CN103378270B - 一种led组件的制备方法及led组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED组件的制备方法以及由该方法制备得到的LED组件，包括以下步骤：S1、将荧光粉与氧化硅溶胶混合得到混合体系，然后将混合体系转入模具中进行凝胶化，脱模后得到荧光凝胶体；S2、对S1得到的荧光凝胶体进行煅烧，得到荧光玻璃；S3、将荧光玻璃粘贴于LED芯片上，得到所述LED组件。本发明提供的LED组件的制备方法，通过将荧光粉与氧化硅溶胶液相混合，得到氧化硅玻璃中均匀分散荧光粉的荧光玻璃，从而可制备得到具有良好出光一致性的LED组件。
Description
技术领域
本发明属于LED技术领域，尤其涉及一种LED组件的制备方法以及由该方法制备得到的LED组件。
背景技术
LED（发光二极管，LightEmittingDiode）是一种固态的半导体器件，可以直接将电转化为光。由于LED不含汞、体积小、寿命长、反应速度快、环保节能，并具有高色彩饱和度等特性，应用越来越广泛，尤其是白光LED，被认为是继白炽灯、荧光灯以后的第三代照明光源，被广泛应用于液晶投影装置、手机背光源、显示屏幕等。
商业化LED生产中，荧光粉材料是制约LED性能的重要环节。目前的LED产品，它的光学质量离不开LED芯片、光学透镜和荧光粉等。其中，LED荧光粉涂覆的不均，将导致色调漂移，出光不均等问题；封装用树脂材料易于老化，影响光学寿命和性能。
为了解决荧光粉涂覆不均和封装材料老化问题，CN101643315A、CN101696085A和CN101749642A均提出一种荧光粉玻璃，通过将荧光粉与玻璃（光学透镜）混合，制备成一体材料以解决荧光粉涂覆不均的问题，还能防止树脂封装的LED发生老化的问题。但是该方法中玻璃材料与荧光粉直接采用固相混匀方式，不利于荧光粉在玻璃材料中均匀分散；以及其模具成型温度较高，模具材料易于与荧光粉玻璃产生一系列副反应，从而引入杂质，影响光学性能。
发明内容
本发明解决了现有技术中LED制备方法中存在的荧光粉在玻璃材料中难以均匀分散、导致LED出光一致性较差的技术问题。
本发明提供了一种LED组件的制备方法，包括以下步骤：
S1、将荧光粉与氧化硅溶胶混合得到混合体系，然后将混合体系转入模具中进行凝胶化，脱模后得到荧光凝胶体；
S2、对S1得到的荧光凝胶体进行煅烧，得到荧光玻璃；
S3、将荧光玻璃粘贴于LED芯片上，得到所述LED组件。
本发明还提供了一种LED组件，所述LED组件由本发明提供的制备方法制备得到。
本发明提供的LED组件的制备方法，通过将荧光粉与氧化硅溶胶液相混合，使得荧光粉能均匀分散，经过凝胶化、煅烧后即可得到氧化硅玻璃中均匀分散荧光粉的荧光玻璃，然后将其粘贴于LED芯片上，即可得到LED组件，其具有良好的出光一致性。
具体实施方式
本发明提供了一种LED组件的制备方法，包括以下步骤：
S1、将荧光粉与氧化硅溶胶混合得到混合体系，然后将混合体系转入模具中进行凝胶化，脱模后得到荧光凝胶体；
S2、对S1得到的荧光凝胶体进行煅烧，得到荧光玻璃；
S3、将荧光玻璃粘贴于LED芯片上，得到所述LED组件。
本发明提供的LED组件的制备方法，通过将荧光粉与氧化硅溶胶液相混合，使得荧光粉能均匀分散，经过凝胶化、煅烧后即可得到氧化硅玻璃中均匀分散荧光粉的荧光玻璃，然后将其粘贴于LED芯片上，即可得到LED组件，其具有良好的出光一致性。
具体地，所述LED组件中荧光粉的用量在本领域的常用范围内即可，本发明没有特殊规定。优选情况下，以荧光粉组合物的总质量为基准，荧光粉的含量为0.1-5wt%，更优选为0.5-2wt%。
本发明中，所述荧光粉可采用现有技术中各种可用于LED的荧光粉，本发明没有特殊限定。例如，所述荧光粉可以选用钇铝石榴石荧光粉（YAG），但不局限于此。优选情况下，所述荧光粉的粒径为0.1-50μm，更优选为1-3μm。
本发明中，所述氧化硅溶胶可以直接采用商购产品，也可自己合成。例如，制备所述氧化硅溶胶的方法为：将二氧化硅分散于水中，在酸或碱性条件下形成稳定的溶胶，即所述氧化硅溶胶。其中，所述二氧化硅的粒径优选为5-100nm，更优选为10-30nm
根据本发明提供的制备方法，先将荧光粉与氧化硅溶胶混合均匀得到混合体系，然后即可转入模具中成型。混合体系在模具中成型的过程实际上为氧化硅溶胶脱水的过程，即发生凝胶化，凝胶化完成后脱模即得到荧光凝胶体。该荧光凝胶体中，荧光粉均匀分散于二氧化硅的网络结构中。优选情况下，步骤S1中，所述凝胶化的温度为室温至300℃，凝胶化的时间为0.5-24h。更优选情况下，所述凝胶化的温度为180-250℃，凝胶化的时间为0.5-8h。
根据本发明的方法，对脱模后的应该凝胶体进行高温煅烧，使氧化硅凝胶继续脱水，烧结完成后转化为石英玻璃，而荧光粉则均匀分布于该石英玻璃中。优选情况下，步骤S2中，所述煅烧的温度为800-1600℃，煅烧的时间为0.5-8h。更优选情况下，所述煅烧的温度为1100-1400℃，煅烧的时间为2-6h。
