本實用新型屬于LED封裝技術(shù)，尤其是涉及一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

LED(Light Emitting Diode)是一種基于P-N結(jié)電致發(fā)光原理制成的半導(dǎo)體發(fā)光器件，具有電光轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、環(huán)保節(jié)能、體積小等優(yōu)點，被譽為21世紀(jì)綠色照明光源，如能應(yīng)用于傳統(tǒng)照明領(lǐng)域?qū)⒌玫绞诛@著的節(jié)能效果，這在全球能源日趨緊張的當(dāng)今意義重大。隨著以氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)的突破，基于大功率高亮度發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)在全球迅速興起，正成為半導(dǎo)體光電子產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點，并在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域引發(fā)了一場革命。LED由于其獨特的優(yōu)越性，已經(jīng)開始在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被業(yè)界認為是未來照明技術(shù)的主要發(fā)展方向，具有巨大的市場潛力。

目前傳統(tǒng)的白光LED由藍光LED芯片結(jié)合黃光熒光粉組成，出光存在藍光過多、青光缺失和紅光不足。越來越多的研究表明，采用這種方法的白光LED封裝模塊存在嚴(yán)重的藍光危害，由于藍光功率所占比例較大，將對用戶生物節(jié)律產(chǎn)生不利影響，具體表現(xiàn)為抑制褪黑素分泌，造成生物鐘紊亂，導(dǎo)致睡眠失調(diào)等。此外，由于輸入芯片的電能部分轉(zhuǎn)換為光能，其他轉(zhuǎn)換成了熱能，熒光粉吸收芯片出射藍光也有部分轉(zhuǎn)化為熱能，這些將導(dǎo)致熒光粉溫度的升高。在LED工作過程中，隨著熒光粉溫度的升高，其轉(zhuǎn)換效率下降，引起LED模塊光性能的衰減，并且溫度過高還會引起熒光粉膠的碳化。因此，采用藍光LED芯片結(jié)合熒光粉的封裝方法存在嚴(yán)重的可靠性缺陷。同時，當(dāng)前的熒光粉涂覆技術(shù)很難在工藝簡便性和高光色品質(zhì)方面達到平衡，低成本工藝簡單的自由點涂法存在空間顏色均勻性差的缺點，而保形涂覆工藝成本過高，嚴(yán)重依賴高精密設(shè)備。

現(xiàn)有專利如中國專利公開號CN105870303A，公開日為2016年8月17日，其公開了一種全光譜的LED光源，包括基板、封裝于所述基板上的LED芯片及用于封裝所述LED芯片的熒光膠，所述熒光膠由硅膠及熒光粉混合而成。但是，該方法僅僅是采用發(fā)射峰值不同的熒光粉來實現(xiàn)全光譜，并未從本質(zhì)上避免熒光粉帶來的各種問題。

中國專利授權(quán)公告號CN102543988B，公告日為2014年6月25日，其公開了一種金屬支撐垂直結(jié)構(gòu)無熒光粉白光LED，將發(fā)射藍光的LED和發(fā)射紅光、黃光或紅黃混合光的LED通過直接鍵合在一起。但是，該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鍵合工藝容易帶來新的可靠性問題，并且上層芯片材料對下層芯片出光的吸收將會大大降低整個模塊的出光效率。

中國專利公開號CN104157762A，公開日為2014年11月19日，其公開了一種無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊，包括襯底、緩沖層、n型層、有源層和p型層，有源層包括長波長發(fā)光區(qū)域和短波長發(fā)光區(qū)域，通過設(shè)置LED有源區(qū)的結(jié)構(gòu)，使LED在不同注入水平下載流子的主要復(fù)合區(qū)域不同，對應(yīng)發(fā)光的中心波長不同，周期性地改變驅(qū)動信號，并利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，可以從視覺上得到白光，進一步改變交流驅(qū)動信號的占空比，調(diào)節(jié)LED的光譜分布。但是，該方法芯片結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電路復(fù)雜，并且出光是周期性變化的，必然對人眼造成不利影響。

