CN113161466A - 一种类太阳光谱封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种类太阳光谱封装结构，还涉及该结构的制造方法，其特征在于包括：基板，所述基板用于承载或连接发光体；发光体，所述发光体包括至少一蓝光芯片，以及至少一CSP芯片，所述CSP芯片包括紫光芯片，以及至少包覆在紫光芯片顶面的蓝色荧光粉层；荧光粉封装层，所述荧光粉封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面。本发明优点是：充分利用短波长芯片的光子能量，提高蓝色荧光粉的激发效率，避免分散激发各色荧光粉，造成蓝色荧光粉的激发不足。提高了荧光带谱变宽，从而进一步提高显色指数。
Description
技术领域
本发明涉及一种类太阳光谱封装结构，还涉及一种类太阳光谱封装结构制造方法。
背景技术
对于LED发光而言，综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部光取出效率等，最终大概只有30-40％的输入电能转化为光能，其余60-70％的能量主要以非辐射复合发生的晶格振动的形式转化热能。而晶片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步降低发光效率。
现有技术方案存在的主要问题：
芯片通过锡膏、固晶胶、银胶等连接在基板上，混合荧光粉一般会喷涂在芯片的上表面周围，对于混合荧光粉而言存在二次吸收的问题，不同荧光粉其最佳的激发波长不同，采用单一波长的光激发混合荧光粉无法兼顾到每种荧光粉的最佳激发波长，因而对于某种荧光粉其激发效率较低。所以采用混合荧光粉，虽然提高了显色指数，但其能量损失较大，发光效率较低。二次吸收对于显色性及发光效率都有极大的影响，无法实现真正意义上的类太阳光谱或者全光谱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种发光效率高、光谱更接近于太阳光的的类太阳光谱封装结构，该提供一种制造类太阳光谱封装结构的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种类太阳光谱封装结构，其创新点在于包括：
基板，所述基板用于承载或连接发光体；
发光体，所述发光体包括至少一蓝光芯片，以及至少一CSP芯片，所述CSP芯片包括紫光芯片，以及至少包覆在紫光芯片顶面的蓝色荧光粉层；
荧光粉封装层，所述荧光粉封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面，
限定蓝光芯片上表面距基板的距离记做H1，限定所述CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端距基板的距离记做H2，限定荧光粉封装层的上表面距基板的距离记做H3，
所述H1、H2、H3必然满足以下关系：
(1)H2-H1≥0.15mm；
(2)0.3mm≥H3-H2≥-0.07mm；
限定荧光粉封装层中在高度方向上的某一水平面为浓度分界线，荧光粉封装层中不高于浓度分界线的荧光粉量占荧光粉封装层中总荧光粉量的比例为70～80％，荧光粉封装层中高于浓度分界线的荧光粉量占荧光粉封装层中总荧光粉量的比例为30～20％；所述浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
优选的，所述荧光粉封装层的上表面高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且0.3mm≥H3-H2。
优选的，所述荧光粉封装层的上表面与CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端齐平。
优选的，所述荧光粉封装层的上表面低于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，0mm≥H3-H2≥-0.07mm。
优选的，所述荧光粉封装层内的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者多种，且该荧光粉的峰值波长范围为505～900nm。
优选的，所述CSP芯片中包覆在紫光芯片顶面的蓝色荧光粉层顶部为锥形、圆台形、棱台形或半球形。
一种制造类太阳光谱封装结构的方法，所述方法主要包括以下步骤：
S1：首先制作发光体，发光体包括至少一蓝光芯片，以及至少一CSP芯片，然后将蓝光芯片和CSP芯片固晶到基板上；
S2：然后进行整体封装，荧光粉封装层通过喷涂、点胶、模压中的任意一种或多种混合的方式将所述发光体封装在基板表面形成类太阳光谱封装结构。
