CN102222750A - 白光led装置及其制作方法 - Google Patents

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乔延波
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Abstract

本发明公开了一种白光LED装置及其制作方法，装置包括基板、固定在基板上的至少一块LED芯片，LED芯片上方设有量子点复合发光材料板，在LED芯片和量子点复合发光材料板之间填充有透明的封装材料。制作方法包括步骤：先在基板上固定LED芯片并焊接金线；再灌入透明封装材料封装LED芯片；接着将量子点复合发光材料板放置在封装材料上方并固定在基板上；最后加热固化，自然冷却后得到白光LED装置。本发明利用量子点的发光在可见光范围内连续可调的优点提供一种结构优化、高亮度、高光效、高显色指数的白光LED装置，且制作方法工艺方便、制造的LED装置的结构简单、性能稳定。

Description

白光LED装置及其制作方法
技术领域
本发明属于照明技术领域，涉及一种LED装置及其制作方法，尤其涉及一种白光LED装置及其制作方法。
背景技术
白光LED是新一代的绿色、环保光源，由于白光LED具有寿命长、能耗低、启动快等优点，已经被广泛应用在信号灯、汽车灯、大屏幕显示及照明等领域。目前白光LED获得的主要有以下几种方式：红绿蓝三色芯片组成白光技术、蓝光LED芯片加黄色荧光粉、紫光LED加红绿蓝三色荧光粉以及LED单颗芯片与有机发光染料组合成白光。其中红绿蓝多芯片技术由于受到单个芯片的性能影响，输出光不稳定而且稳定性差，成本较高。蓝光LED芯片加黄色荧光粉技术是目前采用最多的一种封装方式，这种方式获得的白光LED色稳定性较好、工艺简单，但是由于缺少红光部分，很难获得高显色性的白光，同时由于封装过程中，需要将荧光粉与胶混合形成混合物，混合物中的荧光粉易发生沉淀，会导致布胶不均匀，造成产品出光均匀性差，色调一致性难以保证。紫光LED加红绿蓝三色荧光粉产生白光的方式受到荧光粉的限制，而且紫光LED芯片价格昂贵。另外，由于有机染料的稳定性差，单颗LED芯片与有机染料组合成白光的目前还没有得到很好的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，利用量子点的发光在可见光范围内连续可调的优点提供一种结构优化、高亮度、高光效、高显色指数的白光LED装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种白光LED装置，包括基板、固定在基板上的至少一块LED芯片，所述的LED芯片上方设有量子点复合发光材料板，在LED芯片和量子点复合发光材料板之间填充有封装材料，所述量子点复合发光材料板中的发光量子点被LED芯片激发后发出的光与LED芯片发出的光复合形成白光。
白光LED装置中，所述的量子点复合发光材料板是均匀分散有发光量子点的纳米微孔玻璃。
白光LED装置中，所述的量子点复合发光材料板的纳米微孔玻璃外包裹有透光树脂。
白光LED装置中，所述的透光树脂为是环氧树脂、硅胶或聚甲基丙烯酸甲酯。
白光LED装置中，所述的发光量子点粒径为1～10nm。
白光LED装置中，所述的LED芯片为蓝光LED芯片或紫光LED芯片。
白光LED装置中，所述的量子点复合发光材料板中的发光量子点被LED芯片激发后发出的光与蓝光LED芯片或紫光LED芯片发出的光复合形成白光。
白光LED装置中，与蓝光LED芯片配合的量子点复合发光材料板中的发光量子点为发黄光和发红光的发光量子点、发黄光的发光量子点或发黄绿光的发光量子点。
白光LED装置中，与紫光LED芯片配合的量子点复合发光材料板中的发光量子点是发蓝光、绿光与红光的发光量子点的混合物，或者是发蓝光和黄光的发光量子点。
白光LED装置中，所述的量子点复合发光材料板为平板或曲面板。
白光LED装置中，所述基板表面做反光处理，用于反射LED芯片发光。
白光LED装置中，在基板上固定有多颗LED芯片组成的的LED芯片阵列。
一种白光LED装置的制作方法，包括以下步骤：
(1)在基板内凹的底面上固定LED芯片，并焊接金线；
(2)在基板内凹处的灌入透明封装材料封装LED芯片；
(3)将量子点复合发光材料板放置在封装材料上方，量子点复合发光材料板的周边固定在基板上，制成器件半成品；
(4)将器件半成品在100～130℃中保温固化1～3小时，然后在140～170℃中保温固化4～6小时，自然冷却后得到量子点发光的白光LED装置。
本发明利用发光量子点在蓝光LED或紫光LED激发下产生不同波长的可见光的特点，通过将发光量子点均匀地引入到纳米微孔玻璃中，得到白光LED装置。量子点，又称纳米晶，是一种由II-VI族或III-V族元素组成的准零维纳米材料，量子点在紫外、紫光或者蓝光激发下能够产生不同颜色的光。本发明将发光量子点均匀地引入到纳米微孔玻璃中，配合相应的LED芯片就可以得到白光。本发明白光LED装置的结构简单、显色性好、色温可调、均匀性好、光效高，适合作为应用于LED照明或显示领域。
本发明的制造工艺方便、制造的LED装置的结构简单、性能稳定，具有极大地应用前景。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为实施例1中的白光LED装置结构示意图；
图2为实施例2中的白光LED装置结构示意图；
图3为实施例3中的白光LED装置结构示意图；
图4为实施例4中的白光LED装置结构示意图；
图5为实施例5中的白光LED装置结构示意图；
