CN111739990B - 紫外led封装方法及紫外led封装 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外LED封装方法及紫外LED封装，涉及LED封装结构技术领域，为解决现有技术的紫外LED封装，在长时间使用时，透镜容易松脱，导致紫外LED封装结构损坏，无法正常工作的技术问题而设计。本发明提供的紫外LED封装方法，具体步骤如下：清洗陶瓷支架和透镜；将LED元件安装于所述陶瓷支架；向硅胶粘结剂中加入光稳定剂配成光稳定硅胶粘结剂；利用光稳定硅胶粘结剂将透镜粘结于陶瓷支架，形成紫外LED封装；烘烤所述紫外LED封装。本发明还提供一种紫外LED封装，由上述的紫外LED封装方法制备。

Description

紫外LED封装方法及紫外LED封装
技术领域
本发明涉及LED封装结构技术领域，尤其是涉及一种紫外LED封装方法及紫外LED封装。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，半导体发光二极管)是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，它在照明领域应用广泛。发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。LED封装是指发光芯片的封装，其的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性；对于LED封装，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。
紫外LED一般指发光中心波长在400nm以下的LED，因短波长光线的杀菌效果高，因此紫外LED常用于冰箱和家电等的杀菌及除臭等用途。由于紫外线能量较高，因此，对紫外LED封装的要求也比较高。紫外LED封装通过陶瓷外壳和透镜将LED元件封装，使得LED元件发出的光线能够通过透镜射出。
现有技术的紫外LED封装中，在LED元件光线的影响下，透镜与陶瓷外壳之间无法长期保持连接牢固，长时间使用时，透镜容易松脱，导致紫外LED封装结构损坏，无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外LED封装方法及紫外LED封装，以解决现有技术的紫外LED封装，在长时间使用时，透镜容易松脱，导致紫外LED封装结构损坏，无法正常工作的技术问题。
本发明提供的紫外LED封装方法，具体步骤如下：清洗陶瓷支架和透镜；将LED元件安装于所述陶瓷支架；向硅胶粘结剂中加入光稳定剂配成光稳定硅胶粘结剂；利用所述光稳定硅胶粘结剂将所述透镜粘结于所述陶瓷支架，形成紫外LED封装；烘烤所述紫外LED封装。
进一步地，所述光稳定剂包括炭黑和受阻胺光稳定剂。
进一步地，所述光稳定硅胶粘结剂中还添加有碳化硅颗粒。
进一步地，所述碳化硅颗粒的粒径为5微米－80微米。
进一步地，所述光稳定硅胶粘结剂中还添加有偶联剂以及分散剂。
进一步地，按重量百分数计，所述光稳定硅胶粘结剂包括组分如下：
所述炭黑0.1－30％、所述受阻胺光稳定剂0.1－10％、所述偶联剂0.5－5％、所述分散剂1－5％和所述碳化硅颗粒0.2－1％，余量为所述硅胶粘结剂。
所述光稳定硅胶粘结剂中各原料的重量百分数之和为100％。
进一步地，所述硅胶粘结剂由硅胶A组分和硅胶B组分按1：4重量份混合制配。
进一步地，在清洗所述陶瓷支架以及所述透镜的过程中，对所述陶瓷支架以及所述透镜进行等离子清洗。
进一步地，在烘烤所述紫外LED封装过程中，第一阶段烘烤温度为150℃，烘烤时间为1.5小时；第二阶段烘烤温度为200摄氏度，烘烤时间为2小时。
本发明还提供一种紫外LED封装，由上述的紫外LED封装方法制备，包括：陶瓷支架、透镜以及安装于所述陶瓷支架的LED元件，所述透镜通过所述光稳定硅胶粘结剂粘结于所述陶瓷支架。
本发明提供的紫外LED封装方法及紫外LED封装带来的有益效果是：
