CN102437255A - 旋转涂覆法制备白光led用荧光片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，该荧光片涉及的原料有透明胶，荧光粉和基体，透明胶和荧光粉按照不同的配比混合成荧光胶，采用旋转涂覆的方法制成不同要求的荧光片。旋转涂覆工艺包含：在规定转数下，基体旋转的第1旋转工序、和转速大于第1旋转工序时基体旋转的第2旋转工序，每次涂覆后进行固化烘烤，以及不同透明胶采取的不同烘烤条件。

Description

旋转涂覆法制备白光LED用荧光片

技术领域

本发明涉及一种白光LED封装材料，尤其涉及旋转涂覆法制备一种白光LED用的荧光片。

背景技术

在白光LED的制备中，荧光材料是一项非常重要的关键技术。荧光材料的性能直接影响白光LED的发光效率、转换效率、色温及显色性。目前，白光LED的封装多使用在蓝光芯片上直接涂敷荧光粉与硅胶或环氧树脂的混合胶，再在上面点一层硅胶或环氧树脂外壳，通过芯片所发出的蓝光激发黄色荧光粉发出白光，这种方法虽然随着芯片发光效率的提升，所制备出的LED产品性能也逐步提高，但使用这种方法，造成荧光粉直接与芯片接触，LED的持续点亮会造成温度升高，荧光粉和硅胶或树脂材料发生退化，色温随着时间的推移，会发生降低的现像，并且LED芯片发出的光通过波长转换材料时会发生散射、吸收等现象，从而降低了出光效率，需改善波长转换材料在高温下的衰减问题。受硅胶或树脂外壳的热稳定性所限，这种外壳不能承受LED长期工作，导致现有LED很难适用于高功率和高温环境的使用，很大程度上限制了其应用范围。

人们对LED用作照明光源的色品质有着严格的要求，主要体现在发光效率、相关色温、色坐标、显色指数以及均匀性等性能。现有白光LED采用荧光粉涂敷工艺，该工艺会场产生“色圈”和“色斑”问题。虽然加入光散射剂会改善这一光色不均匀性状况，但这样又会导致光强和光通量降低。同时涂敷厚度不均匀也会严重影响其发光性能。

为开发出更适合人们使用习惯的LED白光，迫切需要解决以上问题，开发出了一种高发光效率、高显色性、高度均匀性的荧光材料已经成为白光LED领域荧光材料的发展重点。

最近几年，Ce：YAG单晶、YAG陶瓷片、YAG微晶玻璃等新型的荧光材料备受研究人员的研究并得到迅速的发展。但是它们需要较高的制备技术和精良的设备，对原料的纯度要求、原料粉体尺寸、均匀度和粒径分布的控制，以及在制备初期的工艺和制备的后期加工缺陷的控制等存在的一些问题，成本相对较高，制约了它们做为LED荧光材料的应用。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种选材、加工工艺都更加简单的一种白光LED用荧光片，利用此种荧光片制备白光LED，可使得荧光物质远离芯片，实现远程激发，从而保证了转换材料不会因高温而发生衰减现象。所述荧光片使用旋转涂覆方法，采用旋转涂覆装置在基体上均匀涂覆荧光粉与透明胶混合而成的荧光胶形成涂覆层，经烘烤固化得到所述白光LED用荧光片。其特征在于：荧光胶由荧光粉与透明胶混合而成，按照不同的配比可以制成不同应用要求的高亮度荧光片。

所涉及的制备步骤：

(1)本发明的制备方法所采用的原料：荧光粉，例如YAG类型、硅酸盐类型、氮化物及氮氧化物类型中的一种或几种；透明胶，可为环氧树脂、硅酮材料、以及聚合物材料中的一者；基体由塑料材料、聚碳酸酯、玻璃和氧化硅玻璃中的一者制成。

