CN104916762A - 一种白光led面光源及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白光LED面光源及其制备方法，所述LED面光源包括基板、FR4层，所述FR4层置于基板的最上层，FR4层上设置一个凹槽，该凹槽底面为光滑的平面，沿所述凹槽的边沿处，设置有一圈塑胶环，在所述凹槽底面固定设置有若干LED芯片，并在所述的凹槽填充硅胶，所述硅胶填充至与凹槽相平，在硅胶上表面铺有一层荧光胶饼，该荧光胶饼正好被塑胶环固定。采用本发明的荧光胶饼工艺将直接把晶片与荧光粉颗粒距离拉大，性能大大提升。采用新型的荧光胶饼工艺，因蓝光晶片经纯硅胶折射后，到达统一发光面，再经过荧光胶饼，其均匀性大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及LED灯领域，具体的说是涉及一种白光LED面光源及其制备方法。
背景技术
现有的基于发光二极管LED芯片的白光照明技术，以蓝色LED芯片配合荧光粉方式简单易行，研究应用最为广泛。半导体照明LED白光技术的核心是荧光粉的涂敷工艺，荧光粉涂层的厚度的可控性和均匀性直接影响到LED白光的亮度、色度一致性和光源整体的出光效率，甚至会影响到光源在使用过程中的色温稳定性和使用可靠性。现有的荧光粉涂敷技术是将胶水（环氧树脂、硅胶或者硅树脂等）与发光材料混合体填充至光源腔，荧光粉在胶水与荧光粉混合体中分散很难均匀，并且胶水与荧光粉的混合体中不可避免地存在气泡。之后，通过手动或者自动点胶机将适量荧光粉与胶水的混合体滴到已固晶焊线的芯片上，在半个小时内烘烤定型。传统点胶工艺中，荧光粉沉淀后，晶片侧边的荧光粉与表面的荧光粉含量不一，激发蓝光晶片的程度不一，光色均匀性差。
如图1所示，现有技术中的白光LED面光源包括置于最底部的基板4，基板上设置有一层FR4层5，在FR4层5中部设置有凹槽，凹槽底面设置有LED芯片3阵列，沿凹槽边缘贴有围坝胶1，在围坝胶1、凹槽所构成的槽体内填充有荧光胶2，荧光胶胶面与围坝胶1上表面相平。在图1结构中，点胶量难于控制，使得成批做出的LED光色差别较大，且荧光粉容易沉淀，涂敷不均匀，导致荧光粉在芯片表面分布的一致性差，从而导致单颗光源整体的发光强度和色温在空间各个方向上的分布不均匀。传统点胶工艺中，荧光粉颗粒会直接接触晶片，高温下性能易改变。
US20040041222A1是与本申请最接近的现有技术。半导体照明 LED 白光技术的核心是荧光粉的涂敷工艺，荧光粉涂层的厚度的可控性和均匀性直接影响到 LED 白光的亮度、色度一致性和光源整体的出光效率，甚至会影响到光源在使用过程中的色温稳定性和使用可靠性。现有的荧光粉涂敷技术是将胶水 ( 环氧树脂、硅胶或者硅树脂等 ) 与发光材料混合体填充至光源腔，荧光粉在胶水与荧光粉混合体中分散很难均匀，并且胶水与荧光粉的混合体中不可避免地存在气泡。之后，通过手动或者自动点胶机将适量荧光粉与胶水的混合体滴到已固晶焊线的芯片上，在半个小时内烘烤定型。该工艺技术中点胶量难于控制，使得成批做出的 LED 光色差别较大，且荧光粉容易沉淀，涂敷不均匀，导致荧光粉在芯片表面分布的一致性差，从而导致单颗光源整体的发光强度和色温在空间各个方向上的分布不均匀。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种结构简单、成本低、光能利用率高、色温分布均匀的白光LED面光源及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种白光LED面光源，所述LED面光源包括基板、FR4层，所述FR4层置于基板的最上层，FR4层上设置一个凹槽，该凹槽底面为光滑的平面，沿所述凹槽的边沿处，设置有一圈塑胶环，在所述凹槽底面固定设置有若干LED芯片，并在所述的凹槽填充硅胶，所述硅胶填充至与凹槽相平，在硅胶上表面铺有一层荧光胶饼，该荧光胶饼正好被塑胶环固定。
进一步的，所述荧光胶饼上表面与塑胶环上表面相平。
