CN105845812A - 一种提高发光均匀性的led荧光胶及封装方法与led - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高发光均匀性的LED荧光胶，以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、0.01‑1份荧光粉、0.01‑0.1份二氧化硅类无机纳米颗粒、0.01‑1份有机硅颗粒组成。在封装胶水中混入无机纳米材料和有机硅颗粒，降低了荧光粉在封装胶中的沉降速率，提高了胶体中荧光粉分布的均匀性，使得白光光斑更加均匀，并使光的扩散率及透光率最大化，通过改变光的传播路径，使各种波长的光更充分的混合，进一步改善了光的空间颜色均匀性。还提供了一种提高发光均匀性的LED封装方法和LED，提高了产品的一致性，降低了由于荧光粉分布不均匀导致空间颜色分布不均匀的几率，提高了产品的良率及产品的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于LED发光技术领域，具体地说涉及一种提高发光均匀性的LED荧光胶及封装方法和由该方法封装而得的LED。
背景技术
随着LED领域技术的不断进步，近年来，白光LED光效显著提升的同时价格显著下降，白光LED市场越来越贴近与民用照明和室内照明。在LED生产过程中，光色一致性是衡量产品质量好坏的一个重要指标，光色一致性差将会导致白光LED产品存在色温偏差，从而影响成品良率。
传统半导体封装技术主要是采用荧光粉涂覆工艺，即先将荧光粉与胶体按一定的比例搅拌混合后，然后利用自动点胶机将荧光胶涂覆在LED芯片表面，这种方法提高了LED芯片的光学性能。但是，荧光粉的密度比胶体的密度大，两者之间存在一定密度差，当两种物质混合在一起时，荧光粉会有明显的沉淀，荧光粉在荧光胶中会分散不均匀，使得光不能充分的混合，导致整个出射的白光不能达到均匀一致，最后出射白光光斑会有蓝圈黄圈现象，极大影响产品性能。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有LED封装技术中荧光粉与胶体存在密度差，二者混合后荧光粉在荧光胶中分散不均匀，导致光色不均、产品性能不佳，从而提出一种提高发光均匀性的LED荧光胶及封装方法和由该方法封装而得的LED。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种提高发光均匀性的LED荧光胶，其以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、0.01-1份荧光粉、0.01-0.1份二氧化硅类无机纳米颗粒、0.01-1份有机硅颗粒组成。
作为优选，所述二氧化类无机颗粒为气相二氧化硅。
作为优选，所述有机硅颗粒为聚硅氧烷类有机硅颗粒。
作为优选，所述聚硅氧烷类有机硅颗粒选自甲基硅树脂、低苯基甲基硅树脂中的一种。
作为优选，所述荧光粉选自硅酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、氮氧化物荧光粉中的至少一种。
作为优选，所述二氧化硅类无机纳米颗粒的粒径为5-50nm。
本发明还提欧共一种提高发光均匀性的LED封装方法，包括以下步骤：
a、固晶，将发光芯片用固晶材料固定在LED支架封装腔底部；
b、配胶，按比例将无机纳米颗粒加入封装胶水，搅拌脱泡后，按照比例加入荧光粉、有机硅颗粒，并搅拌脱泡，得到荧光胶；
c、注胶，将步骤c得到的荧光胶注入LED支架的封装腔中；
d、烘烤，烘烤步骤d得到的半成品，使荧光胶固化。
作为优选，所述发光芯片为正装芯片，所述步骤a后还包括焊线的步骤，用金线将发光芯片与LED支架连通。
作为优选，所述固晶材料为金、锡膏、银胶、硅胶中的一种；所述LED支架材料为PPA、PCT、EMC、SMC中的一种。
本发明还提供一种LED，所述LED由所述的封装方法封装而得。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的提高发光均匀性的LED荧光胶，以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、0.01-1份荧光粉、0.01-0.1份二氧化硅类无机纳米颗粒、0.01-1份有机硅颗粒组成。本发明在封装胶水中混入无机纳米材料和有机硅颗粒，其中，二氧化硅类无机纳米颗粒无机物类颗粒具有很好的耐热性和高分散性，能很好的分散在封装胶体中，不会发生明显的粒子团聚，并且在胶体中，由于纳米粒子表面之间的相互作用，会形成三维立体网眼结构，产生增稠、稠变的效果，降低了荧光粉在封装胶中的沉降速率，提高了胶体中荧光粉分布的均匀性，使得白光光斑更加均匀。同时，二氧化硅类无机纳米粒子还具有高比表面积和很好的化学稳定性，对几乎所有的化学物质呈惰性，对物质具有一定的吸附作用。
