本发明专利技术公开了一种全反射侧向出光型白光LED封装结构，包括透明薄片、沿透明薄片周向设置的内柱面反射镜、封装在透明薄片中的荧光粉和扩散粉，以及设置在透明薄片上的LED芯片和聚光反射器、与LED芯片连接的电极，聚光反射器位于LED芯片水平一侧，聚光反射器的开口朝向LED芯片，LED芯片与聚光反射器的开口内侧表面相邻，LED芯片的法向与透明薄片的平面平行，内柱面反射镜与透明薄片的平面垂直。本发明专利技术可以降低荧光粉层所导致的光散射损失，提升白光效率，光色性能可以在荧光粉中掺入适量的扩散粉来调节，同时增加了荧光粉和芯片的距离，减少了芯片产生的热所造成的荧光粉性能劣化，也使得白光效率进一步改善。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电子
，涉及白光发光二极管(LED)封装结构，尤其是一种全反射侧向出光式白光LED封装结构。
技术介绍
LED是一种能发光的半导体电子元件，其物理性质已为人熟知，并在照明和显示行业得到广泛应用。目前常见的白光LED技术，是使用LED芯片所产生的蓝光，激发涂布在芯片上方或周围的荧光粉，荧光粉受激发后发出绿光、黄光或红光，与LED芯片的蓝光搭配而产生白光。另外还有一种与之相近的白光LED技术，其使用紫外LED芯片所产生的紫外光，激发涂布在芯片上方或周围的荧光粉，发出蓝光、绿光或红光，混合出白光。美国专利US005998925A、US006069440A、US006600175A、US006614179A、US007592192A、US08227273A、US005847507A、US005959316A, US006163038A, US006299498B1, US006576930B2, US006812500B2,US007592192B2、US007750359B2、US005813753A、US006614179B1、US00329988B2，中国专利CN102593269A、CN1870309A、CN101702421B、CN101521257B、CN102169951A、CN101320773B、CN101771129A、CN102569558A、CN101432895A 和 CN102110681A，均使用了类似的技术。其中美国专利 US006614179B1、US00329988B2、中国专利 CN101432895A 和 CN102110681A 使用了侧向导光技术，但其白光仍是芯片与涂布在芯片上的荧光粉搭配产生的。在上述白光LED技术中，荧光粉均直接涂布在芯片上方或环绕在芯片周围，所得白光的光色、光效与荧光粉的浓度和用量关系很大。以最常用的蓝光芯片和黄色荧光粉组合为例，白光是由蓝光激发突光粉得到的黄光和透过突光粉层的蓝光混合而成，芯片和突光粉所发出的光必须透过高浓度的荧光粉层，而荧光粉层对光会产生散射和阻挡，而造成很大的光损失。黄光的比例越高，荧光粉的用量也越多，荧光粉层造成的光损失越大。对于6000K左右的正白光LED来说，最终透过荧光粉层的出射光的比例低于50%。而对于2800K左右的暖白光LED来说，由于使用的荧光粉量更多，最终透过荧光粉层的出射光的比例仅约 30%ο为减少光通过突光粉层时的损失，Optics Express期刊2009年4月第17卷第9期报道了使用蓝光通-黄光反射滤光片以提高白光LED的效率的方法。但在该方法中，芯片和荧光粉所发出的光仍需要透过高浓度的荧光粉层，不能显著提高光的出射比例。综上所述，现有的使用荧光粉技术的白光LED封装技术存在严重的问题，即由于荧光粉层散射及阻挡等原因而导致的大量光损失，如若能解决该问题，将能大幅度提高白光LED的光出射效率。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是提供一种可显著降低光在传播过程中的损失、提高LED光效的白光封装结构。技术方案:本专利技术的全反射侧向出光型白光LED封装结构，包括透明薄片、沿透明薄片周向设置的内柱面反射镜、封装在透明薄片中的荧光粉和扩散粉，以及设置在透明薄片上的LED芯片和聚光反射器、与LED芯片连接的电极,聚光反射器位于LED芯片水平一侦1J,聚光反射器的开口朝向LED芯片,LED芯片与聚光反射器的开口内侧表面相邻，LED芯片的法向与透明薄片的平面平行，内柱面反射镜与透明薄片的平面垂直，透明薄片由折射率大于或等于1.35的透明材料制成。本专利技术中，聚光反射器为抛物面、弧面或梯形锥。本专利技术中，LED芯片和聚光反射器封装在透明薄片内部。本专利技术中，LED芯片和聚光反射器设置在透明薄片的周向边缘，聚光反射器的开口朝向透明薄片。