CN102983251B - 极化荧光粉、荧光粉的极化方法及led发光器件的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种极化荧光粉、荧光粉的极化方法及LED发光器件的制作方法。该极化方法采用与静电发生装置连接的导体搅拌荧光粉得到极化荧光粉。静电发生装置持续放电，电荷通过导体传递给荧光粉颗粒，为保持电荷平衡，荧光粉颗粒的与静电发生装置相反的电荷会传递给塑料容器，直至达到动态平衡状态，荧光粉颗粒会带有与静电发生装置设定的正电荷或负电荷相同的电荷形成极化荧光粉，并且带电量可以通过静电发生装置放电的强弱、处理时间加以控制，荧光粉极化后与极化前的对光的转换功能没有发生变化，而且极化荧光粉在电场作用下向一定的方向运动，在荧光粉的固化过程中有利于控制荧光粉的固化位置，保证了具有其的LED发光器件出光的一致性。

Description

极化荧光粉、荧光粉的极化方法及LED发光器件的制作方法

技术领域

本发明涉及LED照明领域，具体而言，涉及一种极化荧光粉、荧光粉的极化方法及LED发光器件的制作方法。

背景技术

目前传统的封装工艺是荧光粉配合硅树脂或环氧树脂涂覆在LED芯片的表面，在固化的过程中，粒径较大的荧光粉会优先沉积到LED芯片表面。另外，由于LED芯片热流密度比较大，表面温度比较高，会造成荧光粉发光性能的退化，造成发光二极管色漂移严重，光衰增大，一致性较差。

发明内容

本发明旨在提供一种极化荧光粉、荧光粉的极化方法及LED发光器件的制作方法，能够灵活控制荧光粉的运动方向。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种荧光粉的极化方法，该极化方法采用与静电发生装置连接的导体搅拌荧光粉得到极化荧光粉。

进一步地，上述导体的转速为1000~5000r/min，搅拌的时间为10~30min。

进一步地，荧光粉的粒度D50在15μm以上，转速为4000~5000r/min，时间25~30min；或荧光粉的粒度D50大于等于10μm且小于15μm，转速为2500~4000r/min，时间20~25min；或荧光粉的粒度D50大于等于5μm且小于10μm，转速为1000~2500r/min，时间10~20min；或荧光粉的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm，转速为500~1000r/min，时间5~10min。

进一步地，上述荧光粉选自黄色荧光粉、绿色荧光粉和红色荧光粉组成的组中的一种或多种，极化荧光粉的带电量为1×10^-8～1×10^-4C。

根据本发明的另一方面，提供了极化荧光粉，该极化荧光粉为带有电荷的荧光粉。

根据本发明的又一方面，提供了一种LED发光器件的制作方法，该制作方法包括：S1、将极化荧光粉与流体介质混合形成流体状荧光粉；S2、将流体状荧光粉注入模具的下模板的凹槽中；S3、将下模板与在固定有LED芯片的模具的上模板相贴合；以及S4、对模具施加电场，预定时间后将流体状荧光粉固化，得到LED发光器件。

进一步地，上述步骤S1中的流体介质为硅树脂或环氧树脂，极化荧光粉与流体介质的重量比为1:3~1:10。

进一步地，上述制作方法在步骤S3之前还包括：将LED芯片固定在基板上后将基板固定在上模板上。

进一步地，上述步骤S4中电场的电压为1~15KV，且采用以下方式对模具施加电场，方式一、将模具放置到电场中；方式二、模具的上模板和下模板的材质均为导电材料，向上模板和下模板通电，形成电场。

进一步地，上述极化荧光粉的粒度D50在15μm以上，上述电场的电压在10~15KV；或上述极化荧光粉的粒度D50大于等于10μm且小于15μm，上述电场的电压在6~10KV之间；或上述极化荧光粉的粒度D50大于等于5μm且小于10μm，上述电场的电压在1~5KV之间；或上述极化荧光粉的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm，上述电场的电压在50~1KV之间。

进一步地，上述步骤S4中流体状荧光粉的固化方法包括将模具放置到烘箱或光固化箱中。

应用本发明的技术方案，导体连接静电发生装置，静电发生装置持续放电，电荷通过导体传递给荧光粉颗粒，为保持电荷平衡，荧光粉颗粒的与静电发生装置相反的电荷会传递给塑料容器，直至达到动态平衡状态，荧光粉颗粒会带有与静电发生装置设定的正电荷或负电荷相同的电荷形成极化荧光粉，并且带电量可以通过静电发生装置放电的强弱、处理时间加以控制，荧光粉极化后与极化前的对光的转换功能没有发生变化，而且极化荧光粉在电场的作用下向一定的方向运动，因此在荧光粉的固化过程中有利于控制荧光粉的固化位置，保证了具有其的LED发光器件出光的一致性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种优选的实施例的LED发光器件制作方法的步骤S3对应的结构示意图；

