CN105870306A - 一种集成封装长余辉led发光芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，包括线路基板层(1)、LED晶片层(2)、长余辉发光层(5)、围栏(6)；线路基板层(1)上面设有一个或一个以上LED晶片层(2)，LED晶片层(2)四周的线路基板层(1)周边上面设有围栏(6)，围栏(6)内的LED晶片层(2)上面设有长余辉发光层(5)。所述的一种集成封装长余辉LED发光芯片的制作方法，包括以下步骤：扩晶、固晶、焊线，其特征在于，还包括固定和浇注LED荧光胶层(4)后的浇注长余辉发光层(5)。本发明既有普通LED的发光特性又具有长余辉发光特性、发光面积大的、成本低的集成封装长余辉LED发光芯片。
Description
技术领域
本发明属于LED发光芯片领域，具体涉及一种集成封装长余辉LED发光芯片及其制作方法。
背景技术
LED产品具有工作寿命长，耗电低亮度高等诸多性能，已大幅度使用于各种照明显示等领域。寻求更为节电与长寿命功能的器件，是发光行业的使命，尤其是在减少温室排放及低碳概念的大趋势下。但是，在一些应用领域，常常需要一些低亮度长时间的发光器件，如道路标识、隧道内的交通标识、户外广告牌等。因而有人想到利用长余辉材料的特性与LED结合的产品，中国专利公布号CN101140971公布了一种在单颗垂直封装(lamp)的LED顶端包裹长余辉发光材料的方法制造长余辉LED；同样的中国专利申请号201410096331.X公布了一种类似表面贴装(SMD)方法在单颗LED上方或者侧面装有长余辉材料。这些做法工序难控制，后期安装成本高，特别是大面积长余辉发光面板制作成本高，后期制品制作工序繁琐，集成成本高。长余辉发光部分不均匀。因此在市场上难以得到实际应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种既有普通LED的发光特性又具有长余辉发光特性、发光面积大的、发光均匀、后期制作成本低的集成封装长余辉LED发光芯片。
本发明的技术方案是:
一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，包括线路基板层(1)、LED晶片层(2)、长余辉发光层(5)、围栏(6)；线路基板层(1)上面设有一个或一个以上LED晶片层(2)，LED晶片层(2)四周的线路基板层(1)周边上面设有围栏(6)，围栏(6)内的LED晶片层(2)上面设有长余辉发光层(5)。
进一步，长余辉发光层(5)下面的两个相邻LED晶片层(2)之间设有光学功能层(3)或LED荧光胶层(4)，或者，长余辉发光层(5)下面设有LED荧光胶层(4)，LED荧光胶层(4)下面的两个相邻LED晶片层(2)之间设有光学功能层(3)。
进一步，LED晶片层(2)为:
多个LED晶片直接贴片在线路基板层的基板上；可以根据需要安装圆形、方形或者其它形状排列；LED晶片通过键合线与线路基板上的线路连接。LED晶片选择波长较短的蓝光、紫光或者紫外光的晶片。
光学功能层(3)：
该层采用具有优良反光性能的镀膜材料制作而成。该层即可以根据需要设计成空腔碗状将光线聚集反射到正前方，提高正前方的亮度；也可以直完全平铺，从而使正面达到最大的发光可视角度。本层根据实际需要可有可无。
长余辉发光层(5)：
长余辉发光层起到LED晶片断电后继续发光的作用。当LED晶片发光的时候同时激发长余辉材料，采用不同粒径的长余辉发光材料与透明树脂相混合固化，或，采用不同粒径的长余辉发光材料、透明树脂与光折射介质相混合固化，光折射介质的选择：优选光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒，目的在于形成微通道有利于长余辉发光材料的充分激发和光的导出。通过控制长余辉发光层的厚度和发光材料的粒径大小来控制LED穿透长余辉发光层后的发光亮度。
