CN109273581B - 一种基于荧光粉发光的可调彩色led发光模块的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及照明装置的改进，尤其涉及一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，包括发光芯片、荧光粉涂覆层，还包括液晶驱动层，所述发光芯片、液晶驱动层和荧光粉涂覆层依次设置，所述液晶驱动层将荧光粉涂覆层与发光芯片隔开，所述液晶驱动层和荧光粉涂覆层形状相同且对齐相互贴合，通过对发光原理和LED发光模块的结构改进，在有限空间内，提高隔热效果、提高荧光粉的牢固程度，提升整个发光***的稳定性，提供一种稳定的可调制颜色的彩色LED发光方案。

Description

一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构。

背景技术

发光二极管，简称LED。LED可以在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。LED光效突出、节能环保、长寿命，成为代替传统路灯光源的理想选择，使其在道路照明领域得到广泛应用，不仅如此，基于电流调制RGB三种芯片而实现彩色发光的RGBLED在户外显示以及广告装饰得到了广泛应用。在大功率LED工作时，大部分的电能被转变为热能，导致芯片温度上升，光电性能下降。但是RGBLED因为每个发光芯片的衰减速度与寿命不一样，造成色彩混合比例偏离，所以容易产生色彩失真，如果其中一颗发光芯片坏了，或者某个灯芯片发生严重衰减，则色彩失真在整个屏幕上会显得相当明显，目前依然没能彻底解决。

现有相近技术出自专利CN103557457A。专利主要介绍了一种远程激发荧光粉LED灯具,涉及照明灯具技术领域,主要由反光罩、蓝光LED、荧光粉和PC罩组成,蓝光LED和荧光粉分离,荧光粉附着在PC罩上,PC罩为透明PC罩。该发明声称由于荧光粉与光源分离,荧光粉温度较低而转换效率提高,降低荧光粉衰减速度,整个LED照明***可靠性更高,光衰更小,但在实际应用中，荧光粉和光源简单分离，中间为空气，热量还是会容易传递，隔热性不足，荧光粉简单附着在反光罩上，容易脱落或者变形，进而影响发光效率与发光效果；仅仅只是简单分离，并无其他亮点和功能，创新性比较单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，通过对发光原理和LED发光模块的结构改进，在有限空间内，提高隔热效果、提高荧光粉的牢固程度，提升整个发光***的稳定性，提供一种稳定的可调制颜色的彩色LED发光方案。采用液晶驱动层将荧光粉与发光芯片隔开，并对荧光粉层起了支撑作用，在保证发光芯片的散热效率的基础上，提高了荧光粉层的稳定性，进而提高了整个发光灯具的发光稳定性，克服原来的技术仅仅只是把荧光粉涂覆在PC灯罩上，散热效果没有本发明的好，并且容易造成荧光粉脱落的技术缺陷。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：包括发光芯片、荧光粉涂覆层，还包括液晶驱动层，所述发光芯片、液晶驱动层和荧光粉涂覆层依次设置，所述液晶驱动层将荧光粉涂覆层与发光芯片隔开，所述液晶驱动层和荧光粉涂覆层形状相同且对齐相互贴合。

进一步的，所述液晶驱动层包括第一玻璃基片和第二玻璃基片；所述第一玻璃基片和第二玻璃基片两端分别装有第一偏光板和第二偏光板；第一电极，其设置于所述第一玻璃基片的所述第二玻璃基片侧；第二电极，其设置于所述第二玻璃基片的所述第一玻璃基片侧；所述第一电极和第二电极由对应镀于第一玻璃基片和第二玻璃基片的导电薄膜形成；液晶层，其封入于所述第一玻璃基片及第二玻璃基片间；液晶驱动电路，对提供给所述液晶层的施加电压进行控制，驱动每个相应区域的液晶的发光强度。

进一步的，所述薄膜的材料为氧化铟锡，所述第一玻璃基片和第二玻璃基片还镀有取向剂。

进一步的，所述荧光粉涂覆层包括第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽分别涂覆红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉。

优选的，所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽用光刻技术镂刻出相应的凹槽形状，并将对应的荧光粉涂覆上去。

进一步的，所述液晶层包括第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区，所述第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区分别与所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽形状相同且对齐相互贴合。

进一步的，还包括反射罩，所述发光芯片和/或荧光粉涂覆层的出光方向朝向所述反射罩，以使所述发光芯片、荧光粉涂覆层发出的光通过所述反射罩反射后射出。

进一步的，所述发光芯片为能发出高能量光子的LED芯片。

优选的，所述发光芯片为紫外光LED芯片。

优选的，所述荧光粉涂覆层使用透明高透光率的材料制成。

本发明的优点在于：1.采用液晶驱动层将荧光粉与发光芯片隔开，并对荧光粉层起了支撑作用，在保证发光芯片的散热效率的基础上，提高了荧光粉层的稳定性，进而提高了整个发光灯具的发光稳定性，而原来的技术仅仅只是把荧光粉涂覆在PC灯罩上，散热效果没有本发明的好，并且容易造成荧光粉脱落；