图2示出了根据本发明一种优选的实施例的LED发光器件制作方法的步骤S4对应的结构示意图；以及

图3示出了根据本发明的一种优选的实施例的LED发光器件的单颗灯珠的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种荧光粉的极化方法，该极化方法采用与静电发生器连接的金属棒搅拌荧光粉得到极化荧光粉。

导体连接静电发生装置，静电发生装置持续放电，电荷通过导体传递给荧光粉颗粒，为保持电荷平衡，荧光粉颗粒的与静电发生装置相反的电荷会传递给塑料容器，直至达到动态平衡状态，荧光粉颗粒会带有静电发生装置设定的正电荷或负电荷相同的电荷形成极化荧光粉，并且带电量可以通过放电的强弱、处理时间加以控制，荧光粉极化后与极化前的对光的转换功能没有发生变化，而且极化荧光粉在电场的作用下向一定的方向运动，因此在荧光粉的固化过程中有利于控制荧光粉的固化位置，保证了具有其的LED发光器件出光的一致性。其中所用的导体一般选择金属棒，既能实现传导电荷的功能又具有一定的强度实现搅拌功能。

在本发明的一种优选的实施例中，为了在有限的技术条件下，实现良好的极化效果，优选导体的转速为1000~5000r/min，搅拌的时间为15~30min。

为了使不同粒度大小的荧光粉在极化过程中达到饱和带电状态，荧光粉的粒度D50在15μm以上，转速为4000~5000r/min，时间25~30min；或荧光粉的粒度D50大于等于10μm且小于15μm，转速为2500~4000r/min，时间20~25min；或荧光粉的粒度D50大于等于5μm且小于10μm，转速为1000~2500r/min，时间10~20min；或荧光粉的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm，转速为500～1000r/min，时间5~10min。在上述搅拌条件下进行搅拌，可以达到粒子带电饱和状态，超出这一范围，粒子带电量不会发生大的变化。

为了保证荧光粉的极化效率，优选在搅拌过程中，荧光粉置于塑料容器中，且优选塑料容器为聚四氟乙烯容器、聚丙烯容器或聚乙烯容器。

可用于本发明的荧光粉选自黄色荧光粉、绿色荧光粉和红色荧光粉组成的组中的一种或多种，且极化荧光粉的带电量为1×1^-8～1×10^-4C。当极化荧光粉的带电量控制在1×10^-8～1×10^-4C之间时，比较容易控制荧光粉的定向运动速度以及定向密集程度。

在本发明的又一种典型的实施方式，提供了一种极化荧光粉，该极化荧光粉为带有电荷的荧光粉。极化荧光粉由于带有电荷，因此可以采用电场控制荧光粉的运动，从而增强了具有极化荧光粉的产品的可控性。

如图1至图3所示，在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种LED发光器件的制作方法，制作方法包括：S1、将上述极化荧光粉与流体介质混合形成流体状荧光粉4；S2、将流体状荧光粉4注入模具的下模板32的凹槽321中；S3、将下模板32与固定有LED芯片2的模具的上模板31相贴合；以及S4、对模具施加电场，预定时间后将流体状荧光粉4固化，得到LED发光器件。

利用电场控制极化后的极化荧光粉的运动方向，并在固化过程中始终保持电场的存在，避免了粒径较大的荧光粉优先沉积到LED芯片2的表面，使荧光粉能够比价均匀地固定在固化的流体介质中，因此有效地避免了LED芯片2色漂移带来的出光不均匀的问题。同时，在电场的控制作用下，可以控制荧光粉固定在远离LED芯片2的位置，因此减少了LED芯片2所产生的热量对荧光粉的影响，改善了LED发光器件的散热性能，提高了该LED发光器件的发光性能。其中，可用于本发明的上模板和下模板的制作材料包括但不限于具有导电性的金属或塑料等绝缘材料。

本发明的极化荧光粉与流体介质的重量比例以及流体介质的种类可以遵循常规的选择，为了充分利用荧光粉的光转换功能，优选步骤S1中的流体介质为硅树脂或环氧树脂，极化荧光粉与流体介质的重量比为1:3~1:10。

在本发明的一种优选的实施中，上述制作方法在步骤S3之前还包括将LED芯片2固定在基板1上后将基板1固定在上模板31上。

上述实施例中的基板1可以是导电性基板或陶瓷基板或者采用具有散热功能的散热板作为基板1，在将LED芯片2固定在基板1上之前还可以预先在基板1上布置串联、并联或串并联结合的线路，或者为LED芯片2预留焊盘以方便制作单个灯珠。当LED芯片2与基板1进行电路连接，那么还需要进行焊线；当LED芯片2采用倒装的方式布置则不需要焊线。