本发明提供的紫外LED封装方法，具体步骤如下：清洗陶瓷支架和透镜；将LED元件安装于所述陶瓷支架；向硅胶粘结剂中加入光稳定剂配成光稳定硅胶粘结剂；将所述透镜利用所述光稳定硅胶粘结剂粘结于所述陶瓷支架，形成紫外LED封装；烘烤所述紫外LED封装。
利用上述步骤，清洗陶瓷支架和透镜，除去陶瓷支架和透镜上的杂质，以使陶瓷支架和透镜的清洁度满足安装要求。将LED元件安装于陶瓷支架，以使陶瓷支架承载并保护LED元件。将光稳定剂加入硅胶粘结剂中，以使硅胶粘结剂的光稳定性提升，形成光稳定硅胶粘结剂。利用光稳定硅胶粘结剂作为连接介质，将透镜粘结于陶瓷支架，使得透镜封堵陶瓷支架，LED元件的光线能够通过透镜射出。烘烤紫外LED封装，以使得光稳定硅胶粘结剂凝固，并使得光稳定硅胶粘结剂能够将透镜与陶瓷支架粘结紧固。
上述过程中，对透镜和陶瓷支架的清洗使得，透镜和陶瓷支架上的杂质得到清楚，防止透镜和陶瓷支架表面的杂质导致光稳定硅胶粘结剂与透镜和陶瓷支架接触不充分，导致连接不牢固，透镜脱落的问题；同时，还防止透镜表面的杂质影响透镜的透射率，使得紫外LED封装的照射效率下降的问题；同时，还避免LED元件安装于陶瓷支架时，杂质导致LED元件与陶瓷支架上的电路接触不良的问题。光稳定剂加入硅胶粘结剂中，使得硅胶粘结剂的抗光老化性能提升，光稳定硅胶粘结剂作为连接介质，能够抵御紫外线的照射，延长光稳定硅胶粘结剂的老化时间，使得光稳定硅胶粘结剂能够长时间地将透镜以及陶瓷支架牢固连接，保证紫外LED封装的正常工作，解决了现有技术的紫外LED封装中，透镜与陶瓷外壳之间无法长期保持连接牢固，长时间使用，透镜容易松脱，导致紫外LED封装结构损坏，无法正常工作的技术问题。
本发明还提供一种紫外LED封装，由上述的紫外LED封装方法制备，包括：陶瓷支架、透镜以及安装于陶瓷支架的LED元件，透镜通过光稳定硅胶粘结剂粘结于陶瓷支架。
上述结构中，紫外LED封装根据上述的紫外LED封装方法制备，因此，紫外LED封装的优势包括上述紫外LED封装方法的优势，不再赘述。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
本实施例提供的一种紫外LED封装方法，具体步骤如下：清洗陶瓷支架和透镜；将LED元件安装于所述陶瓷支架；向硅胶粘结剂中加入光稳定剂配成光稳定硅胶粘结剂；将所述透镜利用所述光稳定硅胶粘结剂粘结于所述陶瓷支架，形成紫外LED封装；烘烤所述紫外LED封装。
利用上述步骤，清洗陶瓷支架和透镜，除去陶瓷支架和透镜上的杂质，以使陶瓷支架和透镜的清洁度满足安装要求。将LED元件安装于陶瓷支架，以使陶瓷支架承载并保护LED元件。将光稳定剂加入硅胶粘结剂中，以使硅胶粘结剂的光稳定性提升，形成光稳定硅胶粘结剂。利用光稳定硅胶粘结剂作为连接介质，将透镜粘结于陶瓷支架，使得透镜封堵陶瓷支架，LED元件的光线能够通过透镜射出。烘烤紫外LED封装，以使得光稳定硅胶粘结剂凝固，并使得光稳定硅胶粘结剂能够将透镜与陶瓷支架粘结紧固。
上述过程中，对透镜和陶瓷支架的清洗使得，透镜和陶瓷支架上的杂质得到清楚，防止透镜和陶瓷支架表面的杂质导致光稳定硅胶粘结剂与透镜和陶瓷支架接触不充分，导致连接不牢固，透镜脱落的问题；同时，还防止透镜表面的杂质影响透镜的透射率，使得紫外LED封装的照射效率下降的问题；同时，还避免LED元件安装于陶瓷支架时，杂质导致LED元件与陶瓷支架上的电路接触不良的问题。光稳定剂加入硅胶粘结剂中，使得硅胶粘结剂的抗光老化性能提升，光稳定硅胶粘结剂作为连接介质，能够抵御紫外线的照射，延长光稳定硅胶粘结剂的老化时间，使得光稳定硅胶粘结剂能够长时间地将透镜以及陶瓷支架牢固连接，保证紫外LED封装的正常工作，解决了现有技术的紫外LED封装中，透镜与陶瓷外壳之间无法长期保持连接牢固，长时间使用，透镜容易松脱，导致紫外LED封装结构损坏，无法正常工作的技术问题。