优选的，所述步骤S2中，首先，将含荧光粉的胶体置于模压模具的下模中，将基板倒置安装在模压模具的上模上，并使得蓝光芯片和CSP芯片的顶部朝下面向模压模具；然后，进行合模，使得蓝光芯片和CSP芯片浸入胶体中；再反转模压模具，使得模压模具的上模在下，下模在上，通过自然沉降的方式使得荧光粉在胶体内沉降，然后对胶体进行固化形成荧光粉封装层，并使得浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
优选的，所述步骤S2中，首先，进行一次封装，通过喷涂或点胶的方式再次将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，然后，进行二次封装，通过模压的方式将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，并对胶体进行固化形成荧光粉封装层；并控制第二次封装时胶体中荧光粉的浓度小于第一次封装时胶体中荧光粉的浓度，使得浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
优选的，所述步骤S2中，首先，将含荧光粉的胶体通过喷涂、点胶的方式整体或局部覆盖住发光体，然后，再通过自然沉降的方式使得荧光粉在胶体内沉降，使得制浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面，最后，对胶体进行固化形成荧光粉封装层。
优选的，所述步骤S2中，首先，进行第一次封装，采用喷涂或点胶的方式将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体；然后，进行第二次喷涂或点胶封装，将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，最后，对胶体进行固化形成荧光粉封装层；且控制第二次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度小于第一次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度，使得浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
优选的，所述荧光粉封装层与CSP芯片的蓝色荧光粉层上表面齐平时，可通过打磨完成。
本发明的优点在于：
(1)本发明类太阳光谱封装，采用多个不同波长的芯片激发可以兼顾到不同荧光粉的激发波长，即可以实现短波长芯片激发短波长荧光粉，长波长芯片激发长波长荧光粉，充分利用短波长芯片的光子能量，提高蓝色荧光粉的激发效率，同时，由于短波长芯片的光效较低，避免分散激发各色荧光粉，造成蓝色荧光粉的激发不足。
(2)本发明类太阳光谱封装，把绝大部分荧光粉沉降在CSP封装体的顶面以下的四周，可以充分避免由于紫光激发蓝色荧光粉发出的蓝光对其他发射波长长于蓝光的荧光粉形成的二次激发，有效地弥补了常规激发方案中470～500nm附近光谱的缺失，增加了和人体健康相关的节律调节光，使得荧光带谱更接近于太阳光，从而实现健康照明。
附图说明
图1为本发明类太阳光谱封装结构示意图。
图2为本发明类太阳光谱封装实施例一的结构示意图。
图3为本发明类太阳光谱封装实施例二的结构示意图。
图4为本发明类太阳光谱封装实施例三的结构示意图。
图5为本发明类太阳光谱封装实施例四的结构示意图。
图6为本发明类太阳光谱封装实施例四的另一结构示意图。
图7为本发明类太阳光谱封装实施例一与传统封装结构的光谱图。
图8为本发明类太阳光谱封装实施例二的光谱图。
图9为本发明类太阳光谱封装实施例三的光谱图。
图10为本发明类太阳光谱封装实施例四的光谱图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的类太阳光谱封装结构包括：
基板1，所述基板用于承载或连接发光体；
发光体，所述发光体包括至少一蓝光芯片2，以及至少一CSP芯片，所述CSP芯片包括紫光芯片3，以及至少包覆在紫光芯片顶面的蓝色荧光粉层4；
荧光粉封装层5，所述荧光粉封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面，限定蓝光芯片上表面距基板的距离记做H1，限定所述CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端距基板的距离记做H2，限定荧光粉封装层的上表面距基板的距离记做H3，
H1、H2、H3必然满足以下关系：
(1)H2-H1≥0.15mm；
(2)0.3mm≥H3-H2≥-0.07mm；