在本发明的另一种优选的实施例中，上述步骤S5的电场的电压为1~15KV，且采用以下方式对模具施加电场，方式一、将模具放置到电场中；方式二、模具的上模板31和下模板32的材质均为导电材料，向上模板31和下模板32通电，形成电场。当已有的技术条件充存在电场，则可以采用方式一将模具直接放置到电场并利用该电场控制极化荧光粉的流动方向和聚集位置；如果采用的模具均为金属模具时，可以向上模板31和下模板32与电压不同的外部电路进行连接，形成电场。无论是方式一还是方式二电场的强度调节均具有较好的灵活性，因此能够更灵活地调节极化荧光粉与LED芯片2的位置，从而更灵活地调节LED发光器件的色温。

上述步骤S5所采用的电场的大小可以根据极化荧光粉的粒度大小进行选择，荧光粉粒度D50在15μm以上，选择电压在10KV以上的电场；荧光粉粒度D50大于等于10μm且小于15μm，选择电压在6~10KV之间的电场；荧光粉粒度D50大于等于5μm且小于10μm，选择电压在1~5KV之间的电场；荧光粉粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm，选择电压在50~1KV之间的电场。

极化荧光粉与流体介质混合后，对流体介质的性质不会产生影响，优选上述步骤S4中流体状荧光粉4的固化方法包括将模具放置到烘箱或光固化箱中。

当上述步骤S4利用烘箱加热的方式固化时，采用现有技术中常规的固化方式比如线预热至90℃并在90℃保持30min后，继续升温至120℃并在120℃保温30min后，再次升温至150℃并在150℃保温60min，然后自然降温即可完成流体状荧光粉的固化；当上述步骤S5利用光固化箱进行固化时，也可以采用常规的紫外固化方式，比如采用功率为600W的紫外灯固化0.5~2h。

为了保证工作人员的安全，优选步骤S4在流体状荧光粉4固化之后还包括关闭电场，将LED发光器件从模具中取出，得到LED发光器件。

以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

采用型号为ESD61002B的静电发生器与不锈钢棒相连，通电后在1000r/min的转速下搅拌聚四氟乙烯筒中的粒度D50大于等于5μm且小于10μm的绿色荧光粉20min，得到带电量在1×10^-8～1×10^-6C之间的极化绿色荧光粉，将该极化绿色荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:5的重量比进行混合，得实施例1的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为1KV的电场内，20min后将模具放入位于1KV电场内的烘箱中进行固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例1的LED发光器件。

实施例2

采用型号为ESD61002B的静电发生器与不锈钢棒相连，通电后在2500r/min的转速下搅拌聚四氟乙烯筒中的粒度D50大于等于5μm且小于10μm的绿色荧光粉10min，得到带电量在1×10^-8～1×10^-6C之间的极化绿色荧光粉，将该极化绿色荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:3的重量比进行混合，得实施例2的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为5KV的电场内，15min后将模具放入位于5KV电场内的烘箱中进行固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例2的LED发光器件。

实施例3

采用型号为ESD61002B的静电发生器与铜棒相连，通电后在2500r/min的转速下搅拌聚乙烯筒中的粒度D50大于等于10μm且小于15μm的红色荧光粉20min，得到带电量在1×10^-9～1×10^-7C之间的极化红色荧光粉，将该极化红色荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:10的重量比进行混合，得实施例3的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为6KV的电场内，20min后将模具放入位于6KV电场内的紫外固化箱中，该紫外固化箱的波长为254~365nm，1h后流体状荧光粉完成固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例3的LED发光器件。

实施例4

采用型号为ESD61002B的静电发生器与铜棒相连，通电后在4000r/min的转速下搅拌聚乙烯筒中的粒度D50大于等于10μm且小于15μm的红色荧光粉10min，得到带电量在1×10^-9～1×10^-7C之间的极化红色荧光粉，将该极化红色荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:7的重量比进行混合，得实施例4的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为10KV的电场内，15min后将模具放入位于10KV电场内的紫外固化箱中，该紫外固化箱的波长为254~365nm，1h后流体状荧光粉完成固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例4的LED发光器件。

实施例5

采用型号为ESD61002B的静电发生器与铝棒相连，通电后在5000r/min的转速下搅拌聚丙烯筒中的粒度D50大于等于15μm且小于20μm的YAG荧光粉10min，得到带电量在1×10^-6～1×10^-4C之间的极化YAG荧光粉，将该极化YAG荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:2的重量比进行混合，得实施例5的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为15KV的电场内，20min后将模具放入位于15KV电场内的烘箱中固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例5的LED发光器件。

