CN206820020U

CN206820020U - 一种led器件

Info

Publication number: CN206820020U
Application number: CN201720898982.XU
Authority: CN
Inventors: 黄光燕; 郑海庭; 王铃玉; 唐渝
Original assignee: HUIGU CHEMCIAL CO Ltd GUANGZHOU
Current assignee: Guangzhou Huigu New Materials Technology Co ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2017-12-29
Anticipated expiration: 2027-07-21

Abstract

本实用新型属于照明领域，涉及一种LED器件。包括支架，所述支架设有凹槽，所述凹槽表面设有光反射层，所述凹槽底部设置有LED芯片，所述凹槽内部填充有覆盖所述LED芯片的封装胶层，所述封装胶层表面设有隔离层，所述隔离层用于阻隔外界气体透过封装胶层对光反射镀银层进行腐蚀，所述隔离层与所述封装胶层的厚度比例为0.001％～50％。隔离层能够有效阻止硫化物或氧气等进入LED器件内部与光反射镀银层反应，具有防止镀银层被腐蚀的作用，能够显著改善LED器件因光反射镀银层被腐蚀而导致的光衰现象，同时该LED器件因隔离层和封装胶层在一定厚度比例范围，使得隔离层在长期冷热冲击老化过程中，不会出现剥离和开裂现象，确保LED器件光色变化很小。

Description

一种LED器件

技术领域

本发明属于照明领域，尤其涉及一种LED器件。

背景技术

LED的基本结构是一块电致发光的半导体材料芯片，用固晶胶固定到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，然后四周用环氧树脂或者硅胶密封，起到保护内部结构的作用，最后安装外壳。

目前，LED支架底部的功能区基本上为镀银层，由于硫化物、氧气等很容易透过封装胶层，与功能区的镀银层发生反应，产生黑色的银化合物，导致LED器件出现光衰现象。

此外，LED作为发光器件会直接影响人们的视觉感受，长期使用过程中的光色一致性需要严格控制。随着LED不断发展，消费者对LED的光色品质的要求越来越高，特别是在室内照明中，光色一致性作为评价LED灯具的光色品质的重要依据也越来越受到关注，其中，CIE色坐标是评价光色一致性的重要指标。

为防止LED支架底部功能区的银层发生硫化反应，有人提出一种LED封装结构，在支架的空腔内壁及LED芯片上覆设一层防硫防氧膜，或者在封装胶层的上表面覆盖一层防硫防氧膜，阻碍了含硫含氧气体通过封装胶层进入LED器件内部，与功能区的银层发生反应，然而LED器件在使用过程中，会产生热量，在日常开关灯过程中，LED器件的温度会发生变化，隔离膜和下层封装材料都会有不同程度的热胀冷缩现象，如果阻隔层和下层封装材料厚度比例超出一定范围，或者两层之间附着力比较差，都会使得LED器件在长期使用过程中，出现阻隔膜和下层封装材在热胀冷缩过程中，因匹配失效出现开裂甚至剥落现象，这种情况下，会导致LED器件CIE色坐标发生较大范围的偏移，进而导致光色出现非常大的差异，严重情况下甚至会导致LED器件死灯，影响LED器件正常使用。通常会用冷热冲击试验快速模拟LED器件在日常使用中的开关冷热现象。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的LED器件不能在提高阻隔性能的同时确保其光色一致性的技术问题，提供一种LED器件。

为解决上述技术问题，提供一种LED器件，包括支架，所述支架设有凹槽，所述凹槽表面设有光反射层，所述凹槽底部设置有LED芯片，所述凹槽内部填充有覆盖所述LED芯片的封装胶层，所述封装胶层表面设有隔离层，所述隔离层用于阻隔所述封装胶层和所述光反射层与外界气体相接触，所述隔离层与所述封装胶层的厚度比例为0.001％～50％。

优选地，所述隔离层与所述封装胶层的厚度比例为0.002％～25％。

优选地，所述隔离层的厚度为1nm～500000nm。

优选地，所述隔离层的厚度为6nm～200000nm。

优选地，所述封装胶层的厚度为100000nm～1000000nm。

优选地，所述封装胶层的厚度为300000nm～800000nm。

优选地，所述隔离层向所述支架上表面及外侧延伸，使所述封装胶层与所述支架之间无间隙。

优选地，所述隔离层涂覆在所述封装胶层的表面。

本实用新型实施例具有的有益效果为：LED器件的隔离层与封装胶层的厚度比例为0.001％～50％，隔离层在一定厚度范围内，可以体现好的阻隔效果，使LED器件在硫化后的光通维持率＞80％，提高了LED器件的阻隔性能；同时控制隔离层与封装胶层之间的厚度比例，改善隔离层与封装胶层在热胀冷缩过程中的匹配性，使得LED器件在经过-40℃和125℃冷热冲击试验后，其表面的隔离层不会出现开裂的现象且色坐标改变值＜0.002，确保了LED器件的光色一致性。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的隔离层涂覆在封装胶层上表面的结构示意图。

