CN115084338A - 红外发光装置及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及二极管技术领域，提供了一种红外发光装置，包括：蓝光LED芯片和设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层；其中，氟化物红粉荧光膜层位于蓝光LED芯片和红外发光材料层之间。本申请提供的红外发光装置，由于所含的氟化物红粉荧光膜层位于蓝光LED芯片和红外发光材料层之间，因此，该红外发光装置可以通过蓝光LED芯片发射蓝光激发氟化物红粉荧光膜层中的氟化物红色荧光粉，使氟化物红色荧光粉发出红光并与激发后的蓝光协同激发红外发光材料层中的红外发光材料，从而红外发光材料在红光和蓝光的协同作用下，可以大幅度提升激发效率，显著提升了红外发射强度，因此红外发光装置的发光效率高。
Description
技术领域
本申请属于二极管技术领域，尤其涉及一种红外发光装置及其封装方法。
背景技术
红外发光二极管是一种能发出红外线的二极管，通常应用于安全监控、穿戴式装置、红外线通信、红外线遥控装置、传感器用光源及夜间照明等领域。目前，红外发光二极管技术主要采用红外芯片封装和采用LED蓝光芯片激发红外荧光粉实现。然而，红外芯片的发射光谱较窄，只能达到30-40nm，无法实现应用在宽光谱领域。只采用LED蓝光芯片激发红外荧光粉，由于斯托斯克位移较大，导致红外荧光粉的转换效率低，造成红外发光二极管发光效率低。
因此，如何获得发光效率高的红外发光二极管是目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种红外发光装置及其封装方法，旨在解决现有的红外发光装置存在发光效率低的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种红外发光装置，包括：蓝光LED芯片和设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层；
其中，氟化物红粉荧光膜层位于蓝光LED芯片和红外发光材料层之间。
第二方面，本申请提供一种红外发光装置的封装方法，包括以下步骤：
提供蓝光LED芯片；
在蓝光LED芯片上依次包覆氟化物红粉荧光膜层、红外发光材料层，得到红外发光装置。
与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
本申请第一方面提供的红外发光装置，包含有蓝光LED芯片和设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层，由于氟化物红粉荧光膜层位于蓝光LED芯片和红外发光材料层之间，因此，该红外发光装置可以通过蓝光LED芯片发射蓝光激发氟化物红粉荧光膜层中的氟化物红色荧光粉，使氟化物红色荧光粉发出红光并与激发后的蓝光协同激发红外发光材料层中的红外发光材料，从而红外发光材料在红光和蓝光的协同作用下，可以大幅度提升激发效率，显著提升了红外发射强度，因此红外发光装置的发光效率高。
本申请第二方面提供的红外发光装置的封装方法，通过在蓝光LED芯片上依次包覆氟化物红粉荧光膜层、红外发光材料层，可以得到发光效率高的红外发光装置。且该封装方法工艺简单，效率高，成本低，适用于工业化大规模生产，因此具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的红外发光装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的红外发光装置的封装方法工艺流程图。
其中，图中各附图标记：
1—基板，2—蓝光LED芯片，3—氟化物红粉荧光膜层，4—红外发光材料层，5—胶层。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种红外发光装置，如图1所示，包括：蓝光LED芯片2和设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层3和红外发光材料层4；
其中，氟化物红粉荧光膜层3位于蓝光LED芯片2和红外发光材料层4之间。
本申请实施例提供的红外发光装置，包含有蓝光LED芯片和设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层，由于氟化物红粉荧光膜层位于蓝光LED芯片和红外发光材料层之间，因此，该红外发光装置可以通过蓝光LED芯片发射蓝光激发氟化物红粉荧光膜层中的氟化物红色荧光粉，使氟化物红色荧光粉发出红光并与激发后的蓝光协同激发红外发光材料层中的红外发光材料，从而红外发光材料在红光和蓝光的协同激发下，可以大幅度提升激发效率，显著提升红外发射强度，因此红外发光装置的发光效率高。
在本申请实施例的红外发光装置，蓝光LED芯片2可以设置于基板上1，蓝光LED芯片的出光面朝向上方。氟化物红粉荧光膜层3将蓝光LED芯片的四周侧壁和顶部覆盖，可以防止蓝光从四周侧壁和顶部漏掉，从而可以提升激发效率，确保红外发光装置的发光效率高。
在实施例中，蓝光LED芯片的发射峰波长为450～455nm。蓝光LED芯片的波段选自450～455nm的蓝光LED芯片，可以确保氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层在此波段范围激发整体效果最优，光通量高。