实施例6

采用型号为ESD61002B的静电发生器与铝棒相连，通电后在4000r/min的转速下搅拌聚丙烯筒中的粒度D50大于等于15μm且小于20μm的YAG荧光粉20min，得到带电量在1×10^-6～1×10^-4C之间的极化YAG荧光粉，将该极化YAG荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:5的重量比进行混合，得实施例5的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为10KV的电场内，10min后将模具放入位于10KV电场内的烘箱中固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例6的LED发光器件。

实施例7

采用型号为ESD61002B的静电发生器与铜棒相连，通电后在500r/min的转速下搅拌聚丙烯筒中的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm的YAG荧光粉20min，得到带电量为在1×10^-8～1×10^-6C之间的极化YAG荧光粉，将该极化YAG荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:12的重量比进行混合，得实施例7的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为50V的电场内，30min后将模具放入位于50V电场内的烘箱中固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例7的LED发光器件。

实施例8

采用型号为ESD61002B的静电发生器与铜棒相连，通电后在1000r/min的转速下搅拌聚丙烯筒中的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm的YAG荧光粉10min，得到带电量为在1×10^-8～1×10^-5C之间的极化YAG荧光粉，将该极化YAG荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:6的重量比进行混合，得实施例8的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；将上述模具放入电压为1KV的电场内，15min后将模具放入位于1KV电场内的烘箱中固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到实施例8的LED发光器件。

对比例1

将YAG荧光粉与型号为OE650的硅树脂以1:5的重量比进行混合，得实施例1的流体状荧光粉；将该流体状荧光粉注入模具的铜质下模板的凹槽中；在铝基板上布置电路，然后将5个LED芯片等间距地固定在铝基板上并使LED芯片与电路进行连接，然后将电路进行焊接；把该铝基板固定在模具的铜质上模板上；将固定由铝基板的上模板倒扣在下模板上并使凹槽与LED芯片对正；然后将模具放入烘箱中固化，将该LED发光器件从模具中取出，得到对比例1的LED发光器件。

观察实施例1至8和对比例1的LED发光器件的出光的一致性，发现实施例1至8的LED发光器件所发出的光没有观察到明显的光斑，但对比例1的LED发光器件所发出的光在局部出现光斑，因此，说明采用本发明的极化荧光粉作为光转换材料的主要活性成分并与电场结合控制其在透镜内分布的均匀性的确改善了LED发光器件出光的一致性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种荧光粉的极化方法，其特征在于，所述极化方法采用与静电发生装置连接的导体搅拌所述荧光粉得到极化荧光粉，其中，

所述荧光粉的粒度D50在15μm以上，所述导体的转速为4000～5000r/min，搅拌的时间25～30min；或

所述荧光粉的粒度D50大于等于10μm且小于15μm，所述转速为2500～4000r/min，所述时间20～25min；或

所述荧光粉的粒度D50大于等于5μm且小于10μm，所述转速为1000～2500r/min，所述时间10～20min；或

所述荧光粉的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm，所述转速为500～1000r/min，所述时间5～10min。

2.根据权利要求1所述的极化方法，其特征在于，所述荧光粉选自黄色荧光粉、绿色荧光粉和红色荧光粉组成的组中的一种或多种，所述极化荧光粉的带电量为1×10^‐8～1×10^‐4C。

3.一种极化荧光粉，其特征在于，所述极化荧光粉为采用权利要求1或2所述的极化方法制备得到的带有电荷的荧光粉。

4.一种LED发光器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

S1、将权利要求3所述极化荧光粉与流体介质混合形成流体状荧光粉（4）；

S2、将所述流体状荧光粉（4）注入模具的下模板（32）的凹槽（321）中；

S3、将所述下模板（32）与在固定有LED芯片（2）的所述模具的上模板（31）相贴合；以及

S4、对所述模具施加电场，预定时间后将所述流体状荧光粉（4）固化，得到所述LED发光器件。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中的流体介质为硅树脂或环氧树脂，所述极化荧光粉与所述流体介质的重量比为1:3～1:10。

6.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法在所述步骤S3之前还包括：将所述LED芯片（2）固定在基板（1）上后将所述基板（1）固定在所述上模板（31）上。

7.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中所述电场的电压为1～15KV，且采用以下方式对所述模具施加电场，

方式一、将所述模具放置到电场中；

方式二、所述模具的上模板（31）和下模板（32）的材质均为导电材料，向所述上模板（31）和下模板（32）通电，形成所述电场。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，

所述极化荧光粉的粒度D50在15μm以上，所述电场的电压在10～15KV；或

所述极化荧光粉的粒度D50大于等于10μm且小于15μm，所述电场的电压在6～10KV之间；或

所述极化荧光粉的粒度D50大于等于5μm且小于10μm，所述电场的电压在1～5KV之间；或

所述极化荧光粉的粒度D50大于等于0.1μm且小于5μm，所述电场的电压在50～1KV之间。

9.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中所述流体状荧光粉（4）的固化方法包括将所述模具放置到烘箱或光固化箱中。