图2是本发明一实施例提供的隔离层涂覆在封装胶层上表面和支架上表面及外侧的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、支架；2、LED芯片；3、封装胶层；4、凹槽；5、隔离层。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本文中，光通维持率是指LED灯在规定的条件下打开，LED灯在寿命期间内一段时间的光通量与该LED灯的初始光通量之比，以百分数来表示。随着LED灯照亮时间的增加，LED灯的光通量会下降。有效寿命就是根据光通维持率定义的。当光通维持率低于50％可视为LED灯已达到使用寿命。

一种LED器件，包括支架1，支架1设有凹槽4，凹槽4表面设有光反射层，凹槽4底部设置有LED芯片，凹槽4内部填充有覆盖LED芯片的封装胶层3，封装胶层3表面设有隔离层5，隔离层5用于阻隔封装胶层3和光反射层与外界气体相接触，隔离层5与封装胶层3的厚度比例为0.001％～50％。

支架1可以为PCB基板或金属支架，优选地，因为铜的导电性很好，支架1可以选择用铜制成。LED芯片2可以是倒装芯片、单极芯片或者双极芯片，优选地的LED芯片2为双极芯片。

作为优选，凹槽4为倒梯形状，凹槽4内壁为一光滑的斜面。凹槽4可以由聚邻苯二甲酰胺、聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、环氧树脂模塑料或片状模塑料等材料注塑而成。倒梯形形状的凹槽4可以保证LED芯片2的最大发光角度，提高了光的利用率。

作为优选，凹槽4内表面的光反射层可以为镀银层，银的光反射性是所有金属中最好的，同时镀银层表面粗糙度优选为细腻，镀银层的细腻性越好，光的反射效果越好，有利于提高光的利用率。

作为优选，封装胶层3的材料可以为环氧树脂或聚合物树脂，封装胶层3中混有散射颗粒、红色荧光粉、黄色荧光粉或绿色荧光粉中的一种或几种。优选地，封装胶层3为混有黄色荧光粉的有机硅胶。该有机硅胶能够阻止空气中的水分或气体等物质进入LED器件内部，用于防止LED芯片受外界的环境如潮湿或灰尘等杂质的影响。封装胶层3和隔离层5的双重作用，可以更有效地防止LED芯片2受到外界环境的影响，并能同时确保LED芯片2的光色一致性。

隔离层5可以是聚合物，该聚合物的分子式为(R₃SiO_1/2)_a(RSiO_3/2)_b(R₂SiO_2/2)_c(M_fN_g)_d(XO_1/2)_e；

在聚合物的分子式中:

各个R独立地选自脂肪族有机基团或芳基，X包含氢原子，M包含硅或金属元素，N包含氧元素或氮元素，a为0或正数，b为0或正数，c为0或正数，d是正数，e为0或正数，1≤f≤3；1≤g≤4；50％≤d/(a+b+c+d+e)≤99％。

作为优选，聚合物的分子式为(R₃SiO_1/2)_a(RSiO_3/2)_b(R₂SiO_2/2)_c(SiO₂)_d(HO_1/2)_e；

在所述聚合物的分子式中:

各个R独立地选自脂肪族有机基团或芳基，1≤a≤8，7≤b≤19，4≤c≤20，40≤d≤100，0≤e≤8，50％≤d/(a+b+c+d+e)≤99％。

R可以是脂肪族有机基团，脂肪族有机基团可以是甲基、乙基、丙基、乙烯基、丙烯基、乙炔基或丙炔基等，优选地，R可以是甲基或乙基。

R可以是芳基，芳基可以是苯基、取代苯基、萘基或取代萘基等，优选地，R可以是苯基。

作为优选，聚合物中的金属元素可以为Ti或Al，当金属元素为Al，N为氧元素时，聚合物的分子式为(R₃SiO_1/2)_a(RSiO_3/2)_b(R₂SiO_2/2)_c(Al₂O_3/2)_d(XO_1/2)_e。d不是0时，N为氧元素时，金属元素为Ti或Al，聚合物就是含有TiO₂或Al₂O₃的聚合物；d不是0时，N为氮元素时，金属元素为Al时，聚合物就是含有AlN的聚合物，TiO₂、Al₂O₃或AlN具有很好的阻隔性，提高了LED器件的阻隔性能。

当聚合物中的d/(a+b+c+d+e)≤99％时，制成的隔离层5不脆，能够确保在-40℃和125℃冷热冲击后隔离层5不会开裂且LED器件的色坐标变化小，进而确保老化后LED器件的光色一致性；聚合物中的d/(a+b+c+d+e)≥50％时，LED器件硫化后有很高的光通维持率，提高了LED器件的阻隔性能。优选地，聚合物中60％≤d/(a+b+c+d+e)≤90％。

当a、b、c和e均为0，M为硅，N为氧，隔离层5就是纯SiO₂薄膜，纯SiO₂薄膜制得的隔离层5容易脆裂，含有此隔离层5的LED器件在进行-40℃和125℃冷热冲击后的色坐标改变量大于0.002，降低了LED器件的光色一致性。

聚合物中含有羟基，羟基能够提高隔离层5与封装胶层3之间的附着力。当e/(a+b+c+d+e)＞5％时，LED器件硫化后的光通维持率降低，降低了LED器件的阻隔性。当0≤e/(a+b+c+d+e)≤5％时，LED器件在-40℃和125℃冷热冲击后色坐标变化值＜0.002，硫化后的光通维持率＞80％，在提高LED器件阻隔性能的同时确保了光色一致性。

隔离层5是一种透明的隔离层5，隔离层5的厚度为1nm～500000nm，优选地，隔离层5的厚度为6nm～200000nm。封装胶层3的厚度为100000nm～1000000nm，优选地，封装胶层3的厚度为300000nm～800000nm。隔离层5能有效的阻止外界的硫化物或水分等通过封装胶层3进入到LED器件内部，阻止外界的硫化物或水分等与凹槽4表面的镀银层发生反应，进而防止LED器件在长期使用过程中由于镀银层被反应造成的光衰现象发生。

隔离层5可以通过喷涂、点涂、滴涂、浸涂、CVD、ALD或PVD的方式涂覆在封装胶层3的表面。

喷涂是指通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。喷涂可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂以及上述基本喷涂形式的各种派生的方式，如大流量低压力雾化喷涂、热喷涂、自动喷涂或多组喷涂等。

浸涂是一种用浸渍达到涂装目的的方法。其操作是将被涂物全部浸没在漆液中，待各部位都沾上漆液后将被涂物提起离开漆液，自然或强制地使多余的漆液滴回到漆槽内，经干燥后在被涂物表面形成涂膜。手工浸涂用于间歇式小批量生产，机械浸涂用于连续式批量生产的流水线上。

CVD是化学气相沉积的简称，化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物或单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。

ALD是原子层沉积的简称，原子层沉积是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。

PVD是物理气相沉积的简称，是指在真空条件下，采用低电压以及大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

封装胶层3表面的隔离层5可以向支架1上表面两端延伸，使封装胶层3与支架1之间无间隙。封装胶层3表面涂覆有隔离层5，同时支架1两边的外侧也可以涂覆有隔离层5。优选地，封装胶层3表面的隔离层5可以向支架1上表面和外侧延伸，使封装胶层3与支架1之间无间隙。

LED器件的隔离层5与封装胶层3的厚度比例为0.001％～50％时，可以提高LED器件硫化后的光通维持率，使LED器件硫化后的光通维持率＞80％，提高了LED器件的阻隔性能；同时LED器件经过-40℃和125℃冷热冲击试验后，LED器件表面的隔离层5不会出现开裂的现象，-40℃和125℃冷热冲击试验前后LED器件色坐标变化值＜0.002，确保了LED器件的光色一致性。优选地，隔离层5与封装胶层3的厚度比例为0.002％～25％。当隔离层5与封装胶3的厚度比例小于0.001％时，LED器件的封装胶层3上的隔离层5厚度太薄，防硫化效果太差；当隔离层5厚度大于50％时，LED器件表面的隔离层5容易开裂，影响了LED器件的光色一致性。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种LED器件，包括支架1，支架1设有倒梯形形状的凹槽4，凹槽4表面设有镀银层，凹槽4底部设置有双极芯片，凹槽4内部填充有覆盖双极芯片的封装胶层3，封装胶层3为混有黄色荧光粉的有机硅胶。封装胶层3表面设有隔离层5，隔离层5为聚合物，其分子式为(Ph₃SiO_1/2)_a(CH₃SiO_3/2)_b((CH₃)₂SiO_2/2)_c(SiO₂)_d，其中a:b:c:d＝10:25:35:35。隔离层5采用喷涂的方式涂覆在封装胶层3上表面，隔离层5用于阻隔封装胶层3和光反射层与外界气体相接触，封装胶层3的厚度为500000nm，隔离层5的厚度为10nm，隔离层5与封装胶层3的厚度比例为0.002％。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：封装胶层3表面设有隔离层5，隔离层5向支架1上表面及外侧延伸，使封装胶层3与支架1之间无间隙，封装胶层3的厚度为400000nm，隔离层5的厚度为1000nm，隔离层5与封装胶层3的厚度比例为0.25％。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：封装胶层3的厚度为600000nm，隔离层5的厚度为180000nm，隔离层5与封装胶层3的厚度比例为30％。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：封装胶层3的厚度为400000nm，隔离层5的厚度为160000nm，隔离层5与封装胶层3的厚度比例为40％。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于：隔离层5为聚合物，其分子式为((CH₃)₃SiO_1/2)_a(PhSiO_3/2)_b(Ph₂SiO_2/2)_c(SiO₂)_d，其中a:b:c:d＝5:12:15:78。

该聚合物的合成方法如下：将苯基三甲氧基硅烷23.8g加入烧瓶，依次加入去离子水60g以及质量百分比为37％的浓盐酸60g，快速加入二苯基二甲氧基硅烷37.0g和正硅酸乙酯162.5g，70℃回流60min后，加入六甲基二硅氧烷8.1g，继续回流60min后，回流后将烧瓶中的溶液倒入分液漏斗中，分去酸水层，将有机层水洗到pH为中性，将有机层倒入烧瓶，加入去离子水10g，70℃回流60min后，真空水泵减压蒸馏浓缩，减压除去溶剂和低沸点物质，得到制备隔离层5用的树脂。

将得到的树脂涂覆在封装胶层3上表面，即形成隔离层5，隔离层5用于阻隔封装胶层3和光反射层与外界气体相接触。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处在于：隔离层5为聚合物，其分子式为((CH₃)₃SiO_1/2)_a(PhSiO_3/2)_b(Ph₂SiO_2/2)_c(SiO₂)_d，其中a:b:c:d＝0.5:1:0.5:98。

该聚合物的合成方法如下：将六甲基二硅氧烷0.8g、苯基三甲氧基硅烷2.0g和二苯基二甲氧基硅烷1.2g和正硅酸乙酯204.1g加入烧瓶中，依次加入去离子水60g以及质量百分比为37％的浓盐酸60g，回流60min，回流后将烧瓶中的溶液倒入分液漏斗中，分去酸水层，将有机层水洗到pH为中性，将有机层倒入烧瓶，加入去离子水5g，70℃回流60min后，真空水泵减压蒸馏浓缩，减压除去溶剂和低沸点物质，得到制备隔离层5用的树脂。

将得到的树脂涂覆在封装胶层3上表面，即形成隔离层5，隔离层5用于阻隔封装胶层3和反射层与外界气体相接触。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处在于：隔离层5为聚合物，其分子式为((CH₃)₃SiO_1/2)_a(PhSiO_3/2)_b(Ph₂SiO_2/2)_c(SiO₂)_d(OH)_e，其中a:b:c:d:e＝4:12:8:70:1。

该聚合物的合成方法如下：将苯基三甲氧基硅烷23.8g加入烧瓶，依次加入去离子水60g以及质量百分比为37％的浓盐酸70g，快速加入二苯基二甲氧基硅烷19.5g和正硅酸乙酯145.8g，70℃回流50min后,加入六甲基二硅氧烷6.5g继续回流50min，回流后将烧瓶中的溶液倒入分液漏斗中，分去酸水层，将有机层水洗到pH为中性，将有机层倒入烧瓶，加入去离子水5g，70℃回流60min后，真空水泵减压蒸馏浓缩，减压除去溶剂和低沸点物质，得到制备隔离层5用的树脂。

实施例8

本实施例与实施例1的不同之处在于：隔离层5为聚合物，其分子式((CH₃)₃SiO_1/2)_a(PhSiO_3/2)_b(Ph₂SiO_2/2)_c(SiO₂)_d(OH)_e，其中a:b:c:d:e＝4:12:9:70:5。

该聚合物的合成方法如下：将苯基三甲氧基硅烷23.8g加入烧瓶，依次加入去离子水60g以及质量百分比为37％的浓盐酸90g，快速加入二苯基二甲氧基硅烷22.0g和正硅酸乙酯145.8g，70℃回流50min后，加入六甲基二硅氧烷6.5g继续回流50min，回流后将烧瓶中的溶液倒入分液漏斗中，分去酸水层，将有机层水洗到pH为中性，将有机层倒入烧瓶，加入去离子水5g，70℃回流60min后，真空水泵减压蒸馏浓缩，减压除去溶剂和低沸点物质，得到制备隔离层5用的树脂。

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于：封装胶层3上面不涂覆隔离层5。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于：封装胶层3的厚度为800000nm，隔离层5的厚度为5nm，隔离层5与封装胶层3的厚度比例0.000625％。

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处在于：封装胶层3的厚度为700000nm，隔离层5的厚度为420000nm，隔离层5与封装胶层3的厚度比例60％。

采用实施例1-8和对比例1-3的LED器件进行硫化后的光通维持率试验和-40℃和125℃冷热冲击试验，测试结果见表1。

硫化后的光通维持率试验的测试方法：

首先将待实验样品在快速光谱分析系统上进行光通量测试，在一可封闭的1L容器中放置一张白纸片，然后按逆时针顺序将样品固定在纸片上。称量0.5克硫粉放在敞口小烧杯内，将小烧杯固定在纸片中心位置，最后将容器密封。

设定烘箱温度为80℃，设置烘烤时间为8h，实验完成后即刻拿出实验样品。再次测量样品光通量，测量顺序为实验前的测量顺序。

-40℃和125℃冷热冲击试验的测试方法：

首先将实验样品用光学测量系统积分球测试其色坐标，然后将样品放入冷热冲击箱中，确认测试条件：-40℃/30min，125℃/30min为一个循环，开启机器。

1000循环结束后，取出实验样品，用光学测量系统积分球测试其色坐标。

表1

备注：

○○表示LED器件的阻隔性和光色一致性为优：硫化后的光通维持率≥90％或色坐标变化值为0～0.0014；

○表示LED器件的阻隔性和光色一致性为好：80％＜硫化后的光通维持率＜90％或色坐标变化值为0.0015～0.002；

△表示LED器件的阻隔性和光色一致性为差：硫化后的光通维持率≤80％或色坐标变化值＞0.002。

通过表1可得出以下结论：

1.通过比较实施例1-8和对比例1可知，LED器件有隔离层5与没有隔离层5相比，有隔离层5的LED器件阻隔性能更好且能同时确保光色一致性。

2.通过比较实施例1-4和对比例2-3可知，隔离层5与封装胶层3的厚度比为0.001％～50％时，LED器件硫化后的光通维持量高，-40℃和125℃冷热冲击试验后色坐标变化值均＜0.002，LED器件的阻隔性能和光色一致性都好。对比例2的LED器件硫化后的光通维持量为50％，阻隔性能不好。对比例3的LED器件在-40℃和125℃冷热冲击试验后色坐标变化值＞0.002，光色一致性不好。

3.通过比较实施例1-6可知，实施例5-6与实施例1-4相比，聚合物中50％≤d/(a+b+c+d+e)≤99％时，LED器件硫化后的光通维持量更高，-40℃和125℃冷热冲击试验后色坐标变化值均＜0.002，LED器件的阻隔性能提高的同时确保了光色一致性。

4.通过比较实施例5-8可知,实施例7-8与实施例5-6相比，聚合物中0≤e/(a+b+c+d+e)≤5％时，LED器件硫化后的光通维持量更高，在-40℃和125℃冷热冲击试验后色坐标变化值更小，LED器件的阻隔性能和光色一致性更好。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED器件，包括支架，所述支架设有凹槽，所述凹槽表面设有光反射层，所述凹槽底部设置有LED芯片，所述凹槽内部填充有覆盖所述LED芯片的封装胶层，其特征在于，所述封装胶层表面设有隔离层，所述隔离层用于阻隔所述封装胶层和所述光反射层与外界气体相接触，所述隔离层与所述封装胶层的厚度比例为0.001％～50％。

2.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述隔离层与所述封装胶层的厚度比例为0.002％～25％。

3.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述隔离层的厚度为1nm～500000nm。

4.如权利要求3所述的LED器件，其特征在于，所述隔离层的厚度为6nm～200000nm。

5.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述封装胶层的厚度为100000nm～1000000nm。

6.如权利要求5所述的LED器件，其特征在于，所述封装胶层的厚度为300000nm～800000nm。

7.如权利要求1所述的LED器件，其特征在于，所述隔离层向所述支架上表面及外侧延伸，使所述封装胶层与所述支架之间无间隙。

8.如权利要求1-7任意一项所述的LED器件，其特征在于，所述隔离层涂覆在所述封装胶层的表面。