(2)计算、称重：按配比计算要称的透明胶水和荧光粉的量，在天枰将原料称好。其中不同应用要求的荧光片制作采用不同的荧光粉及其与透明胶水的配比。

(3)搅拌、脱泡：在配胶杯中将原料搅拌均匀，放入到真空脱泡箱中在3Torr/40℃左右的条件下进行真空脱泡。

(4)旋转涂覆：

a)旋转涂覆装置是气压式旋转涂覆装置，包括脚踩式气动点胶装置(包括压力桶、点胶控制器、储料筒和进料针头)和旋转涂覆装置(包括控制器、旋转腔室和真空旋转台)。

b)：把基体放在旋转涂覆盘上，从进料针头注入定量的荧光胶，设定旋转工艺，在高速转动下使荧光胶在离心力的作用下均匀涂覆在基体上。设定第1旋转工序和第2旋转工序，其中第2旋转工序的转速和转数均大于第1旋转工序。

c)：其中基体上涂覆层的厚度和均匀度取决于处理条件，例如：旋转速度、旋转时间、透明胶水的粘度、荧光胶的浓度和荧光胶的分布位置。

d)：其中荧光胶的注入量和旋转工艺根据基体的大小不同而产生变化。

(5)烘烤：每次旋转涂覆一次，将基体放入烤箱在80～100℃条件下烤10～30min，再进行旋转涂覆，往复涂覆2～5次。最后一次涂覆后，将涂有荧光胶的基体在烤箱中按照透明胶的固化时间进行烘烤，最后得到LED用荧光片。

现有LED封装及应用主要是在芯片表面直接涂荧光粉，两者直接胶合在一起，影响LED发光效率及显色性，而现有荧光粉稳定性以及耐高温能力较差，特别是在白光LED功率增大时其PN结的结温升高使得荧光粉很难满足LED高光效、高显色的要求。本发明采用旋转涂覆方法制备的荧光片，将荧光粉以固化的形式涂覆在基体表层，不会出现荧光粉颗粒沉淀现象，封装出来的产品色温稳定、一致。在应用中芯片和荧光粉不直接接触，荧光粉不受芯片PN结的高温影响，并且基体与芯片之间隔成的空洞形成一个极好的热流散通道，加速芯片产生的热量的散发，从而提高荧光粉的效率和LED芯片的使用寿命。本发明中的荧光片尤其适合大功率LED的应用，此方法可使用不同尺寸和形状的基体制作出符合应用产品的荧光片，通过控制材料配比与荧光层的厚度，使得色温在可控范围。

附图说明

图1所示，气压式旋转涂覆装置示意图，包括脚踩式气动点胶装置(包括压力桶9、点胶控制器8、储料筒7和进料针头6)和旋转涂覆装置(包括旋转控制器1、腔室4和旋转台2)；

图2为实施例样品1示意图；

图3为实施例样品2示意图；

图4为工艺流程图示意图。

具体实施方式

以下实施方式仅用于解释本发明，但不用于限定实施例。

实施例一

制100mm直径玻璃正白荧光片。制作方法如下：原料采用100mm直径玻璃圆片，A/B环氧树脂，YAG黄色荧光粉，100mm直径玻璃圆片。分别称取环氧树脂A1g、环氧树脂B1g、YAG黄色荧光粉1g(即比例为1∶1∶1)，在20mL的配胶杯中搅拌均匀后真空脱泡20min(6Torr/40℃条件下)；设置合适气压控制点胶量，脚踩一下点胶装置，通过进料针头滴加约0.5g荧光胶在涂覆盘上的玻璃圆片的中央位置。设定旋转涂覆工序，第1旋转工序为600r/min、18s，第2旋转工序为1500r/min、30s。每一次涂覆后在100℃时烘烤10min，再进行下一次涂覆，往复总共三次。涂覆相应的厚度后放入到真空烤箱80℃/2h，135℃/2h进行完全固化。最后得到正白荧光片为实施例样品1(图2所示)。