限定荧光粉封装层5中在高度方向上的某一水平面为浓度分界线X，荧光粉封装层5中不高于浓度分界线X的荧光粉量占荧光粉封装层5中总荧光粉量的比例为70～80％，荧光粉封装层5中高于浓度分界线X的荧光粉量占荧光粉封装层5中总荧光粉量的比例为30～20％；浓度分界线X不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层4最顶端，且不低于蓝光芯片2的上表面。
优选的，荧光粉封装层内的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者多种，且该荧光粉的峰值波长范围为505～900nm。
此外，CSP芯片中包覆在紫光芯片3顶面的蓝色荧光粉层4顶部为锥形、圆台形、棱台形或半球形，该结构有利于让蓝色荧光粉层4四周的荧光粉封装层中的部分荧光粉更好的沉降。
本发明中制造上述类太阳光谱封装结构的方法，主要包括以下步骤：
S1：首先制作发光体，包括至少一蓝光芯片2，以及至少一CSP芯片，然后将蓝光芯片2和CSP芯片固晶到基板1上；
S2：然后进行封装，通过荧光粉封装层5将发光体封装在基板1表面形成类太阳光谱封装结构。
在进行荧光粉封装层5的制作工艺中，可通过喷涂、点胶、模压中的任意一种或多种混合的方式进行。
实施例一
本实施例采用模压与自然沉降结合的方式进行步骤S2中荧光粉封装层的封装制作。
本实施例中，参见图2，荧光粉封装层的上表面高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且0.3mm≥H3-H2。本实施例中具体制作的时候选择0.27～0.3mm。
此外，本实施例中，CSP芯片的尺寸规格为1021，紫光芯片3的发射波长选择410nm，蓝色荧光粉层4的荧光粉峰值波长为480nm，蓝光芯片2的发射波长为445nm，荧光粉封装层5采用峰值波长为890～900nm的红色荧光粉。
首先，将含荧光粉的胶体置于模压模具的下模中，将基板倒置安装在模压模具的上模上，并使得蓝光芯片和CSP芯片的顶部朝下面向模压模具；然后，进行合模，使得蓝光芯片和CSP芯片浸入胶体中；再反转模压模具，使得模压模具的上模在下，下模在上，通过自然沉降的方式使得荧光粉在胶体内沉降，
然后对胶体进行固化形成荧光粉封装层。通过控制沉降时间、固化速度，使得浓度分界线X不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层4最顶端，且不低于蓝光芯片2的上表面；
采用上述实施例一所述的方法得到的新型类太阳光封装结构，与传统的封装结构光谱图如图7所示，从图7可以看出，采用本实施例的封装方式，可以有效地弥补改善了传统蓝光激发方案(点划线)中475nm附近光谱的缺失或者强度较低的问题，增加了500nm及以上光谱的强度，同时光源的光谱变宽，从而进一步提高色饱和度。
实施例二
本实施例采用一次点胶/喷涂与二次模压且二次浓度不同相结合的方式进行步骤S2中荧光粉封装层的封装制作。
本实施例中，参见图3，荧光粉封装层的上表面高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且0.3mm≥H3-H2。本实施例中具体制作的时候选择0.27～0.3mm。
此外，本实施例中，CSP芯片的尺寸规格为1021，紫光芯片3的发射波长选择410nm，蓝色荧光粉层4的荧光粉峰值波长为480nm，蓝光芯片2的发射波长为445nm，荧光粉封装层5采用峰值波长为600～630nm的红色荧光粉。
首先，进行第一次喷涂或点胶封装，将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，形成荧光粉封装层的下层51；为便于第二次封装采用模压方式，荧光粉封装层的下层51不能低于CSP芯片的蓝色荧光粉层最上端；
然后，进行第二次模压封装，将另外的含荧光粉的胶体置于模压模具的下模中，将基板倒置安装在模压模具的上模上，并使得已经进行过一次喷涂或点胶的蓝光芯片和CSP芯片顶部朝下面向模压模具；合模后使得蓝光芯片和CSP芯片浸入胶体中，再对胶体进行固化，完成第二次模压，形成荧光粉封装层的上层52；并控制第二次模压时胶体中荧光粉的浓度小于第一次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度。
并结合控制第一、二次封装时的厚度，使得浓度分界线X不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层4最顶端，且不低于蓝光芯片2的上表面。
如图8所示，本实施例光谱测试数据可以发现：采用本实施例的封装方式，可以有效地弥补改善了传统蓝光激发方案中475nm附近光谱的缺失或者强度较低的问题，增加了500nm及以上光谱的强度，同时光源的光谱变宽，从而进一步提高色饱和度。