图6为实施例6中的白光LED装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：如图1，一种白光LED装置，包括基板11，基板为铝基板，基板11内凹，呈圆筒状，在内凹的基板11内底面上固定有一块蓝光LED芯片12，基板11内底面及其内侧壁上做反光处理，将光线反射出去，增加光利用率，例如设置在基板11表面设置反光膜。蓝光LED芯片12上方设有量子点复合发光材料板14，在蓝光LED芯片12和量子点复合发光材料板14之间填充有透明封装材料13。所述的量子点复合发光材料板14是均匀分散有发光量子点的纳米微孔玻璃，并且在纳米微孔玻璃外包裹有透光的环氧树脂，整个纳米微孔玻璃外表面使用树脂进行包裹，在树脂固化后对纳米微孔玻璃中的发光量子点形成保护。根据使用的LED芯片发光波长的不同，选择合适的发光量子点，本实施例选择分散有发黄光的发光量子点的量子点复合发光材料板14，量子点复合发光材料板14的被激发发出的光与蓝光LED芯片12的发光复合形成白光。量子点复合发光材料板14为平面板或曲面板，本实施例的量子点复合发光材料板14为平面板。发光量子点粒径为1～10nm。发光量子点粒径在上述范围的任何数值都符合本发明的要求，本实施例的发光量子点粒径为1～5nm。
白光LED装置的制造步骤如下：首先在铝基板11内凹的底面上固定单个蓝光LED芯片12，在蓝光LED芯片12焊好金线后灌入透明的封装材料13，将发黄光的量子点复合发光材料板14放置在封装材料13上方，量子点复合发光材料板14周边固定在铝基板11圆筒结构的端部，将该器件放入干燥箱中，在100℃中保温2小时，然后在160℃中保温5小时，自然冷却后透明的封装材料13固化，得到量子点发光的白光LED装置。
量子点复合发光材料板的制备方法包括以下步骤：
(1)、配置单一发光量子点的水溶液或有机溶液，或者是两种或两种以上发光量子点的混合水溶液或有机溶液；
(2)、将纳米微孔玻璃浸泡到步骤(1)的溶液中至少10分钟；
(3)、将浸泡后的纳米微孔玻璃从溶液中取出后晾干，使用树脂对浸泡后的纳米微孔玻璃进行包裹封装，经固化后得到量子点复合发光材料。
实施例2：如图2，在铝基板21内凹的底面上固定单个蓝光LED芯片22，蓝光LED芯片22上方设有量子点复合发光材料板24，在蓝光LED芯片22和量子点复合发光材料板24之间填充有透明封装材料23。所述的量子点复合发光材料板24是均匀分散有发黄光和红光的发光量子点的纳米微孔玻璃，并且在纳米微孔玻璃外包裹有透光的硅胶保护。本实施例的发光量子点粒径为3～5nm。本实施例的量子点复合发光材料板24为曲面板，具体为凸面向外的半球形。
白光LED装置的制造步骤如下：首先在铝基板11内凹的底面上固定单个蓝光LED芯片22，在蓝光LED芯片22焊好金线后灌入透明的封装材料23，将发黄光的量子点复合发光材料板24放置在封装材料23上方，量子点复合发光材料板24周边固定在铝基板21圆筒结构的端部，将该器件放入干燥箱中，在105℃中保温2.5小时，然后在140℃中保温6小时，自然冷却后透明的封装材料23固化，得到量子点发光的白光LED装置。
实施例3：如图3，在铝基板31内凹的底面上固定单个紫光LED芯片32，紫光LED芯片32上方设有量子点复合发光材料板34，在紫光LED芯片32和量子点复合发光材料板34之间填充有透明封装材料33。所述的量子点复合发光材料板34是均匀分散有发蓝光、绿光、红光的发光量子点的纳米微孔玻璃，并且在纳米微孔玻璃外包裹有透光的聚甲基丙烯酸甲酯保护。本实施例的发光量子点粒径为5～8nm。本实施例的量子点复合发光材料板34为曲面板，具体是外凸的等壁厚的弧面板。优选曲面板，使得从白光LED装置发出的光更加集中，可省去二次配光设计，光利用率更高。
白光LED装置的制造步骤如下：首先在铝基板31内凹的底面上固定单个紫光LED芯片32，在紫光LED芯片32焊好金线后灌入透明的封装材料33，将发黄光的量子点复合发光材料板34放置在封装材料33上方，量子点复合发光材料板34周边固定在铝基板31圆筒结构的端部，将该器件放入干燥箱中，在110℃中保温1小时，然后在150℃中保温5小时，自然冷却后透明的封装材料33固化，得到量子点发光的白光LED装置。
实施例4：如图4，在铝基板41上固定多颗蓝光LED芯片阵列42，是由九个蓝光LED芯片组成，蓝光LED芯片阵列42上方设有量子点复合发光材料板44，在蓝光LED芯片42和量子点复合发光材料板44之间填充有透明封装材料43。所述的量子点复合发光材料板44是均匀分散有发黄绿光的发光量子点的纳米微孔玻璃，并且在纳米微孔玻璃外包裹有透光的聚甲基丙烯酸甲酯保护。本实施例的发光量子点粒径为3～6nm。本实施例的量子点复合发光材料板44为平面板。
白光LED装置的制造步骤如下：首先在铝基板11内凹的底面上固定九个蓝光LED芯片42，蓝光LED芯片42均匀排列形成阵列，在蓝光LED芯片42焊好金线后灌入透明的封装材料43，将发黄光的量子点复合发光材料板44放置在封装材料43上方，量子点复合发光材料板44周边固定在铝基板41圆筒结构的端部，将该器件放入干燥箱中，在130℃中保温1小时，然后在170℃中保温4小时，自然冷却后透明的封装材料43固化，得到量子点发光的白光LED装置。
实施例5：如图5，在铝基板51上固定多颗紫光LED芯片阵列52，是由九个紫光LED芯片组成，在紫光LED芯片阵列52上方设有量子点复合发光材料板54，在紫光LED芯片阵列52和量子点复合发光材料板54之间填充有透明封装材料53。所述的量子点复合发光材料板54是均匀分散有发蓝光和黄光的发光量子点的纳米微孔玻璃，并且在纳米微孔玻璃外包裹有透光的聚甲基丙烯酸甲酯保护。本实施例的发光量子点粒径为8～10nm。本实施例的量子点复合发光材料板54呈半球形。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例6：如图6，在铝基板61上固定多颗蓝光LED芯片62阵列，是由九个蓝光LED芯片组成，在蓝光LED芯片阵列62上方设有量子点复合发光材料板64，在蓝光LED芯片62和量子点复合发光材料板64之间填充有透明封装材料63。所述的量子点复合发光材料板64是均匀分散有发黄光和红光的发光量子点的纳米微孔玻璃，并且在纳米微孔玻璃外包裹有透光的聚甲基丙烯酸甲酯保护。本实施例的发光量子点粒径为5～8nm。本实施例的量子点复合发光材料板64为曲面板，具体为外凸的等壁厚的弧面板。