将长余辉发光材料和树脂按照一定的比例混合均匀后浇注在LED荧光胶层(4)上，也可以直接浇注在光学功能层(3)和LED晶片层(2)上。
上述一种集成封装长余辉LED发光芯片的制作方法包括以下步骤：扩晶、固晶、焊线，其特征在于，还包括固定和浇注LED荧光胶层(4)后的浇注长余辉发光层(5)；所述的固定是指将光学功能层(3)，采用胶水将光学功能层(3)固定在线路基板层(1)晶片(2)之间；
所述的浇注长余辉发光层(5)为：
a、长余辉材料的选择：优先选择发光性能高的铝酸锶长余辉发光材料；根据需要选择发光颜色为黄绿或者蓝绿的发光材料。
b、胶水的选择：胶水需要选择透明度高、光的通过率高、收缩性小、耐候性好，耐水性好、耐黄变，的液态树脂；树脂可以是单组份也可以是多组份。例如：有机硅、PU型、丙烯酸型、环氧型、不饱和树脂等各种树脂。
c、光折射介质的选择：优选光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒，目的在于形成微通道有利于长余辉发光材料的充分激发和光的导出。
将选择好的长余辉材料：透明树脂：折射介质按照质量比为1：0.2～8：0～0.3的比例混合后浇注。另外可以根据实际需要添加适量的流平剂、消泡剂、阻燃剂、抗老化剂等试剂的一种或者几种，从而提高发光体的平整性，或者使发光体制品具有一定的阻燃性，抗老化性。
采用本发明制作的长余辉集成封装LED芯片具有如下优点：
既有普通LED的发光特性又具有长余辉发光特性，通过电路控制既有节能功能，又能减少在间断发光时的眩光感。
集成方式封装的长余辉LED发光芯片，可以制作大面积的长余辉LED发光芯片，能够最大限度的提高长余辉材料的受激发程度，整个长余辉部分受激发后发光亮度高、发光均匀。
适合批量化、模块化生产，大幅度减少后期的焊接与长余辉材料的封装环节，从而降低了后期的成品长余辉发光灯具的制作成本。
该集成封装方式由于长余辉层直接或者间接浇注在LED晶片上，因而整体牢度与密封性能非常好，因此采用本发明制作的发光器件的使用寿命长，应用领域更广阔。
附图说明
图1为本发明创造的剖视结构示意图。
具体实施方式
针对上述需求，如图1我们发明是一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，包括线路基板层(1)、LED晶片层(2)、光学功能层(3)、LED荧光胶层(4)、长余辉发光层(5)、围栏(6)；线路基板层(1)上面设有一个或一个以上LED晶片层(2)，LED晶片层(2)四周的线路基板层(1)周边上面设有围栏(6)，围栏(6)内的LED晶片层(2)上面设有长余辉发光层(5)。
长余辉发光层(5)下面的两个相邻LED晶片层(2)之间设有光学功能层(3)或LED荧光胶层(4)，或者，长余辉发光层(5)下面设有LED荧光胶层(4)，LED荧光胶层(4)下面的两个相邻LED晶片层(2)之间设有光学功能层(3)。
线路基板层(1)：
线路基板层主要是起到支撑和导电功能，该层通常主要包括基板层和线路层。基板可以采用铜铝等金属材质，也可采用陶瓷材质。基板可以是圆形、方形或者其它形状。根据需要线路基板层上的线路可以采用串联、并联或者串联和并联组合的模式。
LED晶片层(2):
多个LED晶片直接贴片在线路基板层的基板上；可以根据需要安装圆形、方形或者其它形状排列；LED晶片通过键合线与线路基板上的线路连接。LED晶片选择波长较短的蓝光、紫光或者紫外光的晶片。
光学功能层(3)：
