CN208157449U - 一种led量子点发光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED量子点发光器件，包括玻璃顶盖、LED发光芯片、取光透镜、量子点光转换涂层、导热支架；玻璃顶盖的下端面设有正极金属层和负极金属层，LED发光芯片固定在玻璃顶盖的下端面，LED发光芯片的正极与正极金属层电连接，LED发光芯片的负极与负极金属层电连接；取光透镜固定在玻璃顶盖的下端面并包覆住LED发光芯片；导热支架设有内腔，量子点光转换涂层设置在导热支架的内腔的表面上，导热支架具有正导电电极和负导电电极，导热支架的正导电电极与正极金属层电连接，导热支架的负导电电极与负极金属层电连接。本器件能稳定地产生高质量的光，属于发光器件的技术领域。

Description

一种LED量子点发光器件

技术领域

本实用新型涉及发光器件的技术领域，尤其涉及一种LED量子点发光器件。

背景技术

传统LED量子点发光器件将LED发光芯片固晶于支架底面，并在LED发光芯片上方涂覆量子点光转换涂层，导致量子点光转换涂层与LED发光芯片直接接触。由于LED发光芯片通电发光时，综合电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取出效率等因素，最终只有约30％的输入电能转化为光能，其余约70％的能量以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。因此，大量的热量会从LED发光芯片热传导至量子点光转换涂层，降低量子点光转换涂层的转换效率，降低了量子点光转换涂层光转换的稳定性，并且使量子点光转换涂层快速老化失效，最终降低器件光效、显指及使用寿命等性能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种LED量子点发光器件，能稳定地产生高质量的光。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种LED量子点发光器件，包括玻璃顶盖、LED发光芯片、取光透镜、量子点光转换涂层、导热支架；玻璃顶盖的下端面设有正极金属层和负极金属层，LED发光芯片固定在玻璃顶盖的下端面，LED发光芯片的正极与正极金属层电连接，LED发光芯片的负极与负极金属层电连接；取光透镜固定在玻璃顶盖的下端面并包覆住LED发光芯片；导热支架设有内腔，量子点光转换涂层设置在导热支架的内腔的表面上，导热支架具有正导电电极和负导电电极，导热支架的正导电电极与正极金属层电连接，导热支架的负导电电极与负极金属层电连接。

进一步的是：LED发光芯片为正装结构LED发光芯片，正装结构LED发光芯片位于正极金属层和负极金属层之间，正装结构LED发光芯片的正极通过导线与正极金属层电连接，正装结构LED发光芯片的负极通过导线与负极金属层电连接。

进一步的是：LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片，倒装结构LED发光芯片的正极焊接在正极金属层上，倒装结构LED发光芯片的负极焊接在负极金属层上。

进一步的是：导热支架为绝缘体高导热支架，绝缘体高导热支架内设有作为正导电电极使用的正电镀铜柱和作为负导电电极使用的负电镀铜柱，正电镀铜柱和负电镀铜柱贯穿绝缘体高导热支架，正电镀铜柱的上端焊接在正极金属层上，负电镀铜柱的上端焊接在负极金属层上。

进一步的是：导热支架为金属导体高导热支架，在金属导体高导热支架内的中间位置设有绝缘层，金属导体高导热支架的一半作为正导电电极使用，金属导体高导热支架的另一半作为负导电电极使用，正极金属层焊接在金属导体高导热支架的其中一半，负极金属层焊接在金属导体高导热支架的另一半。

进一步的是：导热支架的内腔为阶梯腔，阶梯腔的轮廓包括依次相接的第一平面、斜面、第二平面、第一竖面、第三平面、第二竖面；第一平面、第二平面、第三平面从下往上依次分布，量子点光转换涂层涂覆在阶梯腔的第一平面和斜面上；玻璃顶盖镶嵌在导热支架的第三平面上。

