荧光粉涂层(基底涂层)，然后，再在基底涂层的表面对准芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形(凸起)涂层，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的remote (悬空)方式的“凸”字形结构。
[0077]实施例38
首先，“凸”字形图案涂层的基底(下部)涂层可以是陶瓷荧光体、陶瓷玻璃荧光片、荧光膜、单晶荧光体等片状结构，然后，再在基底涂层的表面对准芯片位置上点涂一层荧光粉硅胶浆料，控制点胶量，利用胶体的表面张力和黏滞性(流动性)，在基底涂层表面形成面积较小(不能覆盖基底层)的第二层拱形(凸起)涂层，上部图案(帽顶)相对芯片表面的半张角小于等于30度，整个涂层(上下结构)自然呈现为要求的“凸”字形结构，以实现对基底涂层出光中前向散射LED芯片光的均匀发散作用。
【权利要求】
1.改善PC-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，包括涂覆在LED出光表面的荧光粉涂层，其特征在于:所述荧光粉涂层由上部涂层和下部涂层构成，所述上部涂层沿LED芯片发光表面方向的水平投影面积小于下部涂层的水平投影面积，形成一种中间厚、边缘薄的“凸”字形荧光粉涂层结构。
2.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层对LED芯片表面中心的半张角应该小于或等于30度。
3.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层表面切线与芯片表面的水平面的夹角存在角度值大于arCsin(nl/n3)的位置，其中nl为荧光粉涂层外的周围介质的折射率，n3为上部涂层的折射率。
4.根据权利要求3所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层表面切线与芯片发光表面水平面的夹角存在角度值大于[arcsin(nl/n3)+30]的位置，其中nl为涂层外的周围介质的折射率，n3为上部涂层的折射率。
5.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层可以是不含荧光粉颗粒的涂层，只包含其他散射颗粒和无色透明分散介质；且当上部涂层为无色透明胶体时，上部涂层表面切线与LED芯片发光表面水平面的夹角必须存在角度值大于arCsin(nl/n3)的位置，其中nl为荧光粉涂层外的周围介质的折射率，π3为上部涂层的折射率。
6.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:下部涂层形状为平面、凸面或凹面结构。
7.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:上部涂层为凸面结构、凹面结构、平面结构、锥状或者截顶立体锥形状。
8.根据权利要求1所述的改善pc-LEDs空间光色度均匀性的荧光粉涂层结构，其特征在于:所述LED芯片是单颗的LED芯片，或者是同一基底上的多颗LED芯片组，或者是整个晶圆。
【文档编号】H01L33/50GK103456871SQ201310435805
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】饶海波, 周炟, 王雪梅, 雷巧林, 廖骏源 申请人:电子科技大学
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1