专利名称：一种白光led光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED光源，尤其涉及一种用于照明的白光LED光源。
背景技术：
现有的基于发光二极管LED芯片的白光LED照明技术，以蓝色LED芯片配合荧光粉方式简单易行，研究应用最为广泛。半导体照明LED白光技术的核心是荧光粉的涂敷工艺，荧光粉涂层的厚度的可控性和均匀性直接影响到LED白光的亮度、色度一致性和光源整体的出光效率，甚至会影响到光源在使用过程中的色温稳定性和使用可靠性。现有的荧光粉涂敷技术是将胶水(环氧树脂、硅胶或者硅树脂等)与发光材料混合体填充至光源腔， 荧光粉在胶水与荧光粉混合体中分散很难均匀，并且胶水与荧光粉的混合体中不可避免地存在气泡。之后，通过手动或者自动点胶机将适量荧光粉与胶水的混合体滴到已固晶焊线的芯片上，在半个小时内烘烤定型。该工艺技术中点胶量难于控制，使得成批做出的LED光色差别较大，且荧光粉容易沉淀，涂敷不均匀，导致荧光粉在芯片表面分布的一致性差，从而导致单颗光源整体的发光强度和色温在空间各个方向上的分布不均匀。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提出一种提供结构简单、成本低、光能利用率高、色温分布均匀的白光LED光源。一种白光LED光源，包括圆形基体，在所述基体上设有圆形的凹槽，在所述凹槽底部中心区域设有沉头孔，所述沉头孔内嵌套有金属热沉，在所述金属热沉表面固定设置有LED芯片，在所述凹槽的开口处适配密封固定设置有凸透镜，并使所述凸透镜下方的凹槽部分形成一光源腔，且在所述光源腔内填充荧光粉填充物。所述的白光LED光源，其中，所述光源腔的侧壁为垂直状侧壁。所述的白光LED光源，其中，所述光源腔的侧壁为斜坡状侧壁。所述的白光LED光源，其中，在所述斜坡状侧壁上设有反射层。所述的白光LED光源，其中，在所述凸透镜底面设有一荧光粉层。所述的白光LED光源，其中，所述荧光粉层的厚度为O. 5-1. 5_。所述的白光LED光源，其中，所述荧光粉层的物质为发黄光的钇铝石榴石荧光粉、发红光的锗酸盐石榴石体系、或者发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉。所述的白光LED光源，其中，所述凸透镜的外形构造呈球冠状或倒扣的碗状。所述的白光LED光源，其中，所述荧光粉填充物为发黄光的钇铝石榴石荧光粉、发红光的锗酸盐石榴石体系、或者发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉与硅胶或者环氧树脂的混合体。所述的白光LED光源，其中，所述凸透镜为石英透镜、硅胶透镜或玻璃透镜中任一种。本发明提供的白光LED光源，有效地克服了传统点粉工艺中荧光粉层厚度难以控制并且荧光粉容易沉淀等技术难题，同时也克服了现有的玻璃陶瓷屏、荧光薄膜和荧光粉磁控溅射沉积等技术方案工序复杂、成本高，生产效率低以及批量生产产品均一性难以控制等难题。LED芯片固定于一个特殊设计的支架的腔体内，腔体壁采用特殊材料，荧光粉和胶水的混合体注入腔体后液面保持水平，从而有效地实现了荧光粉层的薄形涂敷。调节腔体深度，可以调节点粉体量，从而调节LED光源的色温和亮度。
图I是实施例I中一种白光LED光源的结构示意图；图2是实施例2中一种白光LED光源的结构示意图；图3是实施例3中一种白光LED光源的结构示意图。