需要说明的是，上述紫外LED封装中的陶瓷支架用于承载LED元件，陶瓷支架具有安装槽，且该安装槽内嵌设有供电电路，LED元件安装于该安装槽内，并与供电电路连通，LED元件与陶瓷支架配合的具体工作原理可参考现有技术。
优选地，透镜嵌设于安装槽的槽口，并与安装槽的槽壁通过光稳定硅胶粘结剂粘结固定。
优选地，陶瓷支架为陶瓷材料制作成型，该结构使得LED元件以及陶瓷支架内部嵌设的供电电路与外部空间绝缘，保证每个LED元件能够独立工作，互不影响，同时避免供电电路出现漏电危险。
优选地，上述透镜为凸透镜，凸透镜能够将LED元件发出的光线通过折射进行聚集，提升光线的能量。
另外，上述透镜还能根据不同工况选择凹透镜或者平面透镜。
本实施例的可选技术方案中，光稳定剂包括炭黑和受阻胺光稳定剂。
光稳定剂按作用机理主要分为光屏蔽剂；紫外线吸收剂；猝灭剂；自由基捕获剂；氢过氧化物分解剂这几类。其中炭黑在抗紫外线老化的应用中主要作为紫外线吸收剂使用。而受阻胺光稳定剂具有捕获自由基、分解过氧化物以及猝灭单线态氧的能力，因此其是极好的紫外线稳定剂。
具体地，碳黑，又名炭黑，是一种无定形碳。碳黑是轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10－3000m2/g，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
炭黑具有极强的光稳定性，是极好的紫外线吸收剂，将炭黑加入硅胶粘结剂中，在紫外线的照射下，炭黑能够通过吸收紫外线而降低硅胶粘结剂受到紫外线量，从而延长硅胶粘结剂的老化时间。
炭黑在实际应用中的型号具有多种，优选地，炭黑选用N121、N285、N347、N440、N568、N630、N724以及N880中的任意一种。
另外，需要说明的是，炭黑具有极好的补强作用，炭黑添加入硅胶粘结剂后，硅胶粘结剂的强度增加不易被拉伸撕裂，保证了硅胶粘结剂的稳定性。
受阻胺光稳定剂具有捕获自由基、分解过氧化物以及猝灭单线态氧的能力，上述功能同时作用，使得受阻胺光稳定剂能够吸收和分解紫外线，其光稳定效果是传统吸收型光稳定剂的2～4倍。受阻胺光稳定剂除了具有光稳定作用外，还有抗氧化、吸收紫外线等多种功能，且与紫外线吸收剂和抗氧剂有良好的协同效应，利用受阻胺光稳定剂与作为紫外线吸收剂的炭黑协同使用，使得光稳定硅胶粘结剂的抗紫外线老化性能进一步提升。
受阻胺光稳定剂具有多种型号，优选地，受阻胺光稳定剂选用HALS622、HALS770、HALS994以及HALS944中的任意一种。
本实施例的可选技术方案中，光稳定硅胶粘结剂中还添加有碳化硅颗粒。
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。将碳化硅颗粒添加入光稳定硅胶粘结剂中，提升了光稳定硅胶粘结剂的导热能力，使得光稳定硅胶粘结剂具有良好散热性能，使得紫外LED封装内部的热量能够快速向外部传递，实现散热，避免LED元件长时间工作时，紫外LED封装内部内部温度过高，影响LED元件正常工作，甚至降低LED元件寿命。
另外，碳化硅颗粒还能够提升光稳定硅胶粘结剂的抗热老化性能，碳化硅颗粒的加入，使得光稳定硅胶粘结剂的导热性能提升以及耐热性能提升，在能够快速传递热量的同时，还能够耐受较高的温度环境，延长了光稳定硅胶粘结剂自身的热老化时间，延长其自身的使用寿命，保证长时间使用时的粘结性能。
本实施例的可选技术方案中，碳化硅颗粒的粒径为5微米－80微米。
优选地，5微米－80微米粒径的碳化硅颗粒的颗粒较小，防止大颗粒的碳化硅颗粒降低光稳定硅胶粘结剂的粘结性能，同时，5微米－80微米粒径的碳化硅颗粒能够保证碳化硅颗粒具有良好导热性能。
本实施例的可选技术方案中，光稳定硅胶粘结剂中还添加有偶联剂以及分散剂。
偶联剂在塑料加工过程中可改善碳化硅以颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂的分散度以提高加工性能，碳化硅以颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂能够均匀排布，进而使光稳定硅胶粘结剂获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
