CN101988636A - 一种白光led及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种白光LED，包括：金属基板；在所述金属基板上形成的蓝光LED或紫外光LED；以及设置在所述蓝光LED或紫外光LED的出光路径上的荧光粉透镜。由于本发明是利用荧光粉透镜作为波长转换材料，荧光粉注塑在透镜里，不受芯片结温升高的影响，因此制成的白光LED的显色性高，与色坐标的一致性高、使用寿命长、光效高，并且其制备工艺的操作相对简单、可靠性高。

Description

一种白光LED及其制备方法

技术领域

本发明属于半导体光电子技术领域，具体地说，涉及一种白光LED及其制备方法。

背景技术

目前制作白光LED的主要方法是利用蓝光LED涂敷微小颗粒的非透明荧光粉通过波长转换制作白光LED。由于蓝光LED持续点亮会造成温度升高，波长转换材料会发生退化，同时由于涂敷的波长转换材料为非透明材料，在蓝光芯片发出的光通过时会发生散射吸收等现象，使得出光效率不高；同时由于涂敷厚度的不均匀会严重影响其光斑和白光色温。例如由于涂敷不均匀造成的黄色光圈、蓝色光斑、白光色温不一致等问题。

中国专利公开第CN1618925号公开了一种生产光色均一的白光LED的方法，是在环氧树脂或硅树脂中混入发白光的荧光粉，另外还混入0.1-10％的且不会与其反应的无机物细粉末(如二氧化硅粉料)。发白光的荧光粉也可以是YAG荧光粉。该方法能够获得光色均一的白光LED，但是仍然存在由于蓝光LED持续点亮会造成温度升高、波长转换材料会发生退化以及光效率不高的问题。

YAG荧光粉主要成分为(Y₂Gd)₃(Al₂Ga)₅O₁₂，通常为黄色、淡黄色粉末状物质，在发光材料领域有着广泛的应用。虽然蓝光芯片上涂上YAG荧光粉可以形成白光，但荧光粉容易沉淀，显色指数低且发光效率不高。

发明内容

本发明针对现有技术的利用蓝光或紫外光LED制备的白光LED中存在的问题点而做出，其目的在于提供一种高效率、显色性好、寿命长、一致性好、可靠性高的白光LED。

本发明的白光LED采用以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供一种白光LED，包括：金属基板；在所述金属基板上形成的蓝光LED或紫外光LED；以及设置在所述蓝光LED或紫外光LED的出光路径上的荧光粉透镜。

另外，优选的结构是，所述荧光粉透镜包含的透光材料与荧光粉的重量比为10∶Y，其中，0.5≤Y≤3。

另外，优选的结构是，所述透光材料是PC、亚克力或硅胶。

此外，优选的结构是，所述荧光粉透镜是实心球面或空心球面型透镜。

此外，更优选的结构是，在所述金属基板的底面开设有多条散热槽。

再者，优选的结构是，在所述金属基板上形成有高导热材料制成的薄膜结构的绝缘层。

根据本发明的另一方面，提供一种白光LED的制备方法，包括：在金属基板上形成蓝光LED或紫外光LED；制作荧光粉透镜；以及在所述蓝光LED或紫外光LED的出光路径上设置所述荧光粉透镜。

另外，优选的是，所述荧光粉透镜的制作还包括以下步骤：

根据设计好的透镜图纸开模，按透光材料与荧光粉的重量比例为10∶Y进行充分搅拌，其中，0.5≤Y≤3，然后用注塑机注塑成型荧光粉透镜。

本发明由于利用蓝光或紫外光LED与荧光粉透镜结合获得白光LED，提高了光效，提高了白光LED的寿命，提高了显色指数，使色坐标不会因LED结温升高而变化；同时通过在金属基板底面设置散热槽以增加散热面积，因此大大降低了整个产品封装后的热阻，提高了散热性能。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式涉及的白光LED的具体结构的图。

图2是图1所示的白光LED的剖视图。

图3是表示本发明的一实施方式涉及的白光LED中的空心荧光粉透镜的具体结构的剖视图。

图4是表示本发明的一实施方式的白光LED中的实心荧光粉透镜的具体结构的剖视图。

附图标记说明如下：

1、金属基板；2、绝缘层；3、电极片；4、蓝光LED；5、管脚；6、散热槽；7、荧光粉透镜

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的最佳实施方式作进一步详细描述。

图1是表示本发明的一实施方式涉及的白光LED的具体结构的图。图2是图1所示的白光LED的剖视图。

如图1和图2所示，本发明的白光LED包括：金属基板1；在金属基板1的上表面附着的氧化铑；在氧化铑上形成的薄膜状的绝缘层2；在绝缘层2上设置的粘贴电极片3；蓝光LED 4；在金属基板1的底部上形成的多条散热槽6以及荧光粉透镜7。其中，蓝光LED4与绝缘层2结合的底面为光滑平面，而位于侧面的蓝光LED4的管脚5与电极片3焊接连接。荧光粉透镜7被设置在蓝光LED的芯片的出光路径上。其中，荧光粉透镜7例如是将PC料10g和YAG荧光粉1g进行充分搅拌，通过注塑机注塑成型的60度荧光粉透镜。