本发明中，步骤S2中，所述煅烧在气氛中进行。作为本发明的一种优选实施方式，所述气氛中含有氯气和惰性气体，有利于氧化硅凝胶脱水而形成致密的氧化硅玻璃。
本发明中，煅烧完成后，所述荧光玻璃能替代目前的LED组件中荧光粉树脂材料和封装硅胶材料，使LED组件结构和工艺都得到简化。本发明中，所述荧光玻璃的形状可根据实际需求，选择合适的模具即可，例如可以为球型、板型等各种形状，本发明没有特殊限定。
根据本发明的制备方法，最后直接将荧光玻璃粘贴于LED芯片上，即得到所述LED组件。所述LED芯片为现有LED中通用的各种芯片，例如可以为蓝光LED芯片或紫外光LED芯片。本发明中，由于荧光透镜一体成型，并直接粘贴于LED芯片表面，无需硅胶透镜密封，因此能简化工艺。所述粘贴所采用的粘胶为环氧胶或硅胶。
本发明还提供了一种LED组件，所述LED组件由本发明提供的制备方法制备得到。本发明提供的LED组件，结构和制备方法均非常简单，且具有良好的出光一致性。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
（1）将40重量份的粒径为20nm的二氧化硅分散于60重量份去离子水中，滴加醋酸，至体系pH值为1，得到氧化硅溶胶。然后将0.1重量份粒径为5μm的YAG荧光粉分散于99.9重量份的氧化硅溶胶中，得到混合体系。
（2）将步骤（1）的混合体系转入模具中，先在室温下静置0.5h，然后升温至200℃加速凝胶化，1.5h后脱模，得到荧光凝胶体。
（3）将步骤（2）的荧光凝胶体转入通入氯气和氦气的煅烧炉中，1100℃下煅烧2h，冷却得到荧光玻璃。
（4）将步骤（3）的荧光玻璃采用环氧胶粘贴于蓝光LED芯片上，得到本实施例的LED组件S10。
实施例2
采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的LED组件S20，不同之处在于：
步骤（1）中，将38重量份的粒径为50nm的二氧化硅分散于62重量份去离子水中，滴加醋酸，至体系pH值为1，得到氧化硅溶胶；将5重量份粒径为2μm的YAG荧光粉分散于95重量份的氧化硅溶胶中，得到混合体系；
步骤（2）中，室温下静置时间为1h，然后升温至180℃加速凝胶化，4h后脱模，得到荧光凝胶体；
步骤（3）中，煅烧炉内通入氯气和氦气的混合气体；煅烧温度为1100℃，煅烧时间为3h。
实施例3
采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的LED组件S30，不同之处在于：
步骤（1）中，将0.5重量份粒径为10μm的YAG荧光粉分散于99.5重量份的氧化硅溶胶中，得到混合体系；
步骤（2）中，室温下静置时间为2h，然后升温至250℃加速凝胶化，1h后脱模，得到荧光凝胶体；
步骤（3）中，煅烧炉内通入氦气；煅烧温度为1400℃，煅烧时间为2h；
步骤（4）中，将荧光玻璃采用硅胶粘贴于蓝光LED芯片上，得到本实施例的LED组件S30。
实施例4
采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的LED组件S40，不同之处在于：
步骤（1）中，将2重量份粒径为0.8μm的YAG荧光粉分散于98重量份的氧化硅溶胶中，得到混合体系；
步骤（2）中，室温下静置时间为2h，然后升温至100℃加速凝胶化，6h后脱模，得到荧光凝胶体；
步骤（3）中，煅烧温度为950℃，煅烧时间为8h；
步骤（4）中，将荧光玻璃采用环氧胶粘贴于紫外光LED芯片上，得到本实施例的LED组件S40。
实施例5
采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的LED组件S50，不同之处在于：
步骤（1）中，将1.2重量份粒径为2μm的YAG荧光粉分散于98.8重量份的氧化硅溶胶中，得到混合体系；
步骤（2）中，室温下静置时间为2h，然后升温至300℃加速凝胶化，0.5h后脱模，得到荧光凝胶体；
步骤（3）中，煅烧温度为1600℃，煅烧时间为1.5h；
步骤（4）中，将荧光玻璃采用硅胶粘贴于紫外光LED芯片上，得到本实施例的LED组件S50。
对比例1
先将紫外光LED芯片固定于支架上连接电路，然后将实施例4步骤（1）配制的荧光粉组合物点胶涂覆在LED芯片上，然后150℃加热固化1h，固化完成后用透明塑料透镜密封，并在中间空隙内填充环氧树脂，加热150℃使硅胶固化1h，得到本对比例的LED组件DS10。
对比例2
将TEOS、乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）、乙醇、去离子水按摩尔比1:1:4:6混合，再加入1/3体积的甲酰胺，以硝酸为催化剂，pH值控制为3左右，剧烈搅拌下升温至60℃反应1h，最后加入占溶胶体系0.1wt%的径为5μm的YAG荧光粉，继续搅拌，反应至成胶时将产物封装至蓝光LED芯片上，室温下自然干燥，得到本对比例的LED组件DS20。
