CN118248814A - 一种高光效防潮抗硫化cob的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及COB照明器具制备技术领域，为解决现有技术下封装胶对荧光粉的封装效果不佳，氟化物荧光粉易吸湿变性导致COB光源性能下降的问题，公开了一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，包括如下步骤：（1）在基板表面涂覆纳米保护材料并干燥；（2）在基板上点固晶胶后装贴LED芯片，再使固晶胶固化；（3）将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；（4）将红色荧光胶点胶LED芯片上，固化后将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，再次固化；（5）使用围坝胶围坝后，在围坝内区域再次涂覆纳米保护材料并干燥。该制备工艺可有效保护氟化物荧光粉，使得COB光源具有防潮抗硫化能力，光效、光通量高，并且使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及COB照明器具制备技术领域，尤其涉及一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺。
背景技术
随着市场对照明产品的能效等级要求越来越高，为满足产品对A级能效的要求，对LED光源的光效也提出了更高的要求。特别对于筒射灯产品，由于发光角度及效率方面的影响，相比SMD产品，COB光源的更具优势，相应的高光效产COB光源的需求也就更显迫切。
COB光源中，相比于常规铝酸盐、硅酸盐及氮化物荧光粉的方案，在这些材料组成的黄绿粉中加入相应的氟化物红粉，能有效地提高荧光粉的激发效率，提高COB的光通量；但由于氟化物红粉易吸潮，且微溶于水的特性，很容易使荧光胶、镀银层、金线等发生化学反应，出现光通量下降的情况，最终导致COB光源性能劣变。例如，在中国专利文献上公开的公告号为CN103500787A的“一种底部可直接焊接于散热器的陶瓷COB封装LED光源”，包括LED光源基板，LED光源基板的本体底部引入可焊接金属薄膜电镀层，LED光源基板的本体表面设有金属电路层，若干LED芯片设置在金属电路层上，LED芯片四周设有一个封闭的COB围坝，荧光粉填充胶填充于COB围坝内并覆盖在LED芯片上。该光源使用一次点胶工艺，在荧光粉涂层上封装树脂胶形成荧光粉填充胶，该点胶工艺的封装气密性不足，导致该光源长时间使用后性能出现劣化。
发明内容
本发明为了克服现有技术下封装胶对荧光粉的封装效果不佳，氟化物荧光粉易吸湿变性导致COB光源性能下降的问题，提供一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，该制备工艺可有效保护氟化物荧光粉，使得COB光源具有防潮抗硫化能力，光效、光通量高，并且使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，包括如下步骤：
(1)在基板表面涂覆纳米保护材料并干燥；
(2)在基板上点固晶胶后装贴LED芯片，再使固晶胶固化；
(3)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(4)将红色荧光胶点胶LED芯片上，固化后将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，再次固化；
(5)使用围坝胶围坝后，在围坝内区域再次涂覆纳米保护材料并干燥。
本发明在固晶点胶之前对基板表面涂覆纳米保护材料，形成底部保护，在荧光胶点胶之后对COB光源产品再次涂覆纳米保护材料，对产品的发光面胶体包括围坝白胶进行表面保护，隔绝空气中的H2O分子及氧分子及其它有害化合物对胶体的入侵。两层纳米保护材料的涂覆使整个的发光区及基板的表面都在底部和外部两层的纳米材料的保护之中，从而达到了防潮抗硫化的效果。本发明还通过荧光胶的两次点胶工艺进一步提升对红色荧光胶中的氟化物防护效果，从而提高COB光源产品的使用寿命。荧光胶的两次点胶工艺不会影响COB光源产品的光效，该工艺保证了在COB光源产品的使用后期，其表面涂覆材料的防护能力弱化后，黄绿粉荧光胶可对红色荧光胶中的氟化物形成了保护，从而延缓了外部有害物质入侵的速度和氟化物的变性速度。
作为优选，所述步骤(4)中红粉荧光胶点胶后在60-80℃下固化0.5-1h，然后进行黄绿粉荧光胶点胶，完成后在130-150℃下固化4-5h。
作为优选，所述步骤(4)中红色荧光胶由氟化物红色荧光粉与封装硅胶混合得到，红色荧光胶的含粉量为8-20％；黄绿色荧光胶由黄绿色荧光粉与封装硅胶混合得到，黄绿色荧光胶的含粉量为8-20％。
作为优选，所述步骤(4)中红粉荧光胶和黄绿色荧光胶的点胶总厚度为1.0-1.2mm。
作为优选，所述纳米保护材料由如下步骤制备得到：