进一步的是：玻璃顶盖由透光性材料制成，正极金属层和负极金属层由ITO或Ag材料制成；

LED发光芯片具有透光特性，LED发光芯片为去除金属反射层的正装结构LED发光芯片或倒装结构LED发光芯片。

进一步的是：取光透镜由硅树脂材料制成，取光透镜可为平面形、半球形、锥形及自由曲面形。

进一步的是：量子点光转换涂层由量子点发光材料及透明基材混合后固化形成，量子点为CdSe/ZnS核壳结构量子点，透明基材由透光性硅树脂材料制成，透明基材中混合有散射粒子，散射粒子为SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO微纳米颗粒中的一种或多种；量子点光转换涂层采用点胶法、脉冲喷涂法或电纺丝法涂覆在导热支架；量子点光转换涂层与取光透镜留有2mm以上的间隙。

进一步的是：导热支架由陶瓷、金属或导热塑料材料制成。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本LED量子点发光器件利用将LED发光芯片与量子点光转换涂层隔离开，避免发光时，LED发光芯片所产生的热量直接传递到量子点光转换涂层，使量子点光转换涂层快速老化失效，从而实现发光器件的高热可靠性，提高了LED量子点发光器件的寿命。比传统的LED量子点发光器件，本量子点发光器件能在更高温度下稳定地产生高质量的光，且光转换效率高，即具有高热可靠性。取光透镜可以增强透光率，从而提高了本器件的发光效率。本器件避免了LED发光芯片与量子点光转换涂层直接接触，减少LED发光芯片的热量向量子点光转换涂层传导，避免量子点光转换涂层受热而老化失效，从而提高了本器件的热可靠性。

附图说明

图1是本量子点发光器件的俯视图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图2是本量子点发光器件的主视图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图3是本量子点发光器件的LED发光芯片与玻璃顶盖组装的局部放大图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图4是本量子点发光器件的玻璃顶盖与高导热支架连接的局部放大图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图5是是本量子点发光器件的俯视图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图6是本量子点发光器件的主视图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图7是本量子点发光器件的LED发光芯片与玻璃顶盖组装的局部放大图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图8是本量子点发光器件的玻璃顶盖与高导热支架连接的局部放大图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为绝缘体高导热支架。

图9是本量子点发光器件的俯视图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图10是本量子点发光器件的主视图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图11是本量子点发光器件的LED发光芯片与玻璃顶盖组装的局部放大图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图12是本量子点发光器件的玻璃顶盖与高导热支架连接的局部放大图，其中，LED发光芯片为正装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图13是本量子点发光器件的俯视图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图14是本量子点发光器件的主视图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图15是本量子点发光器件的LED发光芯片与玻璃顶盖组装的局部放大图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图16是本量子点发光器件的玻璃顶盖与高导热支架连接的局部放大图，其中，LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片、导热支架为金属导体高导热支架。

图17是本量子点发光器件的绝缘体高导热支架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为玻璃顶盖，2为正装结构LED发光芯片，3为取光透镜，4为量子点光转换涂层，5为绝缘体高导热支架，6为电极金属层，7为电镀铜柱，8为导线，9为倒装结构LED发光芯片，10为金属导体高导热支架，11为绝缘层，12为第一平面，13为斜面，14为第二平面，15为第一竖面，16为第三平面，17为第二竖面。

为叙述方便，现对下文所说的方位说明如下：下文所说的上下左右方向与图2本身的上下左右方向一致。

为更好地理解本方案，图中的零部件采用放大的画法。结合图1、图2、图3、图4所示，一种LED量子点发光器件，包括玻璃顶盖、LED发光芯片、取光透镜、量子点光转换涂层、导热支架。玻璃顶盖的下端面设有正极金属层和负极金属层，正极金属层和负极金属层统称为电极金属层，正极金属层和负极金属层是很薄的金属薄片，固定在玻璃顶盖的下端面，有两片金属薄片，一片金属薄片在左边，另一片金属薄片在右边，一片当做正极使用，一片当做负极使用。LED发光芯片固定在玻璃顶盖的下端面，LED发光芯片的正极与正极金属层电连接，LED发光芯片的负极与负极金属层电连接。取光透镜固定在玻璃顶盖的下端面并包覆住LED发光芯片，即LED发光芯片位于玻璃顶盖和取光透镜围成的空间内。导热支架为高导热支架，导热支架设有内腔，量子点光转换涂层设置在导热支架的内腔的表面上，导热支架具有正导电电极和负导电电极，导热支架的正导电电极与正极金属层电连接，导热支架的负导电电极与负极金属层电连接。