中國專利公開號CN104900771A，公開日為2015年09月09日，公開了一種無熒光粉的高效白光LED外延結(jié)構(gòu)及其生長方法，該結(jié)構(gòu)包括襯底、緩沖層、N-GaN層、紫外光波長的發(fā)光多量子阱層、P-GaN層、黃帶和藍帶發(fā)光激發(fā)層以及電極接觸層；利用MOCVD工藝，在襯底上生長紫外光多量子阱結(jié)構(gòu)、黃帶和藍帶發(fā)光激發(fā)層，通過底層紫外光多量子阱部分的紫外光照射P-GaN后的AlGaN/GaN超晶格層，從而激發(fā)出其黃帶和藍帶發(fā)光，發(fā)射出白光。但是，該方法工藝復(fù)雜，成本較高，并且不能得到全光譜高品質(zhì)的白光，仍然解決不了青光缺失和紅光不足的問題，同時，紫外光的出射會對照明用戶造成視覺傷害。

基于當(dāng)前白光LED封裝技術(shù)存在的嚴(yán)重不足，本實用新型提出了一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)，多基色高光效垂直結(jié)構(gòu)LED芯片直接合成白光，提高封裝模塊光色品質(zhì)，用于解決傳統(tǒng)封裝方法出光光色品質(zhì)差，工藝復(fù)雜，可靠性低等問題。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)，包括封裝基板，若干顆顆呈間隔放置的LED芯片通過固晶層分別貼裝在封裝基板上，引線的兩端分別與LED芯片的上電極、封裝基板上的電路固定連接，在封裝基板上安裝有光學(xué)透鏡，在光學(xué)透鏡和LED芯片之間的間隙中填充有灌封膠，特征是：全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)不使用熒光粉，通過若干顆LED芯片直接合成白光，若干顆LED芯片為AlInGaN材料體系制備的高光效垂直結(jié)構(gòu)黃光LED芯片、高光效垂直結(jié)構(gòu)綠光LED芯片、高光效垂直結(jié)構(gòu)青光LED芯片和高光效垂直結(jié)構(gòu)藍光LED芯片，AlGaInP材料體系制備的高光效垂直結(jié)構(gòu)紅光LED芯片和高光效垂直結(jié)構(gòu)橙光LED芯片。

所述若干顆LED芯片由1~4顆黃光LED芯片、1~2顆綠青藍光LED芯片和1~2顆紅橙光LED芯片組成，其中：黃光LED芯片峰值波長范圍為560nm~580nm；綠青藍光LED芯片通過外延生長具有不同In組分多量子阱，實現(xiàn)單LED芯片輻射綠光、藍光和青光，綠光峰值波長范圍為510nm~530nm，青光峰值波長范圍為480nm~500nm，藍光峰值波長范圍為445nm~465nm；紅橙光LED芯片通過外延生長具有不同Al組分多量子阱，實現(xiàn)單LED芯片輻射紅光和橙光，紅光峰值波長范圍為615nm~635nm，橙光峰值波長范圍為590nm~610nm；若干顆LED芯片為串聯(lián)連接，單一恒電流驅(qū)動。

或，所述若干顆LED芯片由1顆紅光LED芯片、1顆橙光LED芯片、1顆黃光LED芯片、1顆綠光LED芯片、1顆青光LED芯片和1顆藍光LED芯片組成，其中：紅光LED芯片峰值波長范圍為615nm~635nm，橙光LED芯片峰值波長范圍為590nm~610nm，黃光LED芯片峰值波長范圍為560nm~580nm，綠光LED芯片峰值波長范圍為510nm~530nm，青光LED芯片峰值波長范圍為480nm~500nm，藍光LED芯片峰值波長范圍為445nm~465nm；若干顆LED芯片為并聯(lián)連接，多路電流驅(qū)動，各顏色LED芯片分別對應(yīng)驅(qū)動。