具体实施例本发明提供的一种白光LED光源，包括圆形基体，在所述基体上设有圆形的凹槽，在凹槽底部中心区域设有沉头孔，沉头孔内嵌套有金属热沉，在金属热沉表面固定设置有LED芯片，在凹槽的开口处适配密封固定设置有凸透镜，并使凸透镜下方的凹槽部分形成一光源腔，且在光源腔内填充荧光粉填充物。其中，就白光LED光源的基体，其外形也可以是方形或椭圆形，根据需要，也可以是其他规则形状；凹槽的形状也可以是方形或椭圆形；沉头孔可以为盲孔，也可以是通孔，即由凹槽底部直接贯通至基体的底表面，形成一通孔；金属热沉外露在凹槽的部分略微高出凹槽底面一定距离，约为Imm左右；该白光LED光源的LED芯片可以选用蓝光LED芯片或紫光LED芯片。本发明的白光LED光源，其光源腔中填充的荧光粉填充物可以是发黄光的钇铝石榴石荧光粉、发红光的锗酸盐石榴石体系、或者发绿色的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉与硅胶或者环氧树脂的混合体。就本发明的白光LED光源，其光源腔的侧壁，即凹槽的侧壁可以是与其底面相垂直，也可以是与其底面相倾斜，即斜坡状，且斜坡角为O 45°为佳，优选30°。同时，在光源腔的侧壁表面设置一层反射层，该反射层可以将LED芯片向周边发射的光线反射凸透镜方向，用以提高光通量和光强度或照度。本发明的白光LED光源，其凸透镜的外形可以是球冠状、倒扣的碗状或纵向截面呈U型状。在凸透镜选用球冠状或倒扣的碗状的凸透镜时，可以在凸透镜的底表面设置一层厚度为O. 5-1. 5mm的荧光粉层。该荧光粉层采用磁控溅射或喷涂等方式制备在凸透镜的底表面。这种结构的好处在于在芯片表面的单一突光粉(比如发黄光的乾招石槽石突光粉)与胶水的混合体组成的荧光粉涂层不能满足光源的色温与显色指数要求时，可以通过在芯片表面设置红色(或发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉)荧光粉涂层来改变色温和调节显色指数。这种设置可以有效地避免两种荧光粉同时与胶体混合由于荧光粉比重不同导致荧光粉沉淀速率不同，也即可以有效解决多种荧光粉混合均匀难，从而导致光源整体光色的差异。
上述凸透镜可以选用石英透镜、硅胶透镜或玻璃透镜。LED芯片采用导热银胶或者共晶焊接方式固接在金属热沉上，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接，从而实现内外电极的连接。在使用过程中，通入工作电流，LED芯片就可以发光，由于电光转换效率低，芯片产生的热量主要通过金属热沉及时地散发到外界环境中，从而降低芯片结温保证光源的使用寿命和可靠性。在发蓝光或者紫光芯片上表面，涂敷一层荧光粉层，通过两种或者几种光色复合实现白光。本发明可以采用单一荧光粉填充物成分；也可以采用荧光粉填充物与荧光粉层相结合的分层设置；这样就可以有效地克服了不同类别的荧光粉比重不同从而导致荧光粉涂层中荧光粉分散不均匀的问题。LED芯片固定于光源腔内，荧光粉填充物为荧光粉和硅胶或者环氧树脂的混合体，将荧光粉与胶体的混合体注入腔体后，整体液面保持水平，并与凸透镜底面相接触，同时采用从基板传导加热或辐射加热的方式，使荧光粉与胶水的混合体快速固化。从而有效地实现了荧光粉层的薄形涂敷。通过调节光源腔体深度，可以调节点粉体量，从而调节LED光源的色温和亮度。下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。实施例I 如图I所示，一种白光LED光源，采用圆形基体2，该基体2采用陶瓷材质；在基体2上开设一圆形状的凹槽，且凹槽的侧壁与其底面相垂直，并在侧壁上通过磁控溅射制备一层光反射层22，该凹槽的开口端为阶梯状21。在凹槽的底部开设有通孔状沉头孔，且在沉头孔内嵌入一金属热沉4,金属热沉4在凹槽的外露部分略高于凹槽的底面,约为Imm左右；在金属热沉4的表面采用导热银胶焊接方式固接有LED芯片5 ;在凹槽内填充有荧光粉填充物3，其高度与凹槽的阶梯台面21处于同一水平面上；球冠状的石英材质凸透镜I适配固定设置在凹槽的阶梯台面21上，且凸透镜I的底面与荧光粉填充物3 (即发黄光的钇铝石榴石荧光粉与硅胶或者环氧树脂的混合体)的表面相接触；位于凸透镜I下方的凹槽部分形成一密封的光源腔。实施例2如图2所示，本实施例2与实施例I的不同之处在于在娃胶材质凸透镜I的底面通过磁控派射方式制备一层厚度为O. 5mm的突光粉层6，该荧光粉层6 (即发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉)与荧光粉填充物3 (即发黄光的钇铝石榴石荧光粉)相接触。