结合图1、图2、图3、图4、图9、图10、图11、图12所示，LED发光芯片有两种，一种是正装结构LED发光芯片(水平结构LED发光芯片)，另一种是倒装结构LED发光芯片(反装结构LED发光芯片)。当LED发光芯片为正装结构LED发光芯片时，正装结构LED发光芯片位于正极金属层和负极金属层之间，正装结构LED发光芯片固定在玻璃顶盖的下端面上，正装结构LED发光芯片的正极通过导线与正极金属层电连接，正装结构LED发光芯片的负极通过导线与负极金属层电连接。

结合图5、图6、图7、图8、图13、图14、图15、图16所示，当LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片时，倒装结构LED发光芯片的正极焊接在正极金属层上，倒装结构LED发光芯片的负极焊接在负极金属层上。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，导热支架可以选用绝缘体高导热支架或者金属导体高导热支架。当导热支架为绝缘体高导热支架时，绝缘体高导热支架内设有作为正导电电极使用的正电镀铜柱和作为负导电电极使用的负电镀铜柱，正电镀铜柱和负电镀铜柱统称为电镀铜柱，正电镀铜柱和负电镀铜柱对称设计，正电镀铜柱和负电镀铜柱贯穿绝缘体高导热支架，正电镀铜柱的上端焊接在正极金属层上，负电镀铜柱的上端焊接在负极金属层上。

结合图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，当导热支架为金属导体高导热支架时，在金属导体高导热支架内的中间位置设有绝缘层，金属导体高导热支架的一半作为正导电电极使用，金属导体高导热支架的另一半作为负导电电极使用，正极金属层焊接在金属导体高导热支架的其中一半，负极金属层焊接在金属导体高导热支架的另一半。

结合图2、图17所示，导热支架的内腔为阶梯腔，截面形状为阶梯状，阶梯腔的轮廓包括依次相接的第一平面、斜面、第二平面、第一竖面、第三平面、第二竖面。第一平面、第二平面、第三平面从下往上依次分布，斜面的下端与第一平面相接，斜面的上端与第二平面相接，第二平面的一端与斜面的上端相接，第二平面的另一端与第一竖面相接，第一竖面的下端与第二平面相接，第一竖面的上端与第三平面相接，第三平面的端部与第二竖面相接。量子点光转换涂层涂覆在阶梯腔的第一平面和斜面上；从取光透镜出来的光照射在第一平面和斜面上，玻璃顶盖镶嵌在导热支架的第三平面上。

玻璃顶盖由高透光性材料制成，正极金属层和负极金属层由ITO(氧化铟锡)或Ag(银)等材料制成；优选ITO(氧化铟锡)。

LED发光芯片具有高透光特性，LED发光芯片为去除金属反射层的正装结构LED发光芯片或倒装结构LED发光芯片。

导热支架由陶瓷、金属或导热塑料材料制成；优选陶瓷及金属材料。

量子点光转换涂层由量子点发光材料及透明基材混合后固化形成，量子点优选CdSe/ZnS核壳结构量子点，透明基材由透光性硅树脂材料制成，透明基材中混合有一定比例的散射粒子，散射粒子可以提升量子点光转换涂层的反射率及光转换率，散射粒子为SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO微纳米颗粒中的一种或多种；量子点光转换涂层采用点胶法、脉冲喷涂法或电纺丝法涂覆在导热支架；量子点光转换涂层与取光透镜留有2mm以上的间隙，避免LED发光芯片的热量直接传导到量子点光转换涂层。