Claims (13)

1.一种白光LED装置，其特征在于，包括基板、固定在基板上的至少一块LED芯片，所述的LED芯片上方设有量子点复合发光材料板，在LED芯片和量子点复合发光材料板之间填充有透明的封装材料，所述量子点复合发光材料板中的发光量子点被LED芯片激发后发出的光与LED芯片发出的光复合形成白光。
2.根据权利要求1所述的白光LED装置，其特征在于，所述的量子点复合发光材料板是均匀分散有发光量子点的纳米微孔玻璃。
3.根据权利要求2所述的白光LED装置，其特征在于，所述的量子点复合发光材料板的纳米微孔玻璃外包裹有透光树脂。
4.根据权利要求3所述的白光LED装置，其特征在于，所述的透光树脂为是环氧树脂、硅胶或聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求1所述的白光LED装置，其特征在于，所述的发光量子点粒径为1～10nm。
6.根据权利要求5所述的白光LED装置，其特征在于，所述的LED芯片为蓝光LED芯片或紫光LED芯片。
7.根据权利要求6所述的白光LED装置，其特征在于，所述的量子点复合发光材料板中的发光量子点被LED芯片激发后发出的光与蓝光LED芯片或紫光LED芯片发出的光复合形成白光。
8.根据权利要求7所述的白光LED装置，其特征在于，与蓝光LED芯片配合的量子点复合发光材料板中的发光量子点为发黄光和发红光的发光量子点、发黄光的发光量子点或发黄绿光的发光量子点。
9.根据权利要求7所述的白光LED装置，其特征在于，与紫光LED芯片配合的量子点复合发光材料板中的发光量子点是发蓝光、绿光与红光的发光量子点的混合物，或者是发蓝光和黄光的发光量子点。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的白光LED装置，其特征在于，所述的量子点复合发光材料板为平面板或曲面板。
11.根据权利要求1～9任意一项所述的白光LED装置，其特征在于，所述基板表面做反光处理，用于反射LED芯片发光。
12.根据权利要求1～9任意一项所述的白光LED装置，其特征在于，在基板上固定有多颗LED芯片组成的的LED芯片阵列。
13.一种白光LED装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基板内凹的底面上固定LED芯片，并焊接金线；
(2)在基板内凹处的灌入透明封装材料封装LED芯片；
(3)将量子点复合发光材料板放置在封装材料上方，量子点复合发光材料板的周边固定在基板上，制成器件半成品；
(4)将器件半成品在100～130℃中保温固化1～3小时，然后在140～170℃中保温固化4～6小时，自然冷却后得到量子点发光的白光LED装置。
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