光学功能层主要是起到反射导光的作用。该层采用就有优良反光性能的镀膜材料制作而成。该层即可以根据需要设计成空腔碗状将光线聚集反射到正前方，提高正前方的亮度；也可以直完全平铺，从而使正面达到最大的发光可视角度。本层根据实际需要可有可无。
LED荧光胶层(4):
本层采用优质的LED荧光粉和胶水混合后浇注在光学功能层和LED芯片层(2)上，可以根据发光的波长的需要，来选择LED荧光粉，以及荧光粉和胶水的配比浓度。本层根据实际需要可有可无。
长余辉发光层(5)：
长余辉发光层起到LED晶片断电后继续发光的作用。当LED晶片发光的时候同时激发长余辉材料，采用不同粒径的长余辉发光材料与透明树脂相混合固化，或，采用不同粒径的长余辉发光材料、透明树脂与光折射介质相混合固化，光折射介质的选择：优选光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒，目的在于形成微通道有利于长余辉发光材料的充分激发和光的导出。
通过控制长余辉发光层的厚度和发光材料的粒径大小来控制LED穿透长余辉发光层后的发光亮度。
根据透光率、发光亮度、发光颜色的需要，长余辉发光材料优选发光亮度高余辉好的铝酸盐或者硅酸盐等材质的长余辉发光材料。
树脂可以选择PU、PVC、环氧、不饱和树脂等透明度高、耐候性能好的材料。
将长余辉发光材料和树脂按照一定的比例混合均匀后浇注在LED荧光胶层(4)上，也可以直接浇注在光学功能层(3)和LED晶片层(2)上。
围栏(6)：
采用能形成良好的围坝形状，不塌陷；和基板均具有优异的的附着力的围墙胶点胶而成，起到围栏作用。
一种集成封装长余辉LED发光芯片的制作方法包括以下步骤：
1扩晶：把购入的堆积晶片分拣开来，便于下一步固晶使用。
2固晶：将晶片使用胶水固定到线路基板层(1)上，并短时间烘烤让胶水固化。
3焊线：用将键合线将晶片与线路基板层(1)的电路焊接，并通电测试焊接情况。
4将光学功能层(3)，采用胶水将光学功能层(3)固定在线路基板层(1)晶片(2)之间。
5浇注LED荧光胶层(4)：本层采用优质的LED荧光粉和胶水混合后浇注在光学功能层和LED芯片层(2)上。
6浇注长余辉发光层(5)：
A长余辉材料的选择：优先选择发光性能高的铝酸锶长余辉发光材料；根据需要选择发光颜色为黄绿或者蓝绿的粒度在100～300目左右的发光材料。
B胶水的选择：胶水需要选择透明度高、光的通过率高、收缩性小、耐候性好，耐水性好、耐黄变，的液态树脂；树脂可以是单组份也可以是多组份。例如：有机硅、PU型、丙烯酸型、环氧型、不饱和树脂等各种树脂。
C光折射介质的选择：优选光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒，目的在于形成微通道有利于长余辉发光材料的充分激发和光的导出。
将选择好的长余辉材料：透明树脂：折射介质按照质量比为1：0.2～8：0～0.3的比例混合后浇注。另外可以根据实际需要添加适量的流平剂、消泡剂、阻燃剂、抗老化剂等试剂的一种或者几种，从而提高发光体的平整性，或者使发光体制品具有一定的阻燃性，抗老化性。
7长烤：让胶水固化。
8后测：测试能亮与否以及电性能是否达标。
本发明具有长余辉性能的集成封装LED发光芯片，即可以通过LED通电时有相对高亮度发光，同时断电后利用长余辉材料的余辉特性保持相对低亮度发光。
本发明制作的长余辉集成封装LED芯片可以直接制作成各种长余辉发光灯具，应用到需要应急照明或者指示的场所，当遇到紧急情况停电后，本产品还能持续的发光，当停电的时候可以起到一定的照明和指示作用。
也可以将本发明的长余辉集成封装LED芯片采用组合模式，制作成大面积的发光屏。用于户外广告等行业。
由于本发明产品具有长余辉功能，因此在本发明产品和电源之间添加一个带有时序分组输出的开关电源控制器，通过其对本产品按一定周期间隔供电，当通电的情况下LED芯片发光同时激发长余辉发光层，当断电后长余辉发光层持续发光，如此循环往复。即可以保持器件连续发光，也可以在保证一定亮度的前提下节省电能。减少了LED发光体的工作时间，大大延长了器件的使用寿命。