实施例三
本实施例采用喷涂/点胶与自然沉降结合的方式进行步骤S2中荧光粉封装层的封装制作。
本实施例中，如图4所示，荧光粉封装层5的上表面与CSP芯片的蓝色荧光粉层4最顶端齐平。
此外，本实施例中，CSP芯片的尺寸规格为1021，紫光芯片3的发射波长选择410nm，蓝色荧光粉层4的荧光粉峰值波长为480nm，蓝光芯片2的发射波长为445nm，荧光粉封装层5采用峰值波长为505～530nm的黄绿色荧光粉。
首先，将含荧光粉的胶体通过喷涂、点胶的方式整体或局部覆盖住发光体，然后，再通过自然沉降的方式使得荧光粉在胶体内沉降；
通过控制沉降时间，使得浓度分界线X不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层4最顶端，且不低于蓝光芯片2的上表面；最后，对胶体进行固化形成荧光粉封装层。
当荧光粉封装层5与CSP芯片的蓝色荧光粉层4上表面需要齐平时，其既可以通过正常点胶、喷涂工艺控制，也可使得荧光粉封装层略高于CSP芯片的蓝光荧光粉层，再在荧光粉封装层5固化后通过打磨完成。
如图9所示，本实施例光谱测试数据可以发现：采用本实施例的封装方式，可以有效地弥补改善了传统蓝光激发方案中475nm附近光谱的缺失或者强度较低的问题，增加了500nm及以上光谱的强度，同时光源的光谱变宽，从而进一步提高色饱和度。
实施四
本实施例采用二次喷涂/点胶浓度不同的方式进行步骤S2中荧光粉封装层的封装制作。
本实施例中，如图5所示，荧光粉封装层的上表面低于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且0mm≥H3-H2≥-0.07mm。
此外，本实施例中，CSP芯片的尺寸规格为1021，紫光芯片3的发射波长选择410nm，蓝色荧光粉层4的荧光粉峰值波长为480nm，蓝光芯片2的发射波长为445nm，荧光粉封装层5采用含粉量占总粉量50％的峰值波长为505～530nm的黄绿色荧光粉以及含粉量占总粉量50％的峰值波长为720～750nm的红色荧光粉。
首先，进行第一次喷涂、点胶封装，将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，并进行半固化；然后，进行第二次喷涂、点胶封装，将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，且第二次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度小于第一次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度；
并通过结合第一、二次喷涂的厚度，使得浓度分界线X不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层4最顶端，且不低于蓝光芯片2的上表面；最后，对胶体进行固化形成荧光粉封装层。
如图10所示，本实施例光谱测试数据可以发现：采用本实施例的封装方式，可以有效地弥补改善了传统蓝光激发方案中475nm附近光谱的缺失或者强度较低的问题，增加了500nm及以上光谱的强度，同时光源的光谱变宽，从而进一步提高色饱和度。
作为本实施例更优选的实施方案，如图6所示，CSP芯片中包覆在紫光芯片3顶面的蓝色荧光粉层4顶部为圆台形，以便在第二次喷涂时，让圆台形蓝色荧光粉层4四周的荧光粉封装层中的部分荧光粉更好的沉降。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (12)
1.一种类太阳光谱封装结构，其特征在于包括：
基板，所述基板用于承载或连接发光体；
发光体，所述发光体包括至少一蓝光芯片，以及至少一CSP芯片，所述CSP芯片包括紫光芯片，以及至少包覆在紫光芯片顶面的蓝色荧光粉层；
荧光粉封装层，所述荧光粉封装层将发光体整体或局部封装在基板的表面，
限定蓝光芯片上表面距基板的距离记做H1，限定所述CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端距基板的距离记做H2，限定荧光粉封装层的上表面距基板的距离记做H3，
所述H1、H2、H3必然满足以下关系：
(1)H2-H1≥0.15mm；
(2)0.3mm≥H3-H2≥-0.07mm；
限定荧光粉封装层中在高度方向上的某一水平面为浓度分界线，荧光粉封装层中不高于浓度分界线的荧光粉量占荧光粉封装层中总荧光粉量的比例为70～80％，荧光粉封装层中高于浓度分界线的荧光粉量占荧光粉封装层中总荧光粉量的比例为30～20％；所述浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
