CN103545429A - 一种白光led的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种白光LED的制备方法，其特征是步骤如下：将激发波长为450~470nm的蓝光LED芯片(1)放置于支架杯体(2)上；将芯片正负极通过导线(6)分别与外接正负极(7)电连接；将由荧光粉和双组份LED封装硅胶组成的荧光粉胶(3)均匀混合；荧光粉∶双组份LED封装硅胶的质量比为30~55∶200；将荧光粉胶(3)均匀填充支架杯体(2)，烘烤温度为140~160℃，烘烤时间为1~2小时；盖上透镜(4)，填充双组份LED封装硅胶(5)；140~160℃下，烘烤1~2小时成型。本发明方法制备的白光LED，随着蓝光LED芯片的工作温度发生变化，其白光的色区基本不发生漂移，减少对蓝光LED芯片的分档和封装后白光LED的分档，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED（发光二极管）及其制备方法，尤其是一种高亮度、高品质白光LED的制备方法。
背景技术
LED半导体照明是继白炽灯、荧光灯之后照明光源的又一次革命。LED作为新型高效固体光源，在原理上具有节能、环保、长寿命、体积小、使用方式多样等优点。近年来，LED半导体照明技术发展迅速、应用领域广泛。
现有的白光LED制备方法主要是使用蓝光LED芯片与经蓝光照射后发出黄光的荧光粉混合形成白光LED。该技术主要是日本日亚化学工业株式会社在1998年2月5日公开的WO1998005078（CN1268250A）提出，其特征是将蓝光LED芯片固定在杯体上，在蓝光芯片上填充荧光粉胶，所述的荧光粉胶由透明胶和黄色荧光粉以一定比例均匀混合，最后将荧光粉胶烤干成型，由蓝光LED芯片激发黄色荧光，产生与蓝光互补的黄光，混合成白光。
由于荧光粉在不同波长的蓝光下的激发效率不同，随着蓝光峰值波长的变化，导致合成后的白光色区发生变化。一方面蓝光LED波长存在较大离散性，另一方面随着工作温度和工作电流的变化，蓝光LED会出现峰值波长漂移现象，最后制成的白光LED的色区会发生漂移。
为了改善此问题，中国发明专利CN101097977A公开的特征是在蓝光LED芯片外分两层涂覆红色荧光粉和绿色荧光粉，在制造过程中根据色差的偏向再涂一层红色荧光粉或绿色荧光粉作为修正。该技术方案虽然可以修正最后白光LED的色差，但制作过程复杂，成本高，并且很难精准地修正色差。目前常用的解决方法是对封装后的白光LED进行分档，但是该方法仅是挑选出理想色区的白光LED，良品率低，成本高。另一个解决方法是使用波长变化范围很小的蓝光LED芯片进行封装，通常要求蓝光LED芯片峰值波长范围为1~3纳米，但这就需要芯片厂家对芯片进行严格分档，提高了芯片成本。上述的解决方法均不能从根本上解决问题，随着蓝光LED芯片的工作温度发生变化，蓝光LED的峰值波长会发生漂移，最后合成的白光LED色区还是会发生变化。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可在蓝光波长范围内激发荧光粉，得到色区不会漂移的白光LED的制备方法。
本发明的一种白光LED的制备方法步骤如下：
1.将激发波长为450~470nm的蓝光LED芯片1放置于支架杯体2上。
2.将芯片正负极通过导线6分别与外接正负极7电连接。
3.将由荧光粉和双组份LED封装硅胶组成的荧光粉胶3均匀混合；荧光粉∶双组份LED封装硅胶的质量比为30~55∶200。
4.将荧光粉胶3均匀填充支架杯体2，烘烤温度为140~160℃，烘烤时间为1~2小时。
5.盖上透镜4，填充双组份LED封装硅胶5。
6.140~160℃下，烘烤1~2小时成型。
所述的荧光粉为含有两种或两种以上具有不同激发光谱和发射光谱并随着蓝光LED芯片峰值波长从440nm变化到470nm的过程中，所有荧光粉的等效色坐标（x,y）向坐标系右下角移动，其等效色坐标（x,y）的x值增加范围为0.005~0.02，y值减少范围为0.005~0.02；反之亦然，当蓝光LED芯片峰值波长从470nm变化到440nm的过程中，所有荧光粉的等效色坐标（x,y）向坐标系左上角移动，其中等效色坐标（x,y）的x值减少范围为0.005~0.02，y值增加范围为0.005~0.02。