取光透镜采用高透光材料，优选硅树脂材料制成，取光透镜可为平面形、半球形、锥形及自由曲面形，优选半球形。

LED发光芯片焊接于玻璃顶盖的下端面。若采用水平结构LED发光芯片，则需用导线将LED发光芯片的正负极与玻璃顶盖底部的正负极金属层相连，若采用倒装结构LED发光芯片，则只需将LED发光芯片正负极直接对应焊接于玻璃顶盖底部的正负极金属层。接着采用模压(塑料压缩)、点胶等方法，使取光透镜包覆LED发光芯片，并固定于玻璃顶盖底部。在将玻璃顶盖和高导热支架组装为一体时，首先采用点胶、喷涂及电纺等方法，在高导热支架上均匀涂覆量子点光转换涂层。最后，组装玻璃顶盖与高导热支架。高导热支架内设有导电通孔。若使用绝缘体高导热支架，需将玻璃顶盖的正负极金属层对应焊接于绝缘体高导热支架的正负电镀铜柱。若采用金属导体高导热支架，则需将玻璃顶盖的正负极金属层对应焊接于两半的金属体高导热支架上，为防止电路短路，在金属导体高导热支架中焊有绝缘层。至此，高热可靠性量子点发光器件已全部组装完成。

本发光器件需将电源正负极分别与绝缘体高导热或金属导体高导热支架的正负导电电极连接。高导热支架的正负导电电极与对应玻璃顶盖的正负极金属层相连，并通过导线与LED发光芯片形成一个闭合回路。当高导热支架通电时，通过上述通电闭合回路激发LED发光芯片并使LED发光芯片发光。LED发光芯片被激发发光后，光从LED发光芯片往下传播，当经过取光透镜时，一部分的光被取光透镜反射回来，一部分的光透过取光透镜3继续往高导热支架传播，取光透镜具有高透光性，可以增加透光率。量子点光转换涂层的透明基材中混合有一定比例的散射粒子，主要采用SiO2，TiO2，ZrO2及ZnO等微纳米颗粒，用于提升量子点光转换涂层的反射率及光转换效率。当光继续传播到量子点光转换涂层时，一部分光在量子点光转换涂层发生了光转换，使得量子点光转换涂层激发出光，量子点光转换涂层激发出的高质量的光从取光透镜和玻璃顶盖传播出去，从而到达发出高质量的光的目的；另一部分的光在量子点光转换涂层反射回来，从量子点光转换涂层反射回来的光又从取光透镜和玻璃顶盖传播出去。光照射在量子点光转换涂层上，会使得量子点光转换涂层激发出高质量的光，使该量子点发光器件能产生高质量的光。至于稳定性方面，一种高热可靠性量子点发光器件，影响量子点光转换涂层稳定性原因主要是热量，该热量主要来源于LED发光芯片发光时所产生的热量，在本发光器件中，在量子点光转换涂层与取光透镜留有2mm以上的空气间隙，避免LED发光芯片热量直接传导到量子点光转换涂层，同时取光透镜也能起到隔热的作用，从而实现了量子点光转换涂层稳定的光转换，使得该发光器件能够实现高热可靠性。比传统的LED量子点发光器件，本量子点发光器件能在更高温度下稳定地产生高质量的光，且光转换效率高，即具有高热可靠性。

一种LED量子点发光器件的封装方法，包括如下步骤：

LED发光芯片的固晶(固定)：将LED发光芯片焊接于玻璃顶盖的下端面，再将LED发光芯片的正极与设置在玻璃顶盖下端面上的正极金属层电连接，将LED发光芯片的负极与设置在玻璃顶盖下端面上的负极金属层电连接；

取光透镜的塑封：采用塑料压缩的工艺制作取光透镜，取光透镜制作好后，然后采用点胶的工艺将取光透镜固定在玻璃顶盖的下端面并使取光透镜包覆住LED发光芯片；

量子点光转换涂层的涂覆：采用点胶、脉冲喷涂或电纺的工艺在导热支架的内腔的表面上均匀涂覆量子点光转换涂层；

玻璃顶盖的组装：将玻璃顶盖焊接于导热支架上，并将正极金属层焊接在导热支架的正导电电极上，将负极金属层焊接在导热支架的负导电电极上。

若LED发光芯片采用正装结构LED发光芯片，使用一根导线将正装结构LED发光芯片的正极与正极金属层连接起来，再使用另一根导线将正装结构LED发光芯片的负极与负极金属层连接起来；