2.根据权利要求1所述的类太阳光谱封装结构，其特征在于：所述荧光粉封装层的上表面高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且0.3mm≥H3-H2。
3.根据权利要求1所述的类太阳光谱封装结构，其特征在于：所述荧光粉封装层的上表面与CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端齐平。
4.根据权利要求1所述的类太阳光谱封装结构，其特征在于：所述荧光粉封装层的上表面低于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，0mm≥H3-H2≥-0.07mm。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的类太阳光谱封装结构，其特征在于：所述荧光粉封装层内的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉中的一种或者多种，且该荧光粉的峰值波长范围为505～900nm。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的类太阳光谱封装结构，其特征在于：所述CSP芯片中包覆在紫光芯片顶面的蓝色荧光粉层顶部为锥形、圆台形、棱台形或半球形。
7.一种制造权利要求1所述类太阳光谱封装结构的方法，其特征在于所述方法主要包括以下步骤：
S1：首先制作发光体，发光体包括至少一蓝光芯片，以及至少一CSP芯片，然后将蓝光芯片和CSP芯片固晶到基板上；
S2：然后进行整体封装，荧光粉封装层通过喷涂、点胶、模压中的任意一种或多种混合的方式将所述发光体封装在基板表面形成类太阳光谱封装结构。
8.根据权利要求7所述的制造类太阳光谱封装结构的方法，其特征在于：所述步骤S2中，首先，将含荧光粉的胶体置于模压模具的下模中，将基板倒置安装在模压模具的上模上，并使得蓝光芯片和CSP芯片的顶部朝下面向模压模具；然后，进行合模，使得蓝光芯片和CSP芯片浸入胶体中；再反转模压模具，使得模压模具的上模在下，下模在上，通过自然沉降的方式使得荧光粉在胶体内沉降，然后对胶体进行固化形成荧光粉封装层，并使得浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
9.根据权利要求7所述的制造类太阳光谱封装结构的方法，其特征在于：所述步骤S2中，首先，进行一次封装，通过喷涂或点胶的方式再次将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，然后，进行二次封装，通过模压的方式将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，并对胶体进行固化形成荧光粉封装层；并控制第二次封装时胶体中荧光粉的浓度小于第一次封装时胶体中荧光粉的浓度，使得浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
10.根据权利要求7所述的制造类太阳光谱封装结构的方法，其特征在于：所述步骤S2中，首先，将含荧光粉的胶体通过喷涂、点胶的方式整体或局部覆盖住发光体，然后，再通过自然沉降的方式使得荧光粉在胶体内沉降，使得制浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面，最后，对胶体进行固化形成荧光粉封装层。
11.根据权利要求7所述的制造类太阳光谱封装结构的方法，其特征在于：所述步骤S2中，首先，进行第一次封装，采用喷涂或点胶的方式将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体；然后，进行第二次喷涂或点胶封装，将含荧光粉的胶体整体或局部覆盖住发光体，最后，对胶体进行固化形成荧光粉封装层；且控制第二次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度小于第一次喷涂或点胶时胶体中荧光粉的浓度，使得浓度分界线不高于CSP芯片的蓝色荧光粉层最顶端，且不低于蓝光芯片的上表面。
12.根据权利要求8～11中任意一项所述的制造类太阳光谱封装结构的方法，其特征在于：所述荧光粉封装层与CSP芯片的蓝色荧光粉层上表面齐平时，可通过打磨完成。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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