在实施例中，氟化物红粉荧光膜层的厚度为100～200μm，优选为120-150μm。氟化物红粉荧光膜层包括氟化物红色荧光粉以及与氟化物红色荧光粉混合的第一硅胶，且氟化物红色荧光粉和第一硅胶的质量比为1：(1～3)，优选为1：(1.5～2)，在本申请实施例提供的氟化物红粉荧光膜层的厚度和氟化物红色荧光粉与第一硅胶的质量比范围内，可以确保蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光膜层的光谱与红外发光材料层的激发光谱的各个波长的相对强度比例相接近，从而红外发光材料层在红光和蓝光协同激发下，其激发效率得到大幅度提升，从而可以有效提升红外发射强度，因此，红外发光装置的发光效率高和稳定性好。
本申请实施例的氟化物红粉荧光膜层可以是贴片机将氟化物红粉荧光膜贴在蓝光LED芯片的四周侧壁和顶部而形成，其中，氟化物红粉荧光膜包含氟化物红色荧光粉与第一硅胶，且氟化物红色荧光粉和第一硅胶的质量比为1：(1～3)，优选为1：(1.5～2)。氟化物红色荧光粉的粒径为10-20μm，优选为13-17μm。与直接利用氟化物红色荧光粉和第一硅胶混合后直接涂敷在蓝光LED芯片上形成的氟化物红粉荧光膜层相比，可以降低氟化物红色荧光粉和第一硅胶的质量比，利于提升外发光装置的冷热冲击性能和高温稳定性能。
在实施例中，氟化物红色荧光粉选自K2SiF6:Mn4+、K2GeF6:Mn4+、K2(Si,Ge)F6:Mn4+中的至少一种。进一步的，氟化物红色荧光粉的发光波长为620～630nm。选择K2SiF6:Mn4+、K2GeF6:Mn4+、K2(Si,Ge)F6:Mn4+中的任一种或多种氟化物红色荧光粉，能确保其发射波长为620～630nm的红色荧光，为窄带发射，能够提升光激发效率和稳定性。
在实施例中，红外发光材料层的厚度为100～300μm，优选为150-200μm。红外发光材料层包括红外荧光粉以及与红外荧光粉混合的第二硅胶，且红外荧光粉和第二硅胶的质量比为1：(1～2)，优选为1：(1.4～1.7)。红外荧光粉的粒径为15-25μm，优选为19-22μm。在本申请实施例提供的红外发光材料层的厚度和红外荧光粉与第二硅胶的质量比范围内，可以促进可见光转化为红外光，提升红外发光材料层的发射效率，还可以使红外发光装置消除可见光。
在实施例中，红外荧光粉为KAlP2O7:Cr3+。进一步的，红外荧光粉的发光波长为820～850nm。选择KAlP2O7:Cr3+的红外荧光粉，能确保其发射波长为820～850nm的红外光，利于提升外发光装置发光效率。
在实施例中，蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光层后形成的蓝光和红光的强度比为1：(1.2～2)，优选为1：(1.5～1.7)。在本申请实施例提供的蓝光和红光的强度比范围内，可以确保红外发光材料层在红光和蓝光协同激发下达到最优的激发效率，因此，红外发光装置的发光效率高和稳定性好。
在实施例中，氟化物红粉荧光层和红外发光材料层之间还设有第三硅胶组成的胶层，且第三硅胶的折射率介于第一硅胶和第二硅胶的折射率之间。具体的，第一硅胶的折射率小于第三硅胶的折射率，第三硅胶的折射率小于第二硅胶的折射率。第一硅胶选自甲基低折硅胶，第二硅胶选自苯基高折硅胶，第三硅胶选自中苯基硅胶。控制第一硅胶的折射率小于第三硅胶的折射率，第三硅胶的折射率小于第二硅胶的折射率，确保能够让更多的光折射出去，减少内部反射和折射的损耗，综合发光效率高。本申请实施例在氟化物红粉荧光层和红外发光材料层之间设置胶层作为缓冲层，可以提升高温高湿可靠性和抗冷热冲击性能。
在实施例中，胶层的厚度为10～100μm，优选为30～60μm。在本申请实施例提供的胶层的厚度范围内，蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光膜层后的蓝光、红光在胶层损耗较小，整体发光效率高。
本申请实施例第二方面提供一种红外发光装置的封装方法，包括以下步骤：
S10：提供蓝光LED芯片；
S20：在蓝光LED芯片上依次包覆氟化物红粉荧光膜层、红外发光材料层，得到红外发光装置。
本申请实施例提供的红外发光装置的封装方法，通过在蓝光LED芯片上依次包覆氟化物红粉荧光膜层、红外发光材料层，可以得到发光效率高的红外发光装置。且该封装方法工艺简单，效率高，成本低，适用于工业化大规模生产，因此具有广阔的应用前景。
在步骤S20中，在蓝光LED芯片上依次包覆氟化物红粉荧光膜层、红外发光材料层的方法包括：先在蓝光LED芯片上包覆氟化物红粉荧光膜层，然后包覆红外发光材料层。
在实施例中，在蓝光LED芯片上依次包覆氟化物红粉荧光膜层、红外发光材料层的方法还包括：先在蓝光LED芯片的四周侧壁和顶部上包覆氟化物红粉荧光膜层，然后包覆红外发光材料层。
在实施例中，该封装方法还包括：在氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层之间形成胶层。在具体的实施例中，先在蓝光LED芯片的四周侧壁和顶部上包覆氟化物红粉荧光膜层，然后在包覆胶层，最后包覆红外发光材料层，得到红外发光装置。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
本申请实施例提供一种红外发光装置及其封装方法。
红外发光装置的组成部件包括：蓝光LED芯片和依次层叠设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层、胶层、红外发光材料层。
