杜元寶，張耀華，張日光，林 勝

(1.寧波升譜光電股份有限公司，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所，浙江 寧波 315000；2.中國科學院大學，北京 100049)

引言

隨著LED照明技術(shù)、智能控制技術(shù)的不斷成熟，我國LED智能照明市場不斷擴大，LED智能照明已成為照明行業(yè)的重要發(fā)展方向。智能照明利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、有線/無線通信技術(shù)、節(jié)能控制等，來實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制，其發(fā)光器件是LED光源。因此如何實現(xiàn)LED光源的調(diào)光、調(diào)色是實現(xiàn)LED智能照明的關(guān)鍵。本文針對當前COB LED光源器件的顏色單一問題[1-11]，提出了一種新型熒光粉涂敷調(diào)光、調(diào)色COB封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計，該結(jié)構(gòu)從設(shè)計的思路上能很好地解決傳統(tǒng)COB LED光源顏色單一及調(diào)光、調(diào)色產(chǎn)品光斑不均勻、顏色一致性差、出光角度不定等問題。

1 新型熒光粉涂敷COB封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計

采用新型熒光粉涂敷技術(shù)，采用星空的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想(圖1)，在同一個發(fā)光面內(nèi)實現(xiàn)兩種色溫的變化，且保證光源出光角度的不變。

圖1 新型熒光粉涂覆調(diào)光、調(diào)色COB設(shè)計思想Fig.1 COB design idea of new phosphor coated with dimming and color matching

采用倒裝芯片設(shè)計，將兩種色溫所需的LED藍光芯片固晶在同一個基板上，然后利用熒光粉涂敷技術(shù)，在低色溫的藍光LED芯片上，進行涂覆，調(diào)制需要的色溫，然后進行圍壩和另一個高色溫的點膠(熒光粉和硅膠的混合體)工序，最后進行烘烤、后固化，進而實現(xiàn)了在同一個發(fā)光面內(nèi)實現(xiàn)了兩種色溫的集成，通過外電路的控制可以實現(xiàn)不同色溫的自由切換(圖2、圖3)。

圖2 產(chǎn)品實物圖(2并12串X2 3014芯片)Fig.2 The real product(3014 LED chip)

圖3 熒光粉涂敷示意圖Fig.3 Schematic diagram of coating

由于產(chǎn)品采用倒裝芯片設(shè)計，可以省去焊線工藝，提高了產(chǎn)品的抗壓性(圖4)，另一方面采用熒光粉涂敷工藝，可以實現(xiàn)熒光粉的精準涂覆(圖5)，產(chǎn)品的色溫一致性可以得到很大程度的提高(圖6)，并可實現(xiàn)不同色溫的自由切換，出光角度保持恒定。

圖4 新型熒光粉涂敷調(diào)光、調(diào)色COB工藝流程Fig.4 The process of phosphor coated with LED light source COB

圖5 涂敷效果Fig.5 Coating effect

圖6 點膠色坐標分布Fig.6 Dispensing color coordinate

圖7 涂敷COB色坐標分布Fig.7 Coating COB color coordinate

新型熒光粉涂敷調(diào)光、調(diào)色COB采用360°立體全空間涂覆，熒光體能實現(xiàn)立體均勻覆蓋LED芯片表面，在色溫的一致性、出光效果都具有非常好的效果，色溫可以精準控制在50 K范圍，點膠工藝相對成熟可以精準控制在3階麥克亞當橢圓范圍內(nèi)，二者的結(jié)合COB調(diào)光調(diào)色產(chǎn)品的顏色的集中度如圖7所示，同時新結(jié)構(gòu)相對常規(guī)COB單色光源可以實現(xiàn)光斑輪廓清晰、均勻，出光角度維持恒定(圖8、圖9)。

圖8 新結(jié)構(gòu)COB暖光光斑Fig.8 Coating COB light source

圖9 常規(guī)COB單色光斑Fig.9 Conventional COB light source

圖10 新型熒光粉涂敷LED光源COB調(diào)光軌跡Fig.10 New phosphor coated with LED light source COB dimming path

2 產(chǎn)品測試及可靠性驗證

將新型熒光粉涂敷調(diào)光、調(diào)色COB產(chǎn)品兩端色溫實現(xiàn)相對容易，難點在于混光，如何實現(xiàn)均勻混光是關(guān)鍵。本文將COB低色溫調(diào)制2 700 K，高色溫調(diào)制6 500 K，通過外電路調(diào)制占空比將光源調(diào)制色溫4 000 K，觀察測試COB光源的情況(圖11)。

圖11 新型熒光粉涂敷LED光源COB 4 000 K測試光譜Fig.11 Test spectrum of new phosphor coated with LED light source COB 4 000 K

如圖12和表1所示，新型熒光粉涂敷調(diào)光、調(diào)色COB無論在混光的均勻性還是在光斑的完整性表現(xiàn)很好，而且在光品質(zhì)上其色彩飽和度和顏色真實度上也非常出色。

表1 新型熒光粉涂敷LED光源COB 4 000 K的參數(shù)Table 1 Parameters of new phusphor coated with LED light source COB 4 000 K

圖12 新型熒光粉涂敷LED光源COB 4 000 K 光通量及色坐標衰減情況Fig.12 Light flux and color coordinate attenuation of new phosphor coated with LED light source COB 4000 K

在可靠性方面，我們將混光后的4 000 K產(chǎn)品，在85 ℃的環(huán)境溫度條件下進行老化測試，電流為400 mA,老化時間為6 000 h。測試結(jié)果表明產(chǎn)品可靠性能良好。

3 結(jié)論

我們設(shè)計的新型封裝結(jié)構(gòu)采用了新型熒光粉涂敷技術(shù)結(jié)合星空排布的設(shè)計理念，可以實現(xiàn)同一發(fā)光面內(nèi)不同色溫的自由轉(zhuǎn)換，色溫可以涵蓋2 700～6 500 K區(qū)域。熒光粉涂敷技術(shù)可以實現(xiàn)熒光粉的均勻涂覆，可以實現(xiàn)色溫的精準控制，整個產(chǎn)品的顏色一致性得到極大的改進。在光品質(zhì)方面，產(chǎn)品通過TM-30標準在色彩的飽和度和顏色的真實度方面均表現(xiàn)良好。

《光上變革》出版發(fā)行

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