或，所述若干顆LED芯片由1~2顆紅光LED芯片、1~2顆橙光LED芯片、1~6顆黃光LED芯片、1~2顆綠光LED芯片、1顆青光LED芯片和1顆藍光LED芯片組成，其中：紅光LED芯片峰值波長范圍為615nm~635nm，橙光LED芯片峰值波長范圍為590nm~610nm，黃光LED芯片峰值波長范圍為560nm~580nm，綠光LED芯片峰值波長范圍為510nm~530nm，青光LED芯片峰值波長范圍為480nm~500nm，藍光LED芯片峰值波長范圍為445nm~465nm；若干顆LED芯片為串聯(lián)連接，單一恒電流驅(qū)動。

或，所述若干顆LED芯片由1~2顆紅光LED芯片、1顆橙光LED芯片、1~4顆黃光LED芯片、2顆綠光LED芯片、1顆青光LED芯片和1顆藍光LED芯片，其中：紅光LED芯片峰值波長范圍為615nm~635nm，橙光LED芯片峰值波長范圍為590nm~610nm，黃光LED芯片峰值波長范圍為560nm~580nm，綠光LED芯片峰值波長范圍為510nm~530nm，青光LED芯片峰值波長范圍為480nm~500nm，藍光LED芯片峰值波長范圍為445nm~465nm；若干顆LED芯片為串并聯(lián)結(jié)合連接，有選擇性的實現(xiàn)不同顏色LED芯片間的并聯(lián)，采用單一恒電流驅(qū)動。

進一步地，所述若干顆LED芯片在封裝基板上以等間距圓形分布或者正多邊形排列方式分布。

進一步地，所述的封裝基板表面有實現(xiàn)LED芯片電連接的電路，封裝基板為印刷電路板（PCB）、金屬核印刷電路板（MCPCB）、直接鍵合銅基板（DBC）、低溫共燒陶瓷基板（LTCC）、直接鍍銅基板（DPC）或硅基板中的一種。

進一步地，所述的光學(xué)透鏡為球帽透鏡、具有表面微結(jié)構(gòu)陣列透鏡、自由曲面透鏡或內(nèi)部摻雜有微米納米散射顆粒的光學(xué)透鏡中的一種，所述的光學(xué)透鏡材料為硅膠、環(huán)氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或玻璃中的一種。

進一步地，所述的灌封膠為硅膠、環(huán)氧樹脂、摻雜有微米納米二氧化硅或二氧化鈦散射顆粒的硅膠混合物、摻雜有微米納米二氧化硅或二氧化鈦散射顆粒的環(huán)氧樹脂混合物中的一種；硅膠混合物或環(huán)氧樹脂混合物的微米納米二氧化硅或二氧化鈦散射顆粒的摻雜濃度范圍為0.01%~0.1%。

總體而言，本實用新型所提出的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點是采用多基色LED芯片直接封裝得到白光，用于替代傳統(tǒng)的藍光LED芯片結(jié)合熒光粉合成白光的方法，簡化了封裝工藝，避免了由于熒光粉帶來的可靠性問題，同時，采用多基色LED芯片直接合成白光，全光譜出光具有更理想的光色品質(zhì)，真正意義上實現(xiàn)了綠色高品質(zhì)的LED照明。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例1多基色LED芯片在封裝基板上分布示意圖；

圖3為本實用新型實施例1光譜圖；

圖4為本實用新型實施例2全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例2多基色LED芯片在封裝基板上分布示意圖；

圖6為本實用新型實施例2光譜圖；

圖7為本實用新型實施例3全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型實施例3多基色LED芯片在封裝基板上分布示意圖；

圖9為本實用新型實施例3光譜圖；

圖10為本實用新型實施例4全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本實用新型實施例4多基色LED芯片在封裝基板上分布示意圖；