进一步的，所述凹槽侧面设置有台阶，该台阶将凹槽分成上下两个大小不同的圆形空腔。
进一步的，所述荧光胶饼的厚度在1~1.5mm之间。
进一步的，所述荧光胶饼所使用的材料为发黄光的铝酸盐、发红光的氮化物、发红光的氮氧化物、发绿光的硅酸盐LuAG、发绿光的硅酸盐GaAG中的一种，与硅胶或环氧树脂所构成的混合体。
进一步的，所述基板为圆形或方形，在基板上的凹槽形状为圆形或方形。
进一步的，所述LED芯片蓝光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片采用的是高导热率的绝缘胶，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接。
进一步的，所述基板选择复合材料板，该复合材料板包括由下而上层叠在一起的FR4层、绝缘胶层以及氮化硼层， 绝缘胶层将FR4层与氮化硼层胶合在一起。
白光LED面光源制备方法，所述方法包括以下步骤：
1）、基板选择，基板下表面设置有氮化硼层，所述氮化硼层设置电路；
2）、在基板上的FR4层中部开一个圆凹槽面或方形凹槽面，边缘设置成台阶状；
3）、根据步骤2）中的凹槽形状，将LED芯片摆成阵列，均匀的分布在凹槽底面，所述LED芯片蓝光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片采用的是高导热率的绝缘胶，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接；
4）、沿步骤2）中的凹槽外边缘贴塑胶环，如果凹槽呈圆形，塑胶环贴圆形，如果凹槽呈方形，塑胶环贴方形，塑胶环采用的是软塑胶材料，其下表面为粘贴层，用于与FR4层胶粘；
5）、将步骤2）中的凹槽填充硅胶，使硅胶充满凹槽，直至硅胶与FR4层表面相平；
6）、在硅胶上表面与塑胶环之间形成槽面，在该槽面填充荧光胶饼，荧光胶饼选择以下的组合物一种：
a、发黄光的铝酸盐与硅胶构成的混合物；
b、发黄光的铝酸盐与环氧树脂构成的混合物；
c、发红光的氮化物与硅胶构成的混合物；
d、发红光的氮化物与环氧树脂构成的混合物；
e、发红光的氮氧化物与硅胶构成的混合物；
f、发红光的氮氧化物与环氧树脂构成的混合物；
g、发绿光的硅酸盐LuAG与硅胶构成的混合物；
h、发绿光的硅酸盐LuAG与环氧树脂构成的混合物；
i、发绿光的硅酸盐GaAG与硅胶构成的混合物；
j、发绿光的硅酸盐GaAG与环氧树脂构成的混合物；
7）、荧光胶饼上表面与塑胶环上表面相平。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1.采用本发明的荧光胶饼工艺将直接把晶片与荧光粉颗粒距离拉大，性能大大提升。
2.采用新型的荧光胶饼工艺，因蓝光晶片经纯硅胶折射后，到达统一发光面，再经过荧光胶饼，其均匀性大大提高。
3. 本发明提供了一种白光制作的新工艺。传统的白光制作工艺中，荧光粉直接接触晶片、荧光粉颗粒沉淀不均，白光产品一致性及光色差别较大；新的白光制作工艺中荧光粉不直接接触晶片，并事先做好荧光胶饼，保证了光色的一致性。
4.本发明提供的白光LED面光源，有效地克服了传统点粉工艺中荧光粉层厚度难以控制并且荧光粉容易沉淀、荧光粉直接接触晶片等技术难题。
5.在使用过程中，LED面光源通入工作电流，LED芯片就可以发光，由于光电转换效率低，芯片产生的热量主要通过金属基板及时地散发到外界环境中，从而降低芯片结温保证光源的使用寿命和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的白光LED面光源结构示意图。
图2为本发明白光LED面光源结构示意图。