其中，蓝光LED芯片的波长为450nm；氟化物红粉荧光膜层的厚度为100μm，由氟化物红色荧光粉K2SiF6:Mn4+和甲基低折硅胶组成，氟化物红色荧光粉K2SiF6:Mn4+和甲基低折硅胶的质量比为1：1；胶层的厚度为10μm，由中苯基硅胶组成；红外发光材料层的厚度为100μm，由红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成，红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成的质量比为1：1；蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光层后形成的蓝光和红光的强度比为1：1.5；该红外发光装置的红外光峰值波长为820m，红外光相对强度为130。
红外发光装置的封装方法，包括以下步骤：
S10：提供波长为450nm的蓝光LED芯片；
S20：通过固晶胶将蓝光LED芯片在支架上固晶，然后通过贴片机在晶片上点一层硅胶，在蓝光LED芯片的四周侧壁和顶部贴上氟化物红粉荧光膜，形成氟化物红粉荧光膜层，接着在氟化物红粉荧光膜层上涂敷中苯基硅胶，高温固化形成胶层，最后在胶层上涂敷红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶的混合物，固化，得到红外发光装置。
实施例2
本申请实施例提供一种红外发光装置及其封装方法。
红外发光装置的组成部件包括：蓝光LED芯片和依次层叠设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层、胶层、红外发光材料层。
其中，蓝光LED芯片的波长为455nm；氟化物红粉荧光膜层的厚度为200μm，由氟化物红色荧光粉K2SiF6:Mn4+和甲基低折硅胶组成，氟化物红色荧光粉K2SiF6:Mn4+和甲基低折硅胶的质量比为1：3；胶层的厚度为100μm，由中苯基硅胶组成；红外发光材料层的厚度为300μm，由红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成，红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成的质量比为1：2；蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光层后形成的蓝光和红光的强度比为1：1.2；该红外发光装置的红外光峰值波长为850nm，红外光相对强度为110。
本实施例的红外发光装置的封装方法可以参照实施例1的封装方法。
实施例3
本申请实施例提供一种红外发光装置及其封装方法。
红外发光装置的组成部件包括：蓝光LED芯片和依次层叠设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层、胶层、红外发光材料层。
其中，蓝光LED芯片的波长为452nm；氟化物红粉荧光膜层的厚度为150μm，由氟化物红色荧光粉K2SiF6:Mn4+和甲基低折硅胶组成，氟化物红色荧光粉K2SiF6:Mn4+和甲基低折硅胶的质量比为1：2；胶层的厚度为50μm，由中苯基硅胶组成；红外发光材料层的厚度为200μm，由红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成，红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成的质量比为1：1.5；蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光层后形成的蓝光和红光的强度比为1：1.7；该红外发光装置的红外光峰值波长为835nm，红外光相对强度为131。
本实施例的红外发光装置的封装方法可以参照实施例1的封装方法。
实施例4
本申请实施例提供一种红外发光装置及其封装方法。
红外发光装置的组成部件包括：蓝光LED芯片和依次层叠设于蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层、胶层、红外发光材料层。
其中，蓝光LED芯片的波长为452nm；氟化物红粉荧光膜层的厚度为150μm，由氟化物红色荧光粉K2GeF6:Mn4+和甲基低折硅胶组成，氟化物红色荧光粉K2GeF6:Mn4+和甲基低折硅胶的质量比为1：2；胶层的厚度为50μm，由中苯基硅胶组成；红外发光材料层的厚度为200μm，由红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成，红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和苯基高折硅胶组成的质量比为1：1.5；蓝光LED芯片激发氟化物红粉荧光层后形成的蓝光和红光的强度比为1：1.7；该红外发光装置的红外光峰值波长为835nm，红外光相对强度为135。
本实施例的红外发光装置的封装方法可以参照实施例1的封装方法。
对比例
本申请对比例提供一种红外发光装置及其封装方法。
红外发光装置的组成部件包括：蓝光LED芯片和在结合在蓝光LED芯片上发光材料层；其中，蓝光LED芯片的波长为452nm；发光材料层的厚度为150μm，由氟化物红色荧光粉K2GeF6:Mn4+、红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和甲基低折硅胶组成；该红外发光装置的红外光峰值波长为830nm，红外光相对强度为100。
红外发光装置的封装方法，包括以下步骤：
S10：提供波长为452nm的蓝光LED芯片；
S20：通过固晶胶将蓝光LED芯片在支架上固晶，然后通过贴片机在晶片上点一层硅胶，在蓝光LED芯片上涂敷氟化物红色荧光粉K2GeF6:Mn4+、红外荧光粉KAlP2O7:Cr3+和甲基低折硅胶的混合物，固化，得到红外发光装置。
相关性能测试分析：