如果荧光粉透镜7的材料采用相同的注塑材料和配比，在本发明的白光LED要求的色温低的应用中，荧光粉透镜7的结构可采用如图3所示的空心结构；而在本发明的白光LED要求的色温高的应用中，荧光粉透镜7的结构可采用如图4所示的内部填充有硅胶的实心结构。此外，在本发明的其它实施方式中，荧光粉透镜的材料也可以采用亚克力、硅胶等其它透光材料替代。根据不同的应用需要，透光材料与YAG荧光粉的重量比为10∶Y，其中0.5≤Y≤3。

本实施方式的金属基板1可以由铜、或铝等导热金属材料制成。

本实施方式的蓝光LED的功率例如设置为3W，但是并不限于3W，在本发明的其它实施方式中，蓝光LED的功率和数量可以根据不同的应用需要设定。

另外，本实施方式中在金属基板上附着的氧化铑，在本发明的其它实施方式中，也可以采用其它的散热材料替代。绝缘层2采用高导热材料形成的薄膜结构，大大减小了热阻。或者，在本发明的其它实施方式中，也可以不采用绝缘层而直接在金属基板上设置蓝光LED，但是这样会降低本发明的白光LED的散热性能。

下面将描述根据本发明的上述实施方式的白光LED的制备方法。

首先，在附着氧化铑的金属基板1的底面上开设多条散热槽，在金属基板1上形成绝缘层2，在绝缘层2上粘贴电极片3并焊上蓝光LED 4。

接着，进行荧光粉透镜7的制作。根据设计好的60度透镜图纸开模，按PC料10g，YAG荧光粉1g的比例进行充分搅拌，用注塑机注塑成型60度荧光粉透镜7。

然后，在粘接完成蓝光LED后，用焊线机键合上50μm金丝，点一层硅油，用JCR6175硅胶填充。

最后，在蓝光LED上盖上制好的60度荧光粉透镜7。

本实施方式所使用的蓝光LED的发光波长在440nm-480nm之间，转换后得到白光的相关色温在2700K-10000K之间。

根据本发明的较佳实施方式涉及的白光LED及其制备方法是以利用蓝光LED为例制备的，但并不仅限于蓝光LED，本发明也同样适用于利用紫外光LED制备白光LED，利用紫外光LED制备的白光LED及其制备方法与上述利用蓝光LED的相同，在此省略其描述。

本发明可以应用于大功率蓝光或紫外光芯片的封装，也可以应用于小功率芯片的封装。

综上所述，根据本发明的白色LED及其制备方法具有以下优点：

通过在金属基板底面设置多条散热槽而增加了散热面积，因此大大降低了整个产品封装后的热阻，提高了散热性能。另外，通过利用荧光粉透镜作为波长转换材料，将蓝光或紫外LED芯片发出的光在通过荧光粉透镜时吸收部分光转换成不同于发光芯片波长的光，不同波长的光混合得到白光。由于荧光粉注塑在透镜里，不直接接触蓝光或紫外LED芯片，因此不会受芯片结温升高的影响而发生退化，从而提高了色坐标的一致性，提高了白光LED的使用寿命和光效，并且使白光LED的显色指数得到大幅度提高。再者，本发明的工艺操作相对简单、可靠性高。

虽然上面针对白光LED及其制备方法描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施方式的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种白光LED，包括：

金属基板；

在所述金属基板上形成的蓝光LED或紫外光LED；以及

设置在所述蓝光LED或紫外光LED的出光路径上的荧光粉透镜。

2.根据权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述荧光粉透镜包含的透光材料与荧光粉的重量比为10∶Y，其中，0.5≤Y≤3。

3.根据权利要求2所述的白光LED，其特征在于，所述透光材料是PC、亚克力或硅胶。

4.根据权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述荧光粉透镜是实心球面或空心球面型透镜。

5.根据权利要求1所述的白光LED，其特征在于，在所述金属基板的底面开设有多条散热槽。

6.根据权利要求1所述的白光LED，其特征在于，在所述金属基板上形成有高导热材料制成的薄膜结构的绝缘层。

7.一种白光LED的制备方法，包括：

在金属基板上形成蓝光LED或紫外光LED；

制作荧光粉透镜；以及

在所述蓝光LED或紫外光LED的出光路径上设置所述荧光粉透镜。

8.根据权利要求7所述的白光LED的制备方法，其特征在于，所述荧光粉透镜的制作还包括以下步骤：

根据设计好的透镜图纸开模，按透光材料与荧光粉的重量比例为10∶Y进行充分搅拌，其中，0.5≤Y≤3，然后用注塑机注塑成型荧光粉透镜。

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