有机硅类颗粒具有比重小、润滑性好、疏水性好的特点，颗粒的形状为球形，粒径为微米级，粒径分布高度集中，颗粒的形状高度近似球形，颗粒表面具有较高的规整度，由于球度及表面规整度越高，光的扩散率及透光率越高，因此本发明采用的粒径为微米级且粒径高度集中的有机硅类颗粒，有效提高了产品的扩散性。有机硅材料的折射率小于1.45，与荧光胶体形成一定的折射率差，使光的扩散率及透光率最大化，通过改变光的传播路径，使各种波长的光更充分的混合，进一步地改善光的空间颜色均匀性。同时，有机硅材料材料具有很好的耐热特性。在高温下，颗粒能保证本身的球度及表面规整度，不降解、黄变，对透光性及扩散效果不会产生负面影响，有机硅材料还具有很高的纯度，对光的散射作用及透光率影响很小。
(2)本发明所述的提高发光均匀性的LED封装方法，提高了产品的一致性，降低了由于荧光粉分布不均匀导致空间颜色分布不均匀的几率，提高了产品的良率及产品的生产效率。
(3)本发明所述的LED，发光颜色一致，白光光斑均匀，光的空间颜色均匀性优异。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1所述的LED结构示意图；
图中附图标记表示为：1-LED支架；2-基板；3-发光芯片；4-金线；5-荧光胶。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种提高发光均匀性的LED荧光胶，以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、0.01份荧光粉、0.01份二氧化硅类无机纳米颗粒、0.01份有机硅颗粒组成，其中，荧光粉为硅酸盐荧光粉，所述二氧化硅类无机纳米颗粒为气相二氧化硅,粒径为5nm,所述有机硅颗粒为聚硅氧烷类有机硅颗粒，本实施例中为甲基硅树脂，粒径为微米级，折射率小于1.45。
本实施例还提供一种提高发光均匀性的LED封装方法，包括以下步骤：
a、固晶，将正装发光芯片用固晶材料银胶固定在LED支架的封装腔底部，然后进行焊线，将发光芯片与LED支架用金线连通；
b、配胶，按比例将无机纳米颗粒加入封装胶水，搅拌脱泡后，按照比例加入荧光粉、有机硅颗粒，并搅拌脱泡，得到荧光胶，脱泡压力为0-1.5KPa，搅拌速度10-80r/s，脱泡温度范围20-40℃，脱泡时间2-5min，本实施例中，脱泡压力为0Kpa，搅拌速度为10r/s，脱泡温度为20℃，脱泡时间为2min；
c、注胶，将步骤c得到的荧光胶注入LED支架的封装腔中；
d、烘烤，烘烤步骤d得到的半成品，使荧光胶固化，具体为：在40℃下烘烤20-50min，然后在100℃下烘烤60-120min，最后在150℃下烘烤120-240min，本实施例中，烘烤过程具体为：将半成品在在40℃下烘烤20min，然后在100℃下烘烤60min，最后在150℃下烘烤120min，即得发光均匀性良好的LED。
采用上述方法得到的LED结构如图1所示，包括LED支架1，所述LED支架1具有一封装腔，所述封装腔底部设置有基板2，所述基板2为铜基板，所述基板2上设置有发光芯片3，所述发光芯片3由银胶固定在基板上，所述发光芯片3与所述基板2通过金线4连通，所述发光芯片3周围及上方灌装有上述方法制得的荧光胶5，其中，所述LED支架1的材料为PPA、PCT、EMC、SMC中的一种。
实施例2
本实施例提供一种提高发光均匀性的LED荧光胶，以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、0.5份荧光粉、0.06份二氧化硅类无机纳米颗粒、0.5份有机硅颗粒组成，其中，荧光粉为铝酸盐荧光粉，所述二氧化硅类无机纳米颗粒为气相二氧化硅,粒径为25nm,所述有机硅颗粒为聚硅氧烷类有机硅颗粒，本实施例中为低苯基甲基硅树脂，粒径为微米级，折射率小于1.45。
本实施例还提供一种提高发光均匀性的LED封装方法，包括以下步骤：
a、固晶，将正装发光芯片用固晶材料锡膏固定在LED支架的封装腔底部，然后进行焊线，将发光芯片与LED支架用金线连通；
b、配胶，按比例将无机纳米颗粒加入封装胶水，搅拌脱泡后，按照比例加入荧光粉、有机硅颗粒，并搅拌脱泡，得到荧光胶，脱泡压力为0-1.5KPa，搅拌速度10-80r/s，脱泡温度范围20-40℃，脱泡时间2-5min，本实施例中，脱泡压力为0。5Kpa，搅拌速度为50r/s，脱泡温度为30℃，脱泡时间为4min；
c、注胶，将步骤c得到的荧光胶注入LED支架的封装腔中；
d、烘烤，烘烤步骤d得到的半成品，使荧光胶固化，具体为：在40℃下烘烤20-50min，然后在100℃下烘烤60-120min，最后在150℃下烘烤120-240min，本实施例中，烘烤过程具体为：将半成品在在40℃下烘烤40min，然后在100℃下烘烤80min，最后在150℃下烘烤180min，即得发光均匀性良好的LED。
采用上述方法得到的LED结构与实施例1中的LED基本相同。
实施例3