2.采用不同的液晶驱动层区域控制光的透光率进而对特定荧光粉涂覆层区域上的荧光粉进行激发，实现了可控变色，采用荧光粉以后，有些LED的光色会变得更加柔和或鲜艳，以适应不同的应用需要，而现有技术以荧光粉被激发发光的LED还不能实现可调控彩色显示。

3.由于被激发光的光强转为电路控制，因此荧光粉比例调试环节可以省略，目前只能依靠繁琐的荧光胶比例调节，才能实现LED发出所需颜色，简化了LED的生产流程步骤。

4.采用单发光芯片激发荧光粉进行发光，在可实现调色的前提下，整体画面发生色彩失真的 概率大大降低。（假设在同一段时间内每个芯片不发生光衰正常发光的概率一样，设为A，其中A<1，则在单发光芯片正常发光的概率为A，而RGBLED正常发光概率为A³）。

5. 可以利用某些波段LED发光效率高的优点来制备其他波段的LED，以提高该波段的发光效率，例如需要制备470nm的LED时，可能制备出来的是从455nm到480nm范围很宽的LED，发光波长在两端的LED只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采用荧光粉可以将这些所谓的"废品"转化成我们所需要的颜色而得到利用。

6.利用本发明单像素发生色彩失真的概率的特点，可以将基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构应用于交通信号指示灯上，制作各种颜色的长寿命信号指示灯。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明荧光粉涂覆层示意图；

附图3为本发明液晶驱动层示意图。

1. 发光芯片，2. 荧光粉涂覆层，3. 液晶驱动层，4. 反射罩，21. 第一凹槽，22.第二凹槽，23. 第三凹槽，31. 第一玻璃基片，32. 第二玻璃基片，33. 第一偏光板，34. 第二偏光板，35. 第一电极，36. 第二电极，37. 液晶层。

具体实施方式

实施例1：

本发明实施例1如图1-3所示的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，包括发光芯片1、荧光粉涂覆层2，还包括液晶驱动层3，所述发光芯片1、液晶驱动层3和荧光粉涂覆层2依次设置，所述液晶驱动层3将荧光粉涂覆层2与发光芯片1隔开，所述液晶驱动层3和荧光粉涂覆层2形状相同且对齐相互贴合。采用液晶驱动层3将荧光粉涂覆层2与发光芯片1隔开，并与荧光粉涂覆层2相互贴合进行封装，对荧光粉层起了支撑作用，在保证发光芯片1的散热效率的基础上，提高了荧光粉涂覆层2的稳定性，进而提高了整个发光模块的发光稳定性。

所述液晶驱动层3包括第一玻璃基片31和第二玻璃基片32；所述第一玻璃基片31和第二玻璃基片32两端分别装有第一偏光板33和第二偏光板34；第一电极35，其设置于所述第一玻璃基片31的所述第二玻璃基片32侧；第二电极36，其设置于所述第二玻璃基片32的所述第一玻璃基片31侧；所述第一电极35和第二电极36由对应镀于第一玻璃基片31和第二玻璃基片32好透明而导电的薄膜形成；液晶层37，其封入于所述第一玻璃基片31及第二玻璃基片32间；液晶驱动电路，对提供给所述液晶层37的施加电压进行控制，对施加在各液晶层37部分的电压进行相互独立的控制，驱动每个相应区域的液晶的发光强度。

所述薄膜的材料为氧化铟锡，所述第一玻璃基片31和第二玻璃基片32还镀有取向剂。液晶层37夹在第一玻璃基片31及第二玻璃基片32之间，第一玻璃基片31及第二玻璃基片32的两端装有第一偏光板33和第二偏光板34，第一玻璃基片31及第二玻璃基片32表面上先镀有一层导电薄膜用做电极使用，这种薄膜通常是氧化铟锡，简称ITO。然后再在有ITO的第一玻璃基片31及第二玻璃基片32表面上镀取向剂，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面的方向排列。当入射光通过偏振片后成为线偏振光，在外电场作用时，由线偏光经过扭曲向列液晶的旋光特性决定，在出射处，检偏片与起偏片相互垂直，旋转了90°的偏振光可以通过，因此呈透光态，通过改变电极电压的大小，可以实现不同的灰阶。