A、将10-40重量份纳米二氧化硅分散至100-300重量份乙醇中，加入40-80重量份甲基三乙氧基硅烷和10-40重量份乙酸搅拌混合反应1-3h后得到硅树脂预聚体；
B、将20-50重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、20-45重量份聚乙二醇400和100-200重量份乙醇混合后加热至35-80℃反应1-3h得到聚氨酯预聚体；
C、将40-60重量份硅树脂预聚体、10-30重量份聚氨酯预聚体、5-15重量份聚对苯二甲酸乙二酯、1-10重量份钛酸丁酯和乙醇混合，升温至100-130℃保温1-3h后，再升温到150-170℃保持1-3h，再降温至室温后即得纳米保护材料。
纳米保护材料是一种无色透明的防潮防湿抗硫化的液态物质，主要成分为聚氨酯和聚酯改性的硅树脂，可在常温下干燥成膜，折光率高，涂覆后不会影响COB的光效，并且对COB光源的防护效果好，使其荧光胶不会变色。
作为优选，所述纳米保护材料中固含量为35-55％。
作为优选，所述步骤(1)中基板为陶瓷基板，纳米保护材料的涂覆厚度为40-70μm，步骤(5)中纳米保护材料的涂覆厚度为40-70μm。
光源产品在长时间高温点亮的情况下，特别是到了数千小时之后，其表面的保护层逐渐弱化，空间中的水、氧分子及其它的有害物质会侵入光源产品中并与金属发生化学反应，采用陶瓷基板能有效地避免上述物质与基板发生反应影响光衰。纳米保护材料的涂覆厚度在40-70μm时有良好防护效果，并且不会影响COB光源其余部件的组装。
作为优选，所述步骤(1)和步骤(5)中，涂覆纳米保护材料后在常温下干燥3-5min。
作为优选，所述封装硅胶的折光率大于1.50。
作为优选，所述步骤(2)中固晶胶的点胶高度为LED芯片高度的1/3-1/2，固晶胶的固化温度为100-120℃，固化时间为1-2h。
固晶胶量的控制在1/3-1/2晶片高度时可保证晶片三面以上粘胶，对晶片的固定效果好。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)使用了黄绿色荧光粉和氟化物红色荧光粉的组合，有效地提高了荧光粉的激发效率，提高了COB光源产品的光通量；(2)对制备得到的COB光源产品内部部件，尤其对氟化物的封装保护效果好，使得COB光源产品可在高温高湿环境下使用较长的时间。
附图说明
图1为本发明COB光源的结构示意图，其中1-陶瓷基板，2-纳米保护材料，3-红粉荧光胶，4-黄绿色荧光胶，5-纳米保护材料。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方法对本发明做进一步的描述。
下述具体实施方法中，纳米保护材料由如下步骤制备得到：
A、将20重量份纳米二氧化硅分散至200重量份乙醇中，加入50重量份甲基三乙氧基硅烷和10重量份乙酸搅拌混合反应1h后得到硅树脂预聚体；
B、将50重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、45重量份聚乙二醇400和200重量份乙醇混合后加热至60℃反应2h得到聚氨酯预聚体；
C、将60重量份硅树脂预聚体、30重量份聚氨酯预聚体、10重量份聚对苯二甲酸乙二酯、5重量份钛酸丁酯和50重量份乙醇加入反应器中；升温至130℃保温1h后，再升温到170℃保持1h，再降温至室温后即得纳米保护材料。
实施例1
一种COB光源，其封装后的结构如图1所示，由如下步骤制备得到：
(1)在陶瓷基板表面涂覆50μm厚的纳米保护材料，在室温下干燥3min；
(2)在纳米保护材料层上点固晶胶(KER-6020-F2)，胶量的控制在LED芯片高度的1/3，然后通过胶木吸嘴将LED芯片吸起安置在陶瓷基板点银胶的各相应位置上，晶固后在1小时内放入烘箱内烘烤，烘烤温度为120℃，时间为1h；
(3)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(4)将氟化物红色荧光粉(KSF)、黄绿色荧光粉(GY530)分别与封装硅胶(LT-6990A/B)混合得到红色荧光胶和黄绿色荧光胶，其中红色荧光胶的含粉量为10％，黄绿色荧光胶的含粉量为15％，将红色荧光胶点胶LED芯片上，点胶厚度为0.5mm，然后在60℃的烘箱中烘烤1h，再将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，厚度为0.7mm，完成后在150℃烘箱中烘烤4h；
(5)使用围坝胶(KCR-H2800-M)围坝后在150℃下烘烤15min，最后在围坝内区域再次涂覆50μm厚的纳米保护材料并在室温下干燥3min。
实施例2
一种COB光源，由如下步骤制备得到：
(1)在陶瓷基板表面涂覆40μm厚的纳米保护材料，在室温下干燥3min；
(2)在纳米保护材料层上点固晶胶(KER-6020-F2)，胶量的控制在LED芯片高度的1/3，然后通过胶木吸嘴将LED芯片吸起安置在陶瓷基板点银胶的各相应位置上，晶固后在1小时内放入烘箱内烘烤，烘烤温度为120℃，时间为1h；