附图中标记：围坝胶1；荧光胶2；LED芯片3；基板4；FR4层5；硅胶6；荧光胶饼7；塑胶环8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参照附图2，本发明的一种白光LED面光源，所述LED面光源包括基板4、FR4层5，所述FR4层5置于基板4的最上层，FR4层5上设置一个凹槽，该凹槽底面为光滑的平面，沿所述凹槽的边沿处，设置有一圈塑胶环8，在所述凹槽底面固定设置有若干LED芯片3，并在所述的凹槽填充硅胶6，所述硅胶6填充至与凹槽相平，在硅胶6上表面铺有一层荧光胶饼7，该荧光胶饼7正好被塑胶环8固定。所述荧光胶饼7上表面与塑胶环8上表面相平，所述凹槽侧面设置有台阶，该台阶将凹槽分成上下两个大小不同的圆形空腔，所述荧光胶饼7的厚度在1~1.5mm之间，所述荧光胶饼7所使用的材料为发黄光的铝酸盐、发红光的氮化物、发红光的氮氧化物、发绿光的硅酸盐LuAG、发绿光的硅酸盐GaAG中的一种，与硅胶或环氧树脂所构成的混合体，所述基板4为圆形或方形，也可以是其它规则形状，在基板4上的凹槽形状为圆形或方形，所述LED芯片3蓝光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片3采用的是高导热率的绝缘胶，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接，所述基板4选择复合材料板，该复合材料板包括由下而上层叠在一起的FR4层5、绝缘胶层以及氮化硼层， 绝缘胶层将FR4层5与氮化硼层胶合在一起。
本发明白光LED面光源制备方法，所述方法包括以下步骤：
1、基板4选择，基板4下表面设置有氮化硼层，所述氮化硼层设置电路；
2、在基板4上的FR4层5中部开一个圆凹槽面或方形凹槽面，边缘设置成台阶状；
3、根据步骤2中的凹槽形状，将LED芯片3摆成阵列，均匀的分布在凹槽底面，所述LED芯片3蓝光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片3采用的是高导热率的绝缘胶，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接；
4、沿步骤2中的凹槽外边缘贴塑胶环8，如果凹槽呈圆形，塑胶环8贴圆形，如果凹槽呈方形，塑胶环8贴方形，塑胶环8采用的是软塑胶材料，其下表面为粘贴层，用于与FR4层5胶粘；
5、将步骤2中的凹槽填充硅胶6，使硅胶6充满凹槽，直至硅胶6与FR4层5表面相平；
6、在硅胶6上表面与塑胶环8之间形成槽面，在该槽面填充荧光胶饼7，荧光胶饼7选择以下的组合物一种：
a、发黄光的铝酸盐与硅胶构成的混合物；
b、发黄光的铝酸盐与环氧树脂构成的混合物；
c、发红光的氮化物与硅胶构成的混合物；
d、发红光的氮化物与环氧树脂构成的混合物；
e、发红光的氮氧化物与硅胶构成的混合物；
f、发红光的氮氧化物与环氧树脂构成的混合物；
g、发绿光的硅酸盐LuAG与硅胶构成的混合物；
h、发绿光的硅酸盐LuAG与环氧树脂构成的混合物；
i、发绿光的硅酸盐GaAG与硅胶构成的混合物；
j、发绿光的硅酸盐GaAG与环氧树脂构成的混合物；
7、荧光胶饼8上表面与塑胶环8上表面相平。
本发明提供了一种白光制作的新工艺。传统的白光制作工艺中，荧光粉直接接触晶片、荧光粉颗粒沉淀不均，白光产品一致性及光色差别较大；新的白光制作工艺中荧光粉不直接接触晶片，并事先做好荧光胶饼，保证了光色的一致性。本发明提供的白光LED面光源，有效地克服了传统点粉工艺中荧光粉层厚度难以控制并且荧光粉容易沉淀、荧光粉直接接触晶片等技术难题。在使用过程中，LED面光源通入工作电流，LED芯片就可以发光，由于光电转换效率低，芯片产生的热量主要通过金属基板及时地散发到外界环境中，从而降低芯片结温保证光源的使用寿命和可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种白光LED面光源，其特征在于：所述LED面光源包括基板（4）、FR4层（5），所述FR4层（5）置于基板（4）的最上层，FR4层（5）上设置一个凹槽，该凹槽底面为光滑的平面，沿所述凹槽的边沿处，设置有一圈塑胶环（8），在所述凹槽底面固定设置有若干LED芯片（3），并在所述的凹槽填充硅胶（6），所述硅胶（6）填充至与凹槽相平，在硅胶（6）上表面铺有一层荧光胶饼（7），该荧光胶饼（7）正好被塑胶环（8）固定。