所述的荧光粉为黄色荧光粉YAG:Ce、橙色荧光粉(Sr,Ba)3SiO5:Eu、黄绿色荧光粉(Y,Lu)3Al5O12:Ce或红色荧光粉Sr2Si5N8:Eu。
所述的双组份LED封装硅胶为OE-6550、K-5505H、5506-S或5561S。
本发明提出了一种白光LED及其制备方法，在LED支架上固定蓝光LED芯片，在蓝光LED芯片上涂覆荧光粉胶，制作出在一定的蓝光波长范围内激发混合荧光粉，得到色坐标的白光LED。本发明提出的白光LED，随着蓝光LED芯片的工作温度发生变化，其白光的色区基本不发生漂移；本发明的白光LED及其制备方法，可以允许蓝光芯片波长范围大，减少对蓝光LED芯片的分档和封装后白光LED的分档，降低了生产成本。
附图说明
为了能更清晰地理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
图1为本发明白光LED示意图。
图2为实施例1中蓝光LED芯片波长为450nm时的白光光谱图。
图3为实施例1中蓝光LED芯片波长为460nm时的白光光谱图。
图4为实施例1中蓝光LED芯片波长为465nm时的白光光谱图。
图5为实施例2中蓝光LED芯片波长为450nm时的白光光谱图。
图6为实施例2中蓝光LED芯片波长为460nm时的白光光谱图。
图7为实施例2中蓝光LED芯片波长为470nm时的白光光谱图。
图中：1-蓝光LED芯片，2-LED支架杯体，3-荧光粉胶，4-透镜，5-双组份LED封装硅胶，6-导线，7-外接正负极。
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实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
1.将激发波长分别为450、460和465nm的蓝光LED芯片1放置于支架杯体2上。
2.将芯片正负极通过导线6分别与外接正负极7电连接。
3.用离心搅拌机将由受激产生560nm黄光的YAG:Ce黄色荧光粉、受激产生600nm橙色光的(Sr,Ba)3SiO5:Eu橙色荧光粉和双组份LED封装硅胶组成的荧光粉胶3均匀混合；黄色荧光粉∶橙色荧光粉∶OE-6550的质量比为36∶4∶200。
4.将荧光粉胶3均匀填充支架杯体2，烘烤温度为150℃，烘烤时间为1.5小时。
5.盖上透镜4，填充双组份LED封装硅胶5 K-5505H。
6.150℃下，烘烤1.5小时成型。
制备的白光LED图1所示。工作时，波长离散型450~465nm的蓝光LED芯片1发出蓝光，激发黄色荧光粉产生560nm的黄光，激发橙色荧光粉产生600nm的橙色光，混合剩下的蓝光变为白光发射出去。不同的蓝光波长下，上述两种荧光粉的激发效率不同，随着激发波长由450nm增加至465nm的过程中，黄色荧光粉的激发效率下降，橙色荧光粉的激发效率基本保持不变。
本实施例当蓝光LED波长为450nm时，两种荧光粉的等效色坐标为（0.4541，0.5301），所得的白光色坐标为（0.3575,0.3695），色温为4630K，光谱如图2所示。当蓝光LED波长为460nm时，黄色荧光粉受激产生的黄光强度变弱，橙色荧光粉所激发产生的光强度基本不变，两种荧光粉的等效色坐标向右下角偏移，变为（0.4612,0.5235），所得白光色坐标为（0.3573,0.3691），色温为4636K，与450nm时所激发获得的白光色坐标（0.3575,0.3695）基本一致，光谱如图3所示。当蓝光LED波长为465nm时，黄色荧光粉受激产生的黄光强度的继续变弱，橙色荧光粉所激发产生的光强度仍保持不变，两种荧光粉的等效色坐标继续向右下角偏移，变为（0.4708,0.5145），所得白光色坐标为（0.3573,0.3665），色温为4622K，与450nm时所激发获得的白光色坐标（0.3575,0.3695）基本一致，光谱如图4所示。
实施例2