实例一、一种方形长余辉LED发光芯片
如图1、是一个81颗LED晶片按照9乘9正方形排列，然后采用长余辉发光材料直接对LED晶体集成封装的LED芯片。
线路基板层(1)：采用已经复合了线路层的铝板作为线路基板层。基板可以采用铜铝等金属材质，也可采用陶瓷材质。基本上的线路层采用并联模式，这样即使个别晶片出现问题也不是很影响整体发光性能。
LED晶片层(2):81个LED晶片直接贴片在线路基板层的基板上，然后通过键合线与线路基板上的线路连接。每个LED晶片之间是并联状态，LED晶片选波长较短发光亮度高的蓝光晶片。
光学功能层(3)：采用就有优良反光性能的镀膜PET材料制作而成。设计成空腔碗状，每个LED晶片对应一个空腔，该空腔能将光线聚集反射到正前方，提高正前方的亮度。
围栏(6)：采用能形成良好的围坝形状，不塌陷的环氧胶在基板正面外围点胶形成一个正方形的围栏坝。
长余辉发光层(5)：采用铝酸锶黄绿色的长余辉发光材料和环氧类LED封装胶按照1:1混合后，直接浇注到LED晶片和光学功能层上固化。
长余辉发光层(5)下面设有LED荧光胶层(4)。
本方形长余辉LED发光芯片可以制作成需要发绿光且有长余辉功能的灯具。采用该长余辉LED发光芯片制作的灯具可以直接使用市电用于各种建筑内部、隧道、过街通道等地下场所的照明，当突然发生紧急情况停电后，该平板灯还能保持一段较长的时间持续发光，引导人们疏散。也可以应用到各种军事工程和舰船上，平时通电起到照明作用，当进入战斗状态的时候，停止供电后，即可起到低度照明的作用也能保证不易被敌方发觉。
一种方形长余辉LED发光芯片的制作方法包括以下步骤：
1扩晶：把购入的堆积晶片分拣开来，便于下一步固晶使用。
2固晶：将晶片使用胶水固定到线路基板层(1)上，并短时间烘烤让胶水固化。
3焊线：用将键合线将晶片与线路基板层(1)的电路焊接，并通电测试焊接情况。
4将光学功能层(3)，采用胶水将光学功能层(3)固定在线路基板层(1)晶片(2)之间。
5浇注LED荧光胶层(4)：本层采用优质的LED荧光粉和胶水混合后浇注在光学功能层和LED芯片层(2)上。
6浇注长余辉发光层(5)：
A长余辉材料的选择：优先选择发光性能高的铝酸锶长余辉发光材料；根据需要选择发光颜色为黄绿或者蓝绿的粒度在100～300目左右的发光材料。
B胶水的选择：胶水需要选择透明度高、光的通过率高、收缩性小、耐候性好，耐水性好、耐黄变，的液态树脂；树脂可以是单组份也可以是多组份。例如：有机硅、PU型、丙烯酸型、环氧型、不饱和树脂等各种树脂。
C光折射介质的选择：优选光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒，目的在于形成微通道有利于长余辉发光材料的充分激发和光的导出。
将选择好的长余辉材料：透明树脂：折射介质按照质量比为1：0.2～8：0～0.3的比例混合后浇注。另外可以根据实际需要添加适量的流平剂、消泡剂、阻燃剂、抗老化剂等试剂的一种或者几种，从而提高发光体的平整性，或者使发光体制品具有一定的阻燃性，抗老化性。
7长烤：让胶水固化。
8后测：测试能亮与否以及电性能是否达标。
本发明具有长余辉性能的集成封装LED发光芯片，即可以通过LED通电时有相对高亮度发光，同时断电后利用长余辉材料的余辉特性保持相对低亮度发光。
采用本发明制作的长余辉集成封装LED芯片具有如下优点；
既有普通LED的发光特性又具有长余辉发光特性，通过电路控制既有节能功能，又能减少在间断发光时的眩光感。
集成方式封装的长余辉LED发光芯片，能够最大限度的提高长余辉材料的受激发程度，整个长余辉部分受激发后发光亮度高、发光均匀。