(3)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(4)将氟化物红色荧光粉(KSF)、黄绿色荧光粉(GY530)分别与封装硅胶(LT-6990A/B)混合得到红色荧光胶和黄绿色荧光胶，其中红色荧光胶的含粉量为10％，黄绿色荧光胶的含粉量为15％，将红色荧光胶点胶LED芯片上，点胶厚度为0.5mm，然后在60℃的烘箱中烘烤1h，再将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，厚度为0.7mm，完成后在150℃烘箱中烘烤4h；
(5)使用围坝胶(KCR-H2800-M)围坝后在150℃下烘烤15min，最后在围坝内区域再次涂覆70μm厚的纳米保护材料并在室温下干燥3min。
实施例3
一种COB光源，由如下步骤制备得到：
(1)在陶瓷基板表面涂覆40μm厚的纳米保护材料，在室温下干燥3min；
(2)在纳米保护材料层上点固晶胶(KER-6020-F2)，胶量的控制在LED芯片高度的1/3，然后通过胶木吸嘴将LED芯片吸起安置在陶瓷基板点银胶的各相应位置上，晶固后在1小时内放入烘箱内烘烤，烘烤温度为120℃，时间为1h；
(3)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(4)将氟化物红色荧光粉(KSF)、黄绿色荧光粉(GY530)分别与封装硅胶(LT-6990A/B)混合得到红色荧光胶和黄绿色荧光胶，其中红色荧光胶的含粉量为7％，黄绿色荧光胶的含粉量为10％，将红色荧光胶点胶LED芯片上，点胶厚度为0.5mm，然后在60℃的烘箱中烘烤1h，再将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，厚度为0.5mm，完成后在150℃烘箱中烘烤4h；(5)使用围坝胶(KCR-H2800-M)围坝后在150℃下烘烤15min，最后在围坝内区域再次涂覆70μm厚的纳米保护材料并在室温下干燥3min。
对比例1
一种COB光源，由如下步骤制备得到：
(1)在陶瓷基板表面涂覆50μm厚的封装硅胶(LT-6990A/B)，在150℃烘箱中烘烤30min；(2)在封装硅胶表面点固晶胶(KER-6020-F2)，胶量的控制在LED芯片高度的1/3，然后通过胶木吸嘴将LED芯片吸起安置在陶瓷基板点银胶的各相应位置上，晶固后在1小时内放入烘箱内烘烤，烘烤温度为120℃，时间为1h；
(3)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(4)将氟化物红色荧光粉(KSF)、黄绿色荧光粉(GY530)与封装硅胶混合得到荧光胶，荧光胶中氟化物红色荧光的粉量为10％，黄绿色荧光粉的粉量为15％，将荧光胶点胶LED芯片上，点胶厚度为1.2mm，在150℃烘箱中烘烤4h；
(5)使用围坝胶(KCR-H2800-M)围坝后在150℃下烘烤15min，最后在围坝内区域涂覆50μm厚的封装硅胶，在150℃烘箱中烘烤30min。
对比例2
一种COB光源，由如下步骤制备得到：
(1)在陶瓷基板表面涂覆50μm厚的纳米保护材料，在室温下干燥3min；
(2)在纳米保护材料层上点固晶胶(KER-6020-F2)，胶量的控制在LED芯片高度的1/3，然后通过胶木吸嘴将LED芯片吸起安置在陶瓷基板点银胶的各相应位置上，晶固后在1小时内放入烘箱内烘烤，烘烤温度为120℃，时间为1h；
(3)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(4)将氟化物红色荧光粉、黄绿色荧光粉与封装硅胶(LT-6990A/B)混合得到荧光胶，荧光胶中氟化物红色荧光的粉量为10％，黄绿色荧光粉的粉量为15％，将荧光胶点胶LED芯片上，点胶厚度为1.2mm，在150℃烘箱中烘烤4h；(5)使用围坝胶(KCR-H2800-M)围坝后在150℃下烘烤15min，最后在围坝内区域再次涂覆50μm厚的纳米保护材料并在室温下干燥3min。
对比例3
一种COB光源，由如下步骤制备得到：
(1)将20重量份纳米二氧化硅分散至200重量份乙醇中，加入50重量份甲基三乙氧基硅烷和10重量份乙酸搅拌混合反应3h后得到硅树脂保护材料；
(2)在陶瓷基板表面涂覆50μm厚的硅树脂保护材料，在室温下干燥3min；
(3)在纳米保护材料层上点固晶胶(KER-6020-F2)，胶量的控制在LED芯片高度的1/3，然后通过胶木吸嘴将LED芯片吸起安置在陶瓷基板点银胶的各相应位置上，晶固后在1小时内放入烘箱内烘烤，烘烤温度为120℃，时间为1h；
(4)将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
(5)将氟化物红色荧光粉(KSF)、黄绿色荧光粉(GY530)分别与封装硅胶(LT-6990A/B)混合得到红色荧光胶和黄绿色荧光胶，其中红色荧光胶的含粉量为10％，黄绿色荧光胶的含粉量为15％，将红色荧光胶点胶LED芯片上，点胶厚度为0.5 mm，然后在60℃的烘箱中烘烤1h，再将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，厚度为0.7 mm，完成后在150℃烘箱中烘烤4h；