实施例二

制30mm直径氧化硅玻璃暖白荧光片。制作方法如下：原料采用A/B硅胶，YAG黄色荧光粉，氮氧化物红色荧光粉，30mm圆形氧化硅玻璃。分别称取硅胶A 0.3g、硅胶B0.3g、YAG黄色荧光粉0.2g、氮氧化物红色荧光粉0.1g(即比例为3∶3∶2∶1)，在20mL的配胶杯中搅拌均匀后真空脱泡10min(3Torr/40℃条件下)，设置合适气压控制点胶量，脚踩一下点胶装置，通过进料针头滴加约0.1g荧光胶在涂覆盘上的圆形氧化硅玻璃片的中央位置。设定旋转涂覆工序，第1旋转工序为400r/min、12s，第2旋转工序为700r/min、15s。每一次涂覆后在90℃时烘烤20min，再进行下一次涂覆，往复总共三次。涂覆相应的厚度后放入到真空烤箱100℃/2h，120℃/3h进行完全固化。最后得到暖白荧光片为实施例样品2(图2所示)。

实施例三

制40*40mm的方形PC暖白荧光片。制作方法如下：原料采用A/B硅胶，YAG黄色荧光粉，氮氧化物红色荧光粉，40*40mm方形PC板。分别称取硅胶A 1.5g、硅胶B 1.5g、YAG黄色荧光粉1g、氮氧化物红色荧光粉0.5g(即比例为3∶3∶2∶1)，在20mL的配胶杯中搅拌均匀后真空脱泡15min(4Torr/40℃条件下)，设置合适气压控制点胶量，脚踩一下点胶装置，通过进料针头滴加约0.3g荧光胶在涂覆盘上的方形玻璃片的中央位置。设定旋转涂覆工序，第1旋转工序为500r/min、20s，第2旋转工序为1000r/min、20s。每一次涂覆后在100℃时烘烤10min，再进行下一次涂覆，往复总共三次。涂覆相应的厚度后放入到真空烤箱100℃/2h，120℃/3h进行完全固化。最后得到暖白荧光片为实施例样品2(图3所示)。

Claims (9)

1.旋转涂覆法制备白光LED用荧光片或膜，其特征在于采用旋转涂覆方法，在基体上均匀涂覆荧光粉与透明胶混合而成的荧光胶而形成涂覆层，经烘烤固化得到所述荧光片。

旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配比、称量所需透明胶和荧光粉，在配胶杯中搅拌均匀，形成荧光胶；

(2)搅拌后的荧光胶在6Torr/40℃～3Torr/40℃的条件下进行真空脱泡20～10min；

(3)采用塑料材料、聚碳酸酯、玻璃或氧化硅玻璃的一种作为基体，基体放在旋转涂覆盘上，从进料针头内注入荧光胶，设定旋转工艺，将荧光胶涂覆在基体上；

(4)每涂覆一次，将覆有荧光胶的基体放入烤箱在80-100℃的温度下烘烤10～30min。

2.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于荧光粉为YAG类型、硅酸盐类型、氮化物及氮氧化物类型的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于透明胶为环氧树脂、硅酮材料、以及聚合物材料中的一种。

4.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于基体由塑料材料、聚碳酸酯、玻璃和氧化硅玻璃中的一者制成。

5.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于旋转涂覆装置是气压式旋转涂覆装置，包括脚踩式气动点胶装置(包括压力桶、点胶控制器、储料筒和进料针头)和旋转涂覆装置(包括控制器、旋转腔室和真空旋转台)。

6.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于每次涂覆包括在规定转数下，基体旋转的第1旋转工序、和转速大于第1旋转工序时基体旋转的第2旋转工序。

7.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于基体每一次涂覆是在上一次涂覆层干燥后再进行的，每块荧光片往复涂覆2-5次形成荧光粉层，每次涂覆后基体的烘烤温度为60～150℃。

8.根据权利要求1所述的旋转涂覆法制备白光LED用荧光片，其特征在于最后一次涂覆后，带有荧光胶的基体在烤箱中按照采用的透明胶的固化时间进行烘烤。

9.根据权利要求7所述，其特征在于荧光粉层的厚度为10～100为微米。

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