能发出波长较短光的发光芯片1，其发出的光受液晶驱动层3控制，液晶驱动层3的不同区域块对不同区域的光进行选择性透光或者完全不透光，进而去激发相应区域的荧光粉，从而达到通过控制每种荧光粉的激发光光强去控制不同颜色的发射光光强，进而达到混色的目的。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，区别之处在于：

所述荧光粉涂覆层2包括第一凹槽21、第二凹槽22和第三凹槽23，所述第一凹槽21、第二凹槽22和第三凹槽23分别涂覆红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉。

进一步的，所述第一凹槽21、第二凹槽22和第三凹槽23用光刻技术镂刻出相应的凹槽形状，并将对应的荧光粉涂覆上去。

优选的，所述荧光粉涂覆层2使用透明高透光率的材料制成

进一步的，所述液晶层37包括第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区，所述第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区分别与所述第一凹槽21、第二凹槽22和第三凹槽23形状相同且对齐相互贴合。

所述第一凹槽21、第二凹槽22和第三凹槽23采用光刻技术镂刻，形成表面均匀，涂覆荧光粉更加均匀。通过液晶驱动电路控制第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区上的液晶区域，进行控制红色光、绿色光和蓝色光的发光强度，来进行混合产生不同的颜色，实现了可控变色。由于被激发光的光强转为电路控制，因此荧光粉比例调试环节可以省略，在生产过程中减去繁琐的荧光胶比例调节工序。

实施例3：

本实施例与实施例2基本相同，区别之处在于：

还包括反射罩4，所述发光芯片1和/或荧光粉涂覆层2的出光方向朝向所述反射罩4，以使所述发光芯片1、荧光粉涂覆层2激发出的光通过所述反射罩4反射后射出。发光芯片1发出的光通过反射罩4反射后集中射出，可以提高光源转换率，而且使得出反射罩4垂直出光角度更集中，光学一致性高度统一。

所述发光芯片1为能发出高能量光子的LED芯片

优选的，所述发光芯片1为紫外光LED芯片。

本发明提出了信号指示灯，包括外壳、以及上述任一项所述的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构。利用本发明单像素发生色彩失真的概率的特点，可以制作各种颜色的长寿命信号指示灯。

当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，包括发光芯片（1）、荧光粉涂覆层（2），还包括液晶驱动层（3），所述发光芯片（1）、液晶驱动层（3）和荧光粉涂覆层（2）依次设置，所述液晶驱动层（3）将荧光粉涂覆层（2）与发光芯片（1）隔开，所述液晶驱动层（3）和荧光粉涂覆层（2）形状相同且对齐相互贴合，其特征在于：所述液晶驱动层（3）包括第一玻璃基片（31）和第二玻璃基片（32）；所述第一玻璃基片（31）和第二玻璃基片（32）两端分别装有第一偏光板（33）和第二偏光板（34）；第一电极（35），其设置于所述第一玻璃基片（31）的所述第二玻璃基片（32）侧；第二电极（36），其设置于所述第二玻璃基片（32）的所述第一玻璃基片（31）侧；所述第一电极（35）和第二电极（36）由对应镀于第一玻璃基片（31）和第二玻璃基片（32）的导电薄膜形成；液晶层（37），其封入于所述第一玻璃基片（31）及第二玻璃基片（32）间；液晶驱动电路，对提供给所述液晶层（37）的施加电压进行控制，驱动每个相应区域的液晶的发光强度，所述荧光粉涂覆层（2）包括第一凹槽（21）、第二凹槽（22）和第三凹槽（23），所述第一凹槽（21）、第二凹槽（22）和第三凹槽（23）分别涂覆红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述液晶层（37）包括第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区，所述第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区分别与所述第一凹槽（21）、第二凹槽（22）和第三凹槽（23）形状相同且对齐相互贴合，所述第一液晶区、第二液晶区和第三液晶区由液晶驱动电路对提供给所述液晶层（37）的施加电压进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，其特征在于：所述薄膜的材料为氧化铟锡，所述第一玻璃基片（31）和第二玻璃基片（32）还镀有取向剂。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，其特征在于：还包括反射罩（4），所述发光芯片（1）和/或荧光粉涂覆层（2）的出光方向朝向所述反射罩（4），以使所述发光芯片（1）、荧光粉涂覆层（2）发出的光通过所述反射罩（4）反射后射出。

4.根据权利要求3所述的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，其特征在于：所述发光芯片（1）为紫外光LED芯片。

5.根据权利要求4所述的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构，其特征在于：所述荧光粉涂覆层（2）使用透明高透光率的材料制成。

6.一种信号指示灯，其特征在于：包括外壳、以及权利要求1～5任一项所述的一种基于荧光粉发光的可调彩色LED发光模块的结构。