这种结构的好处在于当芯片表面的发黄光的钇铝石榴石荧光粉与胶水的混合体组成的荧光粉涂层不能满足光源的色温与显色指数要求时，可以通过在芯片表面设置发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉涂层来改变色温和调节显色指数。这种设置可以有效地避免两种荧光粉同时与胶体混合由于荧光粉比重不同导致荧光粉沉淀速率不同，也即可以有效解决多种荧光粉混合均匀难，从而导致光源整体光色的差异。实施例3如图2所示，本实施例3与实施例2的不同之处在于在娃胶材质凸透镜I的底面通过磁控派射方式制备一层厚度为I. 5mm的突光粉层6，该荧光粉层6 (即发红光的锗酸盐石榴石体系)与荧光粉填充物3 (即发黄光的钇铝石榴石荧光粉)相接触。实施例4如图2所示，本实施例4与实施例2的不同之处在于在硅胶材质凸透镜I的底面通过磁控溅射方式制备一层厚度为I. Omm的荧光粉层6，该荧光粉层6 (即发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉)与荧光粉填充物3 (即发红光的锗酸盐石榴石体系)相接触。实施例5如图3所示，本实施例5与实施例I的不同之处在于凹槽的侧壁，即光源腔的侧壁呈斜坡状，该侧壁与底面之间的夹角为30° ;玻璃材质凸透镜I的外形构造为倒扣的碗状。这种结构的好处在于侧壁设置成斜面可以增大出光率并优化出光的设计。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种白光LED光源，其特征在于，该白光LED光源包括圆形基体，在所述基体上设有圆形的凹槽，在所述凹槽底部中心区域设有沉头孔，所述沉头孔内嵌套有金属热沉，在所述金属热沉表面固定设置有LED芯片，在所述凹槽的开口处适配密封固定设置有凸透镜，并使所述凸透镜下方的凹槽部分形成一光源腔，且在所述光源腔内填充荧光粉填充物。
2.根据权利要求I所述的白光LED光源，其特征在于，所述光源腔的侧壁为垂直状侧壁。
3.根据权利要求I所述的白光LED光源，其特征在于，所述光源腔的侧壁为斜坡状侧壁。
4.根据权利要求2或3所述的白光LED光源，其特征在于，在所述斜坡状侧壁上设有反射层。
5.根据权利要求4所述的白光LED光源，其特征在于，在所述凸透镜底面设有一荧光粉层。
6.根据权利要求5所述的白光LED光源，其特征在于，所述荧光粉层的厚度为O. 5-1. Smnin
7.根据权利要求5所述的白光LED光源,其特征在于,所述突光粉层的物质为发黄光的钇铝石榴石荧光粉、发红光的锗酸盐石榴石体系、或者发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉。
8.根据权利要求5所述的白光LED光源，其特征在于，所述凸透镜的外形构造呈球冠状或倒扣的碗状。
9.根据权利要求I所述的白光LED光源，其特征在于，所述荧光粉填充物为发黄光的钇铝石榴石荧光粉、发红光的锗酸盐石榴石体系、或者发绿光的二价铕激活氯硅酸镁钙荧光粉与硅胶或者环氧树脂的混合体。
10.根据权利要求I或9所述的白光LED光源，其特征在于，所述凸透镜为石英透镜、硅胶透镜或玻璃透镜中任一种。
全文摘要
本发明属于光电子领域，其公开了一种白光LED光源，包括圆形基体，在基体上设有圆形的凹槽，在凹槽底部中心区域设有沉头孔，沉头孔内嵌套有金属热沉，在金属热沉表面固定设置有LED芯片，在凹槽的开口处适配密封固定设置有凸透镜，并使凸透镜下方的凹槽部分形成一光源腔，且在光源腔内填充荧光粉填充物。本发明提供的白光LED光源，克服了光源空间色温不均匀以及色温漂移等问题。
文档编号F21V9/10GK102644855SQ201110041009
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者刘葳, 周明杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司