CN108767082B - 一种聚苯乙烯隔热量子点led灯珠及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠及其制作方法，该灯珠包括支架、LED芯片、隔热层、量子点层，所述支架上表面设置有凹槽，凹槽上表面的支架上设置有LED芯片，LED芯片上方依次设置有隔热层、荧光粉层、量子点层、隔离层；所述隔热层是由PS聚苯乙烯或PS聚苯乙烯胶水构成；将PS聚苯乙烯粉末放入凹槽内，再加热支架，使PS聚苯乙烯融化，或将PS聚苯乙烯粉末加热融化后灌入凹槽内，PS聚苯乙烯冷却后形成隔热层；或将PS聚苯乙烯与胶水混合后，形成10‑30wt％的PS聚苯乙烯胶水,PS聚苯乙烯胶水灌入凹槽内，再通过80‑200℃4‑8h固化后形成隔热层。本发明具有热稳定性好、色域高、光损低、光效高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠及其制作方法，尤其是一种具有热稳定性好、色域高、光损低、光效高的聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠及其制作方法。
背景技术
量子点(QuantumDot)又叫纳米晶，是一种把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构，通常由II－VI族或III－V族元素组成，粒径介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。量子点荧光粉具有较宽的吸收谱和较窄的激发谱，具有比传统荧光粉，更优秀的光电性能，NTSC 高达140％。通过改变量子点颗粒尺寸和化学组成，可以使发射光谱覆盖整个可见光区域。
现有LED灯珠是将红、绿荧光粉或者黄色荧光粉与封装胶混合，然后点涂在蓝光芯片上，通过光色复合形成白光LED。该LED存在着下述缺陷：
①目前商用的荧光粉大都为YAG粉或硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON，色域仅能达到72％-93％；
②荧光粉的激发效率低，提高色域只能通过增加用量来实现，远远不能满足当今社会对更低能耗、更高能效以及更高色域的要求；
③将量子点粉与胶混合直接点涂在芯片表面，会由于芯片发热导致量子点失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有热稳定性好、色域高、光损低、光效高的聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠及其制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠，包括支架、LED芯片、隔热层、量子点层；
所述支架上表面设置有凹槽，凹槽上表面的支架上设置有LED芯片，LED芯片上方依次设置有隔热层、荧光粉层、量子点层、隔离层；
所述隔热层是由PS聚苯乙烯或PS聚苯乙烯胶水构成；将PS聚苯乙烯粉末放入凹槽内，再加热支架，使PS聚苯乙烯融化，或将PS聚苯乙烯粉末加热融化后灌入凹槽内，PS聚苯乙烯冷却后形成隔热层；或将PS聚苯乙烯与胶水混合后，形成10-30wt％的PS聚苯乙烯胶水,PS聚苯乙烯胶水灌入凹槽内；隔热层覆盖在LED芯片和支架上表面；
所述荧光粉层由荧光粉与胶水构成；荧光粉与胶水混合形成荧光胶，荧光胶灌入支架上，再通过加热固化荧光胶，形成荧光粉层；
所述量子点层由量子点粉与胶水构成；将量子点粉与胶水混合形成量子点胶水，量子点胶水灌入支架内的凹槽中，流匀固化后形成量子点层；
所述隔离层为聚酰亚胺薄膜、PET薄膜、PET为基材的复合膜、PMMA薄膜或聚乙烯醇薄膜中的一种或多种；
所述支架底部设置有支架焊盘，该灯珠通过焊盘与PCB电路板上配合的电路板焊盘焊接；
所述胶水为UV固化胶类、环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的一种或两种；
所述量子点粉的材质为BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中的一种或多种混合；
该灯珠内包含一个或多个LED芯片；所述LED芯片为正装芯片、倒装芯片、垂直芯片中的一种；
所述PS聚苯乙烯融化成膜的温度为150℃-300℃；
所述荧光粉层、所述量子点层、所述隔离层的固化温度为80℃-200℃。
一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠制作方法，包括以下步骤：