圖12為本實用新型實施例4光譜圖。

具體實施方式

下面通過借助實施例更加詳細地說明本實用新型，但以下實施例僅是說明性的，本實用新型的保護范圍并不受這些實施例的限制。

實施例1：

如圖1所示，一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)包括陶瓷基板12，4顆呈間隔放置的LED芯片11通過導(dǎo)電銀膠固晶層13分別貼裝在陶瓷基板12上，引線14的兩端分別與LED芯片11的上電極、陶瓷基板12上的電路15固定連接，在陶瓷基板12上直接制作有球帽透鏡16。

如圖2所示，4顆LED芯片11由1顆綠青藍光LED芯片21、2顆黃光LED芯片22和1顆紅橙光LED芯片23組成。

圖3所示為本實施例按照綠青藍光LED芯片21、黃光LED芯片22和紅橙光LED芯片23的光功率比值為3：3：4合成的光譜圖，其中：綠青藍光LED芯片21中綠光、青光和藍光的光功率比值為2：1：1，紅橙光LED芯片23中紅光和橙光的光功率比值為4：1，最終得到的LED光源色溫為2900K，顯色指數(shù)為94。

實施例2：

如圖4所示，一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)，包括金屬核印刷電路板(MCPCB) 42，6顆呈間隔放置的LED芯片41通過金屬焊膏固晶層43分別貼裝在MCPCB 42上，引線44的兩端分別與LED芯片41的上電極、MCPCB 42上的電路45固定連接，在MCPCB 42上安裝有自由曲面透鏡46，在LED芯片41和MCPCB 42的間隙中填充有硅膠47。

如圖5所示，6顆LED芯片41由1顆紅光LED芯片41、1顆橙光LED芯片52、1顆黃光LED芯片53、1顆綠光LED芯片54、1顆青光LED芯片55和1顆藍光LED芯片56組成。

圖6所示為本實施例按照紅光LED芯片51、橙光LED芯片52、黃光LED芯片53、綠光LED芯片54、青光LED芯片55和藍光LED芯片56光功率比值為10：4：10：6：3：3合成的光譜圖，最終得到的LED光源色溫為3400K，顯色指數(shù)為94。

實施例3：

如圖7所示，一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)，包括陶瓷覆銅基板(DBC) 72，9顆呈間隔放置的LED芯片71通過導(dǎo)電銀膠固晶層74分別貼裝在DBC 72上，引線73的兩端分別與LED芯片71的上電極、DBC 72上的電路75固定連接，在DBC 72上安裝有擴散板76，在擴散板76和LED芯片71的間隙中填充有硅膠77。

如圖8所示，9顆LED芯片71由1顆紅光LED芯片81、5顆黃光LED芯片82、1顆綠光LED芯片83、1顆青光LED芯片84和1顆藍光LED芯片85組成。

圖9所示為本實施例按照紅光LED芯片81、黃光LED芯片82、綠光LED芯片83、青光LED芯片84和藍光LED芯片85光功率比值為5：5：4：2：4合成的光譜圖，最終得到的LED光源色溫為4900K，顯色指數(shù)為96。

實施例4：

如圖10所示，一種無熒光粉的全光譜LED封裝結(jié)構(gòu)，包括硅基板102，10顆呈間隔放置的LED芯片101通過金屬焊膏固晶層104分別貼裝在硅基板102上，引線103的兩端分別與LED芯片101的上電極、硅基板102上的電路105固定連接，在硅基板102上安裝有球帽透鏡106，在透鏡106和LED芯片101的間隙中填充有硅膠和納米二氧化鈦顆?；旌衔?07。

如圖11所示，10顆LED芯片101由1顆紅光LED芯片111、5顆黃光LED芯片112、2顆綠光LED芯片113、1顆青光LED芯片114和1顆藍光LED芯片115組成。

圖12所示為本實施例按照紅光LED芯片111、黃光LED芯片112、綠光LED芯片113、青光LED芯片114和藍光LED芯片115光功率比值為5：4：2：1：1合成的光譜圖，最終得到的LED光源色溫為3000K，顯色指數(shù)為95。