同时，偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。偶联剂能够在增强材料与硅胶粘结剂之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与硅胶粘结剂之间粘合强度，将碳化硅以颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂与硅胶粘结剂充分粘合，提升碳化硅以颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂与硅胶粘结剂之间的粘合强度，进一步提升了光稳定硅胶粘合剂的粘结性能。
另外，偶联剂还可以防止其它介质向界面渗透，改善界面状态，有利于提高光稳定硅胶粘合剂的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
偶联剂具有多种型号，优选地，上述偶联剂选用KH550、KH560、KH570、KH151、KH171、KH580以及KH602中的任意一种。
分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。分散剂可均一分散难于溶解于硅胶粘结剂的碳化硅颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂，同时也能防止碳化硅颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂的沉降和凝聚，形成安定的光稳定硅胶粘结剂。
分散剂主要使得碳化硅颗粒、炭黑以及受阻胺光稳定剂能够均布于硅胶粘结剂中，使得光稳定硅胶粘结剂内部结构较为均匀，整体结构较为统一，整个结构各处的物理及化学性质更加均匀统一。
分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类。常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。
本实施例的可选技术方案中，按重量百分数计，光稳定硅胶粘结剂包括组分如下：
炭黑0.1－30％、受阻胺光稳定剂0.1－10％、偶联剂0.5－5％、分散剂1－5％和碳化硅颗粒0.2－1％，余量为硅胶粘结剂。
光稳定硅胶粘结剂中各原料的重量百分数之和为100％。
利用上述配方的光稳定硅胶粘结剂将透镜粘结于陶瓷支架，并利用上述紫外LED封装方法制备紫外LED封装，将上述紫外LED封装作为实验组，利用普通硅胶粘结剂和银胶粘结剂作为粘结剂所形成的紫外LED封装作为两组对照组，在相同的实验环境下进行试验，试验结果如下：
实验组和对照组均采用7×7矩形阵列配部的陶瓷支架阵列，即，共7行7列的陶瓷支架。在相同输入功率，相同实验环境的条件下实验数据见下表：
Figure BDA0002500081900000101
由上述实验数据可知，利用上述配方配成的光稳定硅胶粘结剂的光稳定性能极好，其耐紫外线老化性能极高，在长达100天的持续紫外线照射中，依旧保持良好的粘结性性能，未出现老化迹象。
本实施例的可选技术方案中，硅胶粘结剂由硅胶A组分和硅胶B组分按1：4重量份混合制配。
其中，硅胶A组分的组分和硅胶B组分具体可参考现有技术中其组分构成。
具体地，在光稳定硅胶粘结剂制配过程中，将硅胶A组分和硅胶B组分按1：4重量份混合并搅拌均匀；按上述优选比例加入炭黑、受阻胺光稳定剂、碳化硅颗粒、偶联剂以及分散剂，搅拌均匀；真空静止脱泡，完成光稳定硅胶粘结剂的制配。
本实施例的可选技术方案中，在清洗陶瓷支架以及透镜的过程中，对陶瓷支架以及透镜进行等离子清洗。
具体地，采用等离子清洗机对陶瓷支架以及透镜进行清洗。