性能测试
采用杭州远方PMS-80型紫外-可见-近红外光谱分析系统,以高功率、芯片尺寸为1平方毫米、输入电流350毫安的条件下，对各LED组件S10-S50和DS10-DS20进行出光一致性测试，记录各LED组件的流明效率。测试结果如表1所示。
表1
。
从上表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的制备方法制备得到的LED组件具有良好的流明效率，明显优于对比例的LED样品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种LED组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将荧光粉与氧化硅溶胶混合得到混合体系，然后将混合体系转入模具中进行凝胶化，脱模后得到荧光凝胶体；
S2、对S1得到的荧光凝胶体进行煅烧，得到荧光玻璃；
S3、将荧光玻璃粘贴于LED芯片上，得到所述LED组件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，以荧光粉与氧化硅溶胶的总质量为基准，其中，荧光粉的含量为0.1-5wt%。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，以荧光粉与氧化硅溶胶的总质量为基准，其中荧光粉的含量为0.5-2wt%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，制备所述氧化硅溶胶的方法为：将二氧化硅分散于水中，在酸或者碱的条件下形成稳定的氧化硅溶胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅的粒径为5-100nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述荧光粉为钇铝石榴石荧光粉；所述荧光粉的粒径为0.1-50μm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述荧光粉的粒径为1-3μm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述凝胶化的温度为室温至300℃，凝胶化的时间为0.5-24h；步骤S2中，所述煅烧的温度为800-1600℃，煅烧的时间为0.5-8h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述煅烧在气氛中进行，所述气氛中含有氯气和惰性气体。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述LED芯片为蓝光LED芯片或紫外光LED芯片。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述粘贴所采用的粘胶为环氧胶或硅胶。
12.一种LED组件，其特征在于，所述LED组件由权利要求1-11任一项所述的制备方法制备得到。
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| CN102002269A (zh) * | 2009-09-03 | 2011-04-06 | 佛山市国星光电股份有限公司 | 白光发光二极管荧光粉涂覆液及其配制方法和涂布方法 |
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2012
- 2012-04-25 CN CN201210123198.3A patent/CN103378270B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101643315A (zh) * | 2009-08-10 | 2010-02-10 | 武汉理工大学 | 白光led用低熔点荧光玻璃及其制备方法 |
| CN102002269A (zh) * | 2009-09-03 | 2011-04-06 | 佛山市国星光电股份有限公司 | 白光发光二极管荧光粉涂覆液及其配制方法和涂布方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "水溶性荧光黄掺杂硅溶胶的性能";黄静红;《江南大学学报》;20100430;第9卷(第2期);第228-231页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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