同实施例1。荧光粉胶3由受激产生560nm黄光的YAG:Ce黄色荧光粉、受激产生600nm橙色光的(Sr,Ba)3SiO5:Eu橙色荧光粉、受激产生540nm黄绿光的(Y，Lu)3Al5O12:Ce黄绿色荧光粉和受激产生615nm红光的Sr2Si5N8:Eu红色荧光粉和5561S均匀混合制成；黄色荧光粉∶橙色荧光粉∶黄绿色荧光粉∶红色荧光粉∶5561S的质量比为35∶4∶6∶3∶200。
制备的白光LED图1所示。工作时，波长离散型450~470nm的蓝光LED芯片1发出蓝光，激发黄色荧光粉产生560nm的黄光，激发橙色荧光粉产生600nm的橙色光，激发黄绿色荧光粉产生540nm的黄绿光，激发红色荧光粉产生615nm的红光，混合剩下的蓝光变为白光发射出去。
不同的蓝光波长下荧光粉的激发效率不同，随着激发波长由450nm增加至465nm的过程中，黄色荧光粉和黄绿色荧光粉的激发效率均下降，橙色荧光粉的激发效率基本保持不变，红色荧光粉的激发效率略微下降。
本实施例当蓝光LED波长为450nm时，四种荧光粉的等效色坐标为（0.4948,0.4882），所得的白光色坐标为（0.4006,0.3617），色温为4630K，光谱如图5所示。当蓝光LED波长为460nm时，黄色荧光粉和黄绿色荧光粉受激产生的光强度变弱，橙色荧光粉受激产生的光强度基本不变，红色荧光粉受激产生的光强度变弱，所有荧光粉的等效色坐标向右下角偏移，变为（0.5012,0.4827），所得白光色坐标为（0.4006，0.3612），色温为3357K，与450nm时所激发获得的白光色坐标（0.4006,0.3617）基本一致，光谱如图6所示。当蓝光LED波长为470nm时，所有荧光粉的等效色坐标继续向右下角偏移，变为（0.5111,0.4743），所得白光色坐标为（0.4064,0.3697），色温为3298K，与450nm和460nm所激发获得的白光色坐标基本一致，光
谱如图7所示。
实施例1含有两种不同发射光谱和激发光谱的荧光粉，适合做高光效、低显指的白光LED。
实施例2含有四种不同发射光谱和激发光谱的荧光粉，适合做高显指、低色温的白光LED。实施例中，利用不同荧光粉的激发和发射光谱特点，消除蓝光芯片发射波长偏移对所得白光色坐标的影响。可以允许蓝光芯片波长范围大，减少对蓝光LED芯片的分档和封装后白光LED的分档，降低了生产成本。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种白光LED的制备方法，其特征是步骤如下：
1）将激发波长为450~470nm的蓝光LED芯片(1)放置于支架杯体(2)上；
2）将芯片正负极通过导线(6)分别与外接正负极(7)电连接；
3）将由荧光粉和双组份LED封装硅胶组成的荧光粉胶(3)均匀混合；荧光粉∶双组份LED封装硅胶的质量比为30~55∶200；
4）将荧光粉胶(3)均匀填充支架杯体(2)，烘烤温度为140~160℃，烘烤时间为1~2小时；
5）盖上透镜(4)，填充双组份LED封装硅胶(5)；
6）140~160℃下，烘烤1~2小时成型。
2.根据权利要求1所述的白光LED的制备方法，其特征是所述的荧光粉为含有两种或两种以上具有不同激发光谱和发射光谱，并随着蓝光LED芯片峰值波长从440nm变化到470nm的过程中，所有荧光粉的等效色坐标（x,y）向坐标系右下角移动，其等效色坐标（x,y）的x值增加范围为0.005~0.02，y值减少范围为0.005~0.02；反之亦然，当蓝光LED芯片峰值波长从470nm变化到440nm的过程中，所有荧光粉的等效色坐标（x,y）向坐标系左上角移动，其中等效色坐标（x,y）的x值减少范围为0.005~0.02，y值增加范围为0.005~0.02。
3.根据权利要求1或2所述的白光LED的制备方法，其特征是所述的荧光粉为黄色荧光粉YAG:Ce、橙色荧光粉(Sr,Ba)3SiO5:Eu、黄绿色荧光粉(Y,Lu)3Al5O12:Ce或红色荧光粉Sr2Si5N8:Eu。
4.根据权利要求1所述的白光LED的制备方法，其特征是所述的双组份LED封装硅胶为OE-6550、K-5505H、5506-S或5561S。
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