CN104409613A - 贴片式白光led光固化封装装置及其应用 - Google Patents

贴片式白光led光固化封装装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种贴片式白光LED光固化封装装置及其应用,封装装置,包括有安装在机台上的、由电控箱通过传送带调速电机控制的传送带,安装在传送带上方的光源箱,光源箱内安装有UV-LED光源,且光源箱内还安装有UV光传感器和温度传感器。本发明采用大功率深紫外(UVC)LED光源,与固化胶中光引发剂吸收波长相匹配,发热低、效率高、寿命长、照射面积大且均匀。可通过调整LED工作电流实现光照强度的调整。能够保持固化温度、固化时间和固化光强各自独立的稳定性,提高封装产品的光学性能一致性。通过对光固化胶组分和配比优化,提高了光通量的稳定性,减小了光衰。

Description

贴片式白光LED光固化封装装置及其应用
技术领域
本发明属于LED封装装置技术领域,具体涉及一种贴片式白光LED光固化封装装置及其应用。
背景技术
白光LED有小功率直插式、小功率贴片式和大功率三种封装方式。无论何种方式,白光的产生均采用在蓝光芯片上涂覆黄色荧光粉的工艺,具体过程如下:先将芯片固定在支架上,在超声焊机上用金线将芯片电极与支架连接;将一定比例的荧光粉和硅胶(或环氧胶)均匀混合后在真空机中利用负压排出气泡,然后将粉与胶的混合物涂覆到芯片上并加热使其固化。对于小功率直插式和大功率型还需要整体灌封,进而制成白光LED成品。热固化会带来诸多不利影响,如效率低、耗能大,更为重要的是荧光粉易沉淀、粉层不均匀、易老化等,造成白光不均匀和不稳定。由于贴片式LED结构简单,只需荧光粉胶一次封装即可完成产品,故其占有市场份额相对较大。
目前,非LED封装领域的光固化一般采用高压汞灯为UV光源,波段是UVA(320nm~400nm),由于对固化光强和固化时间及固化胶的透光度均没有特别要求,以用较短时间固牢为原则,故其封装装置功能有限。而用于LED封装的光固化胶,同样受高压汞灯所限,其光引发剂的吸收为UVA波段。采用该波段的UV光源存在二个问题,其一,高压汞灯发出的光谱范围比较宽,用于UV光固化的有效波长不到整个光谱能量的1/5,有效利用率比较低,而且整个光谱包含了大量的红外线光谱,在使用过程中会发出大量的热量,高温下光固化同样会引起荧光粉沉淀;其二,由于这类胶光引发剂的吸收波段是UVA,不能如热固化胶一样加入抗黄变剂及光稳定剂,否则将无法固化。其结果会导致其固化产品不具有更好的耐太阳光UVA破坏能力,引起黄变,进而引起白光LED光衰。因此,有必要提供一种吸收波段在UVC(220nm~280nm)的光固化胶,同时采用与之匹配波长的UV光源;以及一种能够提高白光LED固化产品的光学性能和透光稳定性的白光LED光固化封装装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种贴片式白光LED光固化封装装置及其应用,从而弥补现有技术的不足。
本发明首先提供一种贴片式白光LED光固化封装固化工艺,是将荧光粉按2%~4%的比例加入到光固化胶中,充分搅拌后抽真空去除气泡,再涂覆在带有蓝光芯片的贴片式LED杯槽中,将涂覆后的贴片式LED在贴片式白光LED光固化封装装置进行固化,固化时间为120秒~270秒;光照强度为150~180mW/cm2;固化温度为100~120℃;
其中光固化胶的组成及质量份数为:
其中的环氧树脂为E型环氧树脂或脂环族环氧树脂、固化剂为脂环酸酐类固化剂。
其中增韧剂为聚醚和/或聚氨脂。
其中光引发剂为阳离子型光引发剂,抗黄变剂为环氧树脂抗黄变剂,光稳定剂为受阻胺类自由基捕获剂。
其中荧光粉优选为YAG黄色荧光粉。
用于实现固化工艺的封装装置,包括有安装在机台上的、由电控箱通过传送带调速电机控制的传送带,安装在传送带上方的光源箱,光源箱内安装有UV-LED光源,且光源箱内还安装有UV光传感器和温度传感器。
作为优选,UV光传感器和温度传感器安装在UV-LED光源的下方。
在光源箱的上端面安装有受电控箱控制的风机和排风管;
作为优选,在光源箱的两侧各装有一个可上下移动的遮光板;
在光源箱的侧面安装有光源维护口。
其中UV-LED光源为大功率深紫外(UVC)LED光源。
相比现有的技术,本发明的优点在于:
1、采用大功率深紫外(UVC)LED光源,与固化胶中光引发剂吸收波长相匹配,发热低、效率高、寿命长、照射面积大且均匀。可通过调整LED工作电流实现光照强度的调整。
2、保持固化温度、固化时间和固化光强各自独立的稳定性,提高封装产品的光学性能一致性。
3、通过对光固化胶组分和配比优化,提高了光通量的稳定性,减小了光衰。
附图说明
图1:光固化装置结构示意图
图2:UV-LED光源箱结构示意图
图3:抗黄变剂和光稳定剂对光衰的影响曲线
图4:UV-LED光源不同光照时间对光衰的影响曲线
图5:UV-LED光源不同光强对光衰的影响曲线
图1、图2中:1-机台;2-传送带;3-传送带调速电机;4-电控箱;5-光源箱;6-风机;7-排风管;8-遮光板;9-光源维护口;10-UV-LED光源;11-UV光传感器;12-温度传感器
具体实施方式
本发明针对白光LED光固化封装存在的不足,提供一种贴片式白光LED光固化封装工艺和装置,即利用现有荧光粉和专用透明环氧光固化胶,经一定比例调和、搅拌、抽真空后注入带有蓝光芯片的贴片式LED杯槽中并送入光固化装置固化。
下面结合附图对本发明的光固化封装装置和封装工艺进行具体描述。
实施例1
如图1所示,机台1为不锈钢材质,金属网链的传送带2被调速电机3带动并由电控箱4中的单片机系统所控制,可以改变传送带2的速度来确定固化时间,也可让传送带2工作在间断行进方式,确定间断时间即为固化时间。在传送带2的中部固定有UV-LED光源箱5,在其上装有风机6和排风管7,风机6可通过单片机系统调整转速来调控光源箱5内的温度。在光源箱的两侧各装有一个可上下移动的遮光板8。在光源箱5的侧面留有便于检修的光源维护口9。在图2中,光源箱5的内部固定有大功率深紫外UV-LED面阵光源10,由100只1W的LED组成,其峰值波长为280nm。在光源10的下部安装光感应器11和温度感应器12。在电控箱4的前面板上实时显示箱内接近传送带面上的光强和温度。当检测到光强和温度与所预设值不符时,启动控制系统进行自动调整。光强的调整通过改变UV-LED光源10的工作电流完成,温度的调整通过改变风机6的转速完成。
实施例2
在100质量份的E-51型环氧树脂中加入100质量份六氢邻苯二甲酸酐固化剂、4质量份聚醚增韧剂、4质量份[10-(4-联苯基)-2-异丙基噻吨酮六氟磷酸盐]阳离子型光引发剂(omnicat550光引发剂,吸收波长280nm)、2质量份抗氧剂和紫外线吸收剂二元复配的抗黄变剂V76-P、1质量份受阻胺光稳定剂Tinuvin292。再加入4质量份YAG黄色荧光粉,充分混合、搅拌并抽真空去除气泡后,涂覆在已固定好蓝色芯片并焊接金线的贴片式LED杯槽中,涂满杯槽为止,制作10只做为实验组。对照组的固化胶中去除抗黄变剂和光稳定剂,其余工艺及配方相同,制作10只。将两组涂覆后的LED利用实施例1所述装置固化,调整传送带2速度使贴片式LED在光源箱5中持续停留180秒,光强调整为160mW/cm2,温度控制在120℃。固化封装完毕的LED置于光老化机中通电点亮60天,经测试得到光衰曲线见图3,可见加入抗黄变剂和光稳定剂的实验组平均光衰(1.8%)明显要小于对照组(3.5%)。
实施例3
利用实施例1装置和实施例2实验组的光固化胶配方及工艺。光强调整为160mW/cm2,温度控制在120℃。调整传送带2速度使其被固化贴片式LED在光源箱5中持续停留分别为120秒、150秒、180秒、210秒、240秒、270秒,6个固化样品分别制作10只,固化封装完毕的LED置于光老化机中通电点亮60天,经测试得到光衰曲线如图4。可见180秒的固化时间,光衰最小,因此180秒是在相应光照强度和温度下的最佳固化时间。
实施例4
利用实施例1装置和实施例2实验组的光固化胶配方及工艺。固化时间为180秒;温度控制在120℃。光强调整为150mW/cm2、160mw/cm2、170mw/cm2、180mw/cm2,4个固化样品分别制作10只,固化封装完毕的LED置于光老化机中通电点亮60天,经测试得到光衰曲线如图5。可见在160mw/cm2的光强固化下,光衰最小。因此160mw/cm2是在相应固化时间、温度下的最佳固化光照强度。