适合批量化、模块化生产，大幅度减少后期的焊接与长余辉材料的封装环节，从而降低了后期的成品长余辉发光灯具的制作成本。
该集成封装方式由于长余辉层直接或者间接浇注在LED晶片上，因而整体牢度与密封性能非常好，因此采用本发明制作的发光器件的使用寿命长，应用领域更广阔。
Claims (7)
1.一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，包括线路基板层(1)、LED晶片层(2)、长余辉发光层(5)、围栏(6)；线路基板层(1)上面设有一个或一个以上LED晶片层(2)，LED晶片层(2)四周的线路基板层(1)周边上面设有围栏(6)，围栏(6)内的LED晶片层(2)上面设有长余辉发光层(5)。
2.一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，包括线路基板层(1)、LED晶片层(2)、长余辉发光层(5)、围栏(6)；线路基板层(1)上面设有一个或一个以上LED晶片层(2)，LED晶片层(2)四周的线路基板层(1)周边上面设有围栏(6)，围栏(6)内的LED晶片层(2)上面设有长余辉发光层(5)；长余辉发光层(5)下面的两个相邻LED晶片层(2)之间设有光学功能层(3)或LED荧光胶层(4)，或者，长余辉发光层(5)下面设有LED荧光胶层(4)，LED荧光胶层(4)下面的两个相邻LED晶片层(2)之间设有光学功能层(3)。
3.根据权利要求1或2所述的一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，所述的LED晶片层(2)为多个LED晶片直接贴片在线路基板层的基板上；LED晶片层(2)形状为圆形、方形或者其它排列形状；所述LED晶片为波长较短的蓝光、紫光或者紫外光的LED晶片。
4.根据权利要求1或2所述的一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，所述的光学功能层(3)材料为优良反光性能的镀膜材料；光学功能层(3)形状为空腔碗状或完全平铺形状。
5.根据权利要求1或2所述的一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，所述的长余辉发光层(5)材料为不同粒径的长余辉发光材料与透明树脂相混合固化而成的材料，或，不同粒径的长余辉发光材料、透明树脂与光折射介质相混合固化而成的材料。
6.根据权利要求1或2所述的一种集成封装长余辉LED发光芯片，其特征在于，所述的长余辉发光层(5)材料为不同粒径的长余辉发光材料与透明树脂相混合固化而成的材料，或，不同粒径的长余辉发光材料、透明树脂与光折射介质相混合固化而成的材料，所述的光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒。
7.如权利要求1或2所述的一种集成封装长余辉LED发光芯片的制作方法，包括以下步骤：扩晶、固晶、焊线，其特征在于，还包括固定和浇注LED荧光胶层(4)后的浇注长余辉发光层(5)；所述的固定是指将光学功能层(3)，采用胶水将光学功能层(3)固定在线路基板层(1)晶片(2)之间；所述的浇注长余辉发光层(5)为：a、长余辉材料的选择：长余辉材料选择发光颜色为黄绿或者蓝绿的铝酸锶长余辉发光材料；b、胶水的选择；c、光折射介质的选择：光折射介质为折射透射性能好透光好的石英颗粒或折射透射性能好透光好的玻璃颗粒；将选择好的长余辉材料：透明树脂：折射介质按照质量比为1：0.2～8：0～0.3的比例混合后浇注。
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