步骤一、将LED芯片通过固晶胶或锡膏，固定在凹槽上表面的支架上；
步骤二、将PS聚苯乙烯粉末放入支架的凹槽内，并将支架加热至150-300℃3-5min，使PS聚苯乙烯粉末融化、流匀后在支架和LED芯片上表面形成隔热层；
步骤三、将荧光粉与胶水混合，得到荧光胶；再将荧光胶添加到LED支架的凹槽内，并将支架加热到80-200℃2-8h，使荧光粉固化形成荧光粉层；
步骤四、将隔离剂滴加到荧光粉层的上表面，并将支架加热到80-200℃ 0.5-4h，使隔离剂固化形成隔离层。
本发明提供了一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠及其制作方法，具有热稳定性好、色域高、光损低、光效高的特点。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠的四层灯珠结构示意图；
图2为本发明一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠的荧光隔离层灯珠结构示意图；
图3为本发明一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠的全量子点灯珠结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠，参见图1，包括支架1、LED芯片2、隔热层3、量子点层5；
所述支架1上表面设置有凹槽，凹槽上表面的支架1上设置有LED芯片2， LED芯片2上方依次设置有隔热层3、荧光粉层4、量子点层5、隔离层6；
所述隔热层3是由PS聚苯乙烯或PS聚苯乙烯胶水构成；将PS聚苯乙烯粉末放入凹槽内，再加热支架1，使PS聚苯乙烯融化，或将PS聚苯乙烯粉末加热融化后灌入凹槽内，PS聚苯乙烯冷却后形成隔热层3；或将PS聚苯乙烯与胶水混合后，形成10-30wt％的PS聚苯乙烯胶水,PS聚苯乙烯胶水灌入凹槽内，再通过80-200℃4-8h固化后形成隔热层3；
所述荧光粉层4由荧光粉与胶水构成；荧光粉与胶水混合形成荧光胶，荧光胶灌入支架1上，再通过加热固化荧光胶，形成荧光粉层4；
所述量子点层5由量子点粉与胶水构成；将量子点粉与胶水混合形成量子点胶水，量子点胶水灌入支架1内的凹槽中，流匀固化后形成量子点层5；
所述隔离层6为聚酰亚胺薄膜、PET薄膜、PET为基材的复合膜、PMMA薄膜或聚乙烯醇薄膜中的一种或多种；
所述支架1底部设置有支架焊盘，该灯珠通过焊盘与PCB电路板上配合的电路板焊盘焊接，PCB电路板通过电路板焊盘、支架焊盘对LED芯片2供电；
所述胶水为UV固化胶类、环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的一种或两种；
所述量子点粉的材质为BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中的一种或多种混合；
该灯珠内包含一个或多个LED芯片2；所述LED芯片2为正装芯片、倒装芯片、垂直芯片中的一种；
所述PS聚苯乙烯融化成膜的温度为150℃-300℃；
所述荧光粉层4、所述量子点层5、所述隔离层6的固化温度为80℃-200℃。
一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠制作方法，包括以下步骤：
步骤一、将LED芯片2通过固晶胶或锡膏，固定在凹槽上表面的支架1上；
步骤二、将PS聚苯乙烯粉末放入支架1的凹槽内，并将支架1加热至 150-300℃3-5min，使PS聚苯乙烯粉末融化、流匀后在支架1和LED芯片2上表面形成隔热层3；
步骤三、将荧光粉与胶水混合，得到荧光胶；再将荧光胶添加到LED支架1 的凹槽内，并将支架1加热到80-200℃2-8h，使荧光粉固化形成荧光粉层4；
步骤四、将隔离剂滴加到荧光粉层4的上表面，并将支架1加热到80-200℃ 0.5-4h，使隔离剂固化形成隔离层。
实施例1：
荧光隔离层灯珠，荧光粉层4下方与量子点层5接触，荧光粉层4上方直接与空气接触；荧光粉层4具有将量子点层5与空气隔离作用；
一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠，参见图2，包括支架1、LED芯片2、隔热层3、荧光粉层4、量子点层5；
所述支架1上表面设置有凹槽，凹槽上表面的支架1上设置有LED芯片2， LED芯片2上方依次设置有隔热层3、量子点层5、荧光粉层4；
实施例2：