Claims (10)

1.一种贴片式白光LED光固化封装固化工艺,其特征在于,所述的工艺是将荧光粉按2%~4%的比例加入到光固化胶中,搅拌后抽真空去除气泡,再涂覆在带有蓝光芯片的贴片式LED杯槽中,将涂覆后的贴片式LED在光固化封装装置中进行固化,固化时间为120秒~270秒;光照强度为150~180mW/cm2;固化温度为100~120℃;
其中光固化胶的组成及质量份数为:
2.如权利要求1所述的固化工艺,其特征在于,所述的环氧树脂为E型环氧树脂或脂环族环氧树脂、固化剂为脂环酸酐类固化剂、增韧剂为聚醚和/或聚氨脂。
3.如权利要求1所述的固化工艺,其特征在于,所述光引发剂为吸收波长为280nm的阳离子型光引发剂,抗黄变剂为环氧树脂抗黄变剂,光稳定剂为受阻胺类自由基捕获剂。
4.如权利要求1所述的固化工艺,其特征在于,所述的荧光粉为YAG黄色荧光粉。
5.一种用在权利要求1所述的工艺中的贴片式白光LED光固化封装装置,其特征在于,所述的装置包括有安装在机台(1)上的,由电控箱(4)通过传送带调速电机(3)控制的传送带(2),和安装在传送带(2)上方的光源箱(5),其特征在于,所述的光源箱(5)内安装有UV-LED光源(10),且光源箱(5)内还安装有UV光传感器(11)和温度传感器(12)。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述的UV光传感器(11)和温度传感器(12)安装在UV-LED光源(10)的下方。
7.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述的光源箱(5)的上端面安装有受电控箱(4)控制的风机(6)和排风管(7)。
8.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述的光源箱(5)的两侧各装有一个遮光板(8)。
9.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述的光源箱(5)的侧面安装有光源维护口(9)。
10.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述的UV-LED光源(10)为峰值波长为280nm的深紫外LED光源。
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