(6)使用围坝胶(KCR-H2800-M)围坝后在150℃下烘烤15min，最后在围坝内区域再次涂覆50μm厚的硅树脂保护材料并在室温下干燥3min。
对上述实施方法得到的COB光源产品做60℃90％RH存储实验：将COB光源产品置于温湿度试验箱中，记录COB光源产品的光电参数，将温湿度试验箱湿度升至90％RH，温度升至60℃，每间隔250h测试COB光源产品的光电参数，记录COB光源产品的光效保持率和COB光源产品中的胶体外观情况。
可以发现，在250h之后使用常规点胶工艺的对比例1光效开始出现明显的衰降，功能区的荧光胶体出现发黑现象，到了1000h对比例1出现了严重发黑；对比例2中虽然涂覆了纳米保护材料，但荧光胶点胶工艺为常规工艺，其在60℃90％RH环境下放置后光效衰减较对比例1慢，但在放置1000h后由于纳米保护材料的保护效果下降，氟化物荧光粉出现变性发黑；而二次点胶的COB产品由于有黄绿粉的保护，缓解了外部潮态环境对氟化物的影响，所以1000h后仍保持较高的光效，并且没有出现荧光胶体发黑现象；同时对比例3中硅树脂保护材料的防护效果弱于纳米防护材料。这表明，本发明中纳米保护材料具有良好的防潮防硫化的封装保护效果，而荧光胶的二次点胶工艺可以进一步减缓荧光胶的变性速度。
Claims (10)
1.一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，包括如下步骤：
（1）在基板表面涂覆纳米保护材料并干燥；
（2）在基板上点固晶胶后装贴LED芯片，再使固晶胶固化；
（3）将LED芯片与正极、负极通过焊线连接；
（4）将红色荧光胶点胶LED芯片上，固化后将黄绿色荧光胶点胶在红粉荧光胶上，再次固化；
（5）使用围坝胶围坝后，在围坝内区域再次涂覆纳米保护材料并干燥。
2.根据权利要求1所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述步骤（4）中红粉荧光胶点胶后在60-80℃下固化0.5-1h，然后进行黄绿粉荧光胶点胶，完成后在130-150℃下固化4-5h。
3.根据权利要求1或2所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述步骤（4）中红色荧光胶由氟化物红色荧光粉与封装硅胶混合得到，红色荧光胶的含粉量为8-20%；黄绿色荧光胶由黄绿色荧光粉与封装硅胶混合得到，黄绿色荧光胶的含粉量为8-20%。
4.根据权利要求1所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述步骤（4）中红粉荧光胶和黄绿色荧光胶的点胶总厚度为1.0-1.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述纳米保护材料由如下步骤制备得到：
A、将10-40重量份纳米二氧化硅分散至100-300重量份乙醇中，加入40-80重量份甲基三乙氧基硅烷和10-40重量份乙酸搅拌混合反应1-3h后得到硅树脂预聚体；
B、将20-50重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、20-45重量份聚乙二醇400和100-200重量份乙醇混合后加热至35-80℃反应1-3h得到聚氨酯预聚体；
C、将40-60重量份硅树脂预聚体、10-30重量份聚氨酯预聚体、5-15重量份聚对苯二甲酸乙二酯、1-10重量份钛酸丁酯和乙醇混合，升温至100-130℃保温1-3 h后，再升温到150-170℃保持1-3h，再降温至室温后即得纳米保护材料。
6.根据权利要求5所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述纳米保护材料中固含量为35-55%。
7.根据权利要求1或5所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述步骤（1）中基板为陶瓷基板，纳米保护材料的涂覆厚度为40-70μm，步骤（5）中纳米保护材料的涂覆厚度为40-70μm。
8.根据权利要求1或5所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述步骤（1）和步骤（5）中，涂覆纳米保护材料后在常温下干燥3-5min。
9.根据权利要求1所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述封装硅胶的折光率大于1.50。
10.根据权利要求1所述的一种高光效防潮抗硫化COB的制备工艺，其特征是，所述步骤（2）中固晶胶的点胶高度为LED芯片高度的1/3-1/2，固晶胶的固化温度为100-120℃，固化时间为1-2h。
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