本实施例提供一种提高发光均匀性的LED荧光胶，以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、1份荧光粉、0.1份二氧化硅类无机纳米颗粒、1份有机硅颗粒组成，其中，荧光粉为氮化物荧光粉与氮氧化物荧光粉的混合，所述二氧化硅类无机纳米颗粒为气相二氧化硅,粒径为50nm,所述有机硅颗粒为聚硅氧烷类有机硅颗粒，本实施例中为低苯基甲基硅树脂，粒径为微米级，折射率小于1.45。
本实施例还提供一种提高发光均匀性的LED封装方法，包括以下步骤：
a、固晶，将倒装发光芯片用固晶材料硅胶固定在LED支架的封装腔底部，或者作为可变换的实施方式，所述固晶材料还可以为金焊片；
b、配胶，按比例将无机纳米颗粒加入封装胶水，搅拌脱泡后，按照比例加入荧光粉、有机硅颗粒，并搅拌脱泡，得到荧光胶，脱泡压力为0-1.5KPa，搅拌速度10-80r/s，脱泡温度范围20-40℃，脱泡时间2-5min，本实施例中，脱泡压力为0。5Kpa，搅拌速度为50r/s，脱泡温度为30℃，脱泡时间为4min；
c、注胶，将步骤c得到的荧光胶注入LED支架的封装腔中；
d、烘烤，烘烤步骤d得到的半成品，使荧光胶固化，具体为：在40℃下烘烤20-50min，然后在100℃下烘烤60-120min，最后在150℃下烘烤120-240min，本实施例中，烘烤过程具体为：将半成品在在40℃下烘烤40min，然后在100℃下烘烤80min，最后在150℃下烘烤180min，即得发光均匀性良好的LED。
采用上述方法得到的LED结构与实施例1中的LED基本相同，不同之处在于本实施例中的LED芯片为倒装，无需金线连通芯片和LED支架。
对比例1
本对比例提供一种荧光胶，其由1份封装胶水和0.01份荧光粉组成，所述荧光粉封装胶水和荧光粉与实施例1相同。
还提供一种LED，其采用实施例1的方法封装而得，其中采用的荧光胶组分如上所述。
对比例2
本对比例提供一种荧光胶，其由1份封装胶水、0.01份荧光粉和0.01份二氧化硅类无机纳米粒子组成，所述封装胶水、荧光粉和二氧化硅类无机纳米粒子均与实施例1所述的封装胶水、荧光粉和二氧化硅类无机纳米粒子相同。
还提供一种LED，其采用实施例1的方法封装而得，其中采用的荧光胶组分如上所述。
实验例
测试实施例1和对比例1-2所得到的LED的发光均匀性，结果如表1-3所示。
表1
表2
表3
由上述数据可以看出，表1中四角的数据即横纵坐标均为1.0F时对应的四个数据相差更小，说明在荧光胶中加入二氧化硅类无机纳米粒子和有机硅颗粒后制得的LED发光均匀性更佳。未加入二氧化硅类无机纳米粒子和有机硅颗粒或仅加入二氧化硅类无机纳米粒子时四个数据相差均较大，说明对比例中的LED发光均匀性较差。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种提高发光均匀性的LED荧光胶，其特征在于，以重量份计，所述荧光胶由1份封装胶水、0.01-1份荧光粉、0.01-0.1份二氧化硅类无机纳米颗粒、0.01-1份有机硅颗粒组成。
2.根据权利要求1所述的提高发光均匀性的LED荧光胶，其特征在于，所述二氧化类无机颗粒为气相二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的提高发光均匀性的LED荧光胶，其特征在于，所述有机硅颗粒为聚硅氧烷类有机硅颗粒。
4.根据权利要求3所述的提高发光均匀性的LED荧光胶，其特征在于，所述聚硅氧烷类有机硅颗粒选自甲基硅树脂、低苯基甲基硅树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的提高发光均匀性的LED荧光胶，其特征在于，所述荧光粉选自硅酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、氮氧化物荧光粉中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的提高发光均匀性的LED荧光胶，其特征在于，所述二氧化硅类无机纳米颗粒的粒径为5-50nm。
7.一种提高发光均匀性的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、固晶，将发光芯片用固晶材料固定在LED支架封装腔底部；
b、配胶，按比例将无机纳米颗粒加入封装胶水，搅拌脱泡后，按照比例加入荧光粉、有机硅颗粒，并搅拌脱泡，得到荧光胶；
c、注胶，将步骤c得到的荧光胶注入LED支架的封装腔中；
d、烘烤，烘烤步骤d得到的半成品，使荧光胶固化。
8.根据权利要求7所述的提高发光均匀性的封装方法，其特征在于，所述发光芯片为正装芯片，所述步骤a后还包括焊线的步骤，用金线将发光芯片与LED支架连通。
9.根据权利要求8所述的提高发光均匀性的封装方法，其特征在于，所述固晶材料为金、锡膏、银胶、硅胶中的一种；所述LED支架材料为PPA、PCT、EMC、SMC中的一种。
10.一种LED，其特征在于，所述LED由权利要求7-9任一项所述的封装方法封装而得。
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