2.根据权利要求1所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述荧光胶饼（7）上表面与塑胶环（8）上表面相平。
3.根据权利要求1所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述凹槽侧面设置有台阶，该台阶将凹槽分成上下两个大小不同的圆形空腔。
4.根据权利要求1所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述荧光胶饼（7）的厚度在1~1.5mm之间。
5.根据权利要求1或4所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述荧光胶饼（7）所使用的材料为发黄光的铝酸盐、发红光的氮化物、发红光的氮氧化物、发绿光的硅酸盐LuAG、发绿光的硅酸盐GaAG中的一种，与硅胶或环氧树脂所构成的混合体。
6.根据权利要求1所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述基板（4）为圆形或方形，在基板（4）上的凹槽形状为圆形或方形。
7.根据权利要求1所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述LED芯片（3）蓝光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片（3）采用的是高导热率的绝缘胶，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接。
8.根据权利要求1所述的一种白光LED面光源，其特征在于：所述基板（4）选择复合材料板，该复合材料板包括由下而上层叠在一起的FR4层（5）、绝缘胶层以及氮化硼层， 绝缘胶层将FR4层（5）与氮化硼层胶合在一起。
9.一种以权利要求1所述的白光LED面光源制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1）、基板（4）选择，基板（4）下表面设置有氮化硼层，所述氮化硼层设置电路；
2）、在基板（4）上的FR4层（5）中部开一个圆凹槽面或方形凹槽面，边缘设置成台阶状；
3）、根据步骤2）中的凹槽形状，将LED芯片（3）摆成阵列，均匀的分布在凹槽底面，所述LED芯片（3）蓝光LED芯片或紫光LED芯片，所述LED芯片（3）采用的是高导热率的绝缘胶，LED芯片电极通过金线与基体上的电极焊垫连接；
4）、沿步骤2）中的凹槽外边缘贴塑胶环（8），如果凹槽呈圆形，塑胶环（8）贴圆形，如果凹槽呈方形，塑胶环（8）贴方形，塑胶环（8）采用的是软塑胶材料，其下表面为粘贴层，用于与FR4层（5）胶粘；
5）、将步骤2）中的凹槽填充硅胶（6），使硅胶（6）充满凹槽，直至硅胶（6）与FR4层（5）表面相平；
6）、在硅胶（6）上表面与塑胶环（8）之间形成槽面，在该槽面填充荧光胶饼（7），荧光胶饼（7）选择以下的组合物一种：
a、发黄光的铝酸盐与硅胶构成的混合物；
b、发黄光的铝酸盐与环氧树脂构成的混合物；
c、发红光的氮化物与硅胶构成的混合物；
d、发红光的氮化物与环氧树脂构成的混合物；
e、发红光的氮氧化物与硅胶构成的混合物；
f、发红光的氮氧化物与环氧树脂构成的混合物；
g、发绿光的硅酸盐LuAG与硅胶构成的混合物；
h、发绿光的硅酸盐LuAG与环氧树脂构成的混合物；
i、发绿光的硅酸盐GaAG与硅胶构成的混合物；
j、发绿光的硅酸盐GaAG与环氧树脂构成的混合物；
7）、荧光胶饼（8）上表面与塑胶环（8）上表面相平。
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2015
- 2015-07-07 CN CN201510391428.8A patent/CN104916762A/zh active Pending
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