本专利技术中，透明薄片的上侧或下侧设置有一个底面反射镜，以实现单侧出光。本专利技术中，透明薄片的上侧或下侧设置有一个采用折射率大于或等于1.35的透明材料制作的透明凸透镜。本专利技术中，透明薄片的上侧和下侧分别设置有一个采用折射率大于或等于1.35的透明材料制作的透明凸透镜。本专利技术中，LED芯片发出的是蓝光或紫外光。本专利技术中，透明薄片中的荧光粉与透明材料的重量比在0.001:1至0.1:1之间。本专利技术中，透明薄片的厚度不超过5mm。本专利技术设计了一个含有荧光粉或荧光粉与扩散粉混合物的透明薄片，透明薄片的周向边缘设有内柱面反射镜，蓝光或紫外光LED芯片和聚光反射器被设置在透明薄片的内部或周向边缘。LED芯片发出的光在聚光反射器的作用下射入透明薄片。由于透明薄片材料的折射率比空气大，射入透明薄片的光因发生全反射而被限制在透明薄片中传播。光在透明薄片中传播时激发荧光粉发光或被扩散粉散射，荧光粉发出的光和被散射的光组成白光。白光从透明薄片的两个表面出射。若在透明薄片的一个表面设置反射镜，则光可从单面出射。相对于LED芯片来说，白光是从侧向导出的。在透明薄片表面设置凸透镜，可以提高光出射效率。有益效果:本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:下面以蓝光芯片和黄色荧光粉组合为例，来说明本专利技术的第一个益处。在透明薄片中传播的蓝光在遇到荧光粉之前，由于光的全反射和内柱面反射镜的反射而被限制在透明薄片中无法出射。当蓝光遇到荧光粉颗粒时，激发荧光粉发黄光，由于荧光粉的发光方向是随机的，所以部分黄光会从透明薄片的表面出射，未直接出射的黄光经过多次散射后也会出射。在本专利技术中，荧光粉发出的光是从透明薄片的表面导出的，相对于LED芯片来说，白光是从侧向导出的。降低荧光粉的浓度，减薄透明薄片的厚度，能使光在出射前受到的荧光粉的散射损失减少，白光效率也因此得到提升。而由于蓝光的传播被限制在透明薄片内，无论是降低荧光粉的浓度，还是减薄透明薄片的厚度，都不会增加蓝光的出射比例，即不会改变白光LED的光色。因此，本专利技术的第一个益处是:在不改变白光LED光色的同时，可以降低荧光粉层所导致的光散射损失，提升白光效率。本专利技术的第二个益处是，白光LED的光色性能可以在荧光粉中掺入适量的扩散粉来调节。以蓝光芯片和黄色荧光粉组合为例，若不掺入扩散粉，出射的光将主要是黄光，还有少量被荧光粉颗粒散射出来的蓝光，色温较低。加入扩散粉后，可以提高蓝光出射的比例。扩散粉的掺入量越多，被散射出的蓝光比例越高，白光LED的色温也越高。本专利技术的另一益处是增加了荧光粉和芯片的距离，减少了芯片产生的热所造成的荧光粉性能劣化，也使得白光效率进一步改善。附图说明图la、图1b分别是依据本专利技术的实施例1的白光LED的侧视和正视示意图。图2是依据本专利技术的实施例2的白光LED的侧视示意图。图3a、图3b分别是依据本专利技术的实施例3的白光LED的侧视和正视示意图。图中有:1.LED芯片、2.内柱面反射镜、3.荧光粉、4.扩散粉、5.透明薄片、6.聚光反射器、7.电极、8.外壳、9.透明凸透镜、10.底面反射镜。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术技术方案做进一步具体说明。图la、图1b分别是依据本专利技术的实施例1的白光LED的侧视和正视示意图。如图所示，首先选用金属、玻璃或塑料等为外壳材料，制作出一个环形薄片，环形薄片的厚度建议不超过5_。在环形薄片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全反射侧向出光型白光LED封装结构，其特征在于，该封装结构包括透明薄片（5）、沿所述透明薄片（5）周向设置的内柱面反射镜（2）、封装在所述透明薄片（5）中的荧光粉（3）和扩散粉（4），以及设置在透明薄片（5）上的LED芯片（1）和聚光反射器（6）、与所述LED芯片（1）连接的电极（7），所述聚光反射器（6）位于LED芯片（1）水平一侧，聚光反射器（6）的开口朝向LED芯片（1），LED芯片（1）与聚光反射器（6）的开口内侧表面相邻，LED芯片（1）的法向与透明薄片（5）的平面平行，内柱面反射镜（2）与透明薄片（5）的平面垂直，所述透明薄片（5）由折射率大于或等于1.35的透明材料制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董岩，宋立，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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