等离子清洗机也叫等离子清洁机，或者等离子表面处理仪，利用等离子体来清洁陶瓷支架以及透镜的表面。等离子体是物质的一种状态，也叫做物质的第四态，并不属于常见的固液气三态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的“活性”组分包括：离子、电子、原子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。等离子清洁机就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁目的。
优选地，采用等离子清洗机对陶瓷支架以及透镜进行清洗，等离子活性团能够深入陶瓷支架以及透镜的微细孔眼和凹陷中，使得对陶瓷支架以及透镜的清洗更加彻底，从而提升陶瓷支架以及透镜的光洁程度，便于透镜与陶瓷支架的粘结；同时，保证了透镜的透射率。另外，等离子活性团在完成陶瓷支架以及透镜的清洗去污的同时，还能够改善材料本身的表面性能，使得陶瓷支架以及透镜的表面附着力增加，有利于陶瓷支架和透镜之间粘结紧固。
本实施例的可选技术方案中，在烘烤所述紫外LED封装过程中，第一阶段烘烤温度为150℃，烘烤时间为1.5小时；第二阶段烘烤温度为200摄氏度，烘烤时间为2小时。
优选地，对紫外LED封装进行烘烤，使得光稳定硅胶粘结剂快速凝固，使得陶瓷支架和透镜粘结紧固。
优选地，对紫外LED封装进行两个阶段的烘烤，第一阶段温度稍低，以使光稳定硅胶粘结剂进行初步凝固，避免光稳定硅胶粘结剂直接暴露于高温下时，造成烘烤不均匀，使得其发生结构变化，导致陶瓷支架和透镜之间出现粘结应力，致使陶瓷支架和透镜粘结不牢固。
本实施例还提供一种紫外LED封装，根据上述的紫外LED封装方法制备，包括：陶瓷支架、透镜以及安装于所述陶瓷支架的LED元件，所述透镜通过所述光稳定硅胶粘结剂粘结于所述陶瓷支架。
上述结构中，紫外LED封装根据上述的紫外LED封装方法制备，因此，紫外LED封装的优势包括上述紫外LED封装方法的优势，不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种紫外LED封装方法，其特征在于，具体步骤如下：
清洗陶瓷支架和透镜；
将LED元件安装于所述陶瓷支架；
向硅胶粘结剂中加入光稳定剂配成光稳定硅胶粘结剂；
利用所述光稳定硅胶粘结剂将所述透镜粘结于所述陶瓷支架，形成紫外LED封装；
烘烤所述紫外LED封装；
所述光稳定剂包括炭黑和受阻胺光稳定剂；
所述光稳定硅胶粘结剂中还添加有碳化硅颗粒。
2.根据权利要求1所述的紫外LED封装方法，其特征在于，所述碳化硅颗粒的粒径为5微米-80微米。
3.根据权利要求1所述的紫外LED封装方法，其特征在于，所述光稳定硅胶粘结剂中还添加有偶联剂以及分散剂。
4.根据权利要求3所述的紫外LED封装方法，其特征在于，按重量百分数计，所述光稳定硅胶粘结剂包括组分如下：
所述炭黑0.1-30％、所述受阻胺光稳定剂0.1-10％、所述偶联剂0.5-5％、所述分散剂1-5％和所述碳化硅颗粒0.2-1％,余量为所述硅胶粘结剂；
所述光稳定硅胶粘结剂中各原料的重量百分数之和为100％。
5.根据权利要求4所述的紫外LED封装方法，其特征在于，所述硅胶粘结剂由硅胶A组分和硅胶B组分按1:4重量份混合制配。
6.根据权利要求1所述的紫外LED封装方法，其特征在于，在清洗所述陶瓷支架以及所述透镜的过程中，对所述陶瓷支架以及所述透镜进行等离子清洗。
7.根据权利要求1所述的紫外LED封装方法，其特征在于，在烘烤所述紫外LED封装过程中，第一阶段烘烤温度为150℃，烘烤时间为1.5小时；第二阶段烘烤温度为200摄氏度，烘烤时间为2小时。
8.一种紫外LED封装，其特征在于，由权利要求1-7中任意一项所述的紫外LED封装方法制备，包括：陶瓷支架、透镜以及安装于所述陶瓷支架的LED元件，所述透镜通过所述光稳定硅胶粘结剂粘结于所述陶瓷支架。
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