全量子点灯珠，该灯珠内设置有量子点层5，未设置有荧光粉层4；LED芯片2激发不同发射波长的量子点与胶水混合固化在该灯珠上，再在量子点层5 上方设置隔离层6；
一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠，参见图3，包括支架1、LED芯片2、隔热层3、量子点层5、隔离层6；
所述支架1上表面设置有凹槽，凹槽上表面的支架1上设置有LED芯片2， LED芯片2上方依次设置有隔热层3、量子点层5、隔离层6；
本发明的工作原理：
本发明使用低热导率的PS聚苯乙烯制备隔热层3用于阻隔LED芯片2工作时热量向量子点层5传导，由此可以提升该灯珠的稳定性。优势如下：
①量子点由于自身的特性可以通过调控量子点的尺寸和颗粒大小从而精确控制量子点的发射光谱和色纯度，进而能够发出颜色更纯、光转化效率更高的优质白光；
②使用PS聚苯乙烯制作隔热层将量子点层5与LED芯片2隔绝开，减少量子点层5的温度，避免高温对量子点粉的性能影响，提高该灯珠的热稳定性，进而延长LED发光器件的使用寿命；
③PS聚苯乙烯的热导率低，PS聚苯乙烯的热导率为0.04-0.15W/(m·K), 几乎不受温度而变化,透光率达88％～92％、折射率为1.59～1.60，可以透过可见光波长的光，使该灯珠光损较低，光效高。
本发明提供了一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠及其制作方法，具有热稳定性好、色域高、光损低、光效高的特点。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠，包括支架(1)、LED芯片(2)、隔热层(3)、量子点层(5)，其特征在于；
所述支架(1)上表面设置有凹槽，凹槽上表面的支架(1)上设置有LED芯片(2)，LED芯片(2)上方依次设置有隔热层(3)、荧光粉层(4)、量子点层(5)、隔离层(6)；
所述隔热层(3)是将PS聚苯乙烯与胶水混合后，形成10-30wt％的PS聚苯乙烯胶水,PS聚苯乙烯胶水灌入凹槽内，再通过80-200℃4-8h固化后形成隔热层(3)；
所述荧光粉层(4)由荧光粉与胶水构成；荧光粉与胶水混合形成荧光胶，荧光胶灌入支架(1)上，再通过加热固化荧光胶，形成荧光粉层(4)；
所述量子点层(5)由量子点粉与胶水构成；将量子点粉与胶水混合形成量子点胶水，量子点胶水灌入支架(1)内的凹槽中，流匀固化后形成量子点层(5)；
所述隔离层(6)为聚酰亚胺薄膜、PET薄膜、PET为基材的复合膜、PMMA薄膜或聚乙烯醇薄膜中的一种或多种；
所述支架(1)底部设置有支架焊盘，该灯珠通过焊盘与PCB电路板上配合的电路板焊盘焊接；
所述胶水为UV固化胶类、环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的一种或两种；
所述量子点粉的材质为BaS、AgInS2、NaCl、Fe2O3、In2O3、InAs、InN、InP、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaN、GaS、GaSe、InGaAs、MgS、MgSe、MgTe、PbSe、PbTe、Cd(SxSe1-x)、BaTiO3、PbZrO3、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3中的一种或多种混合；
该灯珠内包含一个或多个LED芯片(2)；所述LED芯片(2)为正装芯片、倒装芯片、垂直芯片中的一种；
所述PS聚苯乙烯融化成膜的温度为150℃-300℃；
所述荧光粉层(4)、所述量子点层(5)、所述隔离层(6)的固化温度为80℃-200℃。
2.一种聚苯乙烯隔热量子点LED灯珠制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将LED芯片(2)通过固晶胶或锡膏，固定在凹槽上表面的支架(1)上；
步骤二、将PS聚苯乙烯与胶水混合后，形成10-30wt％的PS聚苯乙烯胶水,PS聚苯乙烯胶水灌入凹槽内，再通过80-200℃ 4-8h固化后形成隔热层(3)；
步骤三、将荧光粉与胶水混合，得到荧光胶；再将荧光胶添加到LED支架(1)的凹槽内，并将支架(1)加热到80-200℃ 2-8h，使荧光粉固化形成荧光粉层(4)；
步骤四、将隔离剂滴加到荧光粉层(4)的上表面，并将支架(1)加热到80-200℃ 0.5-4h，使隔离剂固化形成隔离层。
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