1.采用LED发光强度测试仪测量红外发光装置的发光强度，测试结果如下表1所示。
表1
如表1所示，实施例1-4提供的红外发光装置的发光强度明显高于对比例，且在1000h内高温高湿衰减小，衰减量明显低于对比例，说明蓝光LED芯片通过激发氟化物红粉荧光膜层后的红光和蓝光协同激发红外荧光粉，具有激发红外荧光粉效果好，红外发光装置发光效率高，且耐高温高湿可靠性好。此外，实施例1-4提供的红外发光装置在冷热冲击循环500回合后，红外发光装置无死灯且无死胶，然而对比例提供的红外发光装置在冷热冲击循环500回合后出现死灯和裂胶，说明本申请实施例提供的红外发光装置具有冷热冲击性能好、稳定性好。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种红外发光装置，其特征在于，包括：蓝光LED芯片和设于所述蓝光LED芯片上的氟化物红粉荧光膜层和红外发光材料层；
其中，所述氟化物红粉荧光膜层位于所述蓝光LED芯片和所述红外发光材料层之间。
2.如权利要求1所述的红外发光装置，其特征在于，所述氟化物红粉荧光膜层将所述蓝光LED芯片的四周侧壁和顶部覆盖。
3.如权利要求1所述的红外发光装置，其特征在于，所述氟化物红粉荧光膜层包括氟化物红色荧光粉以及与所述氟化物红色荧光粉混合的第一硅胶，且所述氟化物红色荧光粉和所述第一硅胶的质量比为1：(1～3)；和/或
所述红外发光材料层包括红外荧光粉以及与所述红外荧光粉混合的第二硅胶，且所述红外荧光粉和所述第二硅胶的质量比为1：(1～2)。
4.如权利要求3所述的红外发光装置，其特征在于，所述氟化物红色荧光粉选自K2SiF6:Mn4+、K2GeF6:Mn4+、K2(Si,Ge)F6:Mn4+中的至少一种；和/或
所述红外荧光粉为KAlP2O7:Cr3+。
5.如权利要求3所述的红外发光装置，其特征在于，所述蓝光LED芯片的发射峰波长为450～455nm；和/或
所述氟化物红色荧光粉的发光波长为620～630nm；和/或
所述红外荧光粉的发光波长为820～850nm。
6.如权利要求3所述的红外发光装置，其特征在于，所述氟化物红粉荧光膜层的厚度为100～200μm；和/或
所述红外发光材料层的厚度为100～300μm。
7.如权利要求1-6任一项所述的红外发光装置，其特征在于，所述蓝光LED芯片激发所述氟化物红粉荧光层后形成的蓝光和红光的强度比为1：(1.2～2)。
8.如权利要求3-6任一项所述的红外发光装置，其特征在于，所述氟化物红粉荧光层和所述红外发光材料层之间还设有第三硅胶组成的胶层，且所述第三硅胶的折射率介于所述第一硅胶和所述第二硅胶的折射率之间，所述胶层的厚度为10～100μm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述红外发光装置的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供所述蓝光LED芯片；
在所述蓝光LED芯片上依次包覆所述氟化物红粉荧光膜层、所述红外发光材料层，得到红外发光装置。
10.如权利要求9所述的红外发光装置的封装方法，其特征在于，还包括：在所述氟化物红粉荧光膜层和所述红外发光材料层之间形成所述胶层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210667884.0A CN115084338A (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 红外发光装置及其封装方法 |
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| CN202210667884.0A CN115084338A (zh) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 红外发光装置及其封装方法 |
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| CN115084338A true CN115084338A (zh) | 2022-09-20 |
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| CN (1) | CN115084338A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115513358A (zh) * | 2022-11-21 | 2022-12-23 | 四川世纪和光科技发展有限公司 | 荧光组合物、荧光膜和光源 |
| CN115595148A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-13 | 四川世纪和光科技发展有限公司（Cn） | 全色仿生荧光组合物、全色仿生荧光膜和全色仿生光源 |
| CN115799434A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-03-14 | 天津德高化成新材料股份有限公司 | 一种健康照明背光源及其制备方法 |
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2022
- 2022-06-14 CN CN202210667884.0A patent/CN115084338A/zh active Pending
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