若LED发光芯片采用倒装结构LED发光芯片，将倒装结构LED发光芯片的正极焊接在正极金属层上，将倒装结构LED发光芯片的负极焊接在负极金属层上。

若导热支架为绝缘体高导热支架，在绝缘体高导热支架内设置两个导电通孔，采用电镀铜的方法在其中一个导电通孔内制作正电镀铜柱，采用电镀铜的方法在另一个导电通孔内制作负电镀铜柱，然后将正电镀铜柱的上端焊接在正极金属层上，将负电镀铜柱的上端焊接在负极金属层上；

若导热支架为金属导体高导热支架，将绝缘层焊接在金属导体高导热支架内的中间位置，正极金属层焊接在金属导体高导热支架的其中一半，负极金属层焊接在金属导体高导热支架的另一半。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED量子点发光器件，其特征在于：包括玻璃顶盖、LED发光芯片、取光透镜、量子点光转换涂层、导热支架；玻璃顶盖的下端面设有正极金属层和负极金属层，LED发光芯片固定在玻璃顶盖的下端面，LED发光芯片的正极与正极金属层电连接，LED发光芯片的负极与负极金属层电连接；取光透镜固定在玻璃顶盖的下端面并包覆住LED发光芯片；导热支架设有内腔，量子点光转换涂层设置在导热支架的内腔的表面上，导热支架具有正导电电极和负导电电极，导热支架的正导电电极与正极金属层电连接，导热支架的负导电电极与负极金属层电连接。

2.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：LED发光芯片为正装结构LED发光芯片，正装结构LED发光芯片位于正极金属层和负极金属层之间，正装结构LED发光芯片的正极通过导线与正极金属层电连接，正装结构LED发光芯片的负极通过导线与负极金属层电连接。

3.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：LED发光芯片为倒装结构LED发光芯片，倒装结构LED发光芯片的正极焊接在正极金属层上，倒装结构LED发光芯片的负极焊接在负极金属层上。

4.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：导热支架为绝缘体高导热支架，绝缘体高导热支架内设有作为正导电电极使用的正电镀铜柱和作为负导电电极使用的负电镀铜柱，正电镀铜柱和负电镀铜柱贯穿绝缘体高导热支架，正电镀铜柱的上端焊接在正极金属层上，负电镀铜柱的上端焊接在负极金属层上。

5.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：导热支架为金属导体高导热支架，在金属导体高导热支架内的中间位置设有绝缘层，金属导体高导热支架的一半作为正导电电极使用，金属导体高导热支架的另一半作为负导电电极使用，正极金属层焊接在金属导体高导热支架的其中一半，负极金属层焊接在金属导体高导热支架的另一半。

6.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：导热支架的内腔为阶梯腔，阶梯腔的轮廓包括依次相接的第一平面、斜面、第二平面、第一竖面、第三平面、第二竖面；第一平面、第二平面、第三平面从下往上依次分布，量子点光转换涂层涂覆在阶梯腔的第一平面和斜面上；玻璃顶盖镶嵌在导热支架的第三平面上。

7.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：玻璃顶盖由透光性材料制成，正极金属层和负极金属层由ITO或Ag材料制成；

LED发光芯片具有透光特性，LED发光芯片为去除金属反射层的正装结构LED发光芯片或倒装结构LED发光芯片。

8.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：取光透镜由硅树脂材料制成，取光透镜可为平面形、半球形、锥形及自由曲面形。

9.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：量子点光转换涂层由量子点发光材料及透明基材混合后固化形成，量子点为CdSe/ZnS核壳结构量子点，透明基材由透光性硅树脂材料制成，透明基材中混合有散射粒子，散射粒子为SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO微纳米颗粒中的一种或多种；量子点光转换涂层采用点胶法、脉冲喷涂法或电纺丝法涂覆在导热支架；量子点光转换涂层与取光透镜留有2mm以上的间隙。

10.按照权利要求1所述的一种LED量子点发光器件，其特征在于：导热支架